Diversi metodi di pannellizzazione PCB
Come per molti processi nell'industria elettronica, esistono innumerevoli possibilità e varianti nella pannellizzazione dei PCB. Poiché ogni produttore ha il proprio approccio, il progettista deve decidere di volta in volta se adattare il proprio progetto o cercare un partner diverso per la produzione. I tre metodi più comuni sono spiegati di seguito:
Pannellizzazione con scanalature a V: con questo approccio, le singole schede a circuito stampato vengono separate l'una dall'altra da scanalature fresate a V con una profondità pari a un terzo dell'altezza del pannello. La successiva separazione viene quindi eseguita da una macchina adatta ai tagli rettilinei. Questo metodo è quindi particolarmente consigliato per i PCB che soddisfano tre requisiti: assenza di componenti sporgenti, assenza di angoli arrotondati e una distanza sufficiente tra il limite del componente e il bordo del PCB.
Pannellizzazione tramite fresatura a linguetta: in questo caso, i circuiti stampati vengono fresati lungo i loro contorni, mantenendo al contempo alcuni ponticelli di materiale che li mantengono saldamente in posizione durante la produzione e l'assemblaggio del pannello. Questo tipo di pannellizzazione non è adatto per circuiti stampati con trasformatori di grandi dimensioni e altri componenti più pesanti che ne complicano notevolmente la separazione. Allo stesso tempo, è importante notare che questo metodo riduce i carichi sui circuiti stampati, riducendo così il rischio di scheggiature.
Pannellizzazione tramite fresatura a linguetta con ponti di materiale perforati: questo processo è simile alla semplice fresatura a linguetta appena descritta. Tuttavia, in questo caso i ponti di materiale vengono ulteriormente perforati con piccoli fori, il che semplifica notevolmente la separazione e offre anche un maggiore grado di controllo, poiché l'andamento della frattura è più facile da prevedere. Tuttavia, questo metodo è ancora meno adatto per circuiti stampati con componenti pesanti, il cui peso può causare la rottura dei ponti di materiale.
Gli svantaggi della pannellizzazione dei PCB
La pannellatura dei PCB è un modo per proteggerne l'integrità. Inoltre, la pannellatura consente Produttori cinesi di PCB assemblare più schede contemporaneamente, riducendo costi e tempi di produzione. La pannellatura deve essere eseguita correttamente affinché i circuiti stampati non vengano danneggiati o comunque danneggiati durante la separazione.
sfide:
La pannellatura presenta una serie di sfide in diversi ambiti:
1. Depanelizzazione: svantaggi di alcuni metodi di depanelizzazione:
Se si utilizza un router, potrebbe essere necessaria una pulizia aggiuntiva prima della spedizione. Questo metodo crea molta polvere che deve essere aspirata.
2. Sostituzione di parti pre-routing necessaria per evitare interferenze con la depannelizzazione:
I componenti sporgenti potrebbero cadere nelle parti adiacenti.
3. File di dati incompleti: a volte i produttori di PCB forniscono file incompleti, il che può aumentare i costi in diversi modi:
“Fori di distacco” o “morsi di topo”: questi piccoli fori consentono l’utilizzo di piccole schede di circuito in una matrice.
Tolleranze cumulative e di registrazione – Se il file di dati non prevede tolleranze rigorose, l'effetto cumulativo di piccole deviazioni può causare errori. Se sono presenti più schede nella matrice, la registrazione non può più essere centrata.
Pannellizzazione DFM e PCB
Quando le aziende sviluppano circuiti stampati per grandi quantità, cercano modi per ridurre i costi di produzione con piccoli accorgimenti. Ciò richiede relativamente poco sforzo se i dettagli della produzione vengono discussi in dettaglio nella fase iniziale del processo di progettazione e presi in considerazione nello sviluppo del circuito stampato (che è quindi altamente raccomandato). Questa ottimizzazione precoce del layout rispetto ai processi di produzione pianificati è generalmente definita "progettazione orientata alla produzione" o "Design per la produzione" (in breve: DFM).
Esistono diversi metodi di DFM con cui è possibile ottenere risparmi considerevoli a lungo termine. La mia strategia preferita è semplicemente quella di contattare tempestivamente le aziende produttrici e di informarmi sulle loro competenze, sfide e modelli di business specifici. In questo modo, posso farmi un'idea di quali aspetti del mio progetto possono essere implementati facilmente (e quindi a basso costo) e quali elementi richiedono un impegno aggiuntivo (e di conseguenza costi più elevati).
Ne ho tratto beneficio qualche anno fa, ad esempio, quando ho progettato un amplificatore per un altoparlante e inizialmente ho preferito un PCB con un fattore di forma rotondo, poiché poteva essere montato direttamente dietro il telaio, anch'esso rotondo, dell'altoparlante in modo esteticamente gradevole. Tuttavia, quando ho discusso la mia idea con il produttore, è diventato subito evidente che i PCB con una (presumibilmente semplice) forma rotonda sono così costosi da produrre che questo riduce notevolmente la redditività del progetto.
Alla fine, ho optato per un design standard rettangolare, i cui costi di produzione erano considerevolmente inferiori. Adattando di conseguenza il mio layout, sono riuscito ad aumentare il margine di profitto del prodotto finale e a portare a termine il progetto con successo.
