Geoptimaliseerde layout- en routeringsrichtlijnen voor box build assembly

De kwaliteit van elektronische producten hangt grotendeels af van assembleertechnologieën. Box build assembly verwijst naar het proces waarbij, volgens ontwerpbestanden, werkprocedures en technologieën, meerdere componenten en accessoires op vaste posities van printplaten of behuizingen worden gemonteerd en vastgezet, zodat een geïntegreerd systeem ontstaat. Na testen en inspectie worden deze systemen eindproducten en na verpakking wereldwijd verdeeld.

Bij modules van massaproducerde elektronische producten zijn technologiebestanden samengesteld uit bestanden die de technologische kenmerken van elke fase van het gehele productieproces aanduiden. De fasen kunnen worden samengevat in: assembleervoorbereiding, sub-assembly en box build assembly.
a. Assembleervoorbereiding – een reeks voorbereidingen voor sub-assemblages en box build assemblies op gebied van materiaal, technologie en productieorganisatie.
b. Productieorganisatievoorbereiding – op basis van technologiebestanden worden werkstroom en assemblagemethoden bepaald, met werkstroombedrijving en ingenieurspersoneel verdeeld.
c. Assemblagereedschap en -apparatuur voorbereiding – algemeen toegepaste handgereedschappen in het elektronische productassemblageproces spelen een belangrijke rol in de gehele assembleerprocedure.

Kenmerkende eigenschappen van box build assembly

a. Het electrisch aspect van box build assembly ligt in het solderen van componenten op printplaten (PCB) als backplane. Het structurele aspect ligt in mechanische integratie en behuizingsmontage, waarbij assemblage van binnen naar buiten plaatsvindt via componentfixatie.

b. Box build assembly-technologie omvat meerdere technologieën zoals componentkwaliteitsinspectie en draadvormtechnieken, draad en harness verwerkingstechnologieën, soldeertechnologieën, assemblagetechnologieën, enz.

c. Assemblagekwaliteit wordt geïnspecteerd door visuele inspectie en handgevoel in plaats van kwantitatieve analyse. Bijvoorbeeld: soldeerkwaliteit wordt doorgaans beoordeeld visueel, terwijl de kwaliteit van de montage van een draaiknop en wijzer door handgevoel wordt gecontroleerd.

Box build assembly-benaderingen

Vanuit het perspectief van assemblageprincipes kent box build assembly drie benaderingen:

a. Functionele benadering – elektronische producten worden in een paar secties verdeeld volgens functionele modules; elk component (functioneel component) is functioneel en structureel redelijk compleet en kan onafhankelijk worden gemonteerd en geïnspecteerd. Verschillende functionele componenten verschillen zo sterk in structuur, volume, aansluitspecificaties en assemblagespecificaties dat uniforme regels moeilijk te formuleren zijn. Het hoofdvoordeel is dat de assembledichtheid van het hele systeem kan worden verlaagd. Daarom wordt deze benadering doorgaans toegepast op producten wier functies afhankelijk zijn van discrete componenten of apparaten die vacuümbuizen toepassen.

b. Componentbenadering – verwijst naar de productie van meerdere componenten wier afmetingsspecificaties en assemblagespecificaties uniforme specificaties vertonen. Het voordeel ligt in elektrisch assemblage-eenheid en verbetering van assemblagestandaardisatie en wordt meestal toegepast om integrators te monteren.

c. Functioneel-componentbenadering – combineert voordelen van zowel functionele als componentbenadering; het kan componenten produceren met geïntegreerde functies en gestandaardiseerde structuurafmetingen. Deze benadering werkt het beste voor microcircuits.

Box build assembly layout en routing

Layout

Het layoutprincipe van box build assembly dicteert dat de technische index van producten gewaarborgd moet worden, met de volgende gedetailleerde regels: structurele eisen moeten worden vervuld; layout moet handig zijn; layout moet gunstig zijn voor warmteafvoering, inspectie en herwerk. Gedetailleerde box build assembly layout-regels:

a. Voeding. De voeding moet onderin het apparaat worden geplaatst. De voeding die werkenergie levert aan de hele operatie, bestaat meestal uit voedingstransformator, gelijkrichterbuis, electrolytcondensator en passelement, die allemaal een relatief groot volume en gewicht hebben en veel warmte produceren. Daarom moet de voeding onderin worden geplaatst. Bovendien moet een bepaalde afstand worden gehouden tussen hoogspannings- en laagspanningssectie; hoogspanningsklem en hoogspanningsdraad moeten geïsoleerd zijn van behuizing of frame en ver van andere draden en aarddraden; schakelaars moeten op voedingen met ten minste 1 kV hoogspanning worden gemonteerd. Bovendien moet het bedieningsmechanisme van de voeding met de behuizing verbonden zijn, die geschikt moet zijn aangesloten op aarde.

b. Bedieningsmechanisme en meetinstrumenten. Bedieningsmechanisme en meetinstrumenten moeten op het bord worden gemonteerd voor gemak van bediening, monitoring en herwerk.

c. Componenten. Componenten die geneigd zijn tot fouten of defecten, moeten op plaatsen worden gerangschikt waar ze gemakkelijk onderhouden of gewijzigd kunnen worden, zoals stroomonderbrekers of electrolytcondensators. Buizen moeten met minimale inspanning in- en uitgehaald kunnen worden. Testpunten die frequente inspecties vereisen, moeten redelijk worden gerangschikt zodat ze gemakkelijk bereikbaar zijn.

d. Hoogvermogenscomponenten. Hoogvermogenscomponenten produceren veel warmte tijdens werking en moeten op plaatsen worden gerangschikt waar warmte gemakkelijk in het hele mechanisme kan worden afgevoerd. Bijvoorbeeld: hoogvermogenstransistors worden meestal aan de buitenkant van de backplane gemonteerd samen met een koellichaam. Ventilatoren of thermostaatapparaten moeten worden toegevoegd wanneer nodig.

e. Hoogfrequente schakeling. Naast algemene componentlayoutregels, moeten hoogfrequente schakelingen voldoen aan de volgende eisen:

1). Isolatemaatregelen moeten worden genomen tussen hoogfrequente en laagfrequente schakelingen wanneer ze dezelfde basis delen of op dezelfde printplaat liggen. Eenheidsschakeling moet als afschermingsstructuur worden toegepast met hoge afschermingsprestaties en afstelbaarheid. Afscherming van buis moet onafhankelijk worden uitgevoerd.
2). Metaalcomponenten mogen niet in de buurt van onbekende afschermingsdraden worden geïnstalleerd omdat ze de inductiewaarde van de folie en de kwaliteitsfactor kunnen verlagen. Voldoende afstand moet worden gehouden wanneer installatie noodzakelijk is.
3). