Ekranı Olmayan Çizim Tabletleri için PCB Üretimi

PCB, sayısallaştırıcı/algılama yapısından sinyaller alır, kalem pozisyonu ve basınca bağlı verileri işler, düğmeleri veya kontrol girişlerini yönetir ve ana bilgisayarla iletişim kurar. Ürüne bağlı olarak, elektronik bileşenler tek bir kart üzerinde yoğunlaşabilir veya ana kontrol kartı ile dağıtılmış algılama/ara bağlantı yapıları arasında bölünebilir.

Bu makalede, çizim tableti, konum ve basınç bilgilerini bir ana cihaza gönderen, ekransız bir kalem giriş cihazı anlamına gelir. Dolayısıyla PCB'nin görevi, kalem/sayısallaştırıcı sinyallerini almak, işlemek, varsa düğmeleri veya göstergeleri yönetmek ve bilgisayarla iletişim kurmaktır. Algılama uygulaması üreticiye göre değişebilir, bu nedenle üretim tartışması, müşterinin yayınladığı tasarımda belirli bir teknoloji belirtilmedikçe, mimariden bağımsız kalmalıdır.

Sensör yapısı ile PCB arasındaki fiziksel ilişki kritik öneme sahiptir. Sensör ızgarası, ürüne bağlı olarak ayrı bir katman, esnek yapı, film veya entegre bir düzenek olabilir ve konektör yerleşimi, topraklaması ve mekanik hizalaması doğruluğu etkileyebilir. Teklif talebi incelemesi için tedarikçinin, algılama alanı, kontrol kartı ve muhafazanın nasıl hizalandığını anlamak için yeterli mekanik bilgiye ihtiyacı vardır; elektriksel olarak doğru bir PCBA, bu geometride bir değişiklik olursa ürün entegrasyonunda başarısız olabilir.

Grafik tabletler, geniş bir aktif alan üzerinde tekrarlanabilir algılama gerektirir. Tam elektromanyetik, kapasitif veya diğer algılama yöntemi ürün platformuna özgüdür, ancak PCB üretimindeki etkileri genel olarak tutarlıdır: düşük gürültülü referans yolları , kontrollü topraklama , kararlı bileşen değerleri ve doğru konektör yerleşimi önemlidir.

Hassas kalem girişi, tüm algılama zinciri boyunca sinyal-gürültü oranına bağlıdır. Ön uç, tescilli algılama yöntemine bağlı olarak uyarma, çoklama, filtreleme, yükseltme veya dönüştürme aşamalarını içerebilir; bunu, konum ve kalem parametrelerini yeniden oluşturan bir kontrolör izler. Üretim içeriği, her tabletin aynı bobini, elektrotu veya ADC topolojisini kullandığı varsayımı yapılmadan bu işlevleri ele almalıdır.

Dijital saatler, DC/DC dönüştürücüler , USB arayüzleri ve isteğe bağlı kablosuz radyolar, algılama ortamına gürültü katabilir. Yayınlanan düzen, bu etkileşimi yönetmek için yerleşim ayrımı, topraklama stratejisi, filtreleme ve koruma önlemleri kullanabilir. Üretim, mühendislik onayı olmadan bu özellikleri basitleştirmek yerine korumalıdır.

Gürültü kontrolü, tasarım aşamasından başlar ancak montaj aşamasına kadar devam eder. Toprak dönüş geometrisi, koruma özellikleri, anahtarlama regülatörlerinden ve dijital saatlerden uzaklık, bileşen toleransları ve konektör bütünlüğü, tekrarlanabilirliği etkiler. Ürün aktif bir kablosuz radyo veya şarj devresi içeriyorsa, yeni ürün geliştirme planı (NPI), kalem çalışması sırasında parazit kontrollerini de içermelidir. Bu, genel "EMI kontrolü" ifadesinden daha kullanışlıdır çünkü fabrika değişkenini kullanıcının gerçekten fark ettiği performansa bağlar: imleç kararlılığı ve giriş tutarlılığı.

Kablolu bir çizim tableti USB üzerinden güç alabilir ve bağlanabilir. Kablosuz versiyonlar Bluetooth , pil, şarj devresi ve güç durumu kontrolü ekleyebilir. Bunlar isteğe bağlı mimari seçimleridir ve makalelerde her çizim tabletinin kablosuz donanım içerdiğini ima etmek yerine "uygulanabilir olduğu yerlerde" ifadesi kullanılmalıdır.

Kablolu ve kablosuz versiyonlar, temel bir algılama mimarisini paylaşabilirken, güç ve malzeme listesi (BOM) gereksinimleri çok farklı olabilir. Sadece USB bağlantılı bir model, ana cihazdan güç alabilir ve pil alt sistemine ihtiyaç duymaz; Bluetooth bağlantılı bir model ise pil, şarj cihazı, regülatör ve radyo ekleyebilir. Wacom'un kendi Intuos ailesi bu varyasyona bir örnektir; bu nedenle makalede Bluetooth ve pillerin evrensel çizim tableti özellikleri olduğu ima edilmek yerine "uygulanabilir olduğu yerlerde" ifadesi kullanılmalıdır.

