จะลดความซับซ้อนและปรับปรุงคุณภาพของ PCBA ได้อย่างไร

1 - การใช้เทคนิคไฮบริด
กฎทั่วไปคือลดการใช้เทคนิคการประกอบแบบผสมให้เหลือน้อยที่สุด และจำกัดให้อยู่ในสถานการณ์เฉพาะเท่านั้น ตัวอย่างเช่น ประโยชน์ของการใส่ส่วนประกอบแบบรูทะลุ (PTH) ชิ้นเดียวแทบจะไม่ได้รับการชดเชยด้วยต้นทุนและเวลาเพิ่มเติมที่จำเป็นสำหรับการประกอบ การใช้ส่วนประกอบ PTH หลายรายการหรือกำจัดส่วนประกอบทั้งหมดออกจากการออกแบบจะดีกว่าและมีประสิทธิภาพมากกว่า หากจำเป็นต้องใช้เทคโนโลยี PTH แนะนำให้วางส่วนประกอบทั้งหมดไว้ที่ด้านเดียวกันของวงจรพิมพ์ ซึ่งจะช่วยลดเวลาที่ต้องใช้ในการประกอบ

2 – ขนาดส่วนประกอบ
ในระหว่างขั้นตอนการออกแบบ PCB สิ่งสำคัญคือต้องเลือกขนาดบรรจุภัณฑ์ที่ถูกต้องสำหรับแต่ละส่วนประกอบ โดยทั่วไป คุณควรเลือกแพ็คเกจที่เล็กกว่าก็ต่อเมื่อคุณมีเหตุผลที่ถูกต้องเท่านั้น มิฉะนั้นให้ย้ายไปที่แพ็คเกจที่ใหญ่กว่า ในความเป็นจริง นักออกแบบอิเล็กทรอนิกส์มักจะเลือกส่วนประกอบที่มีบรรจุภัณฑ์ขนาดเล็กโดยไม่จำเป็น ทำให้เกิดปัญหาที่อาจเกิดขึ้นระหว่างขั้นตอนการประกอบและการปรับเปลี่ยนวงจรที่เป็นไปได้ ขึ้นอยู่กับขอบเขตของการเปลี่ยนแปลงที่จำเป็น ในบางกรณี อาจสะดวกกว่าในการประกอบบอร์ดใหม่ทั้งหมด แทนที่จะถอดและบัดกรีส่วนประกอบที่จำเป็น

3 – พื้นที่ส่วนประกอบถูกครอบครอง
รอยเท้าส่วนประกอบเป็นอีกส่วนสำคัญของการประกอบ ดังนั้น ผู้ออกแบบ PCB จะต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าแต่ละแพ็คเกจถูกสร้างขึ้นอย่างถูกต้องตามรูปแบบพื้นที่ที่ระบุในเอกสารข้อมูลของส่วนประกอบแบบรวมแต่ละรายการ ปัญหาหลักที่เกิดจากรอยเท้าที่ไม่ถูกต้องคือการเกิดสิ่งที่เรียกว่า "เอฟเฟกต์ทูมสโตน" หรือที่เรียกว่าเอฟเฟกต์แมนฮัตตันหรือเอฟเฟกต์จระเข้ ปัญหานี้เกิดขึ้นเมื่อส่วนประกอบที่รวมอยู่ได้รับความร้อนไม่สม่ำเสมอในระหว่างกระบวนการบัดกรี ส่งผลให้ส่วนประกอบที่รวมอยู่ติดกับ PCB ด้านเดียวแทนที่จะเป็นทั้งสองอย่าง ปรากฏการณ์หลุมฝังศพส่วนใหญ่ส่งผลกระทบต่อส่วนประกอบ SMD แบบพาสซีฟ เช่น ตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ และตัวเหนี่ยวนำ สาเหตุของการเกิดขึ้นคือความร้อนไม่สม่ำเสมอ เหตุผลมีดังนี้:

ขนาดรูปแบบพื้นดินที่เกี่ยวข้องกับส่วนประกอบไม่ถูกต้อง แอมพลิจูดที่แตกต่างกันของรางที่เชื่อมต่อกับแผ่นทั้งสองของส่วนประกอบ ความกว้างของรางที่กว้างมาก ทำหน้าที่เป็นตัวระบายความร้อน

