Nessuno vuole provare la sensazione di riempire il tuo nuovo progetto di circuito stampato (PCB) e scoprire che non è elettricamente funzionale. Il più delle volte, la mancanza di funzionalità è attribuibile a un problema specifico di produzione o a una combinazione di diversi problemi. A volte, però, il problema è che i file Gerber esportati dal vostro programma CAD PCB contenevano un errore che è passato inosservato perché non c’era modo di verificare che i file corrispondessero al vostro intento di progettazione. Puoi evitare una buona dose di problemi fornendo un file netlist in formato IPC-356 con il tuo pacchetto di dati di fabbricazione.

Di seguito una breve panoramica di alcune delle cose che possono andare storte e di come un file netlist aiuta a catturare potenziali problemi nella fase di pre-produzione, invece che sul tuo banco prova.

Come viene usata la netlist prima della modifica

Il file netlist (formattato come IPC-356) non è altro che un file di testo ASCII che include istruzioni per il software PCB CAM come nomi di reti, pin e posizioni XY dei punti di inizio e fine per ogni rete o nodo. Se il cliente fornisce una netlist IPC-356, questa viene letta durante il caricamento iniziale del file Gerber.

Esempio di un file netlist PCB come visto in qualsiasi editor di testo standard

Dopo aver caricato e posizionato i layer Gerber in una sequenza logica dall’alto al basso, usiamo il nostro programma CAM per assegnare un tipo a ogni layer. Una volta che i layer sono definiti elettricamente, generiamo una netlist di riferimento, basata sui dati Gerber e di foratura. Il programma CAM identifica le aree di COLORE come rame, le aree di NERO come assenza di rame, e segue le interconnessioni da strato a strato attraverso i fori passanti placcati.

Il programma CAM confronta quindi la vostra netlist IPC-356 con la netlist di riferimento derivata da Gerber. Vi segnaliamo qualsiasi discrepanza e la risolviamo prima di andare avanti. Chiediamo al progettista di segnalare qualsiasi anomalia nota che potremmo scoprire (come i corti intenzionali) prima del tempo sul loro disegno o in un file informativo separato. Se non sono segnalate nell’altra documentazione di supporto come richiesto, allora siamo obbligati a fermarci e risolvere tali discrepanze prima di poter procedere.

Cause possibili di discrepanze

Si potrebbe pensare che i file Gerber siano infallibili e da quando l’industria ha universalmente adottato RS274X e ODB++ come formati di importazione standard, sono, in effetti, quasi così. Tuttavia, è ancora possibile che si verifichino degli errori.

Le caratteristiche che sono descritte in modo errato nell’intestazione del file Gerber durante l’importazione cambieranno l’interpretazione del sistema del percorso elettrico desiderato portando alla definizione di reti errate nella netlist di riferimento derivata dal Gerber. Le caratteristiche corrotte possono includere pad di dimensioni non corrette o poligoni non riempiti. Per esempio, occasionalmente un poligono auto-intersecante si risolverà in modo errato (di solito perché la risoluzione del file Gerber non è abbastanza fine). Questo può causare la fuoriuscita del riempimento del poligono attraverso quello che il programma CAM interpreta come un’apertura non completamente chiusa. Quello che dovrebbe essere un’apertura si riempie di rame, mettendo in corto il foro e il piano circostante. Esportare i vostri file Gerber con la più alta risoluzione possibile (2:6 se possibile) o scegliere un riempimento a linee invece che a poligoni vi aiuterà ad evitare questo problema, ma fornire una netlist è ancora raccomandato.

Gli errori di impostazione dell’operatore possono anche causare che il programma CAM non capisca cosa sta guardando. Il problema più comune è un semplice errore dell’operatore quando si assegnano i tipi di layer subito dopo aver importato i file grezzi. Se un piano negativo viene assegnato come positivo, o viceversa, il sistema CAM vedrà il contrario di quello che dovrebbe vedere. La netlist risultante sarà errata.

Per spiegare: uno strato con polarità positiva appare in CAM come colore = rame, nero = assenza di rame. Uno strato con polarità negativa sarà visualizzato al contrario, con colore = assenza di rame, nero = rame. Quando si ricava la netlist di riferimento, il programma CAM interpreta le aree dove il rame è presente come parte del percorso conduttivo della scheda. Se il rame e l’assenza di rame sono invertiti (perché l’operatore ha impostato la polarità del layer in modo errato) allora il programma CAM creerà una netlist che non riflette il vero intento del progetto.

