UHDI Đẩy Kích Thước Tính Năng PCB Lên Mức Tối Thiểu

Dù chúng ta có sẵn sàng hay không, quá trình thu nhỏ các gói điện tử đang tiến triển với tốc độ chóng mặt, đặt ra thách thức cho các nhà thiết kế PCB, nhà sản xuất PCB và nhà lắp ráp PCB. Trong blog này, chúng ta sẽ xem xét một số phức tạp của việc thu nhỏ sử dụng Bảng Kiểm Tra Lắp Ráp Ultra-HDI của SMTA để định hướng.

Phân tích Quá Khứ

Như cách đây 7 năm khi phiên bản trước của Bảng Kiểm Tra Lắp Ráp SMTA được phát triển, phiên bản mới này là một công cụ mạnh mẽ cho các nhà lắp ráp PCB sử dụng khi phân tích các tham số quy trình để đáp ứng nhu cầu thu nhỏ. Khi xem xét bảng kiểm tra lắp ráp SMTA hiện tại, rõ ràng là một số linh kiện, từng được coi là tiên tiến, nay đã trở nên phổ biến. Một thiết kế bảng kiểm tra SMTA của Chrys Shea có thể được tìm thấy dưới đây; bạn có thể tìm hiểu thêm tại website của cô ấy.

Để mở đường cho sự đổi mới, thiết kế bảng thử nghiệm lắp ráp Ultra HDI đã từ biệt những linh kiện này, tạo không gian cho thế hệ tiếp theo. Các linh kiện như khu vực phân phối 0.5 mm với các thành phần rời rạc kích thước 0402 (1005M), mặc dù vẫn còn khá mới mẻ đối với các thiết kế bảo thủ hơn, đã chuyển sang sử dụng hàng ngày cho nhiều người lắp ráp. Một lượng lớn các thí nghiệm trong nhiều năm đã giúp phát triển các hướng dẫn cho dấu chân, thiết kế khuôn và bố trí bảng mạch cho các thành phần trên quy mô này; giờ đây đã đến lúc tập trung vào những thách thức thu nhỏ tiếp theo.

Đón Nhận Tương Lai

Tin tốt là thành phần điện tử nhỏ nhất - tụ điện 008004 (0201M) không còn nhỏ đi nữa. Tin xấu là các thành phần lớn hơn - các mảng lưới và thành phần kết thúc dưới – đã trở nên nhỏ hơn và phức tạp hơn.

So sánh kích thước đặc điểm của tụ điện 008004.

Các gói nhỏ hơn luôn được yêu cầu vì chúng không chỉ đại diện cho việc giảm diện tích trên PCB; chúng cũng thường đại diện cho việc giảm chi phí. Khi các gói nhỏ hơn được áp dụng vào thiết kế và sự phổ biến của chúng tăng lên, chúng thay thế những người tiền nhiệm lớn hơn của mình, khiến chúng trở nên đắt đỏ hơn và cuối cùng là lỗi thời. Không hiếm khi động lực của chuỗi cung ứng buộc các thiết kế không nhất thiết cần phải thu nhỏ phải thực hiện điều này.

Thách thức của Việc Lựa Chọn

Việc chọn lựa các linh kiện cho bảng mạch thử nghiệm được thiết kế lại không chỉ là việc tiếp nhận những công nghệ mới nhất—mà còn là việc đối mặt với những thách thức mà chúng mang lại. Sự mini hóa mang theo một bộ các rào cản độc đáo đối với những người lắp ráp PCB, từ việc đảm bảo hàn chính xác trong các khu vực mật độ cao đến việc giải quyết các vấn đề liên quan đến thiết kế xuất hiện trong quá trình mở rộng quy mô.

Quá trình lựa chọn không chỉ liên quan đến kích thước linh kiện, mà còn vị trí, góc xoay, bố trí pad, giảm nhiệt, và các yếu tố khác thường gặp trên dây chuyền SMT.

