Diretrizes Profissionais de Painelização de PCI para Fabricação Eficiente

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Equipamentos automatizados de montagem de placas de circuito frequentemente têm dificuldade em trabalhar com placas menores, resultando em defeitos mais frequentes durante o processo de montagem. Para minimizar esses defeitos e melhorar a taxa de produção do processo de fabricação, muitas empresas usam um processo chamado painelização, resultando em um painel de PCI.

O que é um Painel de PCI?

Um painel de PCI, também chamado de array de PCI, é uma única placa consistindo de várias placas individuais. Uma vez montado, o painel é então separado, ou despainelizado, nas PCIs individuais durante o processo de separação. O benefício do processo de painelização de placa de circuito impresso é uma diminuição nos defeitos, pois máquinas de montagem automatizadas tendem a encontrar menos problemas durante o processo de montagem. Além disso, a painelização também reduz custos melhorando a taxa de produção.

A painelização de PCI bem-sucedida requer várias especificações de projeto para funcionar corretamente, incluindo considerações sobre métodos de painelização. Detalharemos esses métodos de painel de PCI e seus requisitos específicos mais completamente neste conjunto de diretrizes de painelização.

Métodos de Painelização

Existem vários métodos de painelização, cada um com suas próprias desvantagens e benefícios. O projeto das placas no painel e o próprio painel frequentemente desempenharão um grande papel em qual método de painelização melhor se adapta à aplicação. Os fatores mais notáveis incluem:

• Projeto: O projeto da placa desempenha a maior parte na determinação do método de painelização mais apropriado. A quantidade de folga entre componentes e a borda da placa pode tornar certos métodos muito menos adequados que outros, assim como a presença de componentes que pendem sobre a borda.
• Componentes: Os tipos de componentes usados na placa são tão importantes quanto sua colocação. Componentes e conectores particularmente sensíveis podem ser um fator no método de separação e painelização mais apropriado.
• Materiais: Os materiais usados em uma PCI podem limitar qual tipo de método de painelização é mais apropriado, pois alguns materiais são mais propensos a lascar durante o processo de separação. A espessura da placa também é um fator, pois placas particularmente finas podem ser mais propensas a quebrar durante a montagem, e placas grossas podem ser mais problemáticas durante o processo de separação.

Esses fatores limitam as escolhas disponíveis para qualquer aplicação. Na verdade, muitas empresas de montagem podem usar uma combinação de métodos em qualquer projeto para garantir a integridade estrutural do array enquanto ainda mitigam problemas durante o processo de separação.

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

1. Painelização V-Score: Este método comum de painelização separa PCIs individuais com ranhuras em forma de V. Estas ranhuras removem aproximadamente um terço da espessura da placa da parte superior e inferior da placa com uma lâmina angular. Uma máquina é comumente usada para finalizar o processo de separação, considerando que o terço restante da placa entre as ranhuras é surpreendentemente forte, e a quebra manual pode colocar estresse na PCI e componentes circundantes.

2. Painelização por Roteamento com Abas: Arrays de PCI que não podem viavelmente usar um método de ranhura em V usarão um método de roteamento com abas. Com este método, PCIs são pré-cortadas do array e mantidas no lugar na placa com abas perfuradas. Três a cinco furos são frequentemente usados nestes padrões de perfuração. Este método é frequentemente benéfico por sua capacidade de suportar projetos com componentes que pendem sobre a borda. Também pode ser quebrado à mão em vez de com ferramentas.

3. Painelização com Abas Sólidas: Arrays podem ser projetados com abas sólidas entre cada placa, melhorando a resistência geral. No entanto, o método de despainelização para este tipo de painel de PCI requer إما uma fresadora de despainelização, uma máquina de corte a laser ou uma ferramenta de lâmina em forma de gancho. A fresadora pode resultar em poeira e vibração, enquanto o corte a laser é extremamente caro e ineficaz em placas com mais de 1mm de espessura. A opção de lâmina em gancho é menos cara, mas ineficiente e propensa a rotação da lâmina. Este método tende a ser menos comum que os outros dois.

V-Score e Roteamento com Abas são os métodos de painelização preferidos para a maioria das aplicações. A coisa mais importante para projetistas de PCI é entender qual dos dois métodos é melhor para sua aplicação. O próximo passo é projetar seu array para resistência máxima e sucesso na separação.

Muitos preferem o método de painelização por ranhura em V quando possível por sua eficiência e redução de estresse na superfície. Máquinas de despainelização para este tipo de array também são relativamente baratas e custo-efetivas. Ainda melhor, 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 onde a painelização V-Score é usada.

