Bagaimana cara menyederhanakan dan meningkatkan kualitas PCBA?

1 – Penggunaan teknik hibrida
Aturan umumnya adalah meminimalkan penggunaan teknik perakitan campuran dan membatasinya pada situasi tertentu. Misalnya, manfaat memasukkan komponen lubang tembus tunggal (PTH) hampir tidak pernah dikompensasi oleh biaya tambahan dan waktu yang diperlukan untuk perakitan. Sebaliknya, menggunakan beberapa komponen PTH atau menghilangkannya seluruhnya dari desain lebih disukai dan lebih efisien. Jika teknologi PTH diperlukan, disarankan untuk menempatkan semua vias komponen pada sisi yang sama dari sirkuit tercetak, sehingga mengurangi waktu yang diperlukan untuk perakitan.

2 – Ukuran komponen
Selama tahap desain PCB, penting untuk memilih ukuran paket yang tepat untuk setiap komponen. Secara umum, Anda sebaiknya hanya memilih paket yang lebih kecil jika Anda memiliki alasan yang sah; jika tidak, pindah ke paket yang lebih besar. Faktanya, perancang elektronik sering memilih komponen dengan paket kecil yang tidak perlu, sehingga menimbulkan kemungkinan masalah selama tahap perakitan dan kemungkinan modifikasi sirkuit. Bergantung pada sejauh mana perubahan yang diperlukan, dalam beberapa kasus mungkin lebih mudah untuk memasang kembali seluruh papan daripada melepas dan menyolder komponen yang diperlukan.

3 – Ruang komponen terisi
Jejak komponen adalah aspek penting lainnya dalam perakitan. Oleh karena itu, perancang PCB harus memastikan bahwa setiap paket dibuat secara akurat sesuai dengan pola lahan yang ditentukan dalam lembar data setiap komponen terintegrasi. Masalah utama yang disebabkan oleh kesalahan jejak kaki adalah terjadinya apa yang disebut “efek batu nisan”, dikenal juga dengan efek Manhattan atau efek aligator. Masalah ini terjadi ketika komponen terintegrasi menerima panas yang tidak merata selama proses penyolderan, sehingga menyebabkan komponen terintegrasi menempel pada PCB hanya pada satu sisi, bukan keduanya. Fenomena batu nisan terutama mempengaruhi komponen SMD pasif seperti resistor, kapasitor, dan induktor. Alasan terjadinya adalah pemanasan yang tidak merata. Alasannya adalah sebagai berikut:

Dimensi pola tanah yang terkait dengan komponen salah. Amplitudo trek yang berbeda terhubung ke dua bantalan komponen. Lebar trek sangat lebar, berfungsi sebagai penyerap panas.

4 - Jarak antar komponen
Salah satu penyebab utama kegagalan PCB adalah kurangnya ruang antar komponen yang menyebabkan panas berlebih. Ruang merupakan sumber daya yang sangat penting, terutama dalam kasus sirkuit yang sangat kompleks yang harus memenuhi persyaratan yang sangat menantang. Menempatkan satu komponen terlalu dekat dengan komponen lain dapat menimbulkan berbagai jenis masalah, yang tingkat keparahannya mungkin memerlukan perubahan pada desain PCB atau proses produksi, membuang-buang waktu, dan meningkatkan biaya.

Saat menggunakan mesin perakitan dan pengujian otomatis, pastikan setiap komponen berada cukup jauh dari bagian mekanis, tepi papan sirkuit, dan semua komponen lainnya. Komponen yang terlalu berdekatan atau diputar secara tidak tepat merupakan sumber masalah selama penyolderan gelombang. Misalnya, jika komponen yang lebih tinggi mendahului komponen yang tingginya lebih rendah di sepanjang jalur yang diikuti oleh gelombang, hal ini dapat menimbulkan efek "bayangan" yang melemahkan las. Sirkuit terpadu yang diputar tegak lurus satu sama lain akan memiliki efek yang sama.

5 – Daftar komponen diperbarui
Bill of parts (BOM) merupakan faktor penting dalam tahap desain dan perakitan PCB. Faktanya, jika BOM mengandung kesalahan atau ketidakakuratan, pabrikan dapat menunda tahap perakitan hingga masalah ini teratasi. Salah satu cara untuk memastikan BOM selalu benar dan terkini adalah dengan melakukan review BOM secara menyeluruh setiap kali desain PCB diperbarui. Misalnya, jika komponen baru ditambahkan ke proyek asli, Anda perlu memverifikasi bahwa BOM diperbarui dan konsisten dengan memasukkan nomor, deskripsi, dan nilai komponen yang benar.

6 – Penggunaan titik datum
Titik fidusia, juga dikenal sebagai tanda fidusia, adalah bentuk tembaga bulat yang digunakan sebagai penanda pada mesin perakitan pick-and-place. Fidusia memungkinkan mesin otomatis ini mengenali orientasi papan dan merakit dengan benar komponen pemasangan permukaan pitch kecil seperti Quad Flat Pack (QFP), Ball Grid Array (BGA) atau Quad Flat No-Lead (QFN).

Fidusia dibagi menjadi dua kategori: penanda fidusia global dan penanda fidusia lokal. Tanda fidusia global ditempatkan di tepi PCB, memungkinkan mesin pick and place mendeteksi orientasi papan pada bidang XY. Tanda fidusia lokal yang ditempatkan di dekat sudut komponen SMD persegi digunakan oleh mesin penempatan untuk memposisikan tapak komponen secara tepat, sehingga mengurangi kesalahan pemosisian relatif selama perakitan. Titik datum memainkan peran penting ketika sebuah proyek berisi banyak komponen yang berdekatan satu sama lain. Gambar 2 menunjukkan rakitan papan Arduino Uno dengan dua titik referensi global yang disorot dengan warna merah.