Nobody quer experimentar a sensação de povoar o seu novo design de placa de circuito impresso (PCB) e descobrir que ela não é eletricamente funcional. Na maioria das vezes, a falta de funcionalidade é atribuível a um problema de produção específico ou a uma combinação de vários problemas diferentes. Algumas vezes, porém, o problema é que os arquivos Gerber exportados do seu programa CAD PCB continham um erro que passou despercebido porque não havia maneira de verificar se os arquivos correspondiam à sua intenção de design. Você pode evitar uma boa dose de problemas fornecendo um arquivo de netlist no formato IPC-356 com seu pacote de dados de fabricação.

Below é uma breve visão geral de algumas das coisas que podem dar errado e como um arquivo de netlist ajuda a pegar potenciais problemas na fase de pré-produção, ao invés de no seu banco de testes.

Como a Netlist é usada antes da edição

O arquivo da netlist (formatado como IPC-356) nada mais é do que um arquivo de texto ASCII que inclui instruções para o software PCB CAM, tais como nomes de rede, pino e localização XY dos pontos de início e fim de cada rede ou nó. Se o cliente fornece uma lista de rede IPC-356 então ela é lida durante o carregamento inicial do arquivo Gerber.

Exemplo de um arquivo de lista de rede PCB como visto em qualquer Editor de Texto Padrão

Após carregar e colocar as camadas Gerber em uma seqüência lógica de cima para baixo, nós usamos nosso programa CAM para atribuir um tipo para cada camada. Uma vez que as camadas são definidas eletricamente, geramos uma lista de rede de referência, baseada nos dados Gerber e drill. O programa CAM identifica áreas de COLOR como cobre, áreas de BLACK como ausência de cobre, e segue as interconexões camada a camada através dos furos passantes laminados.

O programa CAM compara então a sua netlist IPC-356 com a netlist de referência derivada do Gerber. Nós reportamos quaisquer discrepâncias para você e as resolvemos antes de seguir em frente. Nós solicitamos que o designer chame qualquer anomalia conhecida que possamos descobrir (como calções intencionais) antes do tempo em seu desenho ou em um arquivo de informações separado. Se elas não forem chamadas na outra documentação de suporte conforme solicitado, então somos obrigados a parar e resolver tais discrepâncias antes de podermos prosseguir.

Possíveis Causas das Discrepâncias

Uma pessoa pode pensar que os arquivos Gerber são infalíveis e como a indústria universalmente adotou o RS274X e ODB++ como formatos de importação padrão, eles são, de fato, quase assim. No entanto, ainda é possível que ocorram erros.

As características que estão incorretamente descritas no cabeçalho do arquivo Gerber durante a importação irão alterar a interpretação do sistema do caminho elétrico desejado, levando a que redes incorretas sejam definidas na lista de redes de referência derivadas do Gerber. As características corrompidas podem incluir almofadas de tamanho incorreto ou polígonos não preenchidos. Por exemplo, ocasionalmente um polígono auto-intersectado resolverá incorretamente (geralmente porque a resolução do arquivo Gerber não é suficientemente boa). Isto pode fazer com que o preenchimento do polígono vaze através do que o programa CAM interpreta como um “keep-out” que não está totalmente fechado. O que se pretende que seja uma folga então inunda com cobre, encurtando o buraco e o plano circundante. Exportar seus arquivos Gerber com a maior resolução possível (2:6 se possível) ou escolher preenchimento de linha em vez de polígonos irá ajudá-lo a evitar este problema, mas fornecer uma lista de rede ainda é recomendado.

Operator setup errors também pode fazer com que o programa CAM entenda mal o que ele está olhando. O problema mais comum é um simples erro do operador ao atribuir os tipos de camadas imediatamente após a importação dos arquivos raw. Se um plano negativo for atribuído como positivo, ou vice-versa, o sistema CAM verá o inverso do que é suposto ver. A netlist resultante será incorreta.

Para explicar: uma camada com polaridade positiva aparece no CAM como cor = cobre, preto = ausência de cobre. Uma camada com polaridade negativa aparecerá da forma oposta, com cor = ausência de cobre, preto = cobre. Ao derivar a lista de rede de referência, o programa CAM interpreta as áreas onde o cobre está presente como parte do caminho condutor da placa. Se o cobre e a ausência de cobre forem invertidos (porque o operador definiu a polaridade da camada incorrectamente) então o programa CAM criará uma netlist que não reflecte a verdadeira intenção do design.