La pannellatura PCB riduce i costi
Un approccio DFM poco diffuso è la cosiddetta pannellizzazione. Con questo metodo, diversi layout di circuito stampato vengono applicati a un substrato o pannello più grande e poi assemblati in questa forma. Il risparmio desiderato deriva dalla possibilità di produrre più PCB contemporaneamente.
Una volta completato il processo di produzione e assemblaggio, il pannello viene suddiviso nei singoli circuiti stampati. In questo modo, si ottiene un'intera serie di PCB finiti e (si spera) perfettamente funzionanti in un colpo solo, in attesa di essere installati e venduti. Sembra facile, vero? Ma non così in fretta: affinché la produzione in serie dei PCB proceda nel modo più fluido possibile e porti i risparmi desiderati, è necessario tenere conto di alcuni aspetti importanti durante la pannellatura.
Fattori che influenzano il costo della pannellizzazione dei PCB
Naturalmente, la maggior parte dei progettisti è in definitiva meno interessata ai dettagli tecnici dei vari processi, quanto piuttosto ai costi e alle sfide associati. La regola generale è che costi e impegno dipendono dalla complessità del progetto da realizzare e crescono di pari passo. È inoltre opportuno notare che la produzione basata sulla pannellizzazione pone le seguenti sfide, che hanno anch'esse un impatto sui costi:
Separazione: se si utilizza una fresatrice per separare i circuiti stampati completamente assemblati, chip e altri residui rimangono sulla superficie dei PCB, che devono essere rimossi in un secondo momento in una fase separata, il che comporta sforzi e costi aggiuntivi. Se si desidera utilizzare una sega invece di una fresatrice, è necessario tenere presente, durante la progettazione del contorno del circuito stampato, che in questo caso sono possibili solo tagli dritti. Una terza opzione è l'utilizzo di un laser moderno, che tuttavia può essere utilizzato solo per spessori di PCB pari o inferiori a 1 mm, quindi in questo caso non è possibile creare PCB multistrato di qualsiasi spessore.
Fratture: la maggior parte dei processi di separazione lascia fratture grossolane sui lati dei pezzi, soprattutto nel caso della pannellatura tramite fresatura a linguetta con ponti di materiale forato (vedi sopra). Affinché i singoli PCB possano essere maneggiati in sicurezza, è necessario rettificarli nei punti interessati, il che a sua volta comporta un lavoro aggiuntivo.
Componenti sporgenti: come già accennato, i componenti sporgenti possono limitare drasticamente il numero di metodi di pannellizzazione utilizzabili per il vostro progetto. In tal caso, potrebbero verificarsi anche problemi con la separazione dei PCB finiti, poiché sussiste il rischio che la testa di fresatura entri in collisione con un componente sporgente, danneggiando così l'intero pannello. Inutile dire che tali guasti comportano costi e ritardi imprevisti.
Catena di fornitura PCB: una catena di fornitura PCB completa e stabile aiuta i produttori a ottenere componenti sufficienti e altre materie prime a prezzi competitivi, mentre qualsiasi carenza di componenti non solo rallenterà il progresso della produzione, ma aumenterà anche i costi di pannellizzazione dei PCB.
Possibilità di individuazione precoce e rimedio preventivo di potenziali problemi
I progettisti di PCB esperti si affidano a vari metodi comprovati per la rilevazione precoce e la correzione di potenziali problemi.
Come già accennato, una progettazione basata sui principi DFM può garantire efficacemente la pannellatura e la produzione il più possibile economicamente vantaggiose. Per la pannellatura dei PCB, è necessario, tra le altre cose, individuare le aziende produttrici più adatte e i loro processi produttivi fin dalle prime fasi del progetto. In questo modo, è possibile progettare il layout per la produzione in modo ottimale fin dall'inizio.
Inoltre, molte sfide legate alla produzione automatizzata di PCB sono più facili da gestire utilizzando un software di progettazione di prima qualità. Ad esempio, Altium Designer® offre ampie funzionalità per la pannellizzazione dei PCB tramite la funzione "Embedded Board Array". Questo permette di assemblare facilmente un pannello con diversi design di PCB identici o diversi. E poiché i design originali non vengono semplicemente copiati nel pannello, ma collegati ad esso, le modifiche al design originale risultano immediatamente visibili nel layout del pannello.
Naturalmente, esistono molti altri modi per risparmiare sui costi di produzione oltre alla pannellatura. Tuttavia, questo punto merita particolare attenzione, poiché errori in questo ambito si traducono rapidamente in costi aggiuntivi imprevisti o addirittura in PCB completamente inadatti.
Pertanto, è fondamentale seguire i consigli e i principi del DFM riportati qui e in numerosi altri articoli e prestare attenzione alla progettazione orientata alla produzione durante l'intero processo di progettazione. Questo non solo consente di risparmiare tempo, ma può anche ridurre i costi di produzione e il rischio di successive correzioni.
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GERBER RS274-X ESTESO – Dati PCB
– Se il sistema di progettazione lo consente, utilizzare il dispositivo esteso RS 274-X per l'esportazione dei dati. Il vantaggio principale è che tutte le informazioni sulla forma e le dimensioni dei pannelli sono contenute nell'intestazione. L'importazione dei dati è più semplice e riduce al minimo il rischio di una preparazione errata dei pannelli. Anche i tempi di elaborazione dei dati si riducono significativamente, il che si traduce in minori costi di preparazione.
