Výroba desek plošných spojů pro kreslicí tablety bez displeje

Deska plošných spojů (PCB) přijímá signály z digitalizační/snímací struktury, zpracovává polohu pera a data související s tlakem, spravuje tlačítka nebo řídicí vstupy a komunikuje s hostitelským počítačem. V závislosti na produktu může být elektronika soustředěna na jedné desce nebo rozdělena mezi hlavní řídicí desku a distribuované snímací/propojovací struktury.

V tomto článku se kreslicím tabletem rozumí vstupní zařízení s perem bez displeje, které odesílá informace o poloze a tlaku do hostitele. Úkolem desky plošných spojů je tedy získávat signály stylusu/digitalizátoru, zpracovávat je, spravovat tlačítka nebo indikátory, pokud jsou namontovány, a komunikovat s počítačem. Implementace snímání se může lišit v závislosti na výrobci, takže by diskuse o výrobě měla zůstat architektonicky neutrální, pokud zákazníkem vydaný návrh neurčuje konkrétní technologii.

Fyzický vztah mezi strukturou senzoru a deskou plošných spojů (PCB) je zásadní. Mřížka senzoru může být v závislosti na produktu samostatná vrstva, flexibilní materiál, fólie nebo integrovaná sestava a umístění jejích konektorů, uzemnění a mechanická registrace mohou ovlivnit přesnost. Pro posouzení RFQ potřebuje dodavatel dostatek mechanických informací, aby pochopil, jak se snímací oblast, řídicí deska a kryt zarovnávají; elektricky správná deska plošných spojů může stále selhat při integraci s produktem, pokud se tato geometrie posune.

Tablety s perem vyžadují opakovatelné snímání na velké aktivní ploše. Přesná elektromagnetická, kapacitní nebo jiná metoda snímání je vlastnictvím produktové platformy, ale důsledky pro výrobu desek plošných spojů jsou v zásadě konzistentní: důležité jsou nízkošumové referenční cesty , řízené uzemnění , stabilní hodnoty součástek a přesné umístění konektorů.

Přesný vstup pera závisí na poměru signálu k šumu v celém snímacím řetězci. Vstupní část může zahrnovat fáze buzení, multiplexování, filtrování, zesilování nebo konverze v závislosti na proprietární metodě snímání, následované řídicí jednotkou, která rekonstruuje polohu a parametry pera. Výrobní obsah by měl tyto funkce popsat, aniž by se předstíralo, že každý tablet používá stejnou topologii cívky, elektrody nebo ADC.

Digitální hodiny, DC/DC měniče , USB rozhraní a volitelná bezdrátová rádia mohou do snímacího prostředí vnášet šum. Zveřejněné rozvržení může k řízení této interakce využívat oddělení umístění, strategii uzemnění, filtrování a stínění. Výroba by měla tyto funkce zachovat, nikoli je zjednodušovat bez technického schválení.

Regulace šumu začíná u rozvržení, ale pokračuje až po montáž. Geometrie uzemnění, stínicí prvky, vzdálenost od spínacích regulátorů a digitálních hodin, tolerance součástek a integrita konektorů ovlivňují opakovatelnost. Pokud produkt obsahuje aktivní bezdrátové rádio nebo nabíjecí obvod, měl by plán NPI zahrnovat kontroly rušení během provozu pera. To je užitečnější než obecný jazyk pro „regulaci EMI“, protože propojuje tovární proměnnou s výkonem, kterého si uživatel skutečně všimne: stabilita kurzoru a konzistence vstupu.

Drátový kreslicí tablet lze napájet a připojovat přes USB. Bezdrátové verze mohou mít navíc Bluetooth , baterii, nabíjecí obvody a ovládání napájení. Jedná se o volitelné architektonické možnosti a články by měly používat „pokud je to relevantní“, nikoli naznačovat, že každý kreslicí tablet obsahuje bezdrátový hardware.

Drátové a bezdrátové verze mohou sdílet architekturu snímání jádra, ale zároveň mít velmi odlišné požadavky na napájení a kusovník. Model s připojením pouze k USB může být napájen z hostitelského počítače a nepotřebuje žádný bateriový subsystém; model s Bluetooth může přidat baterii, nabíječku, regulátor a rádio. Příkladem této varianty je řada Intuos od společnosti Wacom, a proto by článek měl používat „kde je to relevantní“, spíše než naznačovat, že Bluetooth a baterie jsou univerzální funkce kreslicího tabletu.

