Nikdo nechce zažít pocit, když vyplníte svůj nový návrh desky s plošnými spoji (PCB) a zjistíte, že není elektricky funkční. Nejčastěji lze nedostatečnou funkčnost přičíst konkrétnímu výrobnímu problému nebo kombinaci několika různých problémů. Někdy však problém spočívá v tom, že soubory Gerber exportované z vašeho programu CAD pro desky plošných spojů obsahovaly chybu, která zůstala nepovšimnuta, protože neexistoval způsob, jak ověřit, zda soubory odpovídají vašemu návrhovému záměru. Mnoha problémům se můžete vyhnout tím, že spolu s balíčkem výrobních dat dodáte soubor se síťovým seznamem ve formátu IPC-356.

Níže je uveden stručný přehled některých věcí, které se mohou pokazit, a jak soubor se síťovým seznamem pomáhá zachytit potenciální problémy v předvýrobní fázi, místo na zkušební stolici.

Jak se používá netlist před úpravami

Soubor netlistu (ve formátu IPC-356) není nic jiného než textový soubor ASCII, který obsahuje pokyny pro software PCB CAM, jako jsou názvy sítí, vývodů a umístění počátečních a koncových bodů XY pro každou síť nebo uzel. Pokud zákazník dodá síťový seznam IPC-356, pak je načten během počátečního načítání souboru Gerber.

Příklad souboru síťového seznamu DPS zobrazeného v libovolném standardním textovém editoru

Po načtení a umístění vrstev Gerber do logického sledu shora dolů použijeme náš program CAM k přiřazení typu každé vrstvě. Jakmile jsou vrstvy elektricky definovány, vygenerujeme referenční netlist na základě dat Gerberu a vrtání. Program CAM identifikuje oblasti BAREVNÉ jako měď, oblasti ČERNÉ jako nepřítomnost mědi a sleduje propojení mezi vrstvami prostřednictvím pokovených průchozích otvorů.

Program CAM poté porovná váš IPC-356 netlist s referenčním netlistem odvozeným z Gerberu. Případné nesrovnalosti vám nahlásíme a před dalším postupem je vyřešíme. Žádáme však, aby konstruktér předem upozornil na všechny známé anomálie, které můžeme objevit (například záměrné zkraty), na svém výkrese nebo v samostatném informačním souboru. Pokud na ně v další podkladové dokumentaci podle požadavku neupozorní, jsme povinni takové nesrovnalosti zastavit a vyřešit, než můžeme pokračovat.“

Možné příčiny nesrovnalostí

Někdo by si mohl myslet, že soubory Gerber jsou neomylné, a protože průmysl všeobecně přijal RS274X a ODB++ jako standardní importní formáty, jsou ve skutečnosti téměř takové. Přesto však může dojít k chybám.

Funkce, které jsou při importu nesprávně popsány v záhlaví souboru Gerber, změní interpretaci požadované elektrické cesty systémem, což vede k tomu, že v referenčním seznamu sítí odvozeném z Gerberu jsou definovány nesprávné sítě. Poškozené prvky mohou zahrnovat podložky nesprávné velikosti nebo nevyplněné polygony. Občas se například nesprávně vyřeší polygon, který se sám protíná (obvykle proto, že rozlišení souboru Gerber není dostatečně jemné). To může způsobit, že výplň polygonu unikne skrz to, co program CAM interpretuje jako ne zcela uzavřený keep-out. To, co má být vůlí, se pak zaplaví mědí a zkratuje otvor a okolní rovinu. Exportování souborů Gerber s nejvyšším možným rozlišením (pokud možno 2:6) nebo volba liniové výplně místo polygonů vám pomůže tomuto problému předejít, ale stále se doporučuje dodávat netlist.

Chyby v nastavení operátoru mohou také způsobit, že program CAM špatně pochopí, na co se dívá. Nejčastějším problémem je prostá chyba operátora při přiřazování typů vrstev ihned po importu surových souborů. Pokud je záporná rovina přiřazena jako kladná nebo naopak, systém CAM uvidí opak toho, co má vidět. Výsledný netlist bude nesprávný.

Pro vysvětlení: vrstva s kladnou polaritou se v systému CAM zobrazí jako barva = měď, černá = nepřítomnost mědi. Vrstva se zápornou polaritou se zobrazí opačně, barva = nepřítomnost mědi, černá = měď. Při odvozování referenčního netlistu interpretuje program CAM oblasti, kde je přítomna měď, jako součást vodivé cesty desky. Pokud jsou měď a nepřítomnost mědi obráceně (protože operátor nesprávně nastavil polaritu vrstvy), pak program CAM vytvoří síťový seznam, který neodráží skutečný záměr návrhu.

