Diretrizes de Panelização de PCB

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Equipamentos automatizados de montagem de placas de circuito geralmente têm problemas para trabalhar com placas menores, resultando em defeitos mais frequentes durante o processo de montagem. Para minimizar esses defeitos e melhorar o rendimento do processo de fabricação, muitas empresas utilizam um processo chamado panelização, resultando em um painel PCB.

O que é um painel PCB?

Um painel PCB, também chamado de matriz PCB, é uma única placa que consiste em várias placas individuais. Uma vez montado, o painel é então desmembrado, ou despainelizado, em PCBs individuais durante o processo de separação. O benefício do processo de panelização de placas de circuito impresso é a diminuição dos defeitos, pois as máquinas de montagem automatizadas tendem a encontrar menos problemas durante o processo de montagem. Além disso, a panelização também reduz os custos ao melhorar o rendimento.

A panelização de PCB bem-sucedida requer várias especificações de projeto para funcionar corretamente, incluindo considerações em torno dos métodos de panelização. Detalharemos esses métodos de painel de PCB e seus requisitos específicos mais detalhadamente neste conjunto de diretrizes de painelização.

Métodos de painel

Existem vários métodos de painelização, cada um com suas próprias desvantagens e benefícios. O design das placas no painel e o próprio painel geralmente desempenham um papel importante no método de painelização que melhor se adapta à aplicação. Os mais notáveis ​​desses fatores incluem:

• Design: O design da placa desempenha o maior papel na determinação do método de painelização mais apropriado. A quantidade de folga entre os componentes e a borda da placa pode tornar certos métodos muito menos adequados do que outros, assim como a presença de componentes pendurados na borda.
• Componentes: Os tipos de componentes usados ​​na placa são tão importantes quanto seu posicionamento. Componentes e conectores particularmente sensíveis podem influenciar no método de separação e painelização mais apropriado.
• Materiais: Os materiais usados ​​em um PCB podem limitar qual tipo de método de painelização é mais apropriado, pois alguns materiais são mais propensos a fragmentação durante o processo de desprendimento. A espessura da placa também é um fator, pois placas particularmente finas podem ter maior probabilidade de quebrar durante a montagem, e placas grossas podem ser mais problemáticas durante o processo de separação.

Esses fatores limitam as opções disponíveis para qualquer aplicativo. Na verdade, muitas empresas de montagem podem usar uma combinação de métodos em qualquer projeto para garantir a integridade estrutural da matriz enquanto ainda mitiga problemas durante o processo de separação.

Existem três técnicas de panelização em uso hoje, embora apenas duas sejam comumente praticadas. Eles são:

1. Painel V-Score: Este método comum de panelização separa PCBs individuais com ranhuras em forma de V. Essas ranhuras removem aproximadamente um terço da espessura da placa da parte superior e inferior da placa com uma lâmina em ângulo. Uma máquina é comumente usada para finalizar o processo de quebra, considerando que o terço restante da placa entre as ranhuras é surpreendentemente forte, e a quebra manual pode sobrecarregar o PCB e os componentes ao redor.



2. Painel de roteamento de guias: As matrizes de PCB que não podem usar um método de ranhura em V usarão um método de roteamento de guia. Com este método, os PCBs são pré-cortados da matriz e mantidos no lugar na placa com abas perfuradas. Três a cinco furos são frequentemente usados ​​nesses padrões de perfuração. Esse método geralmente é benéfico por sua capacidade de suportar projetos com componentes suspensos na borda. Também pode ser quebrado à mão em vez de com ferramentas.

3. Panelização de guias sólidas: As matrizes podem ser projetadas com abas sólidas entre cada placa, melhorando a resistência geral. No entanto, o método de depaneling para este tipo de painel PCB requer um roteador de depaneling, uma máquina de corte a laser ou uma ferramenta de lâmina em forma de gancho. O roteador pode resultar em poeira e vibração, enquanto o cortador a laser é extremamente caro e ineficaz em placas com mais de 1 mm de espessura. A opção com lâmina de gancho é menos cara, mas ineficiente e propensa à rotação da lâmina. Este método tende a ser menos comum do que os outros dois.

V-Score e Tab Routing são os métodos de painelização preferidos para a maioria das aplicações. O mais importante para os projetistas de PCBs é entender qual dos dois métodos é o melhor para sua aplicação. O próximo passo é projetar sua matriz para força máxima e sucesso de fuga.

Muitos preferem o método de painelização com ranhura em V quando possível por sua eficiência e redução da tensão superficial. As máquinas de desempanagem para este tipo de matriz também são relativamente baratas e econômicas. Melhor ainda, eles são portáteis e requerem manutenção mínima. Embora o método tenda a resultar em bordas de placa mais ásperas, isso raramente é uma preocupação para aplicações em que o painel de ranhura em V é usado.