Zařízení USB konektoru, uzemnění pláště, ochrana proti elektrostatickému výboji a vzdálenost od krytu si zaslouží mechanickou kontrolu, protože zatížení kabelu se přenáší přímo do desky. U bezdrátových modelů by měly být v DFM (Design for Module - definovatelný návrh) uvedeny i vývody antén a polarita konektoru baterie.

Z produkčního hlediska by testování komunikace mělo zahrnovat výčet nebo základní přenos dat pro kabelové rozhraní a kontroly párování/komunikace pro bezdrátové varianty, pokud zákazník dodá postup. Nabíjení baterie a ochranné funkce by měly být testovány pouze na příslušné položce SKU. Udržování těchto testovacích větví vázaných na variantu kusovníku zabraňuje běžnému selhání více položek SKU: načtení správného hardwaru se špatným produkčním testovacím profilem.

Na rozdíl od generické řídicí desky se kreslicí tablet nachází vedle velké snímací struktury. Vztah mezi snímacími propojeními, referenčními rovinami, hlučnými spínacími obvody a kovem krytu může ovlivnit výkon. Kontrola DFM by proto měla rozlišovat skutečné změny ve výrobě od změn rozvržení, které mohou změnit chování signálu.

Přesnost snímání může být ovlivněna zdánlivě malými změnami v rozvržení. Odlévání mědi, uzemnění, blízkost tras a návratové cesty konektorů mohou ovlivnit parazitní vazbu nebo snímání šumu v okolí snímacího front-endu. Úpravy DFM by proto v těchto oblastech měly být konzervativní a jakákoli požadovaná úprava mědi by měla být vrácena vlastníkovi návrhu, spíše než aby ji výrobce automaticky „vyčistil“.

Tým DFM ve výrobě může provést DFM kontrolu roztečí, vrtání, pájecí masky, panelizace, přístupnosti konektorů a montážních omezení a zároveň zákazníkovi vracet elektricky smysluplné otázky, než aby hádal o záměru návrhu.

Mechanické materiály také záleží, protože snímací pole se rozprostírá skrz celý produktový svazek. Výrobce desek plošných spojů nekontroluje geometrii překrytí, pouzdra ani pera, ale měl by respektovat definované meze vyhnutí a montážní údaje. Během kontroly neinstalačních prvků (NPI) kombinujte elektrické kontroly s rozměrovou kontrolou v okolí montáže desky senzoru a umístění konektorů, aby problémy s kalibrací nebyly nesprávně svalovány na firmware, když je hlavní příčinou mechanická chybná registrace.

Desky řídicích jednotek kreslicích tabletů jsou často kompaktní, ale pro danou kategorii produktů není typický žádný jednotný počet vrstev ani materiál. Vrstvy se řídí hustotou trasování, potřebami uzemnění, umístěním konektorů a cíli EMI.

Kompaktní deska plošných spojů pro kreslicí tablet může být přímočará vícevrstvá deska nebo hustší konstrukce s použitím jemnějších prvků; neexistuje univerzální souhrnná konfigurace. Výroba by měla být založena na uvolněných požadavcích na trasování/rozměry, vrtání, impedanci a tloušťku, přičemž speciální procesy by měly být přidávány pouze tehdy, když je rozvržení vyžaduje. Tím se zabrání nadměrnému inženýrství cenově citlivého vstupního zařízení jen proto, že klíčové slovo obsahuje „precision“ (přesnost).

Pokud návrh zahrnuje pouzdra s jemným roztečem, menší průchody nebo směrování USB s řízenou impedancí, měla by být výrobní metoda vybrána na základě těchto požadavků. Vícevrstvý nebo HDI proces může být u některých produktů vhodný, ale nikdy by neměl být prezentován jako povinný pouze pro pokrytí SEO.

Opakovatelnost je důležitější než exotická konstrukce. Tloušťka dielektrika, geometrie mědi, registrace pájecí masky a rozměry okrajů konektorů by měly zůstat konzistentní v jednotlivých šaržích, pokud ovlivňují snímací nebo mechanické rozhraní. Pokud se deska připojuje k velkému filmu nebo mřížce senzoru, měl by dodavatel také ověřit panel a metodu odpojení panelu, aby napětí nebo deformace okrajů desky nezměnily konečné zarovnání.