Pro minimalizaci možnosti chyby operátora je proto nejlepší dodávat vnitřní vrstvy s kladnou polaritou, kdykoli je to možné. Bez ohledu na to je nejlepší pojistkou proti selhání dodat spolu s ostatními soubory Gerberu s plošnými spoji také soubor se seznamem sítí. Pokud operátor porovná netlist návrhu s nesprávným referenčním netlistem CAM a zjistí masivní zkraty nebo vícenásobné otevření, stačí zkontrolovat typ vrstvy a přiřazení polarity. Po změně několika přepínačů může operátor vygenerovat nový referenční síťový seznam a může opět pracovat. Pokud není k dispozici soubor se seznamem sítí dodaný zákazníkem, který lze porovnat se seznamem sítí odvozeným z Gerberu, může tato chyba zůstat nepovšimnuta, dokud neprovedete test v obvodu na zaplněném PCBA. Pak už je pozdě.

Při úpravě CAM

Seznam sítí zůstává aktivní po celou dobu relace CAM. Po dokončení relace CAM znovu zkontrolujeme netlist, abychom se ujistili, že během editace nevznikly žádné elektrické zkraty nebo otevření. Poté vytvoříme soubory pro jednu ze dvou metod zkušebního upevnění.

Elektrické zkušební upevnění

Tvrdé zkušební upevnění je deska z polykarbonátu nebo podobného materiálu. Do desky jsou vyvrtány otvory, do kterých lze umístit vodivé sondy. Umístění sond odpovídá koncovým bodům každého zkoušeného obvodu. Průchozí (nesoučástkové) otvory se obvykle vynechávají, buď proto, že se jedná o středové body sítě, nebo proto, že jsou zakryty nevodivou maskou a při zkoušce sondou by se projevily jako falešné rozpojení.

Obvykle se vynechávají i další středové body, protože zkušební stroj má k dispozici konečný počet pozic sítě. Zajištění přiřazení sondy ke každému koncovému bodu má přednost před testováním každého jednotlivého uzlu. Se středními body nebo bez nich je zkouška spojitosti stále 100% platná. Zachytí všechny zkraty nebo otevřené obvody, pokud jsou sondovány všechny koncové body.

Pokud se jedna deska nemůže dotýkat každé sítě (jako když deska plošných spojů používá SMT součástky na horní a spodní straně), pak je nutné použít dvě desky. Tato metoda je známá jako testování mušlí. Mušle používá dvě paralelní upevňovací desky – jedna je namontována směrem nahoru, druhá směrem dolů. Každá deska je osazena stacionárními sondami, které odpovídají umístění koncových bodů každé sítě. Obě desky se pak stlačí tak, aby se současně dotýkaly horní a dolní části desky plošných spojů, podobně jako škeble uzavírá svou ulitu. Pokud signály generované sondami odpovídají seznamu sítí, deska testem projde.

Při použití metody létajících sond neexistuje žádný přípravek jako takový. Místo toho je deska namontována mezi dvě rychle se pohybující zkušební sondy. Ty jsou připojeny k řídicí jednotce testeru, která ukládá soubor se seznamem sítí. Jedna sonda se dotýká podložky koncového bodu sítě v horní vrstvě, zatímco druhá se dotýká podložky koncového bodu ve spodní vrstvě. Pokud se cesta obvodu mezi oběma sondami shoduje s cestou definovanou v seznamu sítí, je tato síť vyhodnocena jako dobrá. Sondy se pak přesunou k další sadě koncových bodů a tak dále, dokud není otestována celá deska plošných spojů.

Pokud není dodán IPC netlist, použijeme CAM software k extrakci referenčního netlistu z Gerberu a vrtaných dat, jak bylo popsáno na začátku. Nezbývá než předpokládat, že soubory Gerber přesně odrážejí elektrické požadavky na desku a že je lze použít pro kontrolu úprav CAM a elektrické zkušební fixtury.

Tento postup není tak spolehlivý jako testování netlistů. Připomíná starou, před-CADovou metodu testování „zlaté desky“, kdy se jedna deska umístila na tester a cyklovala, aby se stroj mohl „naučit“ obvod. Bez netlistu se tato deska nutně považovala za správnou a všechny následující desky se testovaly podle ní. Chybou zlatého testování je, že pokud mají všechny desky v sérii, včetně zlaté desky, zabudovanou stejnou vadu, pak všechny projdou testem spojitosti, ale všechny budou chybné.

Tentýž problém existuje při použití pouze síťového seznamu odvozeného z Gerberu. I když je to naprosto přijatelná metoda, pokud soubory Gerber neobsahují chyby a operátor CAM přiřadí správné typy vrstev se správnou polaritou, stále je možné, že se něco pokazí. Síťový seznam dodaný zákazníkem a exportovaný přímo z rozvrhovacího softwaru CAD poskytuje další vrstvu ověření, že deska byla sestavena správně.

Shrnutí

Pro zvýšení dalšího stupně jistoty, že vaše deska plošných spojů bude fungovat správně, společnost Epec doporučuje, abyste v případě, že váš rozvrhovací software podporuje formát IPC-356, vždy věnovali čas exportu souboru a zaslali jej svému výrobci.

.