Pienten piirilevyjen panelointi: Matriisisuunnittelu ja paneelien purkaminen

Kuvittele 26 × 18 mm:n piirilevy, jonka on läpäistävä sapluunatulostus ja se on poimittava ja sijoitettava ennen kuin se erotetaan yksittäisiksi piirilevyiksi. Tiheämpi ryhmä saattaa näyttää halvemmalta CAD-suunnittelussa, mutta sen tukeminen, tarkastaminen tai purkaminen voi olla vaikeampaa. Tämä on pienten piirilevyjen paneloinnin käytännön haaste.

Tässä rakennamme samasta hypoteettisesta piirilevystä kaksi matriisia: 12-osaisen ja 16-osaisen järjestelyn. Laskutoimitukset ovat yksinkertaisia, mutta tekninen päätös ei ole. Viimeisteltyjen reunojen kunto, työkalukiskot, kokoonpanon tuki ja toimitusmuoto voivat olla suurempia kuin pieni geometrisen hyödyntämisen parannus.

Esimerkin mitat ovat havainnollistavia syötteitä, eivät Highleapin vakioprosessirajoituksia . Katso johdantoterminologiaa piirilevypaneelien yleiskatsauksestamme ; alla oleva työsuunnitelma on tarkoitettu sekä valmistajan että SMT-kokoonpanijan tarkasteltavaksi.

Määritä paneelin tehtävä ennen taulukon piirtämistä

Ennen ryhmän piirtämistä on määritettävä, missä piirilevyjä käsitellään yhdistettynä ryhmänä. Käytetäänkö paneelia vain piirilevyjen valmistuksessa, SMT-uudelleensulatuksessa, tarkastuksessa vai jopa kuljetuksessa? Nämä eivät ole samoja vaatimuksia. Paljaan piirilevyn valmistaja voi haluta yhden työpaneelin asettelun, kun taas kokoonpanija tarvitsee pienempiä kuljetettavia ryhmiä, joissa on kiskot, viitepisteet ja työkalureiät. Lopullinen asiakas saattaa tarvita yksittäisiä osia, joissa on siisti, mittatarkka reuna.

Levyn ääriviivat määräävät, mihin väliaikaisia ​​siltoja voidaan lisätä. Esimerkiksi pienessä optisen moduulin piirilevyssä voi olla liittimen kosketusreuna, kiinnitysreiät, komponentit lähellä reunoja ja epätavallisen ohut alusta. Minkään näistä reunoista ei pitäisi automaattisesti saada irrotettavaa liuskaa. Hyväksytty ei-liuskaton alue voi olla tarpeen aina, kun irrotettava jäännös voi vaikuttaa koteloon tai vastaliittimeen. Taustalla oleva kosketusprosessi selitetään kovakultaisten piirilevyjen valmistuksessa.

Kerää kuusi syötettä ennen asettelun aloittamista

Tuotantojulkaisussa tulisi myös yksilöidä, kuka hyväksyy lopullisen kokoonpanon. Jos suunnittelija jäädyttää paneelikiskot ilman kokoonpanijan tarkastusta, tuloksena oleva paneeli voi olla hyvä valmistukseen, mutta huono juotospastatulostukseen tai paneelien purkamiseen.

Toimiesimerkki: Vertaa 12 ja 16 yksikön taulukoita

Kaikki alla olevat mitat ovat oletuksia laskennan opettamiseksi – ei väitettyjä Highleap-linjarajoja tai standardikiskon leveyksiä. Kuvittele 26 mm × 18 mm:n ohjauspiirilevy. Oletetaan, että kokoonpanija hyväksyy alustavasti 8 mm:n käsittelykiskon suorakulmaisen ryhmän kummallakin puolella, ja ehdotettu reititetty kielekejärjestelmä tarvitsee nimellisen 2 mm:n erotuksen vierekkäisten piirilevyjen ääriviivojen välillä. Yhdellä 26 mm:n reunalla olevaa kultaista kosketinta kutsutaan kielekkeettömäksi/uurteettomaksi reunaksi. Yksinkertaisuuden vuoksi oletetaan yksi piirilevyn suuntaus kullekin ehdotukselle.

Tavalliselle N sarakkeen ja M rivin taulukolle ulkokuori on:

Taulukon leveys = N × levyn leveys + (N − 1) × levyjen välinen rako + kaksi sivulistaa.

Taulukon korkeus = M × levyn korkeus + (M − 1) × levyjen välinen rako + kaksi päätykiskoa.

