Профессиональные рекомендации по панелизации печатных плат для эффективного производства

Быстрый переход:

• Методы панелизации
• Проектные соображения для панелизации табуляционной маршрутизацией
• Инструкции по разделению печатных плат
• V-Score против табуляционной маршрутизации панелей печатных плат
• Выберите MCL для вашего проекта панелизации

Автоматизированное оборудование для сборки печатных плат часто испытывает трудности при работе с более мелкими платами, что приводит к более частым дефектам в процессе сборки. Чтобы минимизировать эти дефекты и повысить пропускную способность производственного процесса, многие компании используют процесс, называемый панелизацией, в результате чего получается панель печатной платы.

Что такое панель печатной платы?

Панель печатной платы, также называемая массивом печатных плат, — это одна плата, состоящая из нескольких отдельных плат. После сборки панель затем разбивается, или депанелизируется, на отдельные печатные платы в процессе разделения. Преимущество процесса панелизации печатных плат — уменьшение дефектов, так как автоматизированные машины сборки сталкиваются с меньшими проблемами в процессе сборки. Кроме того, панелизация также снижает затраты за счет повышения пропускной способности.

Успешная панелизация печатных плат требует множества проектных спецификаций для правильной работы, включая соображения, касающиеся методов панелизации. Мы подробнее детализируем эти методы панелизации печатных плат и их специфические требования в этом наборе рекомендаций по панелизации.

Методы панелизации

Существует несколько методов панелизации, каждый со своими недостатками и преимуществами. Дизайн плат на панели и самой панели часто играет большую роль в том, какой метод панелизации лучше всего подходит для приложения. Наиболее заметными из этих факторов являются:

• Дизайн: Дизайн платы играет наибольшую роль в определении наиболее подходящего метода панелизации. Количество зазора между компонентами и краем платы может сделать определенные методы гораздо менее подходящими, чем другие, так же как и наличие компонентов, висящих над краем.
• Компоненты: Типы компонентов, используемых на плате, не менее важны, чем их размещение. Особенно чувствительные компоненты и разъемы могут сыграть роль в наиболее подходящем методе разделения и панелизации.
• Материалы: Материалы, используемые в печатной плате, могут ограничивать, какой тип метода панелизации наиболее подходит, так как некоторые материалы более склонны к щеплению в процессе разделения. Толщина платы также является фактором, так как особенно тонкие платы могут быть более склонны к поломке при сборке, а толстые платы могут оказаться более проблематичными в процессе разделения.

Эти факторы ограничивают выбор, доступный для любого одного приложения. Фактически, многие монтажные компании могут использовать комбинацию методов в одном проекте, чтобы обеспечить структурную целостность массива, при этом смягчая проблемы в процессе разделения.

Сегодня используются три техники панелизации, хотя только две из них широко практикуются. Они:

1. Панелизация V-Score: Этот распространенный метод панелизации разделяет отдельные печатные платы с помощью V-образных канавок. Эти канавки удаляют примерно треть толщины платы сверху и снизу платы с наклонным лезвием. Машина обычно используется для завершения процесса разделения, учитывая, что оставшаяся треть платы между канавками удивительно прочна, и ручное ломание может накладывать напряжение на печатную плату и окружающие компоненты.

2. Панелизация табуляционной маршрутизацией (Tab Routing): Массивы печатных плат, которые не могут реалистично использовать метод V-образных канавок, вместо этого используют метод табуляционной маршрутизации. С этим методом печатные платы предварительно вырезаются из массива и удерживаются на месте на плате с помощью перфорированных табуляторов (язычков). В этих перфорационных узорах часто используется от трех до пяти отверстий. Этот метод часто полезен своей способностью поддерживать дизайны с компонентами, висящими над краем. Он также может быть разбит вручную вместо инструментов.

3. Панелизация сплошными табуляторами (Solid Tab): Массивы могут быть спроектированы со сплошными табуляторами между каждой платой, улучшая общую прочность. Однако метод депанелизации для этого типа панели печатных плат требует либо фрезеровки для депанелизации, либо лазерной резательной машины, либо крючковидного лезвиевого инструмента. Фрезеровка может приводить к пыли и вибрации, в то время как лазерный резак экстремально дорог и неэффективен на платах толщиной более 1 мм. Крючковидный вариант дешевле, но неэффективен и склонен к вращению лезвия. Этот метод встречается реже, чем другие два.

V-Score и Tab Routing — предпочтительные методы панелизации для большинства приложений. Самое важное для проектировщиков печатных плат — понять, какой из двух методов лучше для их приложения. Следующий шаг — спроектировать их массив для максимальной прочности и успеха разделения.

Многие предпочитают метод панелизации V-образными канавками, когда это возможно, за его эффективность и снижение поверхностного напряжения. Машины для депанелизации для этого типа массива также относительно недороги и экономичны. Еще лучше, они портативны и требуют минимального обслуживания. Хотя метод имеет тенденцию приводить к более шершавым краям плат, это редко является проблемой для приложений, где используется панелизация V-образными канавками.

