Come semplificare e migliorare la qualità del PCBA?

1 - Utilizzo di tecniche ibride
La regola generale è ridurre al minimo l'uso di tecniche di assemblaggio miste e limitarle a situazioni specifiche. Ad esempio, i vantaggi derivanti dall’inserimento di un singolo componente a foro passante (PTH) non sono quasi mai compensati dai costi e dai tempi aggiuntivi richiesti per l’assemblaggio. Invece, è preferibile e più efficiente utilizzare più componenti PTH o eliminarli completamente dalla progettazione. Se è richiesta la tecnologia PTH è consigliabile posizionare tutti i via dei componenti sullo stesso lato del circuito stampato, riducendo così i tempi necessari per l'assemblaggio.

2 – Dimensioni del componente
Durante la fase di progettazione del PCB, è importante selezionare la dimensione corretta del package per ciascun componente. In generale, dovresti scegliere un pacchetto più piccolo solo se hai un motivo valido; in caso contrario, passare a un pacchetto più grande. Spesso, infatti, i progettisti elettronici selezionano componenti con package inutilmente piccoli, creando possibili problemi in fase di assemblaggio e possibili modifiche circuitali. A seconda dell'entità delle modifiche richieste, in alcuni casi può essere più conveniente rimontare l'intera scheda piuttosto che rimuovere e saldare i componenti richiesti.

3 – Spazio componente occupato
L'impronta dei componenti è un altro aspetto importante dell'assemblaggio. Pertanto, i progettisti di PCB devono garantire che ciascun pacchetto venga creato accuratamente secondo lo schema del terreno specificato nella scheda tecnica di ciascun componente integrato. Il problema principale causato dalle impronte errate è il verificarsi del cosiddetto “effetto tombale”, noto anche come effetto Manhattan o effetto alligatore. Questo problema si verifica quando il componente integrato riceve calore non uniforme durante il processo di saldatura, causando l'adesione del componente integrato al PCB solo su un lato anziché su entrambi. Il fenomeno tombstone colpisce principalmente i componenti SMD passivi come resistori, condensatori e induttori. La ragione del suo verificarsi è il riscaldamento irregolare. I motivi sono i seguenti:

Le dimensioni del modello del terreno associate al componente non sono corrette Ampiezze diverse dei binari collegati alle due piazzole del componente Carreggiata molto ampia, che funge da dissipatore di calore.

4 - Spaziatura tra i componenti
Una delle principali cause di guasto del PCB è lo spazio insufficiente tra i componenti che porta al surriscaldamento. Lo spazio è una risorsa critica, soprattutto nel caso di circuiti altamente complessi che devono soddisfare requisiti molto impegnativi. Posizionare un componente troppo vicino ad altri componenti può creare diversi tipi di problemi, la cui gravità potrebbe richiedere modifiche alla progettazione del PCB o al processo di produzione, con perdita di tempo e aumento dei costi.

Quando si utilizzano macchine di assemblaggio e test automatizzate, assicurarsi che ciascun componente sia sufficientemente lontano dalle parti meccaniche, dai bordi del circuito stampato e da tutti gli altri componenti. Componenti troppo vicini tra loro o ruotati in modo errato sono fonte di problemi durante la saldatura ad onda. Ad esempio, se una componente più alta precede una componente di altezza inferiore lungo il percorso seguito dall'onda, ciò può creare un effetto “ombra” che indebolisce la saldatura. I circuiti integrati ruotati perpendicolarmente tra loro avranno lo stesso effetto.

5 – Elenco componenti aggiornato
La distinta base (BOM) è un fattore critico nelle fasi di progettazione e assemblaggio del PCB. Infatti, se la distinta base contiene errori o imprecisioni, il produttore può sospendere la fase di assemblaggio fino alla risoluzione di tali problematiche. Un modo per garantire che la distinta base sia sempre corretta e aggiornata è condurre una revisione approfondita della distinta base ogni volta che il progetto del PCB viene aggiornato. Ad esempio, se è stato aggiunto un nuovo componente al progetto originale, è necessario verificare che la distinta base sia aggiornata e coerente inserendo il numero, la descrizione e il valore corretti del componente.

6 – Utilizzo dei punti di riferimento
I punti fiduciari, noti anche come segni fiduciali, sono forme rotonde di rame utilizzate come punti di riferimento sulle macchine di assemblaggio pick-and-place. I Fiducial consentono a queste macchine automatizzate di riconoscere l'orientamento della scheda e di assemblare correttamente componenti a montaggio superficiale a passo ridotto come Quad Flat Pack (QFP), Ball Grid Array (BGA) o Quad Flat No-Lead (QFN).

I fiduciari si dividono in due categorie: fiduciali globali e fiduciali locali. I fiducial mark globali vengono posizionati sui bordi del PCB, consentendo alle macchine pick and place di rilevare l'orientamento della scheda nel piano XY. I fiducial mark locali posizionati vicino agli angoli dei componenti SMD quadrati vengono utilizzati dalla macchina di posizionamento per posizionare con precisione l'impronta del componente, riducendo così gli errori di posizionamento relativi durante l'assemblaggio. I punti di Riferimento svolgono un ruolo importante quando un progetto contiene molti componenti vicini tra loro. La Figura 2 mostra la scheda Arduino Uno assemblata con i due punti di riferimento globali evidenziati in rosso.