Guia de projeto e fabricação de PCB para câmeras térmicas portáteis

O módulo de imagem térmica é frequentemente a parte de uma câmera infravermelha portátil que o comprador não pode se dar ao luxo de danificar durante o retrabalho. No entanto, um orçamento para uma placa de circuito impresso (PCB) de câmera térmica portátil pode cobrir apenas a placa principal, deixando a aquisição do módulo, a instalação do soquete e a verificação pós-montagem fora do preço cotado. Para um fabricante de equipamentos originais (OEM) que compara fornecedores de montagem de PCBs para câmeras térmicas, essas omissões importam mais do que uma pequena diferença no custo da placa nua.

A Highleap Electronics oferece fabricação de PCBs, fornecimento de componentes e montagem de PCBA para diversos tipos de hardware eletrônico. Para um controlador de câmera infravermelha ou um suporte para sensor térmico, a discussão sobre a fabricação começa com a construção da PCB, a lista de componentes aprovados e a sequência de instalação. Os mesmos serviços de fábrica também se aplicam a controladores industriais, equipamentos de comunicação e outros eletrônicos OEM; cada placa recebe um processo baseado em seu projeto final.

O microbolômetro não refrigerado está incluído no seu orçamento de placa de circuito impresso?

Para uma placa de circuito impresso (PCB) que suporte um módulo de câmera térmica , a compra crucial pode ser um microbolômetro não refrigerado montado em soquete ou um núcleo de imagem térmica integrado. Um projeto diferente pode colocar a interface do sensor em uma placa e a eletrônica de processamento de imagem em outra. Nem a palavra "câmera" nem a quantidade total de componentes informam ao montador se o módulo caro será fornecido, instalado ou testado.

Defina o ponto de instalação antes que o processo de soldagem seja aprovado.

Alguns módulos térmicos são conectados por meio de um soquete especificado pelo fabricante; outros possuem restrições de montagem ou processamento diferentes. O fabricante original (OEM) deve fornecer o número de peça exato do módulo, o desenho mecânico e as instruções de manuseio do fornecedor. Quando o método aprovado exige a instalação após a refusão da placa, uma blindagem elétrica da placa de circuito impresso base pode ser possível antes da instalação do núcleo. Isso pode reduzir a exposição de componentes caros a retrabalho, embora a sequência deva ser adequada ao projeto e ao acesso para testes.

Para montagem de PCBs de câmeras infravermelhas OEM , o pedido de compra deve identificar três responsabilidades distintas: quem fornece o módulo, quem realiza a etapa de montagem aprovada e quem paga ou avalia um módulo com defeito. Registre a condição de recebimento e a associação do número de série quando a rastreabilidade for necessária. Essa é uma comparação mais útil entre fornecedores do que solicitar a cada um um único preço sem explicação para uma "PCBA de câmera térmica".

O caminho de dissipação de calor do seu processador pode alterar o ambiente do sensor.

Uma câmera térmica portátil pode combinar um processador de imagem que gera calor, um carregador de bateria, um visor e um sensor de temperatura em um único dispositivo compacto. Mesmo que o processador permaneça dentro do limite de temperatura de seus componentes, o calor conduzido através do cobre da placa de circuito impresso ou do chassi pode alterar o ambiente térmico ao redor do núcleo de imagem.

Proteja o circuito de dissipação de calor validado, não apenas o processador.

Para um projeto de fabricação de PCB para uma câmera infravermelha portátil , o layout aprovado pode especificar matrizes de vias térmicas, áreas de cobre, áreas de exclusão de componentes ou pads de contato para um dissipador de calor. Uma alteração na fabricação que melhore o resfriamento de um dispositivo pode, inadvertidamente, aproximar o calor do módulo. Nossa discussão sobre dissipação de calor em PCBs e métodos de vias térmicas fornece informações úteis, mas a montagem da câmera térmica deve seguir a geometria da placa e o caminho de dissipação de calor mecânico aprovados.

Uma revisão de fabricação deve sinalizar qualquer alteração proposta na estrutura das camadas, no equilíbrio do cobre, no posicionamento do carregador ou nas áreas de interface térmica. O responsável pelo produto deve então avaliar o efeito dessa alteração durante o aquecimento, a aquisição contínua de imagens e o carregamento, conforme aplicável. A fabricação da placa e a inspeção da placa de circuito impresso podem verificar a construção especificada; no entanto, não podem certificar de forma independente a precisão radiométrica dentro do invólucro finalizado.

Quando um conector FPC de câmera encaixa na placa de circuito impresso, mas não na caixa.

Um conector FPC em miniatura pode ser soldado no local correto e ainda impedir a inserção do cabo do display após o fechamento da caixa da câmera infravermelha. A direção de acoplamento, o acesso à trava, a altura do conector e a direção da curvatura do cabo flexível afetam a montagem. Essas são restrições práticas para compradores que buscam conjuntos de FPC para câmeras e placas de circuito impresso para sensores térmicos , e não detalhes de acabamento insignificantes.

Para projetos com cabos flexíveis separados para display, sensor ou controle, forneça um desenho da vista lateral e a direção de inserção dos cabos juntamente com o arquivo de posicionamento. As opções de interconexão FPC da câmera são relevantes quando o conjunto de placas aprovado inclui uma conexão flexível; a fábrica não deve adicionar um circuito flexível a um projeto que utilize conectores ou cabos comuns.

A mesma inspeção física deve abranger as referências do eixo óptico, a posição dos furos de montagem, a altura de afastamento e se o sensor é instalado antes ou depois da montagem da caixa. Uma verificação mecânica do encaixe da primeira peça pode identificar uma incompatibilidade de conectores antes de pedidos subsequentes, mesmo quando a continuidade elétrica já tiver sido testada.

