Выпуск КД на печатную плату регламентирован требованиями ГОСТ 2.417-91 «Платы печатные. Правила выполнения чертежей», который, по ряду положений, не отвечает современным способам разработки печатных плат и не учитывает возможность оформления КД с использованием в качестве подлинников машинных (магнитных или оптических) носителей данных. Кроме этого, эти документы должны отвечать требованиям ГОСТ 28388-89 «Документация на магнитных носителях данных», ГОСТ 2.123-93 «Комплектность конструкторских документов на печатные платы при автоматизированном производстве» и ГОСТ 2.004-88 «Общие требования к выполнению конструкторских и технологических документов на печатающих и графических устройствах вывода ЭВМ». Вначале о составе КД. До недавнего времени, при повсеместном «ручном» выпуске документации, прекрасно зарекомендовал себя базовый способ, предполагающий использование одного базового чертежа, разработанного на серию однотипных изделий, и чертежей исполнения, несущих только частную информацию. Причем чертежи исполнения обычно отличались простотой и лаконичностью. При машинных (компьютерных) способах выпуска КД, когда «ручной» труд сведен к минимуму, базовый способ выпуска КД оказался малоэффективным. И, более того, необходимость давать в чертежах и спецификациях перекрестные ссылки, в данном случае только усложняют выпуск КД. Поэтому, ниже будет приведен вариант выпуска документации традиционным (не базовым) способом.
Комплект КД на печатную плату согласно ГОСТ 2.123-93 должен включать:
• Чертеж детали. Для многослойной платы это должен быть сборочный чертеж. Примеры обозначения: для двухслойных плат - АИСТ.758726.049. Для многослойных плат- АИСТ.687265.045 СБ;
• Спецификация. Для двухслойной платы не предусмотрена, поэтому документы, относящиеся непосредственно к печатной плате (управляющие файлы, таблицы и т.д.), записываются в спецификацию более высокого уровня.
Пример обозначения для многослойных плат: АИСТ. 687265.045;
• Технические требования. Самостоятельный документ, разрабатываемый на ряд однотипных плат, например, для МПП определенной структуры и класса точности. Этот документ заменит технические требования, записанные на поле чертежа. Пример обозначения: АИСТ. 460950.001 Д23;
• Таблица проверки монтажа. Данный документ по назначению и содержанию равноценен документу «Данные контроля», который предусмотрен ГОСТ 2.123. На практике в состав КД может быть введен только один из этих документов. Пример обозначения: АИСТ.687265.045 ТБ1;
• Данные фотошаблона. Управляющий файл, предназначенный для формирования (изготовления) фотошаблона. Это могут быть фотошаблоны для получения проводящего рисунка, защитной маски, маркировки и т.д. Каждый фотошаблон, используемый в производстве конкретной платы, является самостоятельным документом, со всеми вытекающими из этого требованиями к нему. В составе КД печатной платы таких документов может быть несколько. Например, для восьмислойной МПП их может быть 12 и даже больше. Примеры обозначения: АИСТ.687265.045 Т1М1, АИСТ.687265.045 Т1М2 и т.д.;
• Данные сверления. Управляющий файл для сверлильных станков. В зависимости от конструкции платы, технологии производства и состава (подборки) отверстий на плате, таких документов может быть несколько (например, отдельно для металлизированных отверстий и отдельно для гладких). Пример обозначения: АИСТ.687265.045 Т2М1, АИСТ.687265.045 Т2М2 и т.д.;
• Данные для обработки контура. Управляющий файл для фрезерного станка. Если использование такого станка не предусмотрено, то документ не создается. Пример обозначения: АИСТ.687265.045 ТЗМ;
• Данные контроля. Специальный файл, создаваемый для работы со специализированным оборудованием контроля печатных плат (в основном МПП). Документ частично или полностью дублирует таблицу проверки монтажа. Целесообразно в комплект КД включать только один из упомянутых документов. Пример обозначения: АИСТ. 687265.045 Т4М;
• Ведомость документов на носителях данных. Документ, включающий перечень всех машинных носителей (файлов), входящих в состав КД. Пример обозначения: АИСТ.687265.045 ВН.
