Piirustustaulun piirilevyjen valmistus muille kuin näyttökynätableteille

Piirilevy vastaanottaa signaaleja digitointi-/anturirakenteesta, käsittelee kynän asento- ja painetietoja, hallitsee painikkeita tai ohjaustuloja ja kommunikoi isännän kanssa. Tuotteesta riippuen elektroniikka voi olla keskitetty yhdelle piirilevylle tai jaettu pääohjainpiirilevyn ja hajautettujen anturi-/liitäntärakenteiden kesken.

Tässä artikkelissa piirtopöydällä tarkoitetaan kynällä varustamatonta syöttölaitetta, joka lähettää sijainti- ja painetietoja isännälle. Piirilevyn tehtävänä on siis vastaanottaa kynän/digitointilaitteen signaalit, käsitellä ne, hallita painikkeita tai ilmaisimia, jos niitä on asennettu, ja kommunikoida tietokoneen kanssa. Tunnistuksen toteutus voi vaihdella valmistajan mukaan, joten valmistuskeskustelun tulisi pysyä arkkitehtuurineutraalina, ellei asiakkaan julkaisemassa suunnittelussa yksilöidä tiettyä teknologiaa.

Anturirakenteen ja piirilevyn välinen fyysinen suhde on ratkaisevan tärkeä. Anturiverkko voi olla erillinen kerros, joustava osa, kalvo tai integroitu kokoonpano tuotteesta riippuen, ja sen liittimien sijoittelu, maadoitus ja mekaaninen kohdistus voivat vaikuttaa tarkkuuteen. Tarjouspyyntöjen tarkastelua varten toimittaja tarvitsee riittävästi mekaanista tietoa ymmärtääkseen, miten tunnistusalue, ohjainkortti ja kotelo kohdistuvat; sähköisesti oikeanlainen piirilevy voi silti epäonnistua tuoteintegraatiossa, jos geometria muuttuu.

Kynätabletit vaativat toistettavaa tunnistusmenetelmää laajalla aktiivisella alueella. Tarkka sähkömagneettinen, kapasitiivinen tai muu tunnistusmenetelmä on tuotealustan oma, mutta piirilevyjen valmistukseen liittyvät vaikutukset ovat pääpiirteittäin yhdenmukaiset: vähäkohinaiset referenssireitit , hallittu maadoitus , vakaat komponenttiarvot ja liittimien tarkka sijoittelu ovat tärkeitä.

Tarkkuuskynän syöte riippuu signaali-kohinasuhteesta koko tunnistusketjussa. Etuosa voi sisältää heräte-, multipleksointi-, suodatus-, vahvistus- tai muunnosvaiheita riippuen patentoidusta tunnistusmenetelmästä, ja sitä seuraa ohjain, joka rekonstruoi sijainnin ja kynän parametrit. Valmistussisällön tulisi käsitellä näitä toimintoja teeskentelemättä, että jokainen tabletti käyttää samaa kelaa, elektrodia tai ADC-topologiaa.

Digitaalikellot, DC/DC-muuntimet , USB-liitännät ja valinnaiset langattomat radiot voivat aiheuttaa kohinaa tunnistusympäristöön. Julkaistussa asettelussa voidaan käyttää sijoitteluerottelua, maadoitusstrategiaa, suodatusta ja suojausta tämän vuorovaikutuksen hallitsemiseksi. Valmistuksen tulisi säilyttää nämä ominaisuudet sen sijaan, että niitä yksinkertaistettaisiin ilman teknistä hyväksyntää.

Melunhallinta alkaa suunnittelusta, mutta jatkuu kokoonpanoon. Maadoituspaluugeometria, suojausominaisuudet, etäisyys kytkentäsäätimistä ja digitaalikelloista, komponenttien toleranssit ja liittimien eheys vaikuttavat kaikki toistettavuuteen. Jos tuote sisältää aktiivisen langattoman radion tai latauspiirin, NPI-suunnitelman tulisi sisältää kynän käytön aikana esiintyvien häiriöiden tarkistukset. Tämä on hyödyllisempää kuin yleinen 'EMI-säätökieli', koska se yhdistää tehdasmuuttujan suorituskykyyn, jonka käyttäjä todella huomaa: kohdistimen vakauteen ja syötteen yhdenmukaisuuteen.