Một số tính năng thử nghiệm mới bao gồm:

• Con Hẻm Tombstone
  Một tính năng nổi bật trên bảng mạch được thiết kế lại là cái mà mọi người thân mật gọi là "Con Hẻm Tombstone." Tombstoning, nơi một linh kiện đứng thẳng đứng ở một đầu trong quá trình reflow, là một thách thức phổ biến trong lắp ráp mini hóa. Con Hẻm Tombstone là một khu vực được thiết kế riêng biệt trên bảng mạch thử nghiệm, được chiến lược thiết kế để thử nghiệm và giải quyết các vấn đề tombstoning. Nó cho phép chúng tôi khám phá các giải pháp sáng tạo và tinh chỉnh kỹ thuật lắp ráp của mình để hiệu quả giảm thiểu thách thức này. Thêm liên kết đến blog về tombstoning ở đây.
• Hiệu Ứng Cạnh Dẫn Đầu
  Các khoản đặt hàn trên các pad PCB đầu tiên được in thường ít lặp lại hơn so với các pad khác trên bảng mạch. Hiệu ứng này xảy ra ở cả hai hướng in. Càng nhỏ pad và càng chật chội, hiệu ứng càng phổ biến. Bài kiểm tra Cạnh Dẫn Đầu sẽ giúp các nhà lắp ráp đánh giá ảnh hưởng của vị trí linh kiện và tìm cách giải quyết.
• Đặt Linh Kiện Ngoài Trục
  Những ngày chỉ có các hướng 0, 90, 180 hoặc 270 độ đã qua. Việc lắp đặt tất cả các linh kiện cần thiết vào một kích thước cụ thể giờ đây yêu cầu phải đặt ở các góc 30, 45, hoặc 60 độ - hoặc thậm chí là các góc tùy chỉnh. Điều này có thể gây thách thức cho việc đặt và kiểm tra. Các linh kiện có kích thước từ 0201 (0603M) đến 008004 (0201M) được đặt ở các hướng truyền thống cũng như các góc ngoài trục điển hình để kiểm tra khả năng của máy.
• Soi Sáng Hiểu Biết với LED:
  Một bổ sung thú vị khác cho bảng kiểm tra là việc kết hợp LED vào các mẫu của các linh kiện rời. Mặc dù là một bổ sung nhỏ và đơn giản, chúng phục vụ nhiều mục đích. 
  • Đầu tiên, chúng thực hiện chức năng kiểm tra trong mạch: nếu tất cả 25 linh kiện được hàn đúng cách, chúng sẽ sáng lên. 
  • Thứ hai, chúng cung cấp chức năng kiểm tra và khắc phục sự cố: nếu các LED không sáng, người lắp ráp có thể kiểm tra 50 mối hàn để tìm ra lỗi.
  • Thứ ba, chúng đóng vai trò như một công cụ hỗ trợ đào tạo sửa chữa. Nếu được sửa chữa đúng cách, đèn sẽ sáng. 

Các thiết bị mini hóa mang lại một loạt thách thức mới cho việc sửa chữa. Các LED thêm vào một yếu tố động và tương tác cho quá trình kiểm tra, nâng cao tính thực tiễn và giá trị giáo dục.

Trong một bài blog tương lai, chúng tôi sẽ đi sâu vào sản xuất siêu HDI và cụ thể hơn là cách các kỹ thuật sản xuất siêu HDI khác nhau có thể cải thiện hiệu suất không chỉ với dấu vết và khoảng cách PCB, mà còn với những pad có khoảng cách chặt chẽ. Toàn ngành đang trải qua một quá trình học hỏi gắt gao và các nhà sản xuất bảng mạch in và nhà lắp ráp bảng mạch in đang điều hướng qua quá trình học này để cuối cùng cung cấp hướng dẫn thiết kế cho các nhà thiết kế bảng mạch in.

Để tìm hiểu thêm về Bảng Kiểm Tra Lắp Ráp Siêu HDI của SMTA, hãy lắng nghe Podcast OnTrack với Zach Peterson và Chrys Shea.