Geometrinen levyn pinta-ala on (N × M × yksittäisen levyn pinta-ala) ÷ kokonaismatriisi-vaippa-ala. Tämä on vain asettelun osoitin , ei tehdaslaminaattien käyttöastetta, koska valmistustuotantopaneelit, testikappaleet, työkalumarginaalit ja prosessihylky eivät sisälly siihen.

Ehdokas A: 3 saraketta × 4 riviä, 12 piiriä

• Leveys: 3 × 26 + 2 × 2 + 2 × 8 = 98 mm.
• Korkeus: 4 × 18 + 3 × 2 + 2 × 8 = 94 mm.
• Kokonaissuorakulmio: 98 × 94 = 9,212 mm².
• Kaksitoista valmiin laudan aluetta: 12 × (26 × 18) = 5,616 mm².
• Geometrinen levyn pinta-alaosuus: 7 488 ÷ 11 844 ≈ 61.0%.

Ehdokas B: 4 saraketta × 4 riviä, 16 piiriä

• Leveys: 4 × 26 + 3 × 2 + 16 = 126 mm.
• Korkeus: 4 × 18 + 3 × 2 + 16 = 94 mm.
• Kokonaissuorakulmio: 126 × 94 = 11,844 mm².
• Kuusitoista valmiin laudan pinta-alaa: 16 × 468 = 7,488 mm².
• Geometrinen levyn pinta-alaosuus: 7 488 ÷ 11 844 ≈ 63.2%.

Tekninen johtopäätös: Ehdokas B käyttää oletettua suorakulmiota hieman tehokkaammin, mutta tämä ei ole riittävä todiste sen vapauttamiseksi. Tarkista, sopiiko 126 mm hyväksyttyyn kuljettimeen ja sapluunan tukeen, onko kiskon jäykkyys riittävä uudelleensulatuksen aikana ja pääseekö paneelinleikkaustyökalulla käsiksi kaikkiin murtokohtiin. Ehdokas A voi silti olla halvempi hyväksyttyä kokoonpanoa kohden, jos leveämpi paneeli aiheuttaa vikoja tai käsittelyaikaa. Tästä erosta tulee keskeinen tekijä paneelien volyymituotannon optimoinnissa.

Valitse V-pisteytys tai välilehtien reititys reunariskin mukaan

Jokaiselle pienelle piirilevylle ei ole olemassa yhtä parasta erotusmenetelmää. Se riippuu ääriviivan geometriasta, kuparin ja komponenttien erotuskyvystä, materiaalista/paksuudesta ja varsinaisesta jyrsinkoneesta. Tämä on erityisen tärkeää silloin, kun moduulit sopivat tarkasti valvottuihin koteloihin.

V-uurros: tehokas vain siellä, missä geometria sen sallii

V-uurreviivat suosivat suoria erotusreittejä, joita valmistajan uurreprosessi pystyy tukemaan. Ne voivat vähentää reititysjätettä tai käsittelyvaiheita sopivien suorakulmaisten piirilevyjen kohdalla. Uurrettu paneeli säilyttää kuitenkin hallitun jäännösverkon ja vaatii yhteensopivan erotusmenetelmän. Taivuttaminen voi aiheuttaa rasitusta lähellä oleviin juotosliitoksiin tai hauraisiin komponentteihin, joten kokoonpano, jossa on reunakiinnitettyjä keraamisia kondensaattoreita tai hienojakoisia laitteita, vaatii nimenomaisen jännitystarkastuksen. Uurresuunnan, viivan jatkuvuuden, piirilevyn rakenteen ja valmiin reunan hyväksyttävyyden tulee olla hyväksyttäviä – ei oletettu toisesta tuotteesta kopioidun nimellisen uurresyvyyden perusteella.

Välilehtien reititys: enemmän reunavapautta, enemmän paikallisia päätöksiä

Irrotettavilla kielekkeillä varustettu jyrsitty ääriviiva voi suojata epäsäännöllisiä tai tarkkoja reunoja, mutta suunnittelijan on päätettävä, missä kukin kieleke sijaitsee, kuinka leveä se on, mitä reikäkuviota (jos sellaista on) käytetään ja miten jäljelle jäävää todistajaa/jäännöstä käsitellään. Kortin reunan kosketuksen vieressä oleva kieleke voi aiheuttaa ei-hyväksyttävän ulkoneman irrotuksen jälkeen. Liian monet jyrsityt aukot voivat myös heikentää paneelia ennen SMT-työstöä. Hiirenpurema -arkkitehtuuriopas antaa taustatietoa rei'itettyjen kielekkeiden käsittelystä; lopulliset koot on hyväksyttävä verstaan ​​ja kokoonpanijan todellisten kykyjen mukaisesti.