Povrchová úprava, registrace pájecí masky a konečná tolerance obrysu by měly být zvoleny s ohledem na skutečné požadavky na konektor a rozhraní senzoru, nikoli na vzhled. Pokud hrana desky, montážní vztažná hodnota nebo konektor senzoru určují polohovou referenci pro aktivní oblast, zaslouží si jejich rozměrová kontrola stejnou pozornost jako kontrola elektrické kontinuity, protože geometrický drift se může stát problémem s kalibrací nebo uchycením krytu.

Deska plošných spojů (PCBA) může obsahovat řídicí jednotku, napájecí zařízení, součásti rozhraní USB, volitelné bezdrátové komponenty, LED diody a obvody tlačítek/kodérů. Opakované ovládací prvky a malé konektory zdůrazňují důležitost orientace a umístění.

Sestava může zahrnovat mikrokontrolér, snímací integrované obvody, pasivní součástky, USB konektor, tlačítka, LED diody a volitelná rádiová/napájecí zařízení. Opakované pozice tlačítek nebo LED diod zvyšují hodnotu kontroly prvního kusu, protože jedna chyba polarity nebo orientace se může zkopírovat na celou šarži. USB konektory také potřebují dostatečnou mechanickou oporu a kontrolu, protože zatížení uživatelem se přenáší přímo do desky plošných spojů.

Výrobní program umožňuje SMT montáž s kontrolou prvního kusu a AOI pro viditelné umístění/stavy pájení . V případech, kdy jsou přítomna pouzdra zakončená spodní stranou, lze na základě rizika pouzdra a projektu přidat cílené rentgenové vyšetření.

Řízení procesu by mělo rozlišovat mezi kosmetickými opravami a opravami v oblasti snímání. Nadměrné zahřívání, výměna součástek nebo oprava konektorů v blízkosti citlivých analogových obvodů může změnit výkon, i když je obnovena kontinuita. Kontrolovaná politika oprav a ověření funkčnosti vzorku po opravě jsou proto důvěryhodnější než obecný slib, že každá sestavená deska je opravitelná.

Tlačítka a otočné ovládací prvky, pokud jsou přítomny, představují další riziko mechanického naskládání. Výška spínačů, zarovnání aktuátorů a kvalita pájených spojů mohou ovlivnit pocit z montáže krytu. První článek by proto měl porovnat výšku a polohu sestavených součástí s mechanickým výkresem, zejména v okolí uživatelsky ovládaných ovládacích prvků a kabelových konektorů, které jsou v provozu vystaveny opakovanému zatížení.

Deska může projít vizuální kontrolou, ale přesto selhat jako vstupní zařízení. Validace výroby by měla prověřit komunikaci s hostitelem a, pokud jsou k dispozici zákaznické příslušenství , také reprezentativní detekci pera, tlačítka a bezdrátové/nabíjecí funkce pro příslušné skladové jednotky (SKU).

Funkční test by měl prokázat elektrickou cestu od interakce pera k datům hostitele, ale rozsah kalibrace závisí na architektuře produktu. Výrobce může ověřit detekovanou polohu, tlačítka, odezvu tlaku nebo základní pokrytí souřadnic pomocí zákaznických přípravků/softwaru; konečná přesná kalibrace může vyžadovat mechanický referenční systém nebo proprietární algoritmus vlastněný společností vyrábějící produkt. Tato hranice by měla být zapsána do testovacího plánu.

Kalibrace může záviset na proprietárním firmwaru, mapách senzorů, zlatých vzorkech nebo softwaru dodaném vlastníkem produktu. Výroba může provádět definovaný postup, ale neměla by tvrdit, že odvozuje výrobcem specifický kalibrační model snímání perem z generických dat z desek plošných spojů.

Užitečný test NPI také hledá opakovatelnost, nikoli pouze jeden úspěšný tah. Vzorkování v celé aktivní oblasti, kontrola provozu v blízkosti tlačítek nebo rádií a porovnání stavu kabelového a bezdrátového připojení může odhalit problémy s propojením nebo montáží. Pokud je zjištěna chyba, uchování sériového čísla desky plošných spojů/desky plošných spojů, verze firmwaru a testovacích dat pomáhá inženýrům oddělit problém s procesem desky od problému se senzorovým zásobníkem nebo algoritmem.

Dodavatel desek plošných spojů pro kreslicí tablety by si měl uvědomit, že dominantním rizikem není elektronika displeje, ale stabilní výroba snímací/řídicí platformy a jejího hostitelského rozhraní. Projděte si zkušenosti s kompaktní SMT, mechanikou konektorů, nízkošumovým uspořádáním, řízenými kusovníky a funkčními přípravky.