Выпуск каждого из перечисленных выше документов имеет свои особенности, и осуществляется с использованием разных прикладных программ. Ниже рассмотрены приемы выпуска чертежей на печатные платы (двухслойные и МПП). Согласно ГОСТ 2.417-91 на чертеже печатной платы должна быть нанесена (видимая или условная) координатная сетка. Но современные приемы компьютерного конструирования печатных плат, и автоматизированные способы изготовления фотошаблонов, делают совершенно бессмысленным наносить сетку на чертеж и указывать в технических требованиях параметры этой сетки. В чертеже достаточно показать структуру платы, и дать ссылки на управляющие файлы. На чертеже печатной платы должен быть в обязательном порядке показан главный вид платы и, при необходимости, виды сбоку и сзади. На чертеже должны быть все исполнительные размеры (контур плат), присоединительные размеры (координаты крепежных отверстий и их диаметры) и габаритные размеры. Вид сзади может потребоваться для указания конкретных мест нанесения некоторых маркировок, штампа ОТК и др. ГОСТ 2.417-91 допускает выпускать чертежи печатных плат без изображения проводящего рисунка. Но поскольку компьютерные приемы работы позволяют без особых затруднений выполнить главный вид печатной платы с рисунком первого слоя, то это следует сделать, так, как чертеж с рисунком гораздо нагляднее и информативнее.
Кроме главного вида платы (и других его видов) чертеж может включать:
• таблицу структуры печатной платы;
• таблицу (или таблицы) элементов печатной платы (металлизированные и гладкие отверстия, а так же данные печатных проводников);
• таблицу допустимых замен. В целом, эта таблица - не обязательна, но практика показывает, что реально без замен используемых материалов не обходится ни одно производство.
Следующий элемент чертежа печатной платы - таблица структуры платы. Действующие нормативные документы и ГОСТы не требуют в обязательном порядке наличия в чертеже такой таблицы, но наглядность представления информации о печатной плате, полнота и точность, делают этот вариант оформления чертежа предпочтительным. Обратите внимание, что в таблице также указаны файлы сверления. Подобные таблицы для различных по структуре плат могут быть созданы, записаны самостоятельно в виде файлов или введены в специальные форматки, предназначенные для выпуска чертежей печатных плат. В этом случае потребуется в таблице для конкретного чертежа методами корректировки только заменить номера управляющих файлов. Другая таблица (одна или несколько) содержит данные по элементам печатной платы, к которым относятся все виды отверстий и печатные проводники. Информация по этим элементам в достаточном объеме записана в управляющих файлах, и этого обычно достаточно для изготовления печатной платы. Но чертеж печатной платы является документом, по которому производится так же контроль готового изделия. Поэтому в чертеже должна быть необходимая информация. Длительное время бытовало (и сейчас такие рецидивы встречаются), что достаточно в чертеже указать минимальный зазор и минимальную ширину проводника, и этого достаточно, чтобы изготовить и проконтролировать плату. Это значит, что любой печатный проводник, независимо от требуемой ширины, может быть выполнен с указанными минимальными размерами, в то время как в изделии должны быть элементы проводящего рисунка с определенными, заведомо большими размерами. Например, это требуется для обеспечения допустимого падения напряжения, исключения перегрева проводников, получения нормированного волнового сопротивления и т.д. Поэтому, в чертеже необходимо приводить номинальные размеры всех использованных в проекте печатных проводников с указанием допуска. На рисунке 4 приведен пример таблицы «Элементы печатной платы».
Рисунок 4 – Пример оформления таблицы «Элементы печатной платы»
При необходимости состав этой таблицы может быть расширен. В частности, в эту таблицу можно ввести величину минимального зазора, или даже раздельно зазоры для различных элементов платы и (или) для различных слоев. И по настойчивой просьбе производителя - число отверстий. Хотя эта информация имеется в управляющем файле сверления.
Следующая таблица: «Допустимые замены», пример которой показан на рисунке 5, никак не относится к конструированию печатной платы, но необходимость в ней диктуется практикой изготовления плат в производстве.
Поэтому введение ее в чертеж крайне необходимо. Нередко вместо этой таблицы, допустимые замены записываются в технические требования чертежа.
Рисунок 5 – Пример оформления таблицы «Допустимые замены»
ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ
На чертеже наряду с графической информацией вводится дополнительная текстовая информация в виде технических требований (ТТ), без которых, практически, не обходится ни один чертеж. В чертеже печатной платы они несут очень значительную информативную нагрузку. Каждый пункт должен быть тщательно продуман и обоснован. Единого, установившегося принципа написания технических требований для чертежа печатной платы нет. Ниже приведен текст, который можно рассматривать, как прототип для написания конкретных ТТ.