È quindi meglio fornire layer interni con polarità positiva quando possibile per minimizzare la possibilità di errore dell’operatore. Indipendentemente da ciò, il miglior fail-safe è quello di fornire anche un file netlist con il resto dei vostri file Gerber per PCB. Se l’operatore esegue la netlist del progetto contro la netlist di riferimento CAM errata, e nota un cortocircuito massiccio o aperture multiple, è una semplice questione di rivedere il tipo di strato e le assegnazioni di polarità. Dopo aver cambiato alcune impostazioni, l’operatore può generare una nuova netlist di riferimento e tornare al lavoro. In assenza di un file netlist fornito dal cliente, che può essere confrontato con la netlist derivata da Gerber, questo errore può passare inosservato fino a quando non si esegue un test in-circuit su un PCBA popolato. A quel punto, è troppo tardi.

Durante la modifica CAM

La netlist viene mantenuta attiva durante la sessione CAM. Quando la sessione CAM è completa, ricontrolliamo la netlist per essere sicuri che non siano stati creati corti elettrici o aperture durante la modifica. Poi facciamo i file per uno dei due metodi di test fixturing.

Electrical Test Fixturing

Un hard test fixture è una piastra di policarbonato o un materiale simile. La piastra è forata con fori che accettano sonde conduttive. Le posizioni delle sonde corrispondono ai punti finali di ogni circuito da testare. I fori di via (non componenti) sono generalmente omessi, o perché sono punti medi sulla rete, o perché sono coperti da una maschera non conduttiva e mostrerebbero false aperture se sondati.

Anche altri punti medi sono solitamente omessi, perché la macchina di prova ha un numero finito di posizioni di griglia disponibili. Assicurarsi che una sonda sia assegnata ad ogni punto finale ha la priorità sul test di ogni singolo nodo. Con o senza punti intermedi, il test di continuità è ancora valido al 100%. Rileverà tutti i circuiti corti o aperti finché tutti i punti finali sono sondati.

Se una singola piastra non può contattare ogni rete (come quando un PCB usa componenti SMT in alto e in basso) allora è necessario usare due piastre. Questo metodo è noto come test a conchiglia. Il clamshell utilizza due piastre di fissaggio parallele – una montata rivolta verso l’alto, l’altra verso il basso. Ogni piastra è caricata con sonde fisse che corrispondono alle posizioni dei punti finali di ogni rete. Le due piastre sono poi compresse per contattare la parte superiore e inferiore del PCB simultaneamente, in modo molto simile a come una vongola potrebbe chiudere il suo guscio. Se i segnali generati dalle sonde corrispondono alla netlist, allora la scheda passa il test.

Con il metodo della sonda volante, non c’è un apparecchio vero e proprio. Invece, la scheda è montata tra due sonde di prova in rapido movimento. Queste sono collegate al controller del tester, che memorizza il file della netlist. Una sonda contatta il pad del punto finale di una rete sullo strato superiore, mentre l’altra contatta il pad del punto finale sullo strato inferiore. Se il percorso del circuito tra le due sonde corrisponde al percorso definito dalla netlist, quella rete è giudicata buona. Le sonde si spostano quindi alla serie successiva di punti finali, e così via, fino a quando l’intero PCB è stato testato.

Se non viene fornita una netlist IPC, allora usiamo un software CAM per estrarre una netlist di riferimento dal Gerber e dai dati di foratura, come descritto all’inizio. Non c’è altra scelta che assumere che i file Gerber riflettano accuratamente i requisiti elettrici per la scheda, e che possano essere usati per i controlli di editing CAM e il fixturing del test elettrico.

Questo non è affidabile come il test della netlist. Assomiglia al vecchio metodo pre-CAD del test della “scheda d’oro”, dove una scheda veniva messa sul tester e fatta girare, in modo che la macchina potesse “imparare” il circuito. In assenza di una netlist, quella scheda veniva necessariamente assunta come corretta, e tutte le schede successive venivano testate rispetto ad essa. Il difetto del golden test è che se tutte le schede del lotto, inclusa la scheda dorata, hanno lo stesso difetto incorporato, allora tutte passeranno il test di continuità, ma saranno tutte sbagliate.

Lo stesso problema esiste quando si usa solo una netlist derivata da Gerber. Mentre è un metodo perfettamente accettabile finché i file Gerber non contengono errori, e l’operatore CAM assegna i tipi di layer corretti con la corretta polarità, è ancora possibile che qualcosa vada storto. Una netlist fornita dal cliente ed esportata direttamente dal software di layout CAD fornisce un ulteriore livello di verifica che la scheda sia stata costruita correttamente.

Sommario

Per aggiungere un ulteriore grado di certezza che il vostro PCB funzioni correttamente, Epec suggerisce che se il vostro software di layout PCB supporta il formato IPC-356, dovreste sempre dedicare del tempo all’esportazione del file e inviarlo al vostro produttore.