Hybridijärjestelyt: mahdollisia, mutta eivät automaattisesti yksinkertaisempia

Joissakin malleissa yhdistyvät suorat urat yhdellä akselilla ja jyrsintä erikoisreunoja varten. Hybridilevy voi olla käytännöllinen, mutta se lisää yksiselitteisten piirustusten ja yhteensopivien työkalujen tarvetta. Älä määrittele tällaista yhdistelmää vain väittääksesi parempaa käyttöastetta; sen tulisi ratkaista todennettu käsittely- tai reunanlaatuongelma.

Suunnittele työkalukiskot ja SMT-tuki yhdessä

Kisko ei ole pelkkää laminaattihukkaa. Se voi olla välttämätön kuljettimen tukemiseen, kiinnittämiseen ja tunnistamiseen. Mutta sen sijainnin ja mittojen on vastattava laitteita, jotka tulostavat liimaa, asettavat osat paikoilleen ja tarkastavat kokoonpanon. Kiskoissa voi olla paneelien viitemerkkejä, työkalureikiä, viivakoodi-/eränumeroita tai testiviitteitä; näitä ominaisuuksia ei voi vaihtaa keskenään.

Globaalit vertailuarvot auttavat sijoittelujärjestelmää määrittämään matriisin sijainnin ja pyörimisen. Paikalliset vertailuarvot parantavat tarvittaessa tunnistusta tiettyjä hienojakoisia operaatioita varten. Työkalureiät paikantavat paneelin mekaanisesti kiinnikkeeseen. Kokoonpanijan tulee antaa lukumäärä, koordinaatit ja poissapitovaatimukset – ei ole olemassa järkevää yleismaailmallista kisko-/vertailusapluunaa jokaiselle SMT-linjalle.

Paneelin jäykkyys on syytä tarkistaa erikseen. Levy voi olla pieni, mutta rei'itetty, pääosin jyrsitty 16-osainen paneeli voi käyttäytyä eri tavalla kuin kiinteä suorakaiteen muotoinen paneeli. On tärkeää ottaa huomioon, mihin alapinta voidaan tukea tulostuksen aikana, missä lämpö voi aiheuttaa tilapäistä muodonmuutosta ja miten raskaat liittimet tai useat uudelleensulatuslangat muuttavat käsittelyä. Highleapin SMT-paneelien asennusvaatimuksia käsittelevä artikkeli kattaa nämä yleiset kokoonpanopuolen huolenaiheet; tässä on kyse niiden soveltamisesta tiettyyn pienen piirilevyn piirustukseen.

Suojaa kriittiset reunat paneelin poiston jälkeen

Liitettävässä optisessa moduulissa yksi pieni reunavirhe voi olla suhteettoman merkittävä. Kosketussormen alue saattaa vaatia tarkkaa kohdistusta ja lopullista viistettä; hallitsematon irtoava kieleke tai huono pakkaus voi vahingoittaa kyseistä geometriaa. Järkevä hyväksymisjärjestys on seuraava: tarkasta paneeli prosessointivaurioiden varalta; poista paneeli hyväksytyllä tekniikalla; tarkasta kriittinen reuna purseiden, kuitujen katkeamisen ja kielekkeen jäänteiden varalta; tarkista kaikki kriittisiksi tunnistetut mitat; ja pakkaa sitten tavalla, joka estää kosketusten välisen hankautumisen.

Hyväksymispiirustuksessa tulee mainita mitattava lopullinen tila. ”Ei karkeita reunoja” on subjektiivinen vaatimus. ”Ei ulokkeiden jäänteitä reunadatapisteessä E1; tarkasta valmiin liittimen profiili piirustuksen MC-02 mukaisesti” on lähempänä käyttökelpoista vaatimusta, edellyttäen, että viitatussa piirustuksessa todella määritellään geometria ja mittausmenetelmä. Älä väitä, että V-pisteytys on kielletty jokaiselle nopealle moduulipiirilevylle; hyväksyttävä prosessi on se, joka on validoitu sen rakenteen ja liittimen vaipan perusteella.

Paneelipiirroksen tarkistuslista: vapauta taulukko omana ohjattavana kohteena

1. Yksittäisen piirin osanumero, versio ja pääpiirteet.
2. Taulukon tunnus ja versio, X-by-Y-kartta, suunnat ja valmiin taulukon kokonaiskehä.
3. Hyväksytyt välit, kiskot, leikkaukset, työkalureiät ja vertailupisteet.
4. Ehdotettu irrotusmenetelmä, saranan koordinaatit, saranat, joissa ei ole saranoita/uria, ja lopulliset reunaehdot.
5. SMT-tuen/kiinnitysten oletukset ja se, pysyvätkö kootut piirilevyt paneelissa tarkastusta tai ohjelmointia varten.
6. Vikatilan käsittely, tunnistaminen ja sallittu toimitustila.
7. Kenellä on valtuudet hyväksyä taulukkomuutokset, kun tuotanto on hyväksytty?

Kaksi viimeistä kohtaa usein unohtuvat valmistuksen ja ostamisen välillä. Suunnittelupiirustuksessa saatetaan lukea "12-up", mutta ostaja voi tehdä ostotilauksen 1 000 yksittäiselle piirilevylle ja odottaa täydellisiä 12-up-matriiseja. Aritmeettiset ja hyväksymiseen liittyvät seikat selitetään piirilevysarjojen toimitus- ja panelointiosiossa.

Vapauta taulukko vasta käytännön vertailun jälkeen

Ennen kuin sitoudut 12-up- tai 16-up-esimerkkiin, pyydä kokoonpanijan tarkastusta, joka kattaa kuljetuksen, painatuksen/sapluunan tuen, komponenttien ulkonemat, AOI:n ja paneelin poistolaitteet. Pyydä valmistuksen DFM-tarkastusta reititysvälyksille, kiskoille, kuparin kohdistamiselle ja mahdollisille pinnoitus-/kontaktireunoille. Vertaa sitten todellisia sykliaika-arvioita, odotettuja hyväksyttyjä piirilevyjen tehoja, matriisikustannuksia ja vikatilanteita.

Hyödyllinen loppuhuomautus on: ”Ryhmäasettelu on hyväksytty ilmoitetulle valmistajan ja kokoonpanijan prosessille; muutokset suuntautumiseen, irrotettaviin kielekkeisiin, kiskoihin, kriittiseen reunaan tai määrään ryhmää kohden edellyttävät dokumentoitua tarkistusta.” Näin vältetään paneeliasettelun pitäminen merkityksettömänä ostopäätöksen yksityiskohtana.

Pienten piirilevyjen paneelien usein kysytyt kysymykset

Vähentääkö useamman pienen piirilevyn lisääminen paneeliin aina kustannuksia?

Ei. Se voi vähentää piirikohtaista käsittelyä tai marginaalista asettelun hukkaa, mutta se voi lisätä reititystyötä, jäykkyysongelmia, paneelien irrotusvaurioita tai hylkyriskiä. Vertaa hyviä yksiköitä ja niiden tuotantokustannuksia, älä pelkästään antenniryhmien lukumäärää.

Pitäisikö piirilevyvalmistajan vai SMT-kokoonpanijan suunnitella paneeli?

Molempien tulisi tarkistaa vaatimukset. Valmistaja ymmärtää tuotantopaneelien ja reitityksen rajoitukset; kokoonpanija tuntee kuljettimen, sapluunan, uudelleensulatuksen, tarkastuksen ja purkamisen olosuhteet. Lopullisen matriisiversion omistaja tulee yksilöidä ostoasiakirjoissa.

Onko standardikiskon mittoja tai urien syvyyksiä turvallista kopioida?

Käsittele niitä vain alustavina esimerkkeinä. Levyn paksuus, materiaali, työkalu, komponenttien sijoittelu ja laitevaatimukset määräävät, mikä on hyväksyttävää.

Voidaanko kultasormipiilolinssit erottaa V-uurretta pitkin?

Vain jos koko kosketusreuna ja liittimen mekaniikka säilytetään hyväksytyllä prosessilla. Tarkkuuskosketusalueen läpi kulkevaa uurretta ei tule koskaan pitää hyväksyttävänä ilman rajapinnan ja valmistuksen tarkastusta.

Pyydä pienten piirilevyjen paneelien tarkastusta

Lähetä yksittäisten piirilevyjen tiedot, ääriviivat ja kokoonpanorajoitukset, olemassa oleva paneeliehdotus (jos sellainen on), suunniteltu erotteluprosessi ja toimitusmäärä. Projektikohtainen piirilevyjen valmistustarjous voi sitten tunnistaa puuttuvat paneelien irrotustiedot sen sijaan, että hiljaa oletettaisiin yleinen 4 × 4 -asettelu.