Máy lắp ráp được chế tạo cho bo mạch có kích thước nhất định, và máy xử lý bo mạch nhỏ rất kém. Bo mạch dài hai centimet khó giữ trên băng chuyền, khó in kem hàn lên trên và khó đưa qua lò hàn. Giải pháp là ghép panel: nhiều bo mạch được sản xuất thành một panel, lắp ráp cùng nhau và tách ra ở bước cuối. Bài viết này mô tả các phương án.
Ai tạo panel
Có hai cách hiểu về panel. Nhà máy sản xuất bo mạch trên các panel sản xuất lớn trong giai đoạn chế tạo; đó là cách sắp xếp riêng của nhà máy và không hiển thị cho khách hàng. Panel lắp ráp (còn gọi là array) là panel mà dây chuyền lắp ráp xử lý, và là một phần trong thiết kế. Có thể cung cấp panel đã hoàn chỉnh, hoặc cung cấp bo mạch đơn lẻ và yêu cầu nhà máy ghép panel. Cả hai cách đều thực hiện được. Lợi thế khi tự cung cấp panel là kiểm soát được cách tách bo mạch và vị trí của các tab.
Các thành phần của panel lắp ráp
- Các bo mạch xếp theo lưới, có khe hở nhỏ hoặc không có khe hở giữa các bo mạch.
- Đường ray: dải vật liệu bo mạch dọc hai cạnh đối diện (và đôi khi bốn cạnh). Băng chuyền của máy giữ panel bằng các đường ray. Đường ray khoảng 5 đến 10 mm là phổ biến; nhà máy cho biết chiều rộng cần thiết.
- Điểm chuẩn (fiducial): dấu đồng tròn nhỏ mà camera dùng để xác định vị trí chính xác. Một cặp điểm chuẩn toàn cục trên đường ray (và thường thêm một điểm thứ ba) xác định vị trí của panel. Điểm chuẩn cục bộ gần các linh kiện bước chân nhỏ xác định chính xác vị trí của một bo mạch.
- Lỗ định vị: lỗ không mạ, thường có đường kính khoảng 3 mm, trên đường ray. Các chốt trong đồ gá dùng các lỗ này để giữ panel đúng vị trí.
- Phương pháp tách: rãnh cắt V hoặc tab phay.
- Đường ray dọc các cạnh dài: băng chuyền giữ panel bằng các đường ray này.
- Điểm chuẩn: dấu đồng nhỏ mà camera tìm thấy.
- Lỗ định vị, không mạ, dành cho chốt của đồ gá.
- Đường cắt V: các bo mạch chạm nhau và rãnh chạy dọc đường đứt nét.
- Khe phay có tab; các lỗ xuyên qua tab là mouse bite, để bẻ gãy tab.
Cắt V (V-cut)
Rãnh hình chữ V được cắt từ cả hai mặt của panel dọc theo các đường thẳng, để lại một lớp vật liệu mỏng ở giữa. Sau khi lắp ráp, các bo mạch được bẻ tách bằng tay hoặc cắt bằng máy.
Phù hợp cho:
- bo mạch hình chữ nhật có cạnh thẳng chạm nhau,
- lãng phí vật liệu ít nhất,
- cạnh thẳng và sạch.
Giới hạn:
- Chỉ cắt được đường thẳng, xuyên qua toàn bộ panel.
- Bo mạch rất mỏng không cắt tốt; có độ dày tối thiểu áp dụng, vì vậy cần hỏi nhà máy.
- Linh kiện và đồng phải tránh xa rãnh: lưỡi cắt cắt rộng hơn đường cắt một chút và cạnh bo mạch phải không có đồng. Linh kiện cao gần cạnh có thể bị máy cắt chạm vào.
- Bẻ bo mạch bằng tay làm cong bo mạch và các mối hàn gần cạnh, có thể làm nứt tụ điện gốm (một lỗi thường gặp). Nên dùng máy tách, hoặc giữ linh kiện gốm tránh xa cạnh.
Phay tab (và mouse bite)
Các bo mạch được phay ra, để lại các tab nhỏ giữ bo mạch trong panel. Tab thường được khoan một hàng lỗ nhỏ (gọi là mouse bite hoặc lỗ đục) để bẻ gãy.
Phù hợp cho:
- bo mạch có hình dạng bất kỳ, có đường cong và góc,
- bo mạch có linh kiện nhô ra khỏi cạnh,
- bo mạch dày hơn.
Giới hạn:
- Mũi phay cần khe hở giữa các bo mạch, thường khoảng 2 mm, làm tốn diện tích.
- Tab để lại mẩu thừa nhỏ ở cạnh sau khi bẻ gãy, có thể thô ráp. Cần giũa hoặc chà nhám nếu cạnh phải nhẵn.
- Tab nên đặt ở nơi không có đồng và không có linh kiện gần đó, và ở nơi mẩu thừa không cản trở vỏ hộp.
- Đặt ít nhất hai tab cho mỗi cạnh được giữ, đủ để giữ bo mạch phẳng khi qua lò hàn.
Một số panel kết hợp cả hai: cắt V ở các cạnh thẳng, tab cho các cạnh còn lại.
- Rãnh, được cắt từ cả hai mặt.
- Lớp vật liệu mỏng: phần vật liệu mỏng còn lại ở giữa, giữ các bo mạch với nhau.
- Hình nhìn từ trên của cắt V: các bo mạch chạm nhau và rãnh chạy dọc đường đứt nét.
- Hình nhìn từ trên của phay tab: khe được phay giữa các bo mạch và tab giữ các bo mạch.
- Mouse bite: các lỗ nhỏ xuyên qua tab, để bẻ gãy tab.
Điểm chuẩn trong thực tế
- Điểm chuẩn thường là vòng tròn đồng có đường kính khoảng 1 mm, với vùng trống xung quanh (không có mặt nạ hàn, không có đồng, không có in lụa) lớn hơn vài lần để camera nhìn thấy độ tương phản rõ ràng.
- Đặt ít nhất ba điểm chuẩn trên đường ray của panel, cách xa nhau và không đối xứng, để máy nhận biết hướng của panel.
- Thêm hai điểm chuẩn cục bộ, đối diện chéo nhau, gần các IC bước chân nhỏ và BGA.
Các điểm khác cần thiết kế
- Kích thước panel. Dây chuyền xử lý có kích thước tối thiểu và tối đa. Cần hỏi giới hạn trước khi thiết kế panel.
- Độ cứng. Panel lớn với bo mạch mỏng bị cong trong lò hàn. Cần thêm đường ray ở bốn cạnh hoặc dùng bo mạch dày hơn.
- Hướng. Xoay các bo mạch theo hướng luân phiên nếu tiết kiệm vật liệu, nhưng cần lưu ý máy lập trình vị trí đặt cho từng bo mạch.
- Dấu bo mạch lỗi. Nếu ghép panel các bo mạch có thể không đạt kiểm tra, cần thêm dấu để bỏ qua bo mạch lỗi trong panel.
- Linh kiện gần đường tách. Giữ linh kiện cách rãnh hoặc tab ít nhất vài milimet, và xa hơn đối với linh kiện lớn hoặc cao.
- Bản vẽ panel. Vẽ panel kèm kích thước, phương pháp tách, vị trí tab, điểm chuẩn và lỗ định vị, rồi gửi cùng file thiết kế.
Bo mạch nhỏ đơn lẻ không có panel
Một số bo mạch nhỏ được giao dưới dạng miếng đơn lẻ. Nếu cần bo mạch rất nhỏ trong panel, cần ghi rõ trong đơn hàng. Nếu cần bo mạch rời đơn lẻ sau khi lắp ráp, cần ghi rõ nhà máy tách ra hay giao theo panel.
Nội dung này hiển thị thế nào khi đặt hàng tại đây
25 kiểm tra nhận biết file chứa nhiều bo mạch trong một file là một đặc điểm tìm thấy trong file ("nhiều bo mạch trong một file"), và so sánh với đơn hàng. Các kiểm tra không thiết kế panel thay và không đánh giá vị trí tab. Giới hạn về panel và kích thước, và việc nhà máy có ghép panel hay không, có tại trang năng lực sản xuất. Kỹ sư xác nhận mọi đơn hàng và sẽ hỏi về panel không phù hợp với dây chuyền. Về cách lắp ráp xử lý panel, xem Cách lắp ráp bo mạch.