No entanto, embora a painelização V-Score seja preferível para várias aplicações, ela é bastante restritiva em termos de projeto de painel de PCI. Por exemplo, a painelização V-Score não é ideal para projetos onde componentes são colocados muito próximos ou pendem sobre uma borda. Elas também introduzem várias preocupações de fabricação que devem ser consideradas durante o processo de projeto, tais como:

• Folga: Para garantir que componentes não sejam afetados durante o processo de corte, uma folga de 0,05 polegadas deve ser mantida entre componentes e quaisquer ranhuras em V. Componentes mais altos podem precisar ser colocados mais longe para garantir que o cortador não interfira com eles. Por exemplo, capacitores cerâmicos multicamadas de montagem superficial devem ser mantidos a pelo menos 1/8 de polegada da linha de corte. Componentes com áreas de conexão maiores também devem ser colocados mais longe da ranhura, pois o estresse da despainelização pode fraturar juntas de solda se estiverem colocados muito próximos à ranhura em V.
• Jump-Scoring: Ranhuras em V podem reduzir a integridade estrutural de um array de PCI, causando o arqueamento das bordas de ataque e fuga quando passadas por uma máquina de solda por onda. Isso pode causar deformação do array ou que ele seja pego na máquina de solda por onda. Para fortalecer um array e prevenir esses problemas, os projetistas podem adicionar jump scoring às bordas de ataque e fuga do array. Isso pode ser realizado incluindo uma borda de separação de 1/2 polegada nas bordas de ataque e fuga do array e executando a ranhura em V aproximadamente pela metade dessas bordas. Basta instruir operadores de despainelização a remover estas bordas de separação antes de separar as placas.

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

Considerações de Projeto para Painelização por Roteamento com Abas

A painelização por roteamento com abas tende a ser preferida em aplicações onde componentes são colocados muito próximos ou sobre uma borda. Também é preferível para PCIs feitas em formas não retangulares como círculos. No entanto, como as abas são os pontos de quebra para esses arrays, várias escolhas de projeto devem ser feitas para garantir a resistência e funcionalidade desses arrays, especialmente durante o processo de separação. Algumas destas considerações incluem:

• Folga: Devido ao estresse colocado nos pontos de separação e o potencial para lascamento, mantenha componentes e trilhas a pelo menos 1/8 de polegada das abas. Capacitores cerâmicos multicamadas de montagem superficial devem ser mantidos mais longe, a pelo menos 1/4 de polegada das abas para garantir interferência mínima.
• Knock-Outs (Recortes): Se seu projeto de PCI inclui furos maiores que 0,6 polegadas, um placeholder, ou knockout, pode ser necessário para prevenir problemas durante o processo de solda por onda. Knockouts são particularmente importantes no meio de um array, onde arrays de PCI são mais propensos a arquear. Knockouts retangulares menores podem ter uma aba perfurada larga de cinco furos em uma única borda, enquanto knockouts maiores e de forma mais irregular podem requerer múltiplas abas perfuradas de três furos.

• Posicionamento das Abas: O posicionamento das abas é importante para manter a integridade do seu projeto de array de PCI. As abas devem ser colocadas a cada 2 a 3 polegadas ao longo da borda de uma 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 curvatura na borda da placa, mas não devem ser colocadas sob componentes que pendem. O projetista também deve garantir que as abas sejam grandes o suficiente para suportar as placas, mas não grandes o suficiente para interferir no processo de separação.
• Posicionamento da Perfuração: Se você quiser evitar protrusões do lado da sua placa, nunca coloque perfurações de aba no centro de uma aba — em vez disso, passe-as perto da borda da PCI, ou em cada lado da aba se colocada entre duas PCIs.
• Arranjo do Array: Ao arranjar PCIs, certifique-se de que todas as abas quebradas de uma vez são colineares para que haja linhas de quebra consistentes em todo o array. 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 estas considerações mantidas em mente, seu projeto deve encontrar problemas mínimos durante os processos de fabricação e separação.

Instruções para Separação de Placas PCI

Mesmo se você projetar um array de PCI perfeitamente, problemas ainda podem ocorrer durante o processo de separação. De lascamento e rasgo a danos a componentes, o processo de separação pode destruir uma placa se feito inadequadamente. É por isso que métodos adequados de separação de placas são essenciais para manter custos mínimos. Mantenha as seguintes diretrizes em mente durante o processo de separação para evitar tais problemas:

• Quebrando Abas à Mão: Um painel de PCI roteado com abas adequadamente projetado pode frequentemente ser quebrado com ferramentas manuais. Para melhores resultados com ferramenta manual, use alicates de bico largo para dobrar cada aba em uma linha de quebra até que ela rache audivelmente. Para separar completamente 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, usar uma ferramenta de corte pode ser preferível. Uma lâmina de gancho ou fresadora de despainelização pode ser uma boa opção aqui, como discutido anteriormente com painelização de abas sólidas.
• Quebrando Ranuras em V à Mão: Dependendo do projeto da placa e quão próximos os componentes estão das bordas da placa, painéis com ranhura em V podem ser quebrados à mão usando um método similar ao usado para quebrar abas.
• Cortando Ranuras em V: Painéis com ranhura em V requerem um tipo de máquina de despainelização para se libertar. Esta máquina usa uma lâmina tipo cortador de pizza, uma que é relativamente barata e requer pouca manutenção. A única desvantagem é que as bordas serão um pouco mais ásperas que as opções roteadas.

V-Score vs. Painéis PCI com Roteamento por Abas

Escolher se deve usar métodos de ranhura em V ou roteamento com abas em seu painel de PCI dependerá largamente do projeto da PCI com a qual você está trabalhando. Considere os seguintes fatores ao tomar sua decisão:

• Formas das Placas: As formas das PCIs incluídas em um array desempenham um grande papel no método de painelização. Para placas quadradas ou retangulares, ranhura em V funciona bem. Roteamento com abas é mais apropriado quando se trabalha com formas incomuns.
• Componentes de Borda: Se sua PCI depende da presença de componentes que pendem sobre a borda, ou componentes colocados próximos a uma borda, alguma variação de roteamento com abas pode ser mais apropriada que ranhura em V. Apenas certifique-se de que as abas não estão localizadas perto destes componentes de borda.
• Qualidade da Borda: Se a qualidade da borda é um fator, o roteamento com abas pode ser preferível à ranhura em V. Embora o processo deixe pequenos tocos ásperos de laminado, estes podem ser facilmente lixados, e as bordas restantes são lisas pelo processo de roteamento. A ranhura em V, por outro lado, resulta em bordas ásperas ao redor de todo o perímetro, o que pode requerer mais lixamento se bordas lisas são necessárias.
• Tempo e Custo: Roteamento com abas tende a levar mais tempo e mão de obra para configurar, pois requer muito tempo no roteador. A ranhura em V, por outro lado, requer muito menos tempo sob as máquinas.
• Desperdício: Se desperdício de material é uma preocupação, a ranhura em V oferece o maior benefício. O método desperdiça muito menos material que o roteamento com abas, significando muito menos custo geral por placa.

Também é importante considerar que Roteamento com Abas e métodos de ranhura em V não são mutuamente exclusivos. Estes métodos podem ser usados em combinação em certas circunstâncias. Por exemplo, roteamento com abas pode ser usado para bordas de PCI que têm componentes próximos ou pendendo sobre a borda, enquanto ranhura em V pode ser usada em outras bordas.

Escolha a MCL para Seu Projeto de Painelização

Projetos de array de PCI têm um impacto massivo no sucesso ou falha dos componentes individuais e no custo geral do projeto. Isso torna as considerações de projeto de array de PCI descritas acima absolutamente essenciais. Embora dificilmente um conjunto abrangente ou concreto de diretrizes, estas regras fornecem uma boa base para seus projetos de array de PCI. Ainda mais crucial para o sucesso do seu projeto, no entanto, é escolher os serviços certos de painelização de PCI para o trabalho. É aí que a MCL pode ajudar.

A MCL é um dos fornecedores de PCI mais experientes e capazes nos Estados Unidos, com mais de 10 anos de experiência. Se você preferir, a MCL pode cuidar de toda a painelização que você precisa para seu projeto.

Na MCL, consistentemente entregamos produtos superiores no prazo e apoiamos nossos clientes com serviços de engenharia de alta qualidade em cada projeto. Nos orgulhamos de ser um fornecedor abrangente, oferecendo uma variedade de produtos para apoiar qualquer aplicação. Quanto aos nossos serviços de suporte de engenharia, nossa equipe especializada de engenharia e fabricação tem o conhecimento e recursos para ajudar uma variedade de indústrias com DRC, DFM e serviços de edição para garantir projetos bem-sucedidos sempre.

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