5 اشتباه رایج در طراحی برد الکترونیکی

[webjec]

در اغلب موارد عدم شناخت دقیق از فرآیند مونتاژ برد منجر به مشکلاتی در طراحی برد الکترونیکی می­شود.

"Mistake" و "Error" معانی شبیه به یکدیگر در فرهنگ لغت دارند، با این حال تفاوت ظریفی بین آن­ها وجود دارد. "Mistake" به معنی انتخاب مسیر نادرست است، مسیر درست را از داده­های موجود نداریم ولی "Error" به معنای عدم انتخاب راه­حل درست است وقتی تمام داده­های لازم برای تصمیم­گیری درست موجود است.

در زیر اشتباهات رایج در طراحی برد الکترونیکی (PCB)را بیان می­کنیم. این خطاها اغلب در ساخت مونتاژ برد روی کیفیت برد تاثیر می­گذارد و هزینه و زمان تولید برد را افزایش می­دهد.

 

1. قطعات الکترونیکی مناسب فناوری تولید برد نیستند.

انتخاب قطعات الکترونیکی مرحله مهمی در طراحی برد الکترونیکی (برد مدار چاپی) هستند. در بررسی مشخصات قطعه باید مطابق با نیازهای طراحی و متناسب با فناوری تولید برد باشد. انتخاب قطعه ­ای که استانداردهای لازم را ندارد، در کیفیت فرآیند لحیم­کاری اختلال ایجاد می­کند و زمان و هزینه تولید را افزایش می­دهد.

در زیر چند مثال را برای واضح­تر شدن موضوع مطرح کردیم:

[list]

[*]قطعه ­ای که مقاومت لازم برای لحیم­کاری را ندارد.
[/list]

در چرخه مونتاژ برد اینکه در چه مرحله هستیم، درجه حرارت استفاده شده متفاوت است. در مونتاژ برد smt دما به طور میانگین تا 230 درجه سانتی گراد بالا می­رود. بعضی قطعات به عنوان smt تعریف می­شوند اما در فایل تولیدکننده قطعه بیشتر از 100 درجه سانتی گراد را نمی­تواند تحمل کند. در صورتی که حجم مونتاژ برد زیاد باشد، استفاده از دستگاه­های مخصوص هزینه را بالا می­برد. بنابراین مونتاژ باید به صورت دستی انجام گیرد.

[list]

[*]قطعه برای لحیم­کاری smt طراحی نشده است.
[/list]

قطعات الکترونیکی متعددی به عنوان smt داریم اما در عمل با سیم مسی توسط ماشین­ آلات خاصی ارتباطات الکترونیکی آن­ها برقرار است. این قطعات الکترونیکی در چرخه معمول مونتاژ برد smt نمی­تواند قرار گیرد. هزینه طراحی برد الکترونیکی با این قطعات نسبت به بقیه قطعات معمولی smt بالاتر است.

[list]

[*]انتخاب غیرضروری cutting-edge قطعات الکترونیکی
[/list]

قطعات الکترونیکی معمولا در بسته ­ها با اندازه­های متفاوت سفارش داده می­شوند. مسلما هر چه بسته ­ها کوچکتر باشند، فرآیند لحیم­کاری پیچیده­تر خواهد شد. بعضی اوقات مهندسین pitch بسته را به جای 55/0 و 65/0 میلی متر، 35/0  میلی متر انتخاب می­کنند. در حالی که از دید مونتاژ برد بسته بزرگتر خروجی بهتری می­دهد. اگر چگالی قطعات روی برد مدار چاپی بالا باشد، چاره­ای جز انتخاب بسته کوچک نیست.

[list]

[*]انتخاب قطعات الکترونیکی با شرایط و تجهیزات خاص در مونتاژ و نصب برد.
[/list]

قطعات الکترونیکی برای نصب روی برد مدار چاپی داریم که نیاز به تجهیزات خاصی دارند. به این ترتیب هزینه مونتاژ برد افزایش می­یابد. مشکل فنی که پیش آمده را در شکل مشاهده می­کنید:

 

 

2.عدم تعادل گرمایی PCB.