USB konektörünün kapladığı alan, gövde topraklaması, ESD koruması ve kasa açıklığı mekanik olarak incelenmeyi hak ediyor çünkü kablo yükü doğrudan karta aktarılıyor. Kablosuz modellerde, antenin temas etmemesi gereken yerler ve pil konektörünün polaritesi de DFM'ye dahil edilmelidir.

Üretim açısından bakıldığında, iletişim testleri, kablolu arayüz için numaralandırma veya temel veri aktarımını ve müşteri prosedürü sağladığında kablosuz varyantlar için eşleştirme/iletişim kontrollerini içermelidir. Pil şarjı ve koruma fonksiyonları yalnızca ilgili SKU üzerinde test edilmelidir. Bu test dallarını BOM varyantına bağlı tutmak, yaygın bir çoklu SKU hatasını önler: doğru donanımın yanlış üretim test profiliyle yüklenmesi.

Sıradan bir kontrol kartından farklı olarak, çizim tableti büyük bir algılama yapısının yanında bulunur. Algılama bağlantıları, referans düzlemleri, gürültülü anahtarlama devreleri ve kasa metali arasındaki ilişki performansı etkileyebilir. Bu nedenle, bir DFM incelemesi, sinyal davranışını değiştirebilecek yerleşim değişikliklerinden gerçek üretim değişikliklerini ayırt etmelidir.

Görünüşte küçük yerleşim değişiklikleri algılama doğruluğunu etkileyebilir. Bakır dökümler, topraklama bağlantıları, iz yakınlığı ve konektör dönüş yolları, algılama ön ucu çevresindeki parazitik bağlantıyı veya gürültü alımını değiştirebilir. Bu nedenle, DFM düzenlemeleri bu bölgelerde muhafazakar olmalı ve talep edilen herhangi bir bakır modifikasyonu, üretici tarafından otomatik olarak "temizlenmek" yerine tasarım sahibine geri gönderilmelidir.

Bir fabrika DFM ekibi , tasarım amacını tahmin etmek yerine, müşteriye elektriksel açıdan anlamlı sorular yöneltirken, aralık, delikler, lehim maskesi, panelleme, konektör erişilebilirliği ve montaj kısıtlamaları için bir DFM incelemesi gerçekleştirebilir .

Mekanik malzemeler de önemlidir çünkü algılama alanı ürün yığını boyunca uzanır. PCB üreticisi kaplama, muhafaza veya kalem geometrisini kontrol etmez, ancak tanımlanmış yasak bölgelere ve montaj referans noktalarına uymalıdır. Yeni ürün geliştirme (NPI) sırasında, kalibrasyon sorunlarının asıl nedeni mekanik yanlış hizalama olduğunda yanlışlıkla yazılıma yüklenmemesi için, sensör kartı montajı ve konektör konumları çevresindeki boyutsal incelemelerle elektriksel kontrolleri birleştirin.

Çizim tableti kontrol kartları genellikle kompakttır, ancak bu ürün kategorisine özgü tek bir katman sayısı veya malzeme yoktur. Katmanlama, yönlendirme yoğunluğuna, topraklama ihtiyaçlarına, konektör yerleşimine ve EMI hedeflerine göre belirlenir.

Kompakt bir çizim tableti kontrol cihazı PCB'si, basit bir çok katmanlı devre kartı veya daha ince özellikler kullanan daha yoğun bir tasarım olabilir; evrensel bir katmanlama düzeni yoktur. Üretim, serbest bırakılan iz/alan, delik, empedans ve kalınlık gereksinimlerine dayanmalı ve özel işlemler yalnızca yerleşim düzeni gerektirdiğinde eklenmelidir. Bu, maliyete duyarlı bir giriş cihazının sırf "hassasiyet" anahtar kelimesi içerdiği için aşırı mühendislikten kaçınmasını sağlar.

Tasarımda ince aralıklı paketler, daha küçük via'lar veya kontrollü empedanslı USB yönlendirmesi varsa, üretim yöntemi bu gereksinimlere göre seçilmelidir. Çok katmanlı veya HDI işlemi bazı ürünlerde uygun olabilir, ancak yalnızca SEO kapsamı için zorunlu olarak sunulmamalıdır.

Tekrarlanabilirlik, sıra dışı yapıdan daha önemlidir. Dielektrik kalınlığı, bakır geometrisi, lehim maskesi hizalaması ve konektör kenarı boyutları, algılama veya mekanik arayüzü etkiledikleri durumlarda partiden partiye tutarlı kalmalıdır. Kart, büyük bir sensör filmi veya ızgarasıyla arayüz oluşturuyorsa, tedarikçi ayrıca kart kenarı gerilimi veya deformasyonunun nihai hizalamayı değiştirmemesi için panel ve panel çıkarma yöntemini de doğrulamalıdır.

