Guida alla progettazione e alla produzione di PCB per termocamere portatili

Il modulo di termografia è spesso la parte di una termocamera portatile che un acquirente non può permettersi di danneggiare durante la rilavorazione. Eppure, un preventivo per un PCB per termocamera portatile potrebbe coprire solo la scheda principale, escludendo dal prezzo indicato l'approvvigionamento del modulo, l'installazione dello zoccolo e la verifica post-assemblaggio. Per un OEM che confronta i fornitori di PCB per termocamere, queste omissioni contano più di una piccola differenza nel costo della scheda nuda.

Highleap Electronics offre servizi di fabbricazione di PCB, approvvigionamento di componenti e assemblaggio di PCBA per diverse tipologie di hardware elettronico. Per un controller per telecamere a infrarossi o un supporto per sensori termici, la fase di produzione inizia con la progettazione vera e propria del PCB, l'elenco dei componenti approvati e la sequenza di installazione. Gli stessi servizi di fabbrica si applicano anche a controller industriali, apparecchiature di comunicazione e altri dispositivi elettronici OEM; ogni scheda viene realizzata seguendo un processo basato sul progetto originale.

Il microbolometro non raffreddato è incluso nel preventivo per la scheda PCBA?

Per un circuito stampato di supporto per un modulo termocamera , l'acquisto critico potrebbe essere un microbolometro non raffreddato montato su zoccolo o un nucleo di imaging termico integrato. Un progetto diverso potrebbe prevedere l'interfaccia del sensore su una scheda e l'elettronica di elaborazione delle immagini su un'altra. Né la parola "telecamera" né il numero totale dei componenti indicano all'assemblatore se il costoso modulo verrà fornito, installato o testato.

Definire il punto di installazione prima che il processo di saldatura venga approvato

Alcuni moduli termici si fissano tramite un connettore specificato dal produttore; altri presentano diverse restrizioni di montaggio o di processo. L'OEM dovrebbe fornire il codice articolo esatto del modulo, il disegno meccanico e le istruzioni di manipolazione del fornitore. Quando il metodo approvato prevede l'installazione dopo la rifusione del circuito stampato, è possibile realizzare una schermatura elettrica della base del PCBA prima del montaggio del nucleo. Ciò può ridurre l'esposizione di componenti costosi a rilavorazioni, sebbene la sequenza debba essere compatibile con il progetto effettivo e l'accessibilità per i test.

Per l'assemblaggio di PCB per termocamere OEM , l'ordine di acquisto dovrebbe identificare tre responsabilità distinte: chi si occupa dell'approvvigionamento del modulo, chi esegue la fase di montaggio approvata e chi si occupa del pagamento o della valutazione di un modulo difettoso. È importante registrare le condizioni di ingresso e l'associazione con il numero di serie quando è richiesta la tracciabilità. Questo permette un confronto più utile tra i fornitori rispetto alla richiesta a ciascuno di un unico prezzo generico per un "PCBA per termocamera".

Il percorso termico del processore può modificare l'ambiente del sensore

Una termocamera portatile può integrare in un unico piccolo alloggiamento un processore d'immagine che si riscalda, un caricabatterie, un display e un sensore sensibile alla temperatura. Anche se il processore rimane entro i limiti di temperatura dei suoi componenti, il calore condotto attraverso il rame del circuito stampato o lo chassis può modificare l'ambiente termico intorno al sensore d'immagine.

Proteggere il percorso termico validato, non solo il processore.

Per un progetto di produzione di PCB per termocamere portatili , il layout rilasciato può specificare array di vie termiche, aree di rame, zone di esclusione per i componenti o piazzole di contatto per un dissipatore di calore. Una modifica al processo di fabbricazione che migliori il raffreddamento di un dispositivo potrebbe inavvertitamente portare il calore più vicino al modulo. La nostra discussione sulla dissipazione del calore dei PCB e sui metodi delle vie termiche fornisce un utile contesto, ma l'assemblaggio della termocamera deve seguire la geometria della scheda e il percorso di dissipazione del calore meccanico approvati.