Langallinen piirustusalusta voi olla kytketty ja virtansa saa USB:n kautta. Langattomiin versioihin voi lisätä Bluetoothin , akun, latauspiirin ja virransäästötilan säädön. Nämä ovat valinnaisia ​​arkkitehtuurivaihtoehtoja, ja artikkeleissa tulisi käyttää ilmaisua "tarvittaessa" sen sijaan, että vihjattaisiin, että jokainen piirustusalusta sisältää langattoman laitteiston.

Langallisilla ja langattomilla versioilla voi olla yhteinen ydinanturiarkkitehtuuri, mutta niiden virrankulutus- ja rakennerakennevaatimukset voivat olla hyvin erilaiset. Pelkästään USB-malli voi käyttää isäntätietokonetta eikä tarvita akkujärjestelmää; Bluetooth-malli voi lisätä akun, laturin, säätimen ja radion. Wacomin oma Intuos-tuoteperhe on esimerkki tästä muunnelmasta, minkä vuoksi artikkelissa tulisi käyttää ilmaisua "tarvittaessa" sen sijaan, että vihjattaisiin, että Bluetooth ja akut ovat yleismaailmallisia piirtopöydän ominaisuuksia.

USB-liittimen jalanjälki, kuoren maadoitus, ESD-suojaus ja kotelon tila ansaitsevat mekaanisen tarkastelun, koska kaapelikuorma siirtyy suoraan piirilevylle. Langattomissa malleissa antennin suojaus ja akkuliittimen napaisuus tulisi sisällyttää DFM:ään.

Tuotannon näkökulmasta tietoliikennetestauksen tulisi sisältää langallisen liitännän luettelointi tai perustiedonsiirto sekä langattomien versioiden pariliitos-/tietoliikennetarkistukset, kun asiakas toimittaa toimenpiteen. Akun lataus- ja suojaustoiminnot tulisi testata vain asiaankuuluvalla tuotenumerolla (SKU). Näiden testihaarojen pitäminen sidottuina tuotenumerovarianttiin estää yleisen usean tuotenumeron (SKU) vian: oikean laitteiston lataamisen väärällä tuotantotestausprofiililla.

Toisin kuin geneerinen ohjainkortti, piirustusalusta sijaitsee suuren anturirakenteen vieressä. Anturiliitäntöjen, referenssitasojen, kohinaisten kytkentäpiirien ja kotelon metallin välinen suhde voi vaikuttaa suorituskykyyn. DFM-katselmuksessa tulisi siksi erottaa todelliset valmistusmuutokset asettelumuutoksista, jotka voivat muuttaa signaalin käyttäytymistä.

Tunnistuksen tarkkuuteen voivat vaikuttaa näennäisesti pienetkin asettelumuutokset. Kuparivalut, maadoitusompeleet, johtimien läheisyys ja liittimien paluureitit voivat muuttaa loiskytkentää tai kohinan ottoa anturin etupäässä. DFM-muokkausten tulisi siksi olla näillä alueilla varovaisia, ja kaikki pyydetyt kuparimuutokset tulisi palauttaa suunnittelijalle sen sijaan, että valmistaja "puhdistaisi" ne automaattisesti.

Tehtaan DFM-tiimi voi suorittaa DFM-tarkastuksen välien, porausten, juotosmaskin, paneelien, liittimien saavutettavuuden ja kokoonpanorajoitusten osalta ja esittää samalla asiakkaalle sähköisesti merkityksellisiä kysymyksiä sen sijaan, että arvailisi suunnittelun tarkoitusta.