Yüzey kalitesi, lehim maskesi hizalaması ve son dış hat toleransı, görünümden ziyade gerçek konektör ve sensör arayüzü gereksinimlerine göre seçilmelidir. Eğer bir kart kenarı, montaj referans noktası veya sensör konektörü aktif alan için konum referansını belirliyorsa, boyut kontrolü, elektriksel süreklilik kadar dikkat gerektirir çünkü geometri kayması kalibrasyon veya muhafaza uyumu sorununa dönüşebilir.

PCBA, bir kontrol ünitesi, güç cihazları, USB arayüz parçaları, isteğe bağlı kablosuz bileşenler, LED'ler ve düğme/kodlayıcı devreleri içerebilir. Tekrarlanan kontroller ve küçük konektörler, yönlendirme ve yerleştirme disiplinini önemli hale getirir.

Montaj karışımı, bir mikrodenetleyici, algılama entegre devreleri, pasif bileşenler, USB konektörü, düğmeler, LED'ler ve isteğe bağlı radyo/güç cihazlarını içerebilir. Tekrarlanan düğme veya LED konumları, tek bir kutup veya yönlendirme hatasının tüm partiye kopyalanabileceği için ilk parça denetiminin değerini artırır. USB konektörleri de yeterli mekanik desteğe ve denetime ihtiyaç duyar çünkü kullanıcı tarafından uygulanan yükler doğrudan PCB'ye aktarılır.

Üretim kapsamı , görünür yerleştirme/lehimleme koşulları için ilk parça kontrolleri ve AOI ile SMT montajı sağlayabilir . Alttan sonlandırılmış paketlerin bulunduğu durumlarda, paket ve proje riskine bağlı olarak hedefli X-ışını incelemesi eklenebilir.

Proses kontrolü, kozmetik onarımları algılama yolundaki onarımlardan ayırt etmelidir. Hassas analog devrelerin yakınında aşırı ısınma, bileşen değişimi veya konektör onarımı, süreklilik yeniden sağlansa bile performansı değiştirebilir. Bu nedenle, kontrollü bir onarım politikası ve onarımdan sonra örnek işlevsel doğrulama, her monte edilmiş kartın onarılabilir olduğuna dair genel bir vaatten daha güvenilirdir.

Mevcutsa, düğmeler ve döner kontroller kendi mekanik birikme riskini de beraberinde getirir. Anahtar yüksekliği, aktüatör hizalaması ve lehim dolgu kalitesi, muhafaza montajından sonraki hissi etkileyebilir. Bu nedenle, ilk ürün incelemesinde, özellikle kullanım sırasında tekrarlanan yüke maruz kalan kullanıcı tarafından çalıştırılan kontroller ve kablo konektörleri çevresinde, monte edilmiş bileşenlerin yüksekliği ve konumu mekanik çizimle karşılaştırılmalıdır.

Bir devre kartı görsel incelemeden geçebilir ancak giriş aygıtı olarak başarısız olabilir. Üretim doğrulaması, ana bilgisayarla iletişimi ve müşteri test cihazları mevcut olduğunda, ilgili ürün kodları için temsili kalem algılama, düğmeler ve kablosuz/şarj işlevlerini kapsamalıdır.

Fonksiyonel test, kalem etkileşiminden ana bilgisayar verilerine giden elektriksel yolu kanıtlamalıdır, ancak kalibrasyon kapsamı ürün mimarisine bağlıdır. Fabrika, müşteri fikstürleri/yazılımları kullanarak algılanan konumu, düğmeleri, basınç tepkisini veya temel koordinat kapsamını doğrulayabilir; nihai hassas kalibrasyon, ürün şirketine ait mekanik bir referans sistemi veya özel bir algoritma gerektirebilir. Bu sınır test planına yazılmalıdır.

Kalibrasyon, ürün sahibi tarafından sağlanan özel bellenime, sensör haritalarına, referans örneklerine veya yazılıma bağlı olabilir. Üretim, tanımlanmış bir prosedürü uygulayabilir, ancak genel PCB verilerinden üreticiye özgü bir kalem algılama kalibrasyon modeli türettiğini iddia etmemelidir.

Faydalı bir NPI testi, yalnızca tek bir başarılı çalıştırmayı değil, tekrarlanabilirliği de arar. Aktif alan boyunca örnekleme yapmak, düğmelerin veya radyoların yakınındaki çalışmayı kontrol etmek ve kablolu ile kablosuz durumları karşılaştırmak, bağlantı veya montaj sorunlarını ortaya çıkarabilir. Bir arıza bulunduğunda, PCB/PCBA seri numarasını, bellenim sürümünü ve test verilerini saklamak, mühendisliğin bir kart işlem sorununu bir sensör yığını veya algoritma sorunundan ayırmasına yardımcı olur.

Çizim tableti PCB tedarikçisi, asıl riskin ekran elektroniği değil, algılama/kontrol platformunun ve ana arayüzünün istikrarlı üretimi olduğunu anlamalıdır. Kompakt SMT, konektör mekaniği, düşük gürültülü düzenler, kontrollü malzeme listeleri ve fonksiyonel fikstürler konusundaki deneyimi gözden geçirmelidir.