Duas placas de imagem térmica podem exigir rotas de montagem diferentes.

Um pequeno dispositivo para sensor infravermelho com um soquete e alguns componentes passivos não precisa necessariamente do mesmo processo de produção que uma placa de circuito impresso (PCBA) controladora de câmera termográfica com processador robusto, memória externa, dispositivos de gerenciamento de energia, USB e interfaces de imagem de alta velocidade. Esta última pode exigir controle de impedância multicamadas ou inspeção avançada de encapsulamento; a primeira pode ser regida principalmente pelo alinhamento do soquete e pelo manuseio do módulo.

A montagem de passo fino é selecionada com base no risco do encapsulamento.

Para uma placa de circuito impresso (PCB) com câmera térmica de alta densidade, o footprint aprovado do processador, a área de escape do BGA, os pads térmicos QFN e o roteamento da memória determinam os requisitos de fabricação e SMT. Quando juntas de solda ocultas justificarem, o exame por raios X das conexões de solda do BGA pode complementar a inspeção óptica. Nem a embalagem do BGA nem a etiqueta da câmera térmica significam automaticamente que a placa precisa de inspeção por imagem de alta densidade (HDI) ou raios X em todas as unidades.

Os serviços de fabricação eletrônica da Highleap para placas de circuito impresso (PCBs) definidas pelo cliente abrangem diferentes setores de produtos e requisitos de montagem. Para projetos que necessitam de um único fornecedor para coordenar a fabricação de placas aprovadas, a compra de componentes e a montagem de PCBs, a opção de montagem de PCBs "chave na mão" pode ser discutida. Núcleos de imagem de alto custo, conexão de cabos, programação de firmware e quaisquer inspeções especiais devem ser incluídos na cotação somente se expressamente acordado.

Uma imagem térmica não comprova a precisão da temperatura.

Para testes funcionais de placas de circuito impresso com câmeras térmicas , visualizar uma imagem infravermelha em tempo real comprova que pelo menos parte do circuito de alimentação, processamento e transmissão de dados do sensor está funcionando. Isso não comprova que o instrumento mede a temperatura com precisão. As especificações de aquisição devem manter essas etapas de aceitação separadas, em vez de exigir da fábrica de placas de circuito impresso um teste térmico indefinido de “100%”.

Um plano de testes em nível de placa pode definir as seguintes verificações, dependendo do circuito específico e dos dispositivos fornecidos:

• Antes da instalação do núcleo, quando possível: Verificar as linhas de alimentação, o comportamento de inicialização e da memória sem colocar em risco o módulo de imagem.
• Após a instalação do núcleo: Identificar o sensor, confirmar sua conexão de comunicação e verificar a saída de dados de imagem ou a resposta de diagnóstico especificada.
• Controle de configuração: Verificar o firmware aprovado e registrar a associação serial do módulo ou da placa de circuito impresso (PCBA) quando exigido pelo fabricante original do equipamento (OEM).

A calibração FFC e a calibração radiométrica não são intercambiáveis.

Alguns núcleos térmicos realizam correção de campo plano (FFC) ou correção de não uniformidade para melhorar a uniformidade da imagem. Uma leitura de temperatura calibrada, por outro lado, pode depender da óptica, da emissividade do alvo, da temperatura do invólucro, da janela térmica e do método de compensação do produto. Se for necessária uma verificação radiométrica de fábrica, o fabricante original (OEM) deve definir o alvo calibrado, as condições, o equipamento, o procedimento e os limites de aprovação/reprovação. A inspeção elétrica de rotina, por si só, não é suficiente para garantir a precisão da medição da câmera finalizada.

Bloqueie a versão aceita antes da próxima ordem de produção.

Para a transição de protótipos para produção de placas de circuito impresso com imagens térmicas , uma imagem aceita em uma unidade piloto deve ser acompanhada de registros que permitam a reprodução da mesma montagem. Os documentos mais importantes não são certificados genéricos, mas sim a revisão aprovada do núcleo de imagem, as revisões da placa e da lista de materiais (BOM), e a configuração de teste que estabeleceu a aceitação.

Antes de fazer um novo pedido, peça ao fornecedor que preserve:

• Status principal e de fornecimento: Número de peça do módulo térmico, propriedade do fornecimento, substitutos aprovados, manuseio de entrada e rastreamento serializado, quando especificado.
• Registro mecânico e de montagem: Orientação do soquete ou FPC, etapa de instalação, restrições de refluxo e qualquer evidência de encaixe do primeiro artigo ou junta de solda.
• Registro de aceitação: Revisão de firmware, versão do dispositivo de fixação, verificações elétricas, triagem do percurso da imagem e trabalho de calibração acordado separadamente.

Para previsões de quantidades, o planejamento de produção em larga escala de PCBA torna-se relevante para núcleos térmicos de longo prazo, capacidade de alimentação e fixação, alterações de materiais aprovadas e etapas de montagem repetíveis. Os compradores devem solicitar preços separadamente para o lote inicial e para as quantidades de repetição esperadas, especialmente se o custo do módulo ou o tempo de teste forem predominantes no custo da placa montada.

Para solicitar um orçamento para a fabricação de uma placa de circuito impresso (PCB) para uma câmera térmica portátil , envie os arquivos Gerber ou ODB++, a configuração de camadas, os desenhos de montagem, a lista de materiais (BOM) aprovada, as instruções de instalação do módulo, as variantes da placa e as quantidades desejadas. Adicione os documentos de inspeção ou teste específicos que você precisa. A Highleap poderá então analisar os requisitos de fabricação e montagem para este projeto de imagem — ou para outros programas eletrônicos de PCB e PCBA — com base em um escopo de fabricação explícito.