Una revisione della produzione dovrebbe segnalare qualsiasi modifica proposta alla stratificazione, al bilanciamento del rame, al posizionamento del caricatore o alle piazzole di interfaccia termica. Il responsabile del prodotto dovrebbe quindi valutarne l'effetto durante il riscaldamento, l'imaging continuo e la carica, a seconda dei casi. La fabbricazione della scheda e l'ispezione del PCBA possono verificare la costruzione specificata; tuttavia, non possono certificare in modo indipendente l'accuratezza radiometrica all'interno dell'involucro completato.

Quando un connettore FPC della fotocamera si adatta al PCB ma non all'involucro

Un connettore FPC miniaturizzato può essere saldato nella posizione corretta e impedire comunque l'inserimento del cavo del display una volta chiuso l'alloggiamento della telecamera a infrarossi. La direzione di accoppiamento, l'accesso al fermo, l'altezza del connettore e la direzione di curvatura del cavo flessibile influiscono sull'assemblaggio. Si tratta di vincoli pratici per gli acquirenti che cercano un assemblaggio di PCB per FPC della telecamera e sensore termico , non di dettagli di finitura secondari.

Per i progetti con cavi flessibili separati per display, sensori o controlli, fornire un disegno in vista laterale e la direzione di inserimento del cavo insieme al file di posizionamento. Le opzioni di interconnessione FPC della telecamera sono rilevanti quando il set di schede approvato include una connessione flessibile; il produttore non deve aggiungere un circuito flessibile a un progetto che utilizza connettori o cavi ordinari.

La stessa verifica fisica dovrebbe includere i riferimenti dell'asse ottico, la posizione dei fori di montaggio, l'altezza di distanziamento e se il sensore viene installato prima o dopo l'assemblaggio dell'involucro. Un controllo meccanico del primo pezzo può identificare un'incompatibilità del connettore prima di effettuare ordini successivi, anche quando la continuità elettrica è stata verificata.

Due schede per termocamere possono richiedere percorsi di assemblaggio differenti

Un piccolo supporto per sensore a infrarossi con zoccolo e pochi componenti passivi non necessita necessariamente dello stesso processo produttivo di una scheda PCBA per controller di termocamera, ricca di processori , con memoria esterna, dispositivi di gestione dell'alimentazione, USB e interfacce di elaborazione immagini ad alta velocità. Quest'ultima potrebbe richiedere il controllo dell'impedenza multistrato o un'ispezione avanzata del package; la prima, invece, potrebbe essere gestita principalmente dall'allineamento dello zoccolo e dalla movimentazione del modulo.

L'assemblaggio a passo fine viene selezionato in base al rischio di confezionamento.

Per un PCB per termocamera ad alta densità, l'ingombro del processore approvato, l'uscita BGA, i pad termici QFN e il routing della memoria determinano i requisiti di fabbricazione e SMT. Laddove le saldature nascoste lo giustifichino, l'esame a raggi X delle connessioni di saldatura BGA può integrare l'ispezione ottica. Né il packaging BGA né l'etichetta per termocamera implicano automaticamente che la scheda necessiti di HDI o raggi X su ogni singola unità.

I servizi di produzione elettronica di Highleap per schede PCBA personalizzate coprono diversi settori di prodotto e requisiti di assemblaggio. Per i programmi che richiedono un unico fornitore per coordinare la fabbricazione di schede approvate, l'acquisto dei componenti e l'assemblaggio di PCB, è possibile valutare l' opzione di assemblaggio PCB "chiavi in ​​mano" . Core di imaging costosi, collegamento dei cavi, programmazione del firmware ed eventuali ispezioni speciali devono essere inclusi nel preventivo solo se espressamente concordato.

Un'immagine termica non è prova dell'accuratezza della temperatura.