4 - ระยะห่างระหว่างส่วนประกอบ
สาเหตุหลักประการหนึ่งของความล้มเหลวของ PCB คือช่องว่างระหว่างส่วนประกอบไม่เพียงพอซึ่งนำไปสู่ความร้อนสูงเกินไป พื้นที่เป็นทรัพยากรที่สำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีของวงจรที่ซับซ้อนสูงซึ่งต้องเป็นไปตามข้อกำหนดที่ท้าทายอย่างยิ่ง การวางส่วนประกอบหนึ่งไว้ใกล้กับส่วนประกอบอื่นๆ มากเกินไปอาจทำให้เกิดปัญหาประเภทต่างๆ ได้ ความรุนแรงของปัญหาอาจต้องมีการเปลี่ยนแปลงการออกแบบ PCB หรือกระบวนการผลิต การเสียเวลา และต้นทุนที่เพิ่มขึ้น

เมื่อใช้เครื่องประกอบและเครื่องทดสอบอัตโนมัติ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าส่วนประกอบแต่ละชิ้นอยู่ห่างจากชิ้นส่วนกลไก ขอบแผงวงจร และส่วนประกอบอื่นๆ ทั้งหมดเพียงพอ ส่วนประกอบที่อยู่ใกล้กันเกินไปหรือหมุนไม่ถูกต้องเป็นสาเหตุของปัญหาระหว่างการบัดกรีแบบคลื่น ตัวอย่างเช่น หากส่วนประกอบที่สูงกว่านำหน้าส่วนประกอบที่มีความสูงต่ำกว่าตามเส้นทางที่ตามมาด้วยคลื่น สิ่งนี้สามารถสร้างเอฟเฟกต์ "เงา" ที่ทำให้รอยเชื่อมอ่อนตัวลง วงจรรวมที่หมุนตั้งฉากกันจะมีผลเช่นเดียวกัน

5 – อัปเดตรายการส่วนประกอบแล้ว
บิลชิ้นส่วน (BOM) เป็นปัจจัยสำคัญในขั้นตอนการออกแบบและการประกอบ PCB ในความเป็นจริง หาก BOM มีข้อผิดพลาดหรือไม่ถูกต้อง ผู้ผลิตอาจระงับขั้นตอนการประกอบจนกว่าปัญหาเหล่านี้จะได้รับการแก้ไข วิธีหนึ่งที่จะให้แน่ใจว่า BOM นั้นถูกต้องและเป็นปัจจุบันอยู่เสมอคือดำเนินการตรวจสอบ BOM อย่างละเอียดทุกครั้งที่มีการอัปเดตการออกแบบ PCB ตัวอย่างเช่น หากมีการเพิ่มส่วนประกอบใหม่ในโครงการเดิม คุณต้องตรวจสอบว่า BOM ได้รับการอัปเดตและสอดคล้องกันโดยการป้อนหมายเลขส่วนประกอบ คำอธิบาย และค่าที่ถูกต้อง

6 – การใช้จุดอ้างอิง
จุด Fiducial หรือที่เรียกว่า Fiducial Mark เป็นรูปทรงทองแดงทรงกลมที่ใช้เป็นจุดสังเกตบนเครื่องประกอบแบบ Pick-and-Place Fiducials ช่วยให้เครื่องจักรอัตโนมัติเหล่านี้จดจำการวางแนวของบอร์ดและประกอบส่วนประกอบยึดพื้นผิวที่มีระยะพิทช์ขนาดเล็ก เช่น Quad Flat Pack (QFP), Ball Grid Array (BGA) หรือ Quad Flat No-Lead (QFN) ได้อย่างถูกต้อง

Fiducials แบ่งออกเป็นสองประเภท: Global fiducial markers และ Local fiducial markers เครื่องหมาย Global Fiducial ถูกวางไว้บนขอบของ PCB ช่วยให้เครื่องหยิบและวางสามารถตรวจจับการวางแนวของบอร์ดในระนาบ XY เครื่องกำหนดตำแหน่งจะใช้เครื่องหมายไว้วางใจเฉพาะตำแหน่งใกล้กับมุมของส่วนประกอบ SMD แบบสี่เหลี่ยม เพื่อระบุตำแหน่งรอยเท้าของส่วนประกอบอย่างแม่นยำ ซึ่งช่วยลดข้อผิดพลาดในการกำหนดตำแหน่งที่สัมพันธ์กันระหว่างการประกอบ จุด Datum มีบทบาทสำคัญในเมื่อโปรเจ็กต์ประกอบด้วยส่วนประกอบจำนวนมากที่อยู่ใกล้กัน รูปที่ 2 แสดงบอร์ด Arduino Uno ที่ประกอบแล้ว โดยมีจุดอ้างอิงทั่วโลกสองจุดไฮไลต์ด้วยสีแดง