No entanto, embora o painel em V-groove seja preferível para várias aplicações, é bastante restritivo em termos de design do painel PCB. Por exemplo, a panelização com ranhura em V não é ideal para projetos em que os componentes são colocados muito próximos ou pendurados em uma borda. Eles também apresentam várias preocupações de fabricação que devem ser consideradas durante o processo de design, como:

• Autorização: Para garantir que os componentes não sejam afetados durante o processo de corte, uma folga de 0,05 polegadas deve ser mantida entre os componentes e quaisquer ranhuras em V. Componentes mais altos podem precisar ser colocados mais longe para garantir que o cortador não interfira neles. Por exemplo, capacitores de chip cerâmico multicamadas montados na superfície devem ser mantidos a pelo menos 1/8 de polegada de distância da linha de pontuação. Componentes com áreas de conexão maiores também devem ser colocados mais longe da ranhura, pois o estresse da despainelização pode fraturar as juntas de solda se forem colocadas muito próximas da ranhura em V.
• Pontuação de salto: Ranhuras em V podem reduzir a integridade estrutural de uma matriz de PCBs, fazendo com que as bordas dianteira e traseira cedam ao passar por uma máquina de solda por onda. Isso pode fazer com que a matriz deforme ou fique presa na máquina de solda por onda. Para fortalecer uma matriz e evitar esses problemas, os designers podem adicionar pontuação de salto às bordas inicial e final da matriz. Isso pode ser feito incluindo-se uma borda de separação de ½ polegada nas bordas da matriz à esquerda e à direita e passando a ranhura em V aproximadamente na metade dessas bordas. Apenas instrua os operadores de remoção de painéis a remover essas bordas de separação antes de separar as placas.

Se essas considerações de projeto forem mantidas em mente, um painel com ranhura em V deve apresentar problemas mínimos durante o processo de fabricação e montagem.

Considerações de design para painéis de roteamento de guias

A panelização de roteamento de guias tende a ser preferida em aplicações em que os componentes são colocados muito próximos ou sobre uma borda. Também é preferível para PCBs feitos em formas não retangulares, como círculos. No entanto, como as guias são os pontos de ruptura desses arrays, várias opções de design devem ser feitas para garantir a força e a funcionalidade desses arrays, especialmente durante o processo de breakout. Algumas dessas considerações incluem:

• Autorização: Devido à tensão colocada nos pontos de ruptura e ao potencial de lascas, mantenha os componentes e traços a pelo menos 1/8 de polegada de distância das abas. Os capacitores de chip de cerâmica multicamadas montados na superfície devem ser mantidos mais afastados, pelo menos ¼ de polegada das guias para garantir o mínimo de interferência.
• Nocautes: Se o design da sua PCB incluir furos maiores que 0,6 polegadas, um espaço reservado ou knockout pode ser necessário para evitar problemas durante o processo de solda por onda. Knockouts são particularmente importantes no meio de uma matriz, onde as matrizes de PCB são mais propensas a ceder. Os recortes retangulares menores podem ter uma aba larga perfurada de cinco furos em uma única borda, enquanto os furos maiores e mais irregulares podem exigir várias abas perfuradas de três furos.

• Posicionamento da guia: O posicionamento das guias é importante para manter a integridade do design da sua matriz de PCB. As abas devem ser colocadas a cada 2 a 3 polegadas ao longo da borda da placa para abas perfuradas de cinco furos e a cada 1,5 polegadas para abas perfuradas de três furos. As abas devem ser colocadas o mais próximo possível da borda de uma placa para evitar curvas na borda de uma placa, mas não devem ser colocadas sob componentes salientes. O designer também deve garantir que as guias sejam grandes o suficiente para suportar as placas, mas não grandes o suficiente para interferir no processo de separação.
• Colocação da perfuração: Se você quiser evitar saliências na lateral da placa, nunca coloque perfurações de guia no centro de uma guia - em vez disso, passe-as perto da borda da placa de circuito impresso ou em cada lado da guia se estiver entre duas placas de circuito impresso.
• Arranjo da matriz: Ao organizar PCBs, certifique-se de que todas as guias quebradas ao mesmo tempo sejam colineares para que haja linhas de quebra consistentes em toda a matriz. Se as linhas de quebra não forem consistentes, algumas abas quebrarão enquanto outras são simplesmente puxadas perpendicularmente à superfície da placa, o que pode rasgar a laminação.

Com essas considerações em mente, seu projeto deve encontrar problemas mínimos durante os processos de fabricação e desmontagem.