Myös mekaanisilla materiaaleilla on merkitystä, koska tunnistuskenttä ulottuu tuotepinon läpi. Piirilevyn valmistaja ei valvo peittokuvaa, koteloa tai kynän geometriaa, mutta sen tulee noudattaa määriteltyjä rajoituksia ja kiinnityspisteitä. NPI:n aikana sähköiset tarkastukset yhdistetään anturilevyn kiinnityksen ja liittimien sijaintien mittatarkastukseen, jotta kalibrointiongelmia ei virheellisesti syytetä laiteohjelmistosta, kun niiden perimmäinen syy on mekaaninen virheellinen kohdistus.

Piirustuslevyjen ohjainlevyt ovat usein kompakteja, mutta mikään yksittäinen kerrosmäärä tai materiaali ei ole ominainen tuotekategorialle. Kerrostaminen seuraa reititystiheyttä, maadoitustarpeita, liittimien sijoittelua ja EMI-tavoitteita.

Kompakti piirustuspöydän ohjainpiirilevy voi olla yksinkertainen monikerroslevy tai tiheämpi, hienompia ominaisuuksia käyttävä rakenne; universaalia yhdistelmää ei ole. Valmistuksen tulisi perustua vapautuviin jälki-/tila-, poraus-, impedanssi- ja paksuusvaatimuksiin, ja erikoisprosesseja tulisi lisätä vain silloin, kun asettelu niitä vaatii. Tämä estää kustannusherkän syöttölaitteen ylisuunnittelun vain siksi, että avainsana sisältää sanan "tarkkuus".

Jos suunnitteluun kuuluu hienojakoisia koteloita, pienempiä läpivientireikiä tai kontrolloidun impedanssin USB-reititystä, valmistusreitti tulisi valita näiden vaatimusten mukaisesti. Monikerros- tai HDI-prosessi voi olla sopiva joissakin tuotteissa, mutta sitä ei pitäisi koskaan esittää pakollisena pelkästään hakukoneoptimoinnin vuoksi.

Toistettavuus on tärkeämpää kuin eksoottinen rakenne. Dielektrisen paksuuden, kuparin geometrian, juotosmaskin kohdistuksen ja liittimen reunan mittojen tulee pysyä yhdenmukaisina erästä toiseen, kun ne vaikuttavat anturi- tai mekaaniseen rajapintaan. Jos piirilevy on liitetty suureen anturikalvoon tai -verkkoon, toimittajan tulee myös tarkistaa paneelin ja paneelin poistomenetelmä, jotta levyn reunan rasitus tai vääntyminen ei muuta lopullista kohdistusta.

Pinnan viimeistely, juotosmaskin kohdistus ja lopullinen ääriviivatoleranssi tulee valita todellisen liittimen ja anturiliitännän vaatimusten, ei ulkonäön, mukaan. Jos levyn reuna, kiinnityspiste tai anturiliitin määrittää aktiivisen alueen sijaintireferenssin, sen mittatarkastus ansaitsee saman huomion kuin sähköinen jatkuvuus, koska geometrian siirtymästä voi tulla kalibrointi- tai kotelointiongelma.

Piirilevy voi sisältää ohjaimen, virtalähteet, USB-liitäntäosat, valinnaisia ​​langattomia komponentteja, LEDejä ja painike-/kooderipiirin. Toistuvat ohjaimet ja pienet liittimet tekevät suuntaamisen ja sijoittelun kurinalaisuudesta tärkeää.

Kokoonpanomateriaali voi sisältää mikrokontrollerin, anturipiirejä, passiivisia komponentteja, USB-liittimen, painikkeita, LEDejä ja valinnaisia ​​radio-/virtalähteitä. Toistuvat painikkeiden tai LEDien sijoittelu lisää ensimmäisen kappaleen tarkastuksen arvoa, koska yksi napaisuus- tai suuntausvirhe voi kopioitua koko erään. USB-liittimet tarvitsevat myös riittävän mekaanisen tuen ja tarkastuksen, koska käyttäjän asettamat kuormat siirtyvät suoraan piirilevylle.

