>
>
2023-05-10
Với sự cạnh tranh thị trường ngày càng tăng của các sản phẩm truyền thông và điện tử, vòng đời của sản phẩm đang rút ngắn.Việc nâng cấp sản phẩm gốc và tốc độ phát hành sản phẩm mới đóng vai trò ngày càng quan trọng đối với sự tồn tại và phát triển của doanh nghiệp.Trong liên kết sản xuất, làm thế nào để có được sản phẩm mới với khả năng sản xuất và chất lượng sản xuất cao hơn với thời gian sản xuất ít hơn ngày càng trở thành khả năng cạnh tranh mà những người có tầm nhìn theo đuổi.
Trong sản xuất các sản phẩm điện tử, với sự thu nhỏ và độ phức tạp của sản phẩm, mật độ lắp ráp của các bảng mạch ngày càng cao.Theo đó, quy trình lắp ráp SMT thế hệ mới đang được sử dụng rộng rãi đòi hỏi các nhà thiết kế phải tính đến khả năng sản xuất ngay từ đầu.Một khi khả năng sản xuất kém là do xem xét thiết kế kém, thì nhất định phải sửa đổi thiết kế, điều này chắc chắn sẽ kéo dài thời gian giới thiệu sản phẩm và tăng chi phí giới thiệu.Ngay cả khi bố cục PCB bị thay đổi một chút, chi phí làm lại bảng in và bảng màn hình in dán hàn SMT lên tới hàng nghìn, thậm chí hàng chục nghìn nhân dân tệ, và mạch tương tự thậm chí cần phải gỡ lỗi lại.
Việc chậm thời gian nhập khẩu có thể khiến doanh nghiệp bỏ lỡ cơ hội trên thị trường và rơi vào thế rất bất lợi về mặt chiến lược.Tuy nhiên, nếu sản phẩm được sản xuất mà không sửa đổi, nó chắc chắn sẽ có lỗi sản xuất hoặc tăng chi phí sản xuất, điều này sẽ tốn kém hơn.Do đó, khi các doanh nghiệp thiết kế sản phẩm mới, khả năng sản xuất của thiết kế càng sớm được xem xét thì càng có lợi cho việc giới thiệu sản phẩm mới một cách hiệu quả.
Khả năng sản xuất của thiết kế PCB được chia thành hai loại, một là công nghệ xử lý sản xuất bảng mạch in;Thứ hai đề cập đến mạch và cấu trúc của các thành phần và bảng mạch in của quá trình lắp.Đối với công nghệ xử lý sản xuất bảng mạch in, các nhà sản xuất PCB nói chung, do ảnh hưởng đến năng lực sản xuất của họ, sẽ cung cấp cho các nhà thiết kế những yêu cầu rất chi tiết, điều này tương đối tốt trong thực tế.Nhưng theo sự hiểu biết của tác giả, thực tế trong thực tế chưa nhận được đủ sự quan tâm, là loại thứ hai, cụ thể là thiết kế sản xuất để lắp ráp điện tử.Trọng tâm của bài viết này cũng là để mô tả các vấn đề về khả năng sản xuất mà các nhà thiết kế phải xem xét trong giai đoạn thiết kế PCB.
Thiết kế khả năng sản xuất cho lắp ráp điện tử yêu cầu các nhà thiết kế PCB xem xét những điều sau đây khi bắt đầu thiết kế PCB:
Việc lựa chọn chế độ lắp ráp và bố trí thành phần là một khía cạnh rất quan trọng của khả năng sản xuất PCB, có ảnh hưởng lớn đến hiệu quả lắp ráp, chi phí và chất lượng sản phẩm.Trên thực tế, tác giả đã tiếp xúc với PCB khá nhiều, và vẫn còn thiếu cân nhắc ở một số nguyên tắc rất cơ bản.