Instruções para desmontar placas PCB

Mesmo se você projetar uma matriz de PCB perfeitamente, problemas ainda podem ocorrer durante o processo de breakout. Desde lascas e rasgos até danos nos componentes, o processo de desmontagem pode destruir uma placa se for feito de forma inadequada. É por isso que os métodos adequados de separação do conselho são essenciais para manter os custos no mínimo. Lembre-se das seguintes diretrizes durante o processo de breakout para evitar esses problemas:

• Quebrando abas manualmente: Um painel de PCB roteado com guias adequadamente projetado pode frequentemente ser quebrado com ferramentas manuais. Para obter os melhores resultados com uma ferramenta manual, use um alicate de ponta larga para dobrar cada aba em uma linha de quebra até que ela rache de forma audível. Para separar totalmente ao longo da linha de quebra, dobre as abas na direção oposta.
• Quebrando abas por máquina: Em alguns casos, a placa pode ser muito grossa para quebrar inteiramente à mão. Neste caso, o uso de uma ferramenta de corte pode ser preferível. Uma lâmina de gancho ou roteador de desempanagem pode ser uma boa opção aqui, conforme discutido anteriormente com painéis de guias sólidas.
• Quebrando ranhuras em V manualmente: Dependendo do design da placa e da proximidade dos componentes das bordas da placa, os painéis com ranhura em V podem ser quebrados manualmente usando um método semelhante ao usado para quebrar abas.
• Corte de ranhuras em V: Painéis com V-Scored requerem um tipo de máquina de depaneling para se soltarem. Esta máquina usa uma lâmina do tipo cortador de pizza, relativamente barata e requer pouca manutenção. A única desvantagem é que as bordas serão um pouco mais ásperas do que as opções roteadas.

V-Score x Painéis PCB de roteamento de guias

A escolha de usar os métodos de roteamento V-score ou guia no painel da PCB dependerá em grande parte do design da PCB com a qual você está trabalhando. Considere os seguintes fatores ao tomar sua decisão:

• Formatos de placa: As formas dos PCBs incluídos em uma matriz desempenham um papel importante no método de painelização. Para placas quadradas ou retangulares, a pontuação em V funciona bem. O roteamento de guias é mais apropriado ao trabalhar com formas incomuns.
• Componentes de borda: Se o seu PCB depende da presença de componentes pendurados na borda ou componentes colocados próximos a uma borda, alguma variação de roteamento de guia pode ser mais apropriada do que a pontuação em V. Apenas certifique-se de que as guias não estejam localizadas perto desses componentes de borda.
• Qualidade da borda: Se a qualidade da borda for um fator importante, o roteamento de guias pode ser preferível à pontuação em V. Embora o processo deixe pequenas protuberâncias ásperas de laminado, elas podem ser facilmente lixadas, e as bordas restantes são lisas devido ao processo de fresagem. A pontuação em V, por outro lado, resulta em bordas ásperas em toda a volta, o que pode exigir mais lixamento se forem necessárias bordas lisas.
• Despesa de tempo: O roteamento de guias tende a levar mais tempo e trabalho para configurar, pois exige muito tempo no roteador. A pontuação em V, por outro lado, requer muito menos tempo sob as máquinas.
• Resíduos: Se o desperdício de material for motivo de preocupação, o V-scoring oferece o maior benefício. O método desperdiça muito menos material do que o roteamento de guias, o que significa muito menos custo geral por placa.

Também é importante considerar que os métodos Tab Routing e V-scoring não são mutuamente exclusivos. Esses métodos podem ser usados ​​em combinação em determinadas circunstâncias. Por exemplo, o roteamento de guias pode ser usado para bordas de PCB que possuem componentes próximos ou pendurados sobre a borda, enquanto a pontuação em V pode ser usada em outras bordas.

Escolha MCL para seu projeto de painel

Os projetos de matrizes de PCB têm um grande impacto no sucesso ou fracasso dos componentes individuais e no custo geral do projeto. Isso torna as considerações de projeto da matriz de PCB descritas acima absolutamente essenciais. Embora dificilmente seja um conjunto abrangente ou concreto de diretrizes, essas regras fornecem uma boa base para seus projetos de matrizes de PCB. Ainda mais crucial para o sucesso do seu projeto, no entanto, é escolher os serviços de painelização de PCB certos para o trabalho. É aí que a MCL pode ajudar.

A MCL é um dos fornecedores de PCB mais experientes e capazes nos Estados Unidos, com mais de 10 anos de experiência. Se preferir, a MCL pode cuidar de todos os painéis necessários para o seu projeto.

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