É portanto melhor fornecer camadas internas com polaridade positiva sempre que possível para minimizar a hipótese de erro do operador. Independentemente disso, o melhor a prova de falhas é também fornecer um arquivo de netlist com o resto dos seus arquivos PCB Gerber. Se o operador executar a lista de rede de projeto contra a lista de rede de referência de CAM incorreta, e notar um curto-circuito maciço ou múltiplas aberturas, é uma questão simples de rever o tipo de camada e as atribuições de polaridade. Após alterar algumas configurações de comutação, o operador pode gerar uma nova lista de rede de referência e voltar ao negócio. Na ausência de um arquivo de lista de rede fornecido pelo cliente, que pode ser comparado com a lista de rede derivada da Gerber, este erro pode passar despercebido até que você realize um teste em circuito em uma PCBA preenchida. Até lá, é tarde demais.

During CAM Editing

A netlist é mantida ativa durante toda a sessão da CAM. Quando a sessão de CAM estiver completa, nós verificamos novamente na netlist para ter certeza de que não foram criados shorts elétricos ou aberturas durante a edição. Então fazemos arquivos para um dos dois métodos de teste de fixação.

Electrical Test Fixturing

Uma fixação de teste rígido é uma placa de policarbonato ou um material similar. A placa é perfurada com furos, que aceitam sondas condutoras. A localização das sondas corresponde aos pontos finais de cada circuito a ser testado. Os furos (não componentes) são geralmente omitidos, seja porque são pontos médios na rede, seja porque estão cobertos por uma máscara não condutora e aparecerão como falsas aberturas se forem sondados.

Outros pontos médios são normalmente omitidos também, porque a máquina de teste tem um número finito de posições de grade disponíveis. Certificar-se que um apalpador é atribuído a cada ponto final tem prioridade sobre o teste de cada um dos nós. Com ou sem pontos médios, o teste de continuidade ainda é 100% válido. Ele irá pegar todos os circuitos curtos ou abertos, desde que todos os pontos finais sejam sondados.

Se uma única placa não puder contatar cada rede (como quando uma placa de circuito impresso usa componentes SMT na parte superior e inferior) então é necessário usar duas placas. Este método é conhecido como teste de clamshell. A clamshell utiliza duas placas de fixação paralelas – uma montada virada para cima, a outra virada para baixo. Cada placa é carregada com sondas estacionárias que correspondem às localizações dos pontos finais de cada rede. As duas placas são então comprimidas para entrar em contato com a parte superior e inferior da placa de circuito impresso simultaneamente, da mesma forma que uma amêijoa pode fechar seu invólucro. Se os sinais gerados pelas sondas corresponderem à lista da rede, então a placa passa no teste.

Usando o método de sonda voadora, não há nenhuma fixação como tal. Ao invés disso, a placa é montada entre duas sondas de teste de movimento rápido. Estas são ligadas ao controlador do testador, que armazena o ficheiro da lista de rede. Uma sonda contacta a almofada do ponto final de uma rede na camada superior, enquanto a outra contacta a almofada do ponto final na camada inferior. Se o caminho do circuito entre as duas sondas corresponder ao caminho definido pela lista de rede, essa rede é considerada boa. As sondas então se movem para o próximo conjunto de pontos finais, e assim por diante, até que a PCB inteira tenha sido testada.

Se uma lista de rede IPC não for fornecida, então usamos o software CAM para extrair uma lista de rede de referência do Gerber e dados de perfuração, como descrito no início. Não há escolha a não ser assumir que os arquivos Gerber refletem exatamente os requisitos elétricos para a placa, e que eles podem ser usados para verificações de edição de CAM e testes elétricos.

Isso não é tão confiável quanto o teste da lista de rede. Ele se assemelha ao antigo método pré-CAD de teste da “placa dourada”, onde uma placa seria colocada no testador e ciclada, para que a máquina pudesse “aprender” o circuito. Na ausência de uma netlist, essa placa foi necessariamente assumida como correta, e todas as placas subseqüentes foram testadas contra ela. A falha no teste dourado é que se todas as placas do lote, incluindo a placa dourada, tiverem o mesmo defeito embutido, então todas passarão no teste de continuidade, mas todas estarão erradas.

O mesmo problema existe quando se usa apenas uma netlist derivada do Gerber. Embora seja um método perfeitamente aceitável desde que os arquivos Gerber não contenham erros, e o operador da CAM atribua os tipos de camadas corretos com a polaridade correta, ainda é possível que algo dê errado. Uma lista de rede fornecida pelo cliente exportada diretamente do software de layout CAD fornece uma camada extra de verificação de que a placa foi construída corretamente.

Sumário

Para adicionar um grau extra de certeza de que sua placa de circuito impresso funcionará corretamente, a Epec sugere que se o seu software de layout PCB suportar o formato IPC-356, você deve sempre levar tempo para exportar o arquivo e enviá-lo para o seu fabricante.