Diferentes métodos de panelização de PCB
Assim como em muitos processos na indústria eletrônica, existem inúmeras possibilidades e variantes na panelização de PCBs. Como cada fabricante tem sua própria abordagem, você, como projetista, precisa escolher, de tempos em tempos, adaptar seu projeto ou procurar um parceiro diferente para a produção. Os três métodos mais comuns são explicados abaixo:
Panelização com ranhuras em V: Com esta abordagem, as placas de circuito individuais são separadas umas das outras por ranhuras fresadas em V com uma profundidade de um terço da altura do painel. A separação posterior é então realizada por uma máquina mais adequada para cortes retos. Este método é, portanto, particularmente recomendado para PCBs que atendem a três requisitos: ausência de componentes salientes, ausência de cantos arredondados e uma distância suficiente entre o limite do componente e a borda da PCB.
Panelização por roteamento de abas: aqui, as placas de circuito são fresadas ao longo de seus contornos, mantendo-se um conjunto de pontes de material que as mantêm firmemente no lugar durante a fabricação e a montagem do painel. Este tipo de panelização não é adequado para placas de circuito impresso com transformadores grandes e outros componentes mais pesados que complicam muito a separação. Ao mesmo tempo, deve-se observar que este método reduz as cargas sobre as placas de circuito impresso e, portanto, o risco de lascamento.
Panelização por roteamento de abas com pontes de material perfuradas: Este processo é semelhante ao roteamento simples de abas que acabamos de descrever. No entanto, aqui as pontes de material são adicionalmente perfuradas com pequenos furos, o que simplifica bastante a separação e também oferece um maior grau de controle, já que o curso da fratura é mais fácil de prever. No entanto, este método é ainda menos adequado para placas de circuito impresso com componentes pesados, cujo peso pode romper as pontes de material.
As desvantagens da panelização de PCB
A panelização de PCBs é uma forma de proteger sua integridade. Além disso, a panelização permite Fabricantes de PCB na China Montar várias placas simultaneamente, reduzindo custos e tempo de produção. A montagem dos painéis deve ser feita corretamente para que as placas de circuito impresso não sejam danificadas ou sofram qualquer outro dano durante a separação.
desafios:
O painel apresenta uma série de desafios em diversas áreas:
1. Despanelização - desvantagens de alguns métodos de despanelização:
Se usar um roteador, pode ser necessária uma limpeza adicional antes do envio. Esse método gera muita poeira que precisa ser aspirada.
2. Substituição de peças pré-roteamento necessária para evitar interferência na despanelização:
Componentes salientes podem cair em peças adjacentes.
3. Arquivos de dados incompletos – às vezes, arquivos incompletos são fornecidos pelos fabricantes de PCB, o que pode aumentar os custos de várias maneiras:
“Buracos de ruptura” ou “mordidas de mouse” – Esses pequenos furos permitem o uso de pequenas placas de circuito em uma matriz.
Tolerâncias Cumulativas e de Registro – Se não houver tolerâncias rigorosas no arquivo de dados, o efeito cumulativo de pequenos desvios pode levar a erros. Se houver várias placas na matriz, o registro não poderá mais ser centralizado.
Panelização DFM e PCB
Ao desenvolver placas de circuito impresso para grandes quantidades, as empresas buscam maneiras de reduzir os custos de fabricação com pequenos truques e artifícios. Isso exige relativamente pouco esforço se os detalhes da produção forem discutidos detalhadamente na fase inicial do processo de design e levados em consideração no desenvolvimento da placa de circuito impresso (o que, portanto, é altamente recomendado). Essa otimização inicial do layout em relação aos processos de fabricação planejados é geralmente chamada de "design orientado à produção" ou "design orientado à produção".Design para manufatura” (abreviação: DFM).
Existem vários métodos de DFM com os quais é possível obter economias consideráveis a longo prazo. Minha estratégia preferida é simplesmente entrar em contato com as empresas fabricantes o quanto antes e descobrir suas habilidades, desafios e modelos de negócios específicos. Dessa forma, posso ter uma ideia de quais aspectos do meu projeto podem ser implementados facilmente (e, portanto, de forma econômica) e quais elementos estão associados a um esforço adicional (e, consequentemente, a custos mais altos).
Beneficiei-me disso há alguns anos, por exemplo, quando projetei um amplificador para um alto-falante e, inicialmente, preferi uma placa de circuito impresso (PCB) com formato redondo, pois ela poderia ser montada diretamente atrás do chassi, também redondo, do alto-falante, de forma visualmente atraente. No entanto, quando discuti minha ideia com o fabricante, rapidamente ficou claro que PCBs com um formato redondo (supostamente simples) são tão caros de fabricar que isso reduz bastante a viabilidade econômica do projeto.
Então, no final, optei por um design padrão retangular, cujos custos de fabricação eram consideravelmente menores. Ajustando meu layout de acordo, consegui aumentar a margem de lucro do produto final e concluir o projeto com sucesso.