Per i test funzionali delle schede PCBA delle termocamere , la visualizzazione di un'immagine a infrarossi in tempo reale dimostra che almeno una parte dell'alimentazione, del processore e del percorso dati del sensore funziona correttamente. Tuttavia, non dimostra che lo strumento misuri la temperatura con precisione. Le specifiche di acquisto dovrebbero mantenere separate queste fasi di accettazione, anziché richiedere al produttore di PCB un generico "test termico al 100%".

Un piano di test a livello di scheda può definire i seguenti controlli, a seconda del circuito specifico e del dispositivo di fissaggio fornito:

• Prima dell'installazione del nucleo centrale, quando possibile: Verificare le linee di alimentazione, il funzionamento del boot e della memoria senza mettere a rischio il modulo di imaging.
• Dopo l'installazione del core: Identificare il sensore, confermare il suo collegamento di comunicazione e verificare la presenza dell'output di dati immagine o della risposta diagnostica specificata.
• Controllo della configurazione: Verificare il firmware approvato e registrare l'associazione seriale del modulo o della scheda PCBA quando richiesto dall'OEM.

La calibrazione FFC e la calibrazione radiometrica non sono intercambiabili.

Alcuni sensori termici eseguono la correzione del campo piatto (FFC) o la correzione della non uniformità per migliorare l'uniformità dell'immagine. Una lettura di temperatura calibrata, al contrario, può dipendere dall'ottica, dall'emissività del bersaglio, dalla temperatura dell'involucro, dalla finestra termica e dal metodo di compensazione del prodotto. Se è richiesto un controllo radiometrico in fabbrica, l'OEM deve definire il bersaglio calibrato, le condizioni, l'apparecchiatura, la procedura e i limiti di superamento/fallimento. La sola ispezione elettrica di routine non è sufficiente a stabilire l'accuratezza di misurazione della telecamera finita.

Blocca la build accettata prima del prossimo ordine di produzione

Per la realizzazione di schede PCBA con tecnologia di termografia, dal prototipo alla produzione , un'immagine valida ottenuta su un'unità pilota deve essere accompagnata da documentazione che consenta la riproduzione dello stesso assemblaggio. I documenti più importanti non sono certificati generici, bensì la revisione approvata del core di imaging, le revisioni della scheda e della distinta base (BOM), e la configurazione di test che ha stabilito l'accettazione.

Prima di effettuare un ordine ripetuto, chiedere al fornitore di conservare:

• Stato del nucleo e dell'approvvigionamento: Codice articolo del modulo termico, proprietà della fornitura, sostituti approvati, gestione in entrata e tracciabilità serializzata ove specificato.
• Documentazione meccanica e di assemblaggio: Orientamento della presa o del FPC, fase di installazione, restrizioni di rifusione ed eventuali prove di adattamento del primo articolo o della giunzione di saldatura.
• Registro di accettazione: Revisione del firmware, versione del dispositivo, controlli elettrici, screening del percorso immagine e lavoro di calibrazione concordato separatamente.

Per le quantità previste, la pianificazione della produzione di PCBA in base ai volumi di produzione diventa rilevante per i nuclei termici a lungo termine, la capacità degli alimentatori e dei dispositivi di fissaggio, le modifiche dei materiali approvate e le fasi di assemblaggio ripetibili. Gli acquirenti dovrebbero richiedere separatamente i prezzi per il lotto iniziale e per le quantità ripetute previste, soprattutto se il costo del modulo o il tempo di test incidono in modo preponderante sul costo della scheda assemblata.

Per richiedere un preventivo per la produzione di PCB per termocamere portatili , inviare i file Gerber o ODB++, la stratificazione, i disegni di assemblaggio, la distinta base approvata, le istruzioni di installazione del modulo, le varianti della scheda e le quantità desiderate. Specificare con precisione i documenti di ispezione o di collaudo necessari. Highleap potrà quindi esaminare i requisiti di fabbricazione e assemblaggio per questo progetto di imaging, o per altri programmi di PCB e PCBA elettronici, in base a un ambito di produzione esplicito.