مونتاژ برد smt شامل گرمایش برد مدار چاپی است. گرمایش تا 260 درجه سانتی گراد داریم. این گرما در طول PCB پخش می­شود. اگر اختلاف دما بین دو نقطه از PCB بیش از 7 درجه سانتی گراد باشد. برد مدار چاپی دچار شوک گرمایشی می­شود و باعث ناکارآمدی فرآیند لحیم­کاری می­شود. دلیل این اتفاق این است که قطعات الکترونیکی در PCB نقاط ذوب مختلفی دارند. بنابراین باید قطعات با نقطه ذوب بالا را در طول برد مدار چاپی پخش کنیم یا stack-up لایه PCB توازن متقارنی داشته باشد تا تعادل گرمایشی در برد مدار چاپی برقرار باشد. شکل زیر نمونه درست و غلط توزیع را نشان می­دهد.

 

 

3.ناهماهنگی بین فناوری ساخت و مونتاژ برد.

چرخه مونتاژ برد شامل دو مرحله است: ساخت و مونتاژ قطعات برد مدار چاپی . تنوع در مراحل موجود باعث ناهماهنگی­ها می­شود. به طور مثال مواد خام اولیه برای فناوری ساخت SnPb استفاده می­شوند. مواد خام اولیه درجه حرارت پایینی را نیاز دارند، در حالی که در فرآیند لحیم­کاری درجه حرارت به مراتب بالاتری را تحمیل می­کند، این مساله باید خرابی برد مدار چاپی می­شود. بنابراین مواد خام اولیه باید متناسب با فناوری مونتاژ برد انتخاب شوند تا PCB مقاومت لازم را در برابر حرارت داشته باشد.

 

4.قراردهی قطعات روی لبه­ های PCB.

لبه ­های برد مدار چاپی توسط ماشین­آلات قابل دسترسی نیستند. بنابراین ناحیه استریلی که کمتر از 5 میلی متر است برای PCB تعریف می­کنیم. مواقعی که حجم قطعات مونتاژ زیاد می­شود، باید از تمام ناحیه استفاده شود. می­توان قطعات را تا فاصله 1 تا 5/1 میلی متر نیز قرار داد. این حاشیه­ها بعد از مونتاژ برد حذف می­شوند تا اندازه کلی PCB استفاده شود.

 

5.قرار دادن ثابت­ ها روی لبه ­های PCB .

این ثابت­ها به سر ماشین­آلات اجازه می­دهند تا قطعات در جای درست قرار گیرند که روی کیفیت مونتاژ برد تاثیر زیادی دارد و دقت عمل را بالا می­برد. بنابراین مکان قرارگیری این ثابت­ها اهمیت بالایی دارد و در فاصله بیشتر از 7 میلی متر از لبه­ها در طول طراحی PCB ها باید قرار گیرند.

 

سه ثابت را در مکان­های مختلف برد مدار چاپی به طور نامتقارن باید قرار داد تا مطمئن باشیم بردهای مدار چاپی از جهت درست وارد ماشین­ آلات شدند. قرار دادن چهار ثابت در نواحی متقارن می­تواند باعث قراردهی اشتباه قطعات روی PCB شود. برای بقیه موارد مانند چاپگرهای استنسیل و فایل­های سولدر ماسک، قراردهی ثابت­ها به طور مشابه صورت می­گیرد.

 

ثابت­ ها در طول اشعه ایکس قابل تشخیص هستند. به این منظور بیش از یک میلی متر در دو طرف عرض PCB را فضا می­دهیم تا تمام PCB را بتوان با اشعه ایکس مورد بازبینی قرار داد و اگر فاصله کمتر از این باشد، تشخیص به طور صحیح صورت نمی­گیرد.

این مقاله اشتباهات رایج در طراحی و تولید برد مدار چاپی صحبت کرد. نتیجه اینکه در صورتی که مهندسین و طراح­های PCB دانش و آشنایی کافی در زمینه فناوری تولید و مونتاژ داشته باشند. طراح­های PCB و مونتاژ برد نیز باید با خط تولید مشورت کنند تا هماهنگی و تناسب PCB با سایر فرآیندها برقرار باشد. در کل باید بین تمام فرآیندهای برنامه­ریزی، طراحی و تولید هماهنگی کامل برقرار باشد تا اشتباهی رخ ندهد.

منبع jec