Пример технических требований чертежа печатной платы
- 1* Размеры для справок.
- Плату изготовить методом металлизации сквозных отверстий с межслойными переходами.
- Плата должна соответствовать ГОСТ 23.752, группа жесткости 3.
- На главном виде условно не показаны: металлизированные отверстия, защитная маска и все виды маркировок.
- Структура платы приведена в таблице.
- Управляющие файлы, приведенные в таблице__, могут использоваться для разработки дополнительных технологических файлов, учитывающих особенности оборудования и технологию.
- Сборку платы произвести горячим прессованием с использованием рокладочной ткани поз., укладываемой в промежутки по три листа.
- Параметры отверстий и печатных проводников приведены в табл..
- Толщина платы 1,6 ± 0,15 мм. Контролировать по металлизации с учетом ащитной маски.
- Позиционный допуск положения отверстий, элементов проводящего рисунка, защитной маски (окна в маске) и маркировок (кроме выполняемых вручную) ±0,1 мм.
- Предельные отклонения размеров металлизированных отверстий и элементов проводящего рисунка должны соответствовать ГОСТ 23.751, группа точности 4.
- Минимальное расстояние между элементами проводящего рисунка 0,2 мм.
- Минимальное расстояние между краем платы и любым элементом проводящего рисунка 1,5 мм.
- Покрытие всех открытых металлизированных поверхностей на наружных
- слоях - НЗ,0-О-ВИ(99,8)6.
- Маркировки, выполняемые травлением и краской, заложены в управляющие файлы соответствующих конструктивных слоев. Маркировку краской выполнить методом офсетной печати, допускается использовать методы шелкографии или сеткографии.
- Маркировать краской ПФ-115 белая ГОСТ 6465-76 УХЛ-2, шрифт 2,5-ПрЗ 26.020-80:
- дату изготовления;
- заводской номер платы;
- клеймо ОТК;
- клеймо представителя заказчика.
- При нанесении маркировок, не допускается попадание краски на контактные площадки, предназначенные для монтажа ИЭТ.
- 17. Контроль электрических цепей (наличие связи и отсутствие замыкания) производить по АИСТ.467415.027Т4М напряжением не выше 12 В, с ограничением тока короткого замыкания на уровне 0,1 А. Контроль физических параметров (волнового сопротивления) производить по инструкции АИСТ.467415.013И на цепях платы: DD1/17 - DD25/87 и XS1/17 - DA5/13.
- 18. Возможные замены используемых материалов приведеныв таблице.
- 19. Остальные ТТ по ОСТ4 ГО 0.070.014.
Самостоятельный документ с названием «Технические требования» записываются в спецификацию каждого изделия в раздел «Документы».
Пример технических требований чертежа печатной платы
1. Контроль электрических цепей производить по АИСТ.467415.027Т4М.
2. Контроль физических параметров производить по АИСТ.467415.01ЗИ на цепях платы: DD1/17 - DD25/87 и XS1/17 - DA5/13.
3. Остальные ТТ по АИСТ.460950.001 Д23.
СБОРОЧНЫЙ ЧЕРТЕЖ
Это - чертеж, на котором показано, как на печатную плату должны устанавливаться (монтироваться) навесные элементы. На сборочном чертеже должен быть показан главный вид платы и, в зависимости от принятого варианта монтажа, вид сбоку и вид сзади (на элементы, монтируемые на нижнем слое).
Данный чертеж должен содержать исчерпывающую информацию о месте установки каждого элемента, и о способе его монтажа. В чертеже должны быть показаны все элементы дополнительного крепления элементов и маркировка позиционных обозначений элементов. Эта маркировка может повторять реальную, выполняемую на самой плате, или быть условной. В последнем случае, в технических требованиях чертежа дается соответствующее указание, например, «Маркировка ИЭТ показана условно». При любом варианте оформления сборочного чертежа в нем должна быть показана маркировка для «присоединительных» элементов, т.е. тех элементов, которые используются для подключения (пайки) данного устройства в изделии более высокого уровня (соединители, контакты, лепестки и т.д.).
Положение элементов на плате может быть задано координатами (по двум осям) от базовой точки, и представлено в виде таблицы. Последний вариант целесообразен для устройств, сборка (монтаж) которых предполагается выполнять на автоматах с использованием управляющих файлов.
