Yazılı devre kartları her türlü şekil ve boyutta olabilir, bu da panel düzenini oluştururken kart tasarımcılarına çeşitli zorluklar sunar. Olası sorunların yelpazesini göstermek için, Seeed’in montaj tesislerinde üretim zorluklarına yol açan kötü panelizasyonun sonuçlandığı 3 farklı durumu ve ardından gelen çözümleri sunuyoruz.
Bir tasarımı panelize etmenin birçok faydası vardır ve bazı durumlarda otomatik montaj için zorunludur. Küçük bir kartın birden fazla kopyasını birleştirerek daha büyük bir panel oluşturmak, ekipmanın minimum boyut gereksinimlerini karşılamak veya taşıma işlemini kolaylaştırmak için gerekli olabilir. Ancak bu, gereken üretim döngülerini azaltarak montaj süresini büyük ölçüde kısaltır.
Otomatik montaj için, PCB panellerinin, makineler arasında seyahat etmelerini sağlayan raylar olarak işlev gören alet marjlarına ihtiyacı vardır. Bu raylar olmadan, kartların hizalanmasını kontrol etmek ve yerinde tutmak zor olur. Marjlar ayrıca montaj sırasında bireysel kartın her iki tarafının da erişilebilir olmasını sağlar.
Bireysel kartın boyutu ve geometrisi dışında, bileşen yerleşimi, panelin dayanıklılığı, panelizasyon prosedürü ve bireysel PCB özellikleri gibi diğer faktörler de dikkate alınmalıdır. Örneğin, ilk durumumuzda, ses jakının ve mikro-USB konektörünün kısmi örtüşmesi göz önünde bulundurulmamıştı, bu da her ikisinin aynı anda montajını imkansız hale getirdi.
Bu sorunu aşmak için, ses jakı ilk reflow adımından çıkarıldı, kartlar panelizasyondan geçirildi ve ardından ses jakı manuel olarak yerleştirildi. Teknisyenler bu proje için son tarihe yetişebildi, ancak ekstra çaba tasarım aşamasında önlenebilirdi.
Genellikle, sarkık bileşenlerin bir v-kesitini geçmemesi gerekir, çünkü bu, montaj sonrası kartları panelden ayırmak için kullanılan panelizasyon bıçağını engeller. Ancak bu özel tasarımda, hem üst hem de alt yüzeylerin altın kontaklarla kaplı olması ek bir karmaşıklık oluşturuyordu. Bu kenarların bir konektöre yerleştirilmesine yardımcı olmak için temiz bir kesim kenarına sahip olması gerekiyordu. Bu nedenle, kartları basitçe döndürmek ve v-kesitini bu kenarlar boyunca kesmek mümkün değildir. Biraz yaratıcılık ve uzlaşma gerekiyordu, sonuç olarak aşağıdaki tasarım ortaya çıktı:
Dikkat edin ki, panelleri mümkün olduğunca güçlü tutarken kartları ayıran stratejik olarak yerleştirilmiş sekmeler var. Teknisyenlerin bu sekmeleri manuel olarak çıkarması gerekecek, ancak bu, ses jaklarını tek tek lehimlemekten çok daha hızlı ve daha az iş gücü gerektiriyor.
Başka bir durumda, paneli oluşturmak için bu büyük altıgen kartların üst ve alt kenarlarına alet marjları eklendi. Ancak montaj sırasında mühendisler, pick and place makinelerinin konum çekiçlerinin kartın konumunu doğru bir şekilde kaydedemediğini veya kartın varlığını hiç kaydedemediğini keşfettiler.
Panelin ön kenarında PCB malzemesinin eksikliği, durdurma çekiçlerinin açılı bir kenara çarpmasına neden oldu ve bu da panellerin hareket yönü boyunca biraz farklı noktalarda durmasına yol açtı. Bu varyasyon, pick and place kamerasının karttaki fiducialleri bulmasını ve doğru bir şekilde konumlandırmasını zorlaştırdı.
Uygun bir maker tarzında, panelin ön ucuna düz dik bir kenar sağlamak için fazla malzeme parçaları eklendi. Gelecek panel tasarımları, köşe malzemelerini delikli sekmelerle birleştirerek değiştirdi.
Üçüncü ve son durumda, bir 3×4 Grove 2-Kanal SPDT röle modülü kartları paneli oluşturuldu. Ancak, rölelerin büyük boyutu ve ağırlığı panelin ortasına doğru çökmesine ve bükülmesine neden oldu. Reflow ve seçici dalga lehimleme sırasında, bağlantı hataları ve kartın deforme olduğu gözlemlendi.
