Richtlinien für die PCB-Panelisierung

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• Panelisierungsmethoden
• Entwurfsüberlegungen zur Tab-Routing-Panelisierung
• Anleitung zum Ausbrechen von Leiterplatten
• V-Score vs. Tab-Routing-PCB-Panels
• Wählen Sie MCL für Ihr Panelisierungsprojekt

Automatisierte Leiterplattenbestückungsanlagen haben oft Probleme mit kleineren Leiterplatten zu arbeiten, was zu häufigeren Defekten während des Bestückungsprozesses führt. Um diese Fehler zu minimieren und den Durchsatz des Herstellungsprozesses zu verbessern, verwenden viele Unternehmen einen Prozess namens Panelisierung, der zu einem PCB-Panel führt.

Was ist ein PCB-Panel?

Ein PCB-Panel, auch PCB-Array genannt, ist eine einzelne Platine, die aus mehreren einzelnen Platinen besteht. Nach dem Zusammenbau wird das Panel während des Breakout-Prozesses in die einzelnen PCBs zerlegt oder depanelisiert. Der Vorteil des Panelisierungsprozesses für Leiterplatten besteht in einer Verringerung der Defekte, da automatisierte Montagemaschinen während des Montageprozesses tendenziell weniger Probleme haben. Darüber hinaus reduziert die Panelisierung auch die Kosten, indem der Durchsatz verbessert wird.

Eine erfolgreiche PCB-Panelisierung erfordert mehrere Designspezifikationen, um ordnungsgemäß zu funktionieren, einschließlich Überlegungen zu Panelisierungsmethoden. Wir werden diese PCB-Panel-Methoden und ihre spezifischen Anforderungen in diesen Panelisierungsrichtlinien ausführlicher beschreiben.

Panelisierungsmethoden

Es gibt mehrere Panelisierungsmethoden, jede mit ihren eigenen Nachteilen und Vorteilen. Das Design der Platinen auf dem Panel und das Panel selbst spielen oft eine große Rolle dabei, welches Panelisierungsverfahren für die Anwendung am besten geeignet ist. Zu den bemerkenswertesten dieser Faktoren gehören:

• Design: Das Design des Boards spielt die größte Rolle bei der Bestimmung der am besten geeigneten Panelisierungsmethode. Der Abstand zwischen Komponenten und der Kante der Platine kann bestimmte Methoden viel weniger geeignet machen als andere, ebenso wie das Vorhandensein von Komponenten, die an der Kante hängen.
• Komponenten: Die Art der auf der Platine verwendeten Komponenten ist ebenso wichtig wie ihre Platzierung. Besonders empfindliche Komponenten und Steckverbinder können bei der am besten geeigneten Breakout- und Panelization-Methode eine Rolle spielen.
• Materialien: Die in einer Leiterplatte verwendeten Materialien können einschränken, welche Art von Panelisierungsverfahren am besten geeignet ist, da einige Materialien während des Breakout-Prozesses anfälliger für Splitter sind. Die Plattendicke ist ebenfalls ein Faktor, da besonders dünne Platten bei der Montage wahrscheinlicher brechen und dicke Platten sich während des Ausbrechvorgangs als problematischer erweisen können.

Diese Faktoren schränken die Wahlmöglichkeiten ein, die für jede einzelne Anwendung verfügbar sind. Tatsächlich können viele Montageunternehmen bei einem Projekt eine Kombination von Methoden anwenden, um die strukturelle Integrität des Arrays sicherzustellen und gleichzeitig Probleme während des Breakout-Prozesses zu mindern.

Heutzutage werden drei Panelisierungstechniken verwendet, obwohl nur zwei üblicherweise praktiziert werden. Sie sind:

1. V-Score Panelisierung: Diese gängige Methode der Panelisierung trennt einzelne Leiterplatten mit V-förmigen Rillen. Diese Rillen entfernen mit einer abgewinkelten Klinge etwa ein Drittel der Plattendicke von der Ober- und Unterseite der Platte. Eine Maschine wird üblicherweise verwendet, um den Breakout-Prozess abzuschließen, wenn man bedenkt, dass das verbleibende Drittel der Platine zwischen den Rillen überraschend stark ist und das Brechen von Hand die Leiterplatte und die umgebenden Komponenten belasten kann.

2. Tab-Routing-Panelisierung: PCB-Arrays, die keine V-Nut-Methode verwenden können, verwenden stattdessen eine Tab-Routing-Methode. Bei dieser Methode werden Leiterplatten aus dem Array vorgeschnitten und mit perforierten Laschen auf der Platine fixiert. Bei diesen Perforationsmustern werden häufig drei bis fünf Löcher verwendet. Diese Methode ist oft vorteilhaft, da sie Konstruktionen mit an der Kante hängenden Komponenten unterstützen kann. Es kann statt mit Werkzeug auch von Hand gebrochen werden.

3. Solide Registerkarten-Panelisierung: Arrays können mit soliden Laschen zwischen den einzelnen Platinen konstruiert werden, wodurch die Gesamtfestigkeit verbessert wird. Das Trennverfahren für diese Art von Leiterplattennutzen erfordert jedoch entweder eine Nutzentrennfräse, eine Laserschneidmaschine oder ein hakenförmiges Klingenwerkzeug. Der Router kann zu Staub und Vibrationen führen, während der Laserschneider extrem teuer und bei Platten mit einer Dicke von über 1 mm ineffektiv ist. Die Option mit Hakenklinge ist weniger teuer, aber ineffizient und neigt zur Rotation der Klinge. Diese Methode ist weniger verbreitet als die anderen beiden.

V-Score und Tab Routing sind die bevorzugten Panelisierungsmethoden für die meisten Anwendungen. Das Wichtigste für PCB-Designer ist zu verstehen, welche der beiden Methoden für ihre Anwendung am besten geeignet ist. Der nächste Schritt besteht darin, ihr Array für maximale Stärke und Durchbruchserfolg zu entwerfen.

Viele bevorzugen, wenn möglich, das V-Nut-Paneelisierungsverfahren wegen seiner Effizienz und Verringerung der Oberflächenspannung. Trennmaschinen für diese Art von Array sind auch relativ kostengünstig und kosteneffizient. Noch besser, sie sind tragbar und erfordern nur minimale Wartung. Obwohl das Verfahren zu raueren Plattenkanten führt, ist dies selten ein Problem für Anwendungen, bei denen V-Nut-Paneele verwendet werden.

Obwohl die V-Nut-Paneelisierung für verschiedene Anwendungen vorzuziehen ist, ist sie in Bezug auf das Design von PCB-Paneelen ziemlich restriktiv. Beispielsweise ist eine V-Nut-Paneelisierung nicht ideal für Konstruktionen, bei denen Komponenten zu nahe an einer Kante platziert werden oder über eine Kante hängen. Sie führen auch verschiedene Herstellungsbelange ein, die während des Designprozesses berücksichtigt werden müssen, wie zum Beispiel:

• Freigabe: Um sicherzustellen, dass die Komponenten während des Schneidvorgangs nicht beeinträchtigt werden, muss ein Abstand von 0,05 Zoll zwischen den Komponenten und allen V-Nuten eingehalten werden. Höhere Komponenten müssen möglicherweise weiter entfernt platziert werden, um sicherzustellen, dass der Schneider sie nicht stört. Zum Beispiel müssen oberflächenmontierte Mehrschicht-Keramik-Chip-Kondensatoren mindestens 1/8 Zoll von der Kerblinie entfernt gehalten werden. Bauteile mit größeren Anschlussflächen sollten auch weiter von der Nut entfernt platziert werden, da die Spannung der Depanelisierung Lötstellen brechen kann, wenn sie zu nahe an der V-Nut platziert werden.
• Sprungwertung: V-Nuten können die strukturelle Integrität eines PCB-Arrays verringern und dazu führen, dass die Vorder- und Hinterkanten beim Durchlaufen einer Wellenlötmaschine durchhängen. Dies kann dazu führen, dass sich das Array verzieht oder in der Wellenlötmaschine hängen bleibt. Um ein Array zu verstärken und diese Probleme zu vermeiden, können Designer den Vorder- und Hinterkanten des Arrays Jump Scoring hinzufügen. Dies kann erreicht werden, indem eine ½-Zoll-Abbrechkante an den vorderen und hinteren Rändern der Anordnung vorgesehen wird und die V-Nut ungefähr auf halbem Weg durch diese Ränder verläuft. Weisen Sie einfach die Nutzentrenner an, diese abbrechenden Kanten zu entfernen, bevor Sie die Platten trennen.

Wenn diese Konstruktionsüberlegungen berücksichtigt werden, sollte eine V-gekerbte Platte während des Herstellungs- und Montageprozesses nur minimale Probleme haben.

Entwurfsüberlegungen zur Tab-Routing-Panelisierung

Tab Routing Panelization wird in der Regel in Anwendungen bevorzugt, in denen Komponenten sehr nahe an oder über einer Kante platziert werden. Es ist auch für Leiterplatten vorzuziehen, die in nicht rechteckigen Formen wie Kreisen hergestellt werden. Da die Laschen jedoch die Bruchstellen für diese Arrays sind, müssen mehrere Designentscheidungen getroffen werden, um die Stärke und Funktionalität dieser Arrays sicherzustellen, insbesondere während des Breakout-Prozesses. Einige dieser Überlegungen beinhalten:

• Freigabe: Wegen der Belastung an den Sollbruchstellen und der Splittergefahr halten Sie Bauteile und Leiterbahnen mindestens 1/8 Zoll von den Laschen entfernt. Oberflächenmontierte Mehrschicht-Keramik-Chip-Kondensatoren müssen weiter entfernt gehalten werden, mindestens ¼ Zoll von den Laschen, um minimale Interferenzen zu gewährleisten.
• Knock-Outs: Wenn Ihr PCB-Design Löcher enthält, die größer als 0,6 Zoll sind, ist möglicherweise ein Platzhalter oder eine Aussparung erforderlich, um Probleme während des Wellenlötprozesses zu vermeiden. Knockouts sind besonders wichtig in der Mitte eines Arrays, wo PCB-Arrays eher durchhängen. Kleinere rechteckige Aussparungen können eine breite perforierte Lasche mit fünf Löchern an einer einzelnen Kante haben, während größere, unregelmäßig geformte Aussparungen möglicherweise mehrere perforierte Laschen mit drei Löchern erfordern.

• Tab-Platzierung: Die Platzierung der Laschen ist wichtig, um die Integrität Ihres PCB-Array-Designs aufrechtzuerhalten. Laschen müssen alle 2 bis 3 Zoll entlang einer Plattenkante für perforierte Laschen mit fünf Löchern und alle 1,5 Zoll für perforierte Laschen mit drei Löchern entlang einer Plattenkante platziert werden. Laschen sollten so nah wie möglich an der Kante einer Platine platziert werden, um ein Krümmen an der Kante einer Platine zu vermeiden, sollten jedoch nicht unter überhängenden Komponenten platziert werden. Der Designer muss außerdem sicherstellen, dass die Laschen groß genug sind, um die Platinen zu stützen, aber nicht groß genug, um den Breakout-Prozess zu stören.
• Perforationsplatzierung: Wenn Sie Überstände von der Seite Ihrer Platine vermeiden möchten, platzieren Sie die Laschenperforationen niemals in der Mitte einer Lasche – führen Sie sie stattdessen nahe an der Kante der Leiterplatte oder auf jeder Seite der Lasche, wenn sie zwischen zwei Leiterplatten platziert ist.
• Array-Anordnung: Stellen Sie beim Anordnen von Leiterplatten sicher, dass alle gleichzeitig gebrochenen Laschen kollinear sind, sodass im gesamten Array konsistente Bruchlinien vorhanden sind. Wenn die Bruchlinien nicht konsistent sind, brechen einige Laschen, während andere einfach senkrecht zur Plattenoberfläche gezogen werden, wodurch die Laminierung reißen kann.

Unter Berücksichtigung dieser Überlegungen sollte Ihr Design während der Herstellungs- und Breakout-Prozesse auf minimale Probleme stoßen.

Anleitung zum Ausbrechen von Leiterplatten

Selbst wenn Sie ein PCB-Array perfekt entwerfen, können während des Breakout-Prozesses immer noch Probleme auftreten. Von Splittern und Reißen bis hin zu Bauteilschäden kann der Breakout-Prozess eine Platine zerstören, wenn er unsachgemäß durchgeführt wird. Aus diesem Grund sind geeignete Board-Breakout-Methoden unerlässlich, um die Kosten auf ein Minimum zu reduzieren. Beachten Sie während des Breakout-Prozesses die folgenden Richtlinien, um solche Probleme zu vermeiden:

• Brechen von Tabs von Hand: Eine richtig gestaltete Leiterplattenplatte mit Laschenführung kann oft mit Handwerkzeugen gebrochen werden. Verwenden Sie für beste Ergebnisse mit einem Handwerkzeug eine Breitzange, um jede Lasche in einer Bruchlinie zu biegen, bis sie hörbar bricht. Um entlang der Bruchlinie vollständig zu trennen, biegen Sie die Laschen in die entgegengesetzte Richtung.
• Breaking Tabs maschinell: In einigen Fällen kann das Brett zu dick sein, um es vollständig von Hand zu brechen. In diesem Fall kann die Verwendung eines Schneidwerkzeugs vorzuziehen sein. Ein Hook-Blade- oder Depaneling-Router kann hier eine gute Option sein, wie zuvor bei der Solid-Tab-Panelization besprochen.
• Brechen von V-Nuten von Hand: Abhängig vom Design der Platine und davon, wie nah die Komponenten an den Kanten der Platine sind, können V-gekerbte Platten von Hand gebrochen werden, indem eine Methode verwendet wird, die zum Brechen von Laschen verwendet wird.
• Schneiden von V-Nuten: V-gekerbte Platten erfordern eine Art Nutzentrennmaschine, um sich zu lösen. Diese Maschine verwendet eine Pizzaschneider-Klinge, die relativ kostengünstig ist und wenig Wartung erfordert. Der einzige Nachteil ist, dass die Kanten etwas rauer sind als gefräste Optionen.