Как любой другой чертеж, сборочный чертеж печатной платы обязан иметь исполнительные, присоединительные и габаритные размеры.
Исполнительные размеры (в основном) относятся к монтируемым элементам, чтобы показать формовку (гибку) выводов и размеры для их установки (например, высота над платой). Элементы на чертеже, как правило, изображаются упрощено. При необходимости показать ориентацию элемента, на изображение наносятся дополнительные знаки (знак плюс, метка первого вывода и т.д.).
Следует сразу предупредить, что успех автоматизированного (по крайней мере, с минимальным ручным трудом) выпуска сборочного чертежа зависит от полноты и формы использованных в разработке библиотечных элементов, так как те графические образы, которые будут показаны на сборочном чертеже, должны быть заложены в библиотечном элементе. При разработке сборочного чертежа печатной платы необходимо дать необходимую информацию об установке каждого элемента, монтируемого на плату. Эта информация может быть дана графическим способом, как виды или сечения, размещаемые на поле чертежа, или в виде ссылок в технических требованиях чертежа на нормативные документы (ГОСТы, нормали или иные ссылочные документы). Главное, чтобы в чертеже для каждого элемента в том или ином виде была приведена достаточная информация о способе монтажа.
Основным ссылочным документом для установки элементов (ИЭТ) является ГОСТ 29137-91. Кроме этого существенную помощь может оказать ОСТ 45.010.030-92, в котором можно найти для многих элементов обозначения вариантов установок, и ввести их в технические требования чертежа, но ссылка при этом должна быть на ГОСТ 29137-91. Для элементов, которых нет в упомянутом выше ГОСТе, или в случае нестандартной установки элемента, необходимо разрабатывать собственный вариант установки элемента и вносить его в чертеж. Если такие элементы встречаются в разработках часто, то для упрощения работы и унификации вариантов установок, целесообразно разработать самостоятельный документ, который может иметь обозначение и наименование, например, «АИСТ 460956.003 Д21. Модуль электронный.
Установка элементов на печатные платы», и должен содержать рисунки, эскизы и чертежи «нетиповых» установок.
В сборочном чертеже, в технических условиях можно ссылаться на этот документ с указанием рисунка (варианта) установки. Ценность такого документа в том, что его можно пополнять по мере появления новых образцов ИЭТ и, при необходимости, корректировать ранее разработанные варианты установок, при этом не затрагивая многочисленную документацию, в которой корректируемый вариант используется. Этот документ должен быть записан в спецификации каждого изделия, где на него дана ссылка. Учитывая большую информативную значимость технических требований, к составлению их следует подходить очень внимательно.
Пример технических требований сборочного чертежа печатной платы
1.* Размеры для справок.
2. Изделие должно соответствовать АИСТ 467415.027ЭЗ и АИСТ467415.027 ТУ.
3. Установку ИЭТ производить по ГОСТ 29137:
поз. 93 - вариант 140.02.0203.00.02;
поз. 95... 109 - вариант 360.18.000.00.00 (микросхемы поставляются с отформованными выводами);
чип элементы (резисторы, конденсаторы и дроссели) - по эскизу на чертеже.
Установить по АИСТ.460956.003 Д21:
все светодиоды по рис. 027;
трансформаторы TV1 и TV2 по рис.134 вар. 2,
Остальные элементы установить по чертежу.
4. Маркировка элементов показана условно.
5. Паять ПОС-61 ГОСТ 21931-76.
6. Пайку элементов к контактам поз. 56 производить припоем ПОСК-50-18 ГОСТ21931-76.
7. Винты стопорить по ОСТ 4Г 0.019.200:поз. 35 и 39 по вар. 28Г, поз 37 по вар. 25В.
8. Детали поз. 9 крепить к плате клеем ВК-9 по ОСТ 4Г 0.029.204 с добавкой алюминиевой пудры ПАП-2 ГОСТ 5494-71 в равных весовых частях.
9. Маркировать краской ПФ115, белая УХЛ2 ГОСТ 6465-76, шрифт 2,5-ПрЗ ГОСТ 26.020-80
9.1 заводской номер;
9.2 дату изготовления.
10. Клеймо ОТК.
11. Остальные ТТ по ОСТ 4Г 0.070.015.