Однако, хотя панелизация V-образными канавками предпочтительна для различных приложений, она довольно ограничительна в плане дизайна панели печатных плат. Например, панелизация V-образными канавками не идеальна для дизайнов, где компоненты размещены слишком близко к краю или висят над ним. Они также вводят различные производственные соображения, которые должны учитываться в процессе проектирования, такие как:

• Зазор: Чтобы убедиться, что компоненты не затрагиваются в процессе резки, зазор 0,05 дюйма должен сохраняться между компонентами и любыми V-образными канавками. Более высокие компоненты могут потребовать размещения дальше, чтобы убедиться, что резак не мешает им. Например, поверхностно-монтируемые многослойные керамические чиповые конденсаторы должны держаться на расстоянии не менее 1/8 дюйма от линии сколя. Компоненты с более крупными площадками соединения также должны размещаться дальше от канавки, так как напряжение депанелизации может расшевелить паяные соединения, если они размещены слишком близко к V-образной канавке.
• Jump-Scoring (перепрыгивающее сколирование): V-образные канавки могут снижать структурную целостность массива печатных плат, вызывая провисание передних и задних краев при прохождении через волновую пайку. Это может вызвать деформацию массива или застревание в волновой паяльной машине. Для укрепления массива и предотвращения этих проблем проектировщики могут добавить jump scoring к передним и задним краям массива. Это можно сделать, включив 1/2 дюйма отламываемого края на передних и задних краях массива и проведя V-образную канавку примерно на полпути через эти края. Просто инструктируйте операторов депанелизации удалять эти отламываемые края перед разделением плат.

Если эти проектные соображения сохраняются в памяти, V-scored панель должна испытать минимальные проблемы в процессе производства и сборки.

Проектные соображения для панелизации табуляционной маршрутизацией

Панелизация табуляционной маршрутизацией, как правило, предпочтительна в приложениях, где компоненты размещены очень близко к краю или над ним. Она также предпочтительна для печатных плат, изготовленных в не прямоугольных формах, таких как круги. Однако, поскольку табуляторы являются точками разлома для этих массивов, несколько проектных решений должны быть приняты, чтобы обеспечить прочность и функциональность этих массивов, особенно в процессе разделения. Некоторые из этих соображений включают:

• Зазор: Из-за напряжения, прикладываемого в точках разлома, и потенциала щепления, держите компоненты и трассы как минимум на 1/8 дюйма от табуляторов. Поверхностно-монтируемые многослойные керамические чиповые конденсаторы должны держаться еще дальше, не менее 1/4 дюйма от табуляторов, чтобы обеспечить минимальное вмешательство.
• Knock-Outs (выбиваемые элементы): Если ваш дизайн печатной платы включает отверстия диаметром более 0,6 дюйма, может потребоваться заполнитель, или knock-out, для предотвращения проблем в процессе волновой пайки. Knock-outs особенно важны в середине массива, где массивы печатных плат более склонны к провисанию. Меньшие прямоугольные knock-outs могут иметь широкий, пятиотверстный перфорированный табулятор на одном крае, в то время как более крупные, неправильной формы knock-outs могут требовать несколько трехотверстных перфорированных табуляторов.

• Размещение табуляторов: Размещение табуляторов важно для поддержания целостности вашего дизайна массива печатных плат. Табуляторы должны размещаться каждые 2-3 дюйма вдоль края платы для пятиотверстных перфорированных табуляторов, и каждые 1,5 дюйма для трехотверстных перфорированных табуляторов. Табуляторы должны размещаться как можно ближе к краю платы, чтобы избежать изгиба на краю платы, но не должны размещаться под надвисающими компонентами. Проектировщик также должен убедиться, что табуляторы достаточно большие, чтобы поддерживать платы, но не настолько большие, чтобы мешать процессу разделения.
• Размещение перфораций: Если вы хотите избежать выступающих частей сбоку вашей платы, никогда не размещайте перфорации табуляторов по центру табулятора — вместо этого проводите их близко к краю печатной платы, или по обе стороны табулятора, если он размещен между двумя печатными платами.
• Расположение массива: При расположении печатных плат убедитесь, что все табуляторы, ломаемые одновременно, коллинеарны, чтобы были согласованные линии разлома во всем массиве. Если линии разлома не согласованы, некоторые табуляторы сломаются, в то время как другие просто будут вырваны перпендикулярно поверхности платы, что может разорвать ламинацию.

С учетом этих соображений ваш дизайн должен столкнуться с минимальными проблемами в процессах производства и разделения.