Nói chung, theo mật độ lắp ráp PCB khác nhau, nên sử dụng các phương pháp lắp ráp sau:
Là một kỹ sư thiết kế mạch, tôi nên hiểu đúng về quy trình lắp ráp PCB, để có thể tránh mắc một số lỗi về nguyên tắc.Khi chọn chế độ lắp ráp, ngoài việc xem xét mật độ lắp ráp PCB và độ khó của hệ thống dây điện, cần xem xét quy trình xử lý điển hình của chế độ lắp ráp này và mức độ thiết bị xử lý của chính doanh nghiệp.Nếu doanh nghiệp không có quy trình hàn sóng tốt, thì việc chọn phương pháp lắp ráp thứ năm trong bảng trên có thể mang lại cho bạn nhiều rắc rối.Cũng cần lưu ý rằng nếu quy trình hàn sóng được lên kế hoạch cho bề mặt hàn, thì nên tránh làm phức tạp quy trình bằng cách đặt một vài SMDS lên bề mặt hàn.
Bố cục của các thành phần PCB có tác động rất quan trọng đến hiệu quả và chi phí sản xuất và là một chỉ số quan trọng để đo lường khả năng kết nối của thiết kế PCB.Nói chung, các thành phần được sắp xếp đồng đều, đều đặn và gọn gàng nhất có thể, đồng thời được sắp xếp theo cùng một hướng và phân cực.Sự sắp xếp đều đặn thuận tiện cho việc kiểm tra và có lợi cho việc cải thiện tốc độ của miếng vá/trình cắm, sự phân bố đồng đều có lợi cho việc tản nhiệt và tối ưu hóa quá trình hàn.
Mặt khác, để đơn giản hóa quy trình, các nhà thiết kế PCB phải luôn lưu ý rằng chỉ có thể sử dụng một quy trình hàn nhóm hàn nóng chảy lại và hàn sóng trên cả hai mặt của PCB.Điều này đặc biệt lưu ý ở mật độ lắp ráp, bề mặt hàn PCB phải được phân bổ nhiều thành phần vá hơn.Người thiết kế nên xem xét sử dụng quy trình hàn nhóm nào cho các bộ phận được gắn trên bề mặt mối hàn.Tốt hơn, có thể sử dụng quy trình hàn sóng sau khi xử lý vá để hàn các chân của thiết bị đục lỗ trên bề mặt linh kiện cùng một lúc.
Tuy nhiên, các thành phần miếng vá hàn sóng có các ràng buộc tương đối nghiêm ngặt, chỉ có khả năng chống chip kích thước 0603 trở lên, hàn SOT, SOIC (khoảng cách chân ≥1mm và chiều cao nhỏ hơn 2,0 mm).Đối với các bộ phận phân bố trên bề mặt hàn, hướng của các chốt phải vuông góc với hướng truyền của PCB trong quá trình hàn đỉnh sóng, để đảm bảo rằng các đầu hàn hoặc dây dẫn ở cả hai bên của các bộ phận đều được nhúng vào hàn cùng một lúc thời gian.
Thứ tự sắp xếp và khoảng cách giữa các thành phần liền kề cũng phải đáp ứng các yêu cầu của hàn đỉnh sóng để tránh "hiệu ứng che chắn", như thể hiện trong hình.1. Khi sử dụng SOIC hàn sóng và các thành phần nhiều chân khác, nên đặt theo hướng dòng thiếc ở hai (mỗi bên 1) chân hàn, để tránh hàn liên tục.
Các thành phần cùng loại nên được sắp xếp theo cùng một hướng trên bảng, giúp dễ dàng lắp đặt, kiểm tra và hàn các thành phần hơn.Ví dụ, để các cực âm của tất cả các tụ điện hướng tâm quay về phía bên phải của tấm, có tất cả các rãnh DIP quay về cùng một hướng, v.v., có thể tăng tốc thiết bị và giúp dễ dàng tìm ra lỗi hơn.Như thể hiện trong Hình 2, vì bảng A áp dụng phương pháp này nên rất dễ tìm thấy tụ ngược, trong khi bảng B mất nhiều thời gian hơn để tìm thấy nó.Trên thực tế, một công ty có thể chuẩn hóa hướng của tất cả các thành phần bảng mạch mà họ tạo ra.Một số cách bố trí bảng có thể không nhất thiết cho phép điều này, nhưng nó nên là một nỗ lực.