Painéis de PCB reduzem custos
Uma abordagem DFM pouco utilizada é a chamada panelização. Com esse método, vários layouts de placas de circuito são aplicados a um substrato ou painel maior e, em seguida, montados dessa forma. A economia desejada resulta da possibilidade de fabricar várias placas de circuito impresso (PCBs) simultaneamente.
Após a conclusão do processo de fabricação e montagem, o painel é dividido em placas de circuito impresso individuais. Dessa forma, você obtém um conjunto completo de PCBs prontos e (com sorte) totalmente funcionais de uma só vez, esperando para serem instalados e vendidos. Parece fácil, não é? Mas não tão rápido: para que a produção em massa de PCBs ocorra da maneira mais tranquila possível e traga a economia desejada, algumas sutilezas importantes devem ser levadas em consideração na montagem dos painéis.
Fatores que afetam o custo da panelização de PCB
É claro que a maioria dos designers está menos interessada nos detalhes técnicos dos vários processos do que nos custos e desafios associados. A regra básica aqui é que custos e esforços dependem da complexidade do projeto a ser fabricado e crescem com ela. Vale ressaltar também que a fabricação baseada em panelização apresenta os seguintes desafios, que também impactam os custos:
Separação: Se uma fresadora for usada para separar as placas de circuito impresso totalmente montadas, chips e outros resíduos permanecem na superfície das placas de circuito impresso, que devem ser removidos posteriormente em uma etapa separada, o que envolve esforço e custos adicionais. Se você quiser usar uma serra em vez de uma fresadora, leve em consideração, ao projetar o contorno da sua placa de circuito, que apenas cortes retos são possíveis. Uma terceira opção é usar um laser moderno, que, no entanto, só pode ser usado para espessuras de PCB de 1 mm ou menos, de modo que, neste caso, você não pode criar projetos de PCB multicamadas de qualquer espessura.
Fraturas: A maioria dos processos de separação deixa fraturas grosseiras nas laterais das peças – especialmente no caso de panelização por roteamento de abas com pontes de material perfurado (veja acima). Para que as placas de circuito impresso individuais possam ser manuseadas com segurança, elas precisam ser retificadas nos pontos em questão, o que, por sua vez, significa trabalho adicional.
Componentes salientes: Como já mencionado, componentes salientes podem limitar drasticamente o número de métodos de panelização que podem ser usados em seu projeto. Nesse caso, também pode haver problemas com a separação das placas de circuito impresso (PCBs) acabadas, pois existe o risco de a cabeça de fresagem colidir com um componente saliente e, assim, danificar todo o painel. É evidente que tais avarias envolvem custos e atrasos imprevistos.
Cadeia de fornecimento de PCB: uma cadeia de fornecimento de PCB completa e estável ajuda os fabricantes a obter componentes suficientes e outras matérias-primas a preços competitivos, enquanto qualquer escassez de componentes não só retardará o progresso da fabricação, mas também aumentará seu custo de panelização de PCB.
Possibilidades de detecção precoce e solução preventiva de potenciais problemas
Projetistas de PCB experientes contam com vários métodos comprovados para detecção precoce e correção de potenciais problemas.
Como já mencionado, um projeto baseado nos princípios do DFM pode efetivamente garantir que a montagem e a produção de painéis sejam o mais econômicas possível. Para a montagem de painéis de PCB, é necessário, entre outras coisas, descobrir as empresas fabricantes certas e seus processos de fabricação na fase inicial do projeto. Dessa forma, você pode projetar seu layout de produção de forma otimizada desde o início.
Além disso, muitos desafios relacionados à fabricação automatizada de PCBs são mais fáceis de superar com o uso de um software de design de primeira linha. Por exemplo, o Altium Designer® oferece amplas funções para panelização de PCBs por meio do recurso "Embedded Board Array". Isso permite montar facilmente um painel com vários designs de PCB idênticos ou diferentes. E como os designs originais não são simplesmente copiados para o painel, mas vinculados a ele, as alterações em um design original são imediatamente aparentes no layout do painel.
É claro que existem muitas outras maneiras de economizar custos de fabricação além dos painéis. No entanto, este ponto merece atenção especial, pois erros aqui resultam rapidamente em custos adicionais imprevistos ou até mesmo em PCBs completamente inadequados.
Portanto, você definitivamente deve seguir os conselhos e princípios do DFM encontrados aqui – e em vários outros artigos – e prestar atenção ao design voltado para a produção em todo o processo de design. Isso não só economiza tempo, como também reduz os custos de fabricação e o risco de correções subsequentes.
Se você quiser saber mais sobre como a Altium pode ajudar você a superar seus desafios de painéis, fale com um de nossos especialistas hoje mesmo.
GERBER RS274-X ESTENDIDO – dados PCB
– Se o seu sistema de projeto permitir, utilize o dispositivo estendido RS 274-X para exportação de dados. A principal vantagem é que todas as informações sobre o formato e o tamanho dos painéis estão contidas no cabeçalho. A importação de dados é mais fácil e minimiza o risco de preparação incorreta dos painéis. O tempo de processamento dos dados também é significativamente reduzido, o que também contribui para a redução dos custos de preparação dos dados.