Инструкции по разделению печатных плат

Даже если вы спроектировали массив печатных плат идеально, проблемы все равно могут возникнуть в процессе разделения. От щепления и разрыва до повреждения компонентов, процесс разделения может уничтожить плату, если выполнен неправильно. Именно поэтому правильные методы разделения плат необходимы для минимизации затрат. Следуйте следующим рекомендациям в процессе разделения, чтобы избежать любых таких проблем:

• Разлом табуляторов вручную: Правильно спроектированная панель печатной платы с табуляционной маршрутизацией часто может быть разбита с помощью ручных инструментов. Для лучших результатов с ручным инструментом используйте плоскощелковые плоскогубцы, чтобы согнуть каждый табулятор в линии разлома до слышимого треска. Для полного разделения вдоль линии разлома согните табуляторы в противоположном направлении.
• Разлом табуляторов машиной: В некоторых случаях плата может быть слишком толстой, чтобы полностью разбить её вручную. В этом случае использование режущего инструмента может быть предпочтительным. Крючковидное лезвие или фрезер для депанелизации могут быть хорошим вариантом здесь, как обсуждалось ранее с панелизацией сплошными табуляторами.
• Разлом V-образных канавок вручную: В зависимости от дизайна платы и того, насколько близко компоненты к краям платы, V-scored панели могут быть разбиты вручную с использованием метода, подобного тому, что используется для разлома табуляторов.
• Резка V-образных канавок: V-scored панели требуют типа машины для депанелизации, чтобы освободиться. Эта машина использует лезвие типа пицца-резака, которое относительно недорого и требует мало обслуживания. Единственный недостаток — края будут немного шершавее, чем у фрезерованных вариантов.

V-Score против табуляционной маршрутизации панелей печатных плат

Выбор того, использовать методы V-score или табуляционной маршрутизации в вашей панели печатной платы, во многом будет зависеть от дизайна печатной платы, с которой вы работаете. Рассмотрите следующие факторы при принятии решения:

• Формы плат: Формы печатных плат, включенных в массив, играют большую роль в методе панелизации. Для квадратных или прямоугольных плат V-scoring работает хорошо. Табуляционная маршрутизация более подходит при работе с необычными формами.
• Краевые компоненты: Если ваша печатная плата полагается на наличие компонентов, висящих над краем, или компонентов, размещенных близко к краю, некоторые вариации табуляционной маршрутизации могут быть более подходящими, чем V-scoring. Просто убедитесь, что табуляторы не расположены рядом с этими краевыми компонентами.
• Качество краев: Если качество краев играет роль, табуляционная маршрутизация может быть предпочтительнее V-scoring. Хотя процесс оставляет небольшие шершавые выросты ламината, их можно легко зашкурить, а оставшиеся края гладкие от процесса фрезеровки. V-scoring, с другой стороны, приводит к шершавым краям со всех сторон, что может потребовать больше шлифовки, если гладкие края необходимы.
• Затраты времени: Табуляционная маршрутизация, как правило, требует больше времени и труда для настройки, так как они требуют много времени на фрезеровке. V-scoring, с другой стороны, требует гораздо меньше времени под машинами.
• Отходы: Если материаловые отходы вызывают беспокойство, V-scoring предлагает наибольшую выгоду. Метод тратит намного меньше материала, чем табуляционная маршрутизация, что означает гораздо меньшие общие затраты на плату.

Также важно учитывать, что методы табуляционной маршрутизации и V-scoring не являются взаимоисключающими. Эти методы могут использоваться в комбинации в определенных обстоятельствах. Например, табуляционная маршрутизация может использоваться для краев печатных плат, имеющих компоненты близко к краю или висящие над ним, в то время как V-scoring может использоваться на других краях.

Выберите MCL для вашего проекта панелизации

Дизайны массивов печатных плат оказывают огромное влияние на успех или провал отдельных компонентов и общую стоимость проекта. Это делает описанные выше соображения по дизайну массива печатных плат абсолютно необходимыми. Хотя это не исчерпывающий или бетонный набор рекомендаций, эти правила предоставляют хорошую базу для ваших дизайнов массивов печатных плат. Еще более критически важно для успеха вашего дизайна, однако, выбор правильных услуг по панелизации печатных плат для работы. Вот где MCL может помочь.

MCL — один из наиболее опытных и способных поставщиков печатных плат в США, с более чем 10-летним опытом. Если вы предпочитаете, MCL может взять на себя всю панелизацию, необходимую для вашего проекта.

В MCL мы последовательно поставляем superiores продукты вовремя и поддерживаем наших клиентов высококачественными инженерными услугами с каждым проектом. Мы гордимся тем, что являемся комплексным поставщиком, предлагая разнообразие продуктов для поддержки любого приложения. Что касается наших инженерных услуг поддержки, наш экспертный инженерный и производственный персонал имеет знания и ресурсы, чтобы помочь различным отраслям с DRC, DFM и редакторскими услугами для гарантии успешных дизайнов каждый раз.

Свяжитесь с MCL сегодня, чтобы обсудить ваш следующий проект создания панели печатных плат, и обязательно спросите нас об наших привлекательных вариантах ценообразования. Наша отличная команда обслуживания клиентов готова и ждет, чтобы помочь вам найти лучшее решение для вашего следующего проекта панели печатных плат. Звоните нам по телефону (717) 558-5975 или свяжитесь с нами онлайн.

Запросить бесплатную котировку