O sırada, dalga lehimleme makinesinin programını ayarlamak bazı sorunları hafifletmeye yardımcı oldu, ancak kalite hata oranı hala yüksekti. Sonuç olarak, birçok hatalı parça manuel olarak yeniden işlenmek zorunda kaldı.
Gelecek çalışmalarda, panel 2×4 düzenine düşürüldü, bu da panelin rölelerin ağırlığını deforme olmadan taşıyacak kadar küçük olmasını sağladı.
Bu üç farklı durum, PCB Tasarımı için Üretim ötesinde beklenmedik yerlerden kaynaklanan olası sorunların geniş yelpazesini göstermektedir. Bileşen yerleşiminden, ekipman yeteneklerine ve yüklü panelin fiziğine kadar, tasarımcının yalnızca yazılım ve donanımı değil, aynı zamanda üretim ve montajı da anlaması ve dikkate alması gerekir. Bu son kısma Montaj için Tasarım diyoruz – bu uzmanlık, Seeed gibi Agile üreticiler tarafından bir araya getirilmektedir.
Peki tasarımcılar böyle maliyetli hatalardan nasıl kaçınabilir? Kesin bir kılavuz seti olmasa da, bir panel tasarımı düşünürken akılda tutulması faydalı olan birkaç seçkin nokta vardır.
- PCB Şekli: Genel bir kural olarak, paneller mümkün olduğunca dikdörtgen ve simetrik olmalıdır. Aksi takdirde, dengesizlik ve asimetri, panelde zayıf alanlar oluşturabilir ve deforme olmasına veya zayıf alanlarda stres yoğunlaşmasına neden olabilir.
- PCB Boyutu: Boyut için, 50 x 50 mm’den büyük ve 280 x 280 mm’den küçük bir panel boyutunun benimsenmesi önerilir. Minimum ve maksimum boyutlar makineden makineye değişiklik gösterir, ancak bu aralıkta boyutların korunması, çoğu montaj hattıyla uyumluluğu sağlar ve üretim sırasında panellerin daha kolay işlenmesini sağlar. Özellikle bileşenler ağır veya paneller arası bağlantılar zayıf olduğunda, daha küçük paneller daha iyidir.
- İşleme Kenarları: En az iki karşıt kenarda (tercihen en uzun kenarlar boyunca) en az 5 mm genişliğinde bir işleme kenarı önerilir; bu, daha kolay taşıma ve daha büyük panel dayanıklılığı sağlar. Genellikle, makine kaydı için panelin işleme kenarlarına üç köşesine panel fiducial’leri eklenir.
- Bileşen Yerleşimi: V-kesimler ve damga delikleri/sekmeleri bileşenlere yakın eklenmemelidir. Panelden ayırma sırasında panellere uygulanan stres, bileşeni veya lehim bağlantısını kolayca kırabilir. Özellikle seramik kapasitörler gibi hassas bileşenler, panel kenarından 5 mm içinde özel bir dikkat gerektirir. V-kesim kullanıyorsanız, yüksek stres noktalarından kaçınmak için bileşenin hemen yanına bir freze yarığı eklenebilir.
- Panel Ayırma Yöntemi: Montajdan sonra panelleri ayırmak için benimsenen yöntem, erken tasarım kararlarında da önemli bir rol oynar. V-kesimler mi? Sekmeler ve damga delikleri mi? Manuel mi? Otomatik mi? Örneğin, bir panel ayırma makinesi kullanıyorsanız, panellerin aralıklı ve düzenli bir şekilde yerleştirilmesi gerekir, böylece bıçak engellere çarpmadan kolayca geçebilir. Paneller ayrıca montajdan sonra kolayca sökülebilecek şekilde tasarlanmalıdır.
- Eğer elle panel ayırma yapılıyorsa, v-kesimler ve damga delikleri/sekmeleri bileşenlere yakın eklenmemelidir, çünkü bükme sırasında panellere uygulanan stres, bileşeni veya lehim bağlantısını kolayca kırabilir. Özellikle seramik kapasitörler gibi hassas bileşenler, v-kesim veya sekmeden en az 5 mm uzakta olmalıdır.
- PCB Üretim Dikkatleri: Dikkate değer bir örnek: kastelasyon delikleri veya kaplanmış yarım delikler yapmak için, deliklerin panelin dış kenarlarında (daldırma kaplama süreçleri için) veya frezelenmiş (frezelenmiş yarım delikler için) olması gerekir. Bu genellikle bu kenarların ayrılmış olduğu ve üzerinde v-kesim veya sekme olamayacağı anlamına gelir, bu da panelin tasarımını güçlü bir şekilde etkileyebilir. Bazı insanlar, dört tarafında kastelasyon yarım delikleri olan kare bir panelin panelize edilemeyeceğini söyleyebilir, ancak biraz yaratıcılık bunun aksini önerir.