V-Score vs. Tab-Routing-PCB-Panels

Die Entscheidung, ob Sie V-Score- oder Tab-Routing-Methoden in Ihrem PCB-Panel verwenden, hängt weitgehend vom Design der PCB ab, mit der Sie arbeiten. Berücksichtigen Sie bei Ihrer Entscheidung die folgenden Faktoren:

• Brettformen: Die Formen der in einem Array enthaltenen PCBs spielen beim Panelisierungsverfahren eine große Rolle. Bei quadratischen oder rechteckigen Brettern funktioniert V-Scoring gut. Das Tab-Routing ist besser geeignet, wenn Sie mit ungewöhnlichen Formen arbeiten.
• Edge-Komponenten: Wenn Ihre Leiterplatte auf das Vorhandensein von an der Kante hängenden Komponenten oder Komponenten angewiesen ist, die nahe an einer Kante platziert sind, kann eine Variation des Tab-Routing besser geeignet sein als das V-Scoring. Stellen Sie nur sicher, dass sich die Laschen nicht in der Nähe dieser Randkomponenten befinden.
• Randqualität: Wenn die Kantenqualität eine Rolle spielt, ist das Tab-Routing möglicherweise dem V-Scoring vorzuziehen. Obwohl der Prozess kleine raue Laminatnoppen hinterlässt, können diese leicht abgeschliffen werden, und die verbleibenden Kanten sind vom Fräsprozess glatt. V-Ritzen hingegen führt zu rundum rauen Kanten, die möglicherweise mehr Schleifen erfordern, wenn glatte Kanten erforderlich sind.
• Zeitaufwand: Das Einrichten von Tab-Routing erfordert tendenziell mehr Zeit und Arbeit, da es viel Zeit auf dem Router benötigt. V-Scoring hingegen erfordert viel weniger Zeit unter den Maschinen.
• Abfall: Wenn es um Materialverschwendung geht, bietet V-Scoring den größten Nutzen. Die Methode verschwendet viel weniger Material als das Tab-Routing, was viel weniger Gesamtkosten pro Platine bedeutet.

Es ist auch wichtig zu bedenken, dass Tab-Routing und V-Scoring-Methoden sich nicht gegenseitig ausschließen. Diese Verfahren können unter bestimmten Umständen in Kombination verwendet werden. Beispielsweise kann Tab-Routing für Leiterplattenkanten verwendet werden, bei denen Komponenten nahe an der Kante liegen oder über die Kante hängen, während V-Ritzungen an anderen Kanten verwendet werden können.

Wählen Sie MCL für Ihr Panelisierungsprojekt

PCB-Array-Designs haben einen massiven Einfluss auf den Erfolg oder Misserfolg der einzelnen Komponenten und die Gesamtkosten des Projekts. Dies macht die oben beschriebenen Überlegungen zum PCB-Array-Design absolut notwendig. Diese Regeln sind zwar kaum umfassende oder konkrete Richtlinien, bieten aber eine gute Grundlage für Ihre PCB-Array-Designs. Noch entscheidender für den Erfolg Ihres Designs ist jedoch die Auswahl der richtigen PCB-Panelisierungsdienste für den Auftrag. Hier kann MCL helfen.

MCL ist mit mehr als 10 Jahren Erfahrung einer der erfahrensten und leistungsfähigsten Leiterplattenlieferanten in den Vereinigten Staaten. Wenn Sie möchten, kann MCL sich um die gesamte Panelisierung kümmern, die Sie für Ihr Projekt benötigen.

Bei MCL liefern wir durchweg pünktlich erstklassige Produkte und unterstützen unsere Kunden bei jedem Projekt mit hochwertigen Engineering-Dienstleistungen. Wir sind stolz darauf, ein umfassender Anbieter zu sein, der eine Vielzahl von Produkten anbietet, um jede Anwendung zu unterstützen. Was unsere Engineering-Support-Services anbelangt, so verfügt unser erfahrenes Engineering- und Fertigungspersonal über das Wissen und die Ressourcen, um einer Vielzahl von Branchen mit DRC-, DFM- und Bearbeitungsservices zu helfen, um jedes Mal erfolgreiche Designs zu garantieren.

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