УПРАВЛЯЮЩИЕ ФАЙЛЫ
В состав КД на печатные платы, выполненные современными средствами (компьютерные технологии), должны входить управляющие файлы, несущие информацию обо всех конструктивных элементах печатной платы, необходимую для производства печатной платы. Управляющие файлы разрабатываются средствами программы РСВ, используя в качестве исходного, файл проекта с расширением.pcb. Исходный файл, нередко именуемый «РСВ-файлом», содержит обобщенную информацию обо всем проекте, и специалист (при наличии некоторой дополнительной информации) может извлечь из него все, что требуется для изготовления печатной платы. Но сам по себе РСВ-файл не является ни конструкторским, ни технологическим документом, и, образно говоря, юридической силы не имеет. Но, несмотря на это, файлы с расширением.pcb используются как носители информации и в таком виде нередко вводятся в состав КД, этим самым, как бы предоставляя право производителю печатных плат самому разбираться со всеми тонкостями проекта и изготавливать печатную плату, якобы отвечающую исходным данным. На деле, ни формально, ни практически проверить соответствие готовой печатной платы с такой КД невозможно. Поэтому, использование РСВ-файла в качестве КД не приемлемо, тем более, что ГОСТ 2.123-93 не предусматривает наличия такого документа в составе КД.
Управляющие файлы, являясь связующим звеном между конструктором и производством, выполняет двоякую роль. С одной стороны, это конструкторский документ, и ничего иного он не имеет права содержать. А с другой стороны, это средство производства, и управляющие файлы могут (и должны) содержать дополнительную, чисто технологическую информацию. И более того, особенности технологии печатных плат требуют внесения в управляющие файлы специфических изменений, причем, различных для каждого конкретного производства. В силу этого, управляющие файлы, входящие в состав КД на правах подлинника, должны полностью соответствовать готовому изделию, и не содержать технологической информации. В этой части это соответствует «бумажному» способу выпуска КД. В дальнейшем управляющие файлы, поступив в конкретное производство используются как технологический инструмент. В силу этого они могут претерпеть необходимые изменения, после чего превращаются в технологическую документацию, отвечающую другим требованиям. Это будет другой комплект документов, существующий самостоятельно и отдельно от исходного. Именно поэтому в чертежах на печатные платы следует специально оговаривать, что управляющие файлы могут изменяться без корректировки исходной КД.
Вначале остановимся на специальной доработке исходного проекта, которая может потребоваться, если вы разрабатываете управляющие файлы для конкретного производства, например, если разработка и изготовление печатной платы осуществляется на одной фирме (заводе, НИИ и т.д.). В этом случае в управляющие файлы следует сразу вводить дополнительную, сугубо производственную информацию, которая может включать:
• реперные знаки, без которых невозможно совмещение рабочих фотошаблонов и точное сверление отверстий;
• обозначение печатной платы или идентификатор. Это буквенноцифровойкод, выполняемый на технологическом поле заготовки печатной платы, позволяющий в условиях массового производства различать фотошаблоны,
заготовки, полуфабрикаты и готовые платы;
• информацию о назначении каждого фотошаблона, которая нужна, чтобы при изготовлении платы отличать между собой шаблоны, относящиеся к одной плате;
• литеру или порядковый номер фотошаблона. При массовом производстве может быть изготовлено несколько стереотипных фотошаблонов, которые должны иметь отличительные знаки или литеры;
• технологическую рамку.
Каждое конкретное производство обычно само определяет состав и форму дополнительного технологического оформления, вводимого в фотошаблон. Главное, что это не должно отражаться на качестве (технических параметрах)готовой печатной платы.
ДАННЫЕ КОНТРОЛЯ
Это документ содержит подробную информацию о печатной плате и позволяет, совместно с остальной КД на плату, произвести полный контроль изделия. Этот документ должен содержать координаты посадочных мест всех элементов или координаты всех отверстий и контактных площадок, точки перегиба всех проводников, а так же перечень всех электрических цепей. Но, с практической точки зрения, для электрического контроля печатной платы достаточно иметь только список цепей и координаты всех контактных площадок. Эти данные могут непосредственно применяться для контроля плат, или использоваться для создания других технологических файлов, применяемых в установках автоматизированного контроля (обычно для МПП). Данные контроля можно распечатывать на бумаге (на твердом носителе), но обычно в этом нет необходимости, поэтому в спецификации для данного документа можно дать примечание: «Размножать по указанию».