Valmistusmahdollisuus voi tarjota SMT-kokoonpanoa, jossa on ensimmäisen kappaleen tarkastukset ja AOI näkyvien sijoittelu-/juotosolosuhteiden varmistamiseksi . Jos koteloissa on pohjapäätteitä, kohdennettu röntgenkuvaus voidaan lisätä kotelon ja projektin riskin perusteella.

Prosessinohjauksen tulisi erottaa kosmeettinen korjaus tunnistusreitin korjaustöistä. Liiallinen kuumentaminen, komponenttien vaihtaminen tai liittimien korjaus herkkien analogisten piirien lähellä voi muuttaa suorituskykyä, vaikka jatkuvuus palautettaisiin. Hallittu korjauspolitiikka ja näytteenotto toimivuuden varmennus korjauksen jälkeen ovat siksi uskottavampia kuin yleinen lupaus siitä, että jokainen koottu piirilevy on korjattavissa.

Painikkeet ja kiertosäätimet, jos niitä on, lisäävät oman mekaanisen pinoamisriskinsä. Kytkimen korkeus, toimilaitteen kohdistus ja juotosten laatu voivat vaikuttaa tuntumaan kotelon kokoamisen jälkeen. Ensimmäisen artikkelin katsauksessa tulisi siksi verrata koottujen komponenttien korkeutta ja sijaintia mekaaniseen piirustukseen, erityisesti käyttäjän käyttämien säätimien ja kaapeliliittimien kohdalla, jotka altistuvat toistuvalle kuormitukselle käytössä.

Piirilevy voi läpäistä visuaalisen tarkastuksen, mutta epäonnistua syöttölaitteena. Tuotannon validoinnissa tulisi testata kommunikointia isäntälaitteen kanssa ja, jos asiakaslaitteita on saatavilla, edustavan kynän tunnistuksen, painikkeiden ja langattomien/lataustoimintojen kanssa soveltuville tuoteyksiköille.

Toiminnallisen testin tulisi osoittaa sähköinen reitti kynän vuorovaikutuksesta isäntätietoihin, mutta kalibroinnin laajuus riippuu tuotteen arkkitehtuurista. Tehdas voi varmistaa havaitun sijainnin, painikkeet, painevasteen tai peruskoordinaattien kattavuuden asiakkaan kiinnittimillä/ohjelmistoilla; lopullinen tarkkuuskalibrointi saattaa vaatia mekaanisen referenssijärjestelmän tai tuoteyrityksen omistaman algoritmin. Tämä raja tulisi kirjata testisuunnitelmaan.

Kalibrointi voi perustua tuotteen omistajan toimittamaan ohjelmistoon, laiteohjelmistoon, anturikarttoihin, näytteisiin tai ohjelmistoon. Tuotanto voi suorittaa määritellyn toimenpiteen, mutta ei pidä väittää, että valmistajakohtainen kynäntunnistukseen perustuva kalibrointimalli johdetaan yleisistä piirilevytiedoista.

Hyödyllinen NPI-testi etsii myös toistettavuutta, ei vain yhtä onnistunutta iskua. Näytteenotto aktiiviselta alueelta, toiminnan tarkistaminen painikkeiden tai radioiden lähellä sekä langallisten ja langattomien tilojen vertailu voivat paljastaa kytkentä- tai kokoonpano-ongelmia. Kun vika löytyy, piirilevyn/piirilevyn sarjanumeron, laiteohjelmistoversion ja testitietojen säilyttäminen auttaa suunnittelua erottamaan piirilevyn prosessiongelman anturipinon tai algoritmin ongelmasta.

Piirustuspöydän piirilevytoimittajan tulisi ymmärtää, että suurin riski ei ole näyttöelektroniikka, vaan anturi-/ohjausalustan ja sen isäntärajapinnan vakaa valmistus. Tarkastele kokemuksia kompakteista SMT-piireistä, liitinmekaniikasta, hiljaisista asetteluista, ohjatuista osaluetteloista ja toiminnallisista kiinnikkeistä.