Những vấn đề về khả năng sản xuất nào cần được xem xét trong thiết kế PCB
Ngoài ra, các loại bộ phận tương tự nên được nối đất với nhau càng nhiều càng tốt, với tất cả các chân bộ phận theo cùng một hướng, như thể hiện trong Hình 3.
Tuy nhiên, tác giả thực sự đã gặp phải khá nhiều PCBS, trong đó mật độ lắp ráp quá cao và bề mặt hàn của PCB cũng phải được phân phối với các thành phần cao như tụ điện tantalum và cuộn cảm, cũng như SOIC khoảng cách mỏng và TSOP.Trong trường hợp này, chỉ có thể sử dụng miếng dán hàn in hai mặt để hàn ngược và các thành phần trình cắm phải được tập trung càng nhiều càng tốt trong việc phân phối các thành phần để thích ứng với hàn thủ công.Một khả năng khác là các phần tử đục lỗ trên mặt linh kiện nên được phân bố càng xa càng tốt theo một số đường thẳng chính để phù hợp với quy trình hàn sóng chọn lọc, có thể tránh hàn thủ công và nâng cao hiệu quả, đồng thời đảm bảo chất lượng hàn.Phân phối mối hàn rời rạc là một điều cấm kỵ lớn trong hàn sóng chọn lọc, điều này sẽ nhân lên thời gian xử lý.
Khi điều chỉnh vị trí của các thành phần trong tệp bo mạch in, cần chú ý đến sự tương ứng một đối một giữa các thành phần và ký hiệu in lụa.Nếu các thành phần được di chuyển mà không di chuyển tương ứng các ký hiệu lụa bên cạnh các thành phần, nó sẽ trở thành một mối nguy hại lớn về chất lượng trong sản xuất, bởi vì trong sản xuất thực tế, các ký hiệu lụa là ngôn ngữ công nghiệp có thể hướng dẫn sản xuất.
Hiện tại, lắp đặt điện tử là một trong những ngành có mức độ tự động hóa cao, thiết bị tự động hóa được sử dụng trong sản xuất yêu cầu truyền PCB tự động, do đó hướng truyền của PCB (thường là hướng dài), trên và dưới mỗi có mép kẹp rộng không nhỏ hơn 3-5mm, để thuận tiện cho hộp số tự động, tránh để gần mép bo mạch do kẹp không thể tự động lắp.
Vai trò của các điểm đánh dấu định vị là PCB cần cung cấp ít nhất hai hoặc ba điểm đánh dấu định vị cho hệ thống nhận dạng quang học để định vị chính xác PCB và sửa lỗi gia công PCB cho thiết bị lắp ráp được sử dụng rộng rãi trong định vị quang học.Trong số các điểm đánh dấu định vị thường được sử dụng, hai điểm đánh dấu phải được phân bố trên đường chéo của PCB.Việc lựa chọn các dấu định vị thường sử dụng đồ họa tiêu chuẩn như một miếng đệm tròn chắc chắn.Để tạo điều kiện nhận dạng, xung quanh các dấu hiệu phải có một vùng trống không có các đặc điểm hoặc dấu hiệu mạch khác, kích thước không được nhỏ hơn đường kính của các dấu hiệu (như trong Hình 4) và khoảng cách giữa các dấu hiệu và cạnh của bảng phải lớn hơn 5 mm.
Trong quá trình sản xuất PCB, cũng như trong quá trình lắp ráp plug-in bán tự động, thử nghiệm ICT và các quy trình khác, PCB cần cung cấp hai đến ba lỗ định vị ở các góc.
Khi lắp ráp PCB có kích thước nhỏ hoặc hình dạng không đều sẽ chịu nhiều hạn chế, do đó, người ta thường áp dụng cách lắp ráp một số PCB nhỏ thành PCB có kích thước phù hợp, như trong Hình 5. Nói chung, PCB có kích thước một mặt nhỏ hơn hơn 150mm có thể được xem xét áp dụng phương pháp nối.Bằng hai, ba, bốn, v.v., kích thước của PCB lớn có thể được ghép vào phạm vi xử lý thích hợp.Nói chung, PCB có chiều rộng 150mm ~ 250mm và chiều dài 250mm ~ 350mm là kích thước phù hợp hơn trong lắp ráp tự động.
Một cách khác của bảng là sắp xếp PCB với SMD ở cả hai mặt của chính tả tích cực và tiêu cực thành một bảng lớn, một bảng như vậy thường được gọi là Âm và Dương, thường để xem xét tiết kiệm chi phí của bảng màn hình, nghĩa là, thông qua một bảng như vậy, ban đầu cần hai mặt của bảng màn hình, bây giờ chỉ cần mở một bảng màn hình.Ngoài ra, khi các kỹ thuật viên chuẩn bị chương trình chạy của máy SMT, hiệu quả lập trình PCB của Yin và Yang cũng cao hơn.
Khi bảng được chia, kết nối giữa các bảng phụ có thể được tạo thành các rãnh hình chữ V hai mặt, lỗ khe dài và lỗ tròn, v.v., nhưng thiết kế phải được xem xét càng xa càng tốt để tạo đường phân cách trong một đường thẳng, để tạo điều kiện thuận lợi cho bo mạch, nhưng cũng nên cân nhắc rằng mặt phân cách không được quá gần với đường PCB để PCB dễ bị hỏng khi bo mạch.
Ngoài ra còn có một bảng rất tiết kiệm và không đề cập đến bảng PCB, mà đề cập đến lưới của bảng đồ họa dạng lưới.Với ứng dụng của máy in dán hàn tự động, máy in tiên tiến hơn hiện tại (chẳng hạn như DEK265) đã cho phép kích thước lưới thép 790 × 790mm, thiết lập mẫu lưới PCB nhiều mặt, có thể đạt được một mảnh lưới thép để in nhiều sản phẩm, là một phương pháp tiết kiệm chi phí rất lớn, đặc biệt phù hợp với đặc điểm sản phẩm của lô nhỏ và nhiều nhà sản xuất.
Thiết kế khả năng kiểm tra của SMT chủ yếu dành cho tình hình thiết bị CNTT-TT hiện tại.Các vấn đề thử nghiệm đối với quá trình sản xuất sau sản xuất được tính đến trong các thiết kế PCB SMB gắn trên bề mặt và mạch.Để cải thiện thiết kế khả năng kiểm tra, cần xem xét hai yêu cầu của thiết kế quy trình và thiết kế điện.
Độ chính xác của việc định vị, quy trình sản xuất chất nền, kích thước chất nền và loại đầu dò là tất cả các yếu tố ảnh hưởng đến độ tin cậy của đầu dò.
(1) lỗ định vị.Sai số của các lỗ định vị trên đế phải nằm trong khoảng ± 0,05mm.Đặt ít nhất hai lỗ định vị càng xa nhau càng tốt.Việc sử dụng các lỗ định vị phi kim loại để giảm độ dày của lớp phủ hàn không thể đáp ứng các yêu cầu về dung sai.Nếu toàn bộ đế được sản xuất và sau đó được thử nghiệm riêng rẽ, thì các lỗ định vị phải được đặt trên bo mạch chủ và từng đế riêng lẻ.
(2) Đường kính của điểm kiểm tra không nhỏ hơn 0,4mm và khoảng cách giữa các điểm kiểm tra liền kề lớn hơn 2,54mm, không nhỏ hơn 1,27mm.
(3) Không nên đặt các thành phần có chiều cao lớn hơn * mm trên bề mặt thử nghiệm, điều này sẽ gây ra tiếp xúc kém giữa đầu dò của thiết bị thử nghiệm trực tuyến và điểm thử nghiệm.
(4) Đặt điểm kiểm tra cách thành phần 1,0mm để tránh hư hỏng do va đập giữa đầu dò và thành phần.Không được có bộ phận hoặc điểm kiểm tra nào trong vòng 3,2 mm tính từ vòng của lỗ định vị.
(5) Điểm kiểm tra không được đặt trong phạm vi 5 mm tính từ cạnh PCB, được sử dụng để đảm bảo bộ cố định kẹp.Cạnh quy trình tương tự thường được yêu cầu trong thiết bị sản xuất băng tải và thiết bị SMT.
(6) Tất cả các điểm phát hiện phải được đóng hộp hoặc vật liệu dẫn điện bằng kim loại có kết cấu mềm, dễ thâm nhập và không bị oxy hóa phải được chọn để đảm bảo tiếp xúc đáng tin cậy và kéo dài tuổi thọ của đầu dò.
(7) điểm kiểm tra không thể được bao phủ bởi điện trở hàn hoặc mực văn bản, nếu không, nó sẽ làm giảm diện tích tiếp xúc của điểm kiểm tra và giảm độ tin cậy của bài kiểm tra.
(1) Điểm kiểm tra SMC/SMD của bề mặt linh kiện phải được dẫn tới bề mặt hàn qua lỗ càng xa càng tốt và đường kính lỗ phải lớn hơn 1mm.Bằng cách này, giường kim một mặt có thể được sử dụng để kiểm tra trực tuyến, do đó giảm chi phí kiểm tra trực tuyến.
(2) Mỗi nút điện phải có một điểm kiểm tra và mỗi IC phải có một điểm kiểm tra NGUỒN và ĐẤT, và càng gần thành phần này càng tốt, trong phạm vi 2,54mm tính từ IC.
(3) Chiều rộng của điểm kiểm tra có thể được mở rộng đến 40 triệu chiều rộng khi nó được đặt trên định tuyến mạch.
(4) Phân bố đều các điểm kiểm tra trên bảng in.Nếu đầu dò tập trung ở một khu vực nhất định, áp suất cao hơn sẽ làm biến dạng tấm hoặc giường kim được kiểm tra, tiếp tục ngăn cản một phần của đầu dò tiếp cận điểm kiểm tra.
(5) Đường dây cấp nguồn trên bảng mạch nên được chia thành các khu vực để đặt điểm ngắt kiểm tra để khi tụ điện tách nguồn hoặc các thành phần khác trên bảng mạch xuất hiện ngắn mạch với nguồn điện, sẽ tìm ra điểm lỗi nhanh hơn và một cách chính xác.Khi thiết kế các điểm ngắt, cần xem xét khả năng mang điện sau khi nối lại điểm ngắt thử nghiệm.
Hình 6 cho thấy một ví dụ về thiết kế điểm kiểm tra.Bàn thử nghiệm được đặt gần dây dẫn của bộ phận bằng dây kéo dài hoặc nút thử nghiệm được sử dụng bởi tấm đệm đục lỗ.Nút kiểm tra bị nghiêm cấm được chọn trên mối hàn của thành phần.Thử nghiệm này có thể làm cho mối hàn ảo đùn đến vị trí lý tưởng dưới áp suất của đầu dò, do đó lỗi hàn ảo được che đậy và xảy ra cái gọi là "hiệu ứng che lỗi".Đầu dò có thể tác động trực tiếp lên điểm cuối hoặc chốt của bộ phận do độ lệch của đầu dò do lỗi định vị gây ra, điều này có thể gây hư hỏng cho bộ phận.
Những vấn đề về khả năng sản xuất nào cần được xem xét trong thiết kế PCB?
Trên đây là một số nguyên tắc chính cần được xem xét trong thiết kế PCB.Trong thiết kế sản xuất PCB hướng đến lắp ráp điện tử, có khá nhiều chi tiết, chẳng hạn như sự sắp xếp hợp lý của không gian phù hợp với các bộ phận kết cấu, phân bố hợp lý đồ họa và văn bản màn hình lụa, phân bố hợp lý vị trí thiết bị sưởi nặng hoặc lớn , Trong giai đoạn thiết kế PCB, cần thiết lập điểm kiểm tra và không gian kiểm tra ở vị trí thích hợp, đồng thời xem xét sự can thiệp giữa khuôn và các bộ phận phân bố gần đó khi các khớp nối được lắp đặt bằng quy trình tán đinh kéo và ép.Một nhà thiết kế PCB, không chỉ xem xét làm thế nào để đạt được hiệu suất điện tốt và bố cục đẹp mà còn là một điểm quan trọng không kém, đó là khả năng sản xuất trong thiết kế PCB, nhằm đạt được chất lượng cao, hiệu quả cao, chi phí thấp.
Liên lạc chúng tôi bất cứ lúc nào
