Jak uprościć i poprawić jakość PCBA?

1 - Zastosowanie technik hybrydowych
Ogólną zasadą jest minimalizowanie stosowania technik montażu mieszanego i ograniczanie ich do konkretnych sytuacji. Na przykład korzyści wynikające z wstawienia pojedynczego elementu z otworem przelotowym (PTH) prawie nigdy nie są kompensowane dodatkowymi kosztami i czasem wymaganym do montażu. Zamiast tego preferowane i bardziej wydajne jest użycie wielu komponentów PTH lub całkowite wyeliminowanie ich z projektu. Jeśli wymagana jest technologia PTH, zaleca się umieszczenie wszystkich przelotek komponentów po tej samej stronie obwodu drukowanego, co skraca czas montażu.

2 – Rozmiar komponentu
Na etapie projektowania PCB ważne jest, aby wybrać odpowiedni rozmiar opakowania dla każdego komponentu. Ogólnie rzecz biorąc, mniejszy pakiet powinieneś wybierać tylko wtedy, gdy masz ważny powód; w przeciwnym razie przejdź do większego pakietu. W rzeczywistości projektanci elektroniki często wybierają komponenty o niepotrzebnie małych obudowach, co stwarza potencjalne problemy na etapie montażu i możliwych modyfikacji obwodów. W zależności od zakresu wymaganych zmian, w niektórych przypadkach wygodniejsze może być ponowne złożenie całej płytki zamiast demontażu i lutowania wymaganych elementów.

3 – Zajęte miejsce na komponenty
Wymiary komponentów to kolejny ważny aspekt montażu. Dlatego projektanci PCB muszą upewnić się, że każdy pakiet jest tworzony dokładnie zgodnie z układem terenu określonym w arkuszu danych każdego zintegrowanego komponentu. Głównym problemem powodowanym przez nieprawidłowe ślady stóp jest występowanie tzw. „efektu nagrobka”, zwanego także efektem Manhattanu lub efektem aligatora. Ten problem występuje, gdy zintegrowany komponent otrzymuje nierówne ciepło podczas procesu lutowania, co powoduje, że zintegrowany komponent przykleja się do płytki drukowanej tylko z jednej strony, a nie z obu. Zjawisko nagrobka dotyczy głównie pasywnych elementów SMD, takich jak rezystory, kondensatory i cewki indukcyjne. Przyczyną jego wystąpienia jest nierównomierne ogrzewanie. Powody są następujące:

Wymiary wzoru terenu powiązane z komponentem są nieprawidłowe. Różne amplitudy torów podłączonych do dwóch podkładek komponentu. Bardzo duża szerokość toru, działająca jak radiator.

4 - Odstępy pomiędzy elementami
Jedną z głównych przyczyn awarii PCB jest niewystarczająca przestrzeń pomiędzy elementami, co prowadzi do przegrzania. Przestrzeń jest zasobem krytycznym, szczególnie w przypadku bardzo złożonych obwodów, które muszą spełniać bardzo wymagające wymagania. Umieszczenie jednego komponentu zbyt blisko innych komponentów może powodować różnego rodzaju problemy, których waga może wymagać zmian w projekcie PCB lub procesie produkcyjnym, co powoduje stratę czasu i zwiększa koszty.

Korzystając z automatycznych maszyn do montażu i testowania, upewnij się, że każdy komponent znajduje się w wystarczającej odległości od części mechanicznych, krawędzi płytek drukowanych i wszystkich innych komponentów. Elementy, które są zbyt blisko siebie lub są nieprawidłowo obrócone, są źródłem problemów podczas lutowania na fali. Na przykład, jeśli wyższy element poprzedza element o niższej wysokości na ścieżce, po której następuje fala, może to spowodować powstanie efektu „cienia”, który osłabi spoinę. Układy scalone obrócone prostopadle do siebie będą miały ten sam efekt.

5 – Zaktualizowano listę komponentów
Zestawienie części (BOM) jest krytycznym czynnikiem na etapach projektowania i montażu PCB. Tak naprawdę, jeśli BOM zawiera błędy lub nieścisłości, producent może zawiesić fazę montażu do czasu rozwiązania tych problemów. Jednym ze sposobów zapewnienia, że ​​BOM jest zawsze poprawny i aktualny, jest przeprowadzanie dokładnego przeglądu BOM za każdym razem, gdy projekt PCB jest aktualizowany. Na przykład, jeśli do oryginalnego projektu dodano nowy komponent, należy sprawdzić, czy zestawienie komponentów jest aktualne i spójne, wprowadzając prawidłowy numer, opis i wartość komponentu.

6 – Wykorzystanie punktów odniesienia
Punkty odniesienia, zwane również znakami odniesienia, to okrągłe miedziane kształty używane jako punkty orientacyjne na maszynach montażowych typu „podnieś i umieść”. Fiduciale umożliwiają tym zautomatyzowanym maszynom rozpoznawanie orientacji płytki i prawidłowy montaż elementów do montażu powierzchniowego o małym skoku, takich jak Quad Flat Pack (QFP), Ball Grid Array (BGA) lub Quad Flat No-Lead (QFN).

Punkty odniesienia dzielą się na dwie kategorie: globalne znaczniki odniesienia i lokalne znaczniki odniesienia. Globalne znaczniki odniesienia są umieszczane na krawędziach płytki drukowanej, umożliwiając maszynom typu pick and place wykrywanie orientacji płytki w płaszczyźnie XY. Lokalne znaczniki odniesienia umieszczone w pobliżu narożników kwadratowych komponentów SMD są wykorzystywane przez maszynę umieszczającą do precyzyjnego pozycjonowania śladu komponentu, redukując w ten sposób błędy względnego pozycjonowania podczas montażu. Punkty odniesienia odgrywają ważną rolę, gdy projekt zawiera wiele komponentów, które są blisko siebie. Rysunek 2 przedstawia zmontowaną płytkę Arduino Uno z dwoma globalnymi punktami odniesienia zaznaczonymi na czerwono.