Ficheiro Centroid SMT: Evite Rotações Erradas em PCBA

O ficheiro pequeno que pode rodar uma placa inteira

Em 15 anos a rever NPI para PCBA industriais, médicos e IoT, Hommer Zhao viu um erro repetir-se: o Gerber estava correto, a BOM estava correta, mas o ficheiro centroid usava outra origem ou outra convenção de rotação. Num lote piloto de 300 placas, isso pode significar microcontroladores a 180 graus, LEDs invertidos e uma linha SMT parada antes do primeiro reflow. O custo não nasce da soldadura; nasce da matemática errada entregue à máquina.

O ficheiro centroid, também chamado CPL, POS, XYRS ou pick and place file, parece simples porque é uma tabela. Essa simplicidade engana. Cada linha liga o design CAD à montagem SMT: referência, coordenada X/Y, rotação, lado da placa e centro real do componente. Se um destes campos falha, a máquina de pick and place faz exatamente o que foi mandada fazer.

"Um ficheiro centroid não é documentação administrativa. É uma instrução de movimento para uma máquina que coloca milhares de componentes por hora. Um erro de 90 graus num QFN pode inutilizar 100% do lote antes de a AOI ver a primeira placa." — Hommer Zhao, Fundador & Especialista Técnico

Este guia mostra como preparar e auditar o ficheiro centroid antes de enviar dados para montagem PCB, revisão BOM/Gerber ou produção turnkey.

O que é um ficheiro centroid em PCBA

Um ficheiro centroid é a lista de posições usada para programar a máquina pick and place em montagem SMT. Ele indica o centro de cada componente, o lado da PCB, a rotação e a referência que deve casar com a BOM. A tecnologia SMT é descrita como montagem de componentes diretamente na superfície da placa; a visão geral de Surface-mount technology ajuda a contextualizar por que coordenadas e orientação são tão críticas.

Na prática, o ficheiro costuma sair de Altium, KiCad, Eagle, OrCAD, EasyEDA ou outro EDA em CSV, TXT ou POS. A documentação oficial do KiCad PCB Editor chama este tipo de saída de position file e permite escolher unidades, origem e inclusão de footprints. Esses três parâmetros devem ser definidos antes da exportação, não corrigidos à mão depois.

O ficheiro não substitui Gerber, BOM, desenho de montagem ou notas de polaridade. Ele é uma ponte entre eles. A regra de revisão é simples: se o centroid disser que U3 está a 90 graus e o assembly drawing mostrar pin 1 noutra direção, a equipa deve parar e resolver a contradição antes de montar.

Campos obrigatórios: a tabela mínima que funciona

Um CPL fiável deve ter pelo menos oito campos: reference designator, MPN ou valor, footprint, X, Y, rotation, side e unidade. Para placas de duas faces, o campo side deve distinguir top e bottom sem abreviações ambíguas. Para variantes de BOM, adicione variant, fitted/not fitted ou DNI para evitar que a máquina programe componentes não montados.

A tabela mostra por que o ficheiro não deve ser editado em Excel sem controlo de versão. Excel pode converter referências, remover zeros, mudar separadores decimais ou guardar texto em formato local. Para NPI, exporte de novo do CAD depois de cada alteração de layout.

Origem XY: o erro que desloca tudo

A origem XY deve ser consistente entre Gerber, drill, stencil, painel e centroid. Se o Gerber usa o canto inferior esquerdo da placa e o centroid usa a origem do painel, todos os componentes podem ficar deslocados pela distância entre essas duas origens. Em painel com rails de 5 mm, o erro não é pequeno; é suficiente para colocar passivos fora dos pads.

O método mais seguro é definir uma origem de fabrico no CAD e exportar todos os outputs a partir dela. Em painéis, documente se o centroid representa uma única placa ou o painel completo. Para produção em matriz, diga o passo X/Y, número de repetições e orientação de cada imagem no desenho de panelização.

Fiduciais ajudam a máquina a corrigir deslocamento, rotação e pequena distorção real da placa. Mas fiduciais não corrigem um ficheiro exportado com origem errada. Eles apenas alinham a placa física com o programa que já foi carregado.

"Quando todos os componentes aparecem deslocados na pré-visualização SMT, não comece por culpar a máquina. Em 8 de cada 10 casos, a causa está na origem, unidade ou painel exportado com outra referência." — Hommer Zhao, Fundador & Especialista Técnico

Se estiver a preparar uma placa de alta densidade, combine esta revisão com o nosso guia de pick and place em SMT, porque fiduciais, feeder setup e centroid trabalham como um único sistema.

Rotação e pin 1: onde nascem os erros caros

A rotação é o campo mais perigoso do ficheiro centroid porque não existe uma convenção universal perfeita entre todas as bibliotecas EDA e todas as linhas SMT. Um resistor 0603 a 180 graus continua funcional. Um diodo, LED, QFN, BGA, conector FFC ou regulador SOT-223 pode falhar totalmente.

O padrão prático é auditar primeiro todos os componentes polarizados. Marque pin 1 no assembly drawing, confirme a marca do encapsulamento no datasheet e compare com a camada fab ou silk do footprint. A referência pública da IPC contextualiza normas como IPC-7351 para footprints e IPC-A-610 para critérios de aceitação, mas a validação final deve acontecer no desenho e na revisão de produção.

Crie uma tabela de risco para o programador SMT: ICs com pin 1, diodos, LEDs, eletrolíticos, tântalo, cristais, módulos RF, conectores board-to-board e peças assimétricas. Para cada item, inclua imagem ou nota de orientação. Em lote piloto, peça confirmação por first article antes de libertar 100% do painel.

Top e bottom: a armadilha do espelho

Componentes no bottom side não devem ser "corrigidos" manualmente por espelhamento no CSV sem acordo com o fornecedor. Muitas ferramentas já exportam coordenadas bottom conforme a sua própria convenção. Se alguém espelha X ou troca sinal de rotação no Excel para tentar ajudar, pode duplicar a transformação e quebrar a programação.

O fornecedor precisa saber se lê o ficheiro a partir de uma vista top-through-board ou de uma vista bottom real. Esta convenção varia com software de CAM e linha SMT. Por isso, envie também PDF de assembly drawing top e bottom com pin 1, fiduciais e contorno da placa. Uma imagem resolve ambiguidades que uma coluna "B" não resolve.

Para duas faces, a sequência de montagem também importa. Componentes pesados, conectores grandes e peças sensíveis a segundo reflow devem ser revistos com a equipa de processo. Se a placa combina SMT e THT, veja também a nossa análise de soldadura seletiva vs onda, porque a ordem de processo pode mudar a documentação necessária.

Checklist de revisão antes de enviar para a fábrica

Use uma revisão em quatro documentos: BOM, Gerber, centroid e assembly drawing. A pergunta não é "o ficheiro abre?". A pergunta é: todos os documentos contam a mesma história sobre cada componente montado?

1. Compare o número de linhas fitted no centroid com o número de referências montadas na BOM.
2. Confirme que todas as referências do centroid existem no silk ou na camada assembly.
3. Verifique unidade, origem e lado em três componentes de cantos opostos.
4. Audite 100% dos componentes polarizados: pin 1, cátodo, positivo, chanfro e marca.
5. Confirme que DNI, DNP e variantes não entram no programa SMT.
6. Valide fiduciais globais e locais para BGA, QFN fino e conectores densos.
7. Abra a pré-visualização CAM/SMT e compare com PDF de montagem antes da PO.
8. Peça first article inspection para NPI ou alterações ECO relevantes.

Esta lista deve ser executada antes do serviço de revisão BOM e Gerber, não depois. Quanto mais cedo a contradição aparece, menos custa corrigir.

Quando CSV não chega: ODB++, IPC-2581 e dados ricos

CSV centroid funciona bem para muitos projetos, mas começa a ficar frágil quando há duas faces, variantes, BGA, muitos fiduciais locais, montagem Classe 3 ou painéis complexos. Nesses casos, ODB++ ou IPC-2581 podem reduzir interpretação manual porque transportam mais informação de fabrico e montagem num pacote estruturado.

Isto não elimina a revisão humana. Um pacote ODB++ pode carregar uma biblioteca com pin 1 errado tal como um CSV. A vantagem é reduzir perda de contexto: camadas, pads, netlist, contorno, drill e montagem ficam mais próximos. Para projetos médicos, automóveis ou industriais com rastreabilidade, esta consistência ajuda na auditoria.

Se a sua equipa trabalha com protótipos rápidos, um CSV validado costuma ser suficiente. Se está a passar de EVT para DVT ou PVT, trate dados de montagem como baseline controlado. O nosso guia de EVT, DVT e PVT em PCBA explica por que pequenas diferenças documentais criam atrasos quando o volume sobe.

Como a PCB Portugal valida o centroid no NPI

No nosso fluxo de NPI, o centroid entra numa revisão cruzada com BOM, Gerber, stencil, pick and place preview e plano de inspeção. Para passivos pequenos, verificamos densidade, orientação e designadores repetidos. Para ICs, verificamos pin 1 e footprint. Para conectores, validamos lado, chanfro, polarização mecânica e risco de colisão com nozzle.

Depois ligamos a revisão ao processo. O stencil precisa casar com a colocação; uma abertura reduzida para QFN não salva um componente rodado. A AOI 3D pode detetar deslocamento, polaridade e presença, mas não deve ser a primeira barreira contra um ficheiro errado. O artigo sobre stencil SMT mostra como volume de pasta e posição se influenciam no reflow.

"A melhor revisão centroid demora 20 minutos antes da produção. A pior demora dois dias depois, com placas já montadas, peças retiradas a ar quente e pads levantados por retrabalho." — Hommer Zhao, Fundador & Especialista Técnico

Para lotes críticos, combinamos first article inspection, AOI, raio-X quando há BGA/QFN e teste funcional. O nosso guia de defeitos de montagem PCB mostra os sintomas que aparecem quando a prevenção documental falha.

Referências

1. Surface-mount technology: https://en.wikipedia.org/wiki/Surface-mount_technology
2. KiCad PCB Editor documentation: https://docs.kicad.org/master/en/pcbnew/pcbnew.html
3. IPC electronics overview: https://en.wikipedia.org/wiki/IPC_%28electronics%29

FAQ

O que deve ter um ficheiro centroid para montagem SMT? Um ficheiro centroid deve ter referência, valor ou MPN, footprint, X, Y, rotação, lado top/bottom e unidade. Para produção IPC-A-610 Classe 2 ou 3, inclua também assembly drawing com pin 1 e notas para componentes polarizados.

Posso montar PCBA só com Gerber e BOM sem ficheiro centroid? Para montagem automática SMT, não é recomendado. Sem CPL, o fornecedor precisa reconstruir coordenadas a partir de Gerber e BOM, o que pode adicionar 1 a 3 dias úteis e aumentar risco de rotação errada.

Como verifico se a rotação dos componentes está correta? Compare todos os componentes polarizados contra o assembly drawing, datasheet e pin 1 do footprint. Verifique ICs, diodos, LEDs, eletrolíticos, conectores e módulos em 0, 90, 180 e 270 graus antes de libertar produção.

Que origem XY devo usar no ficheiro pick and place? Use a mesma origem de fabrico para Gerber, drill, stencil e centroid. Em painéis, defina se o ficheiro representa uma placa única ou o painel completo, incluindo rails de 5 mm ou outro afastamento.

O ficheiro centroid deve listar componentes THT? Normalmente o CPL lista apenas SMT. Componentes THT são controlados por BOM, desenho de montagem e processo de soldadura seletiva ou onda, mas alguns fornecedores pedem THT no ficheiro para programação mista.

Quando devo enviar ODB++ ou IPC-2581 em vez de CSV centroid? Envie ODB++ ou IPC-2581 quando houver BGA, duas faces, muitas variantes, painéis complexos ou produção Classe 3. Para lotes SMT standard, um CSV validado com 8 campos essenciais costuma ser suficiente.

Próximo passo

Antes de enviar a próxima PCBA para produção, faça uma revisão cruzada de BOM, Gerber, centroid e assembly drawing. Se quiser que a nossa equipa valide rotação, origem, polaridade e ficheiros de montagem, envie o pacote para revisão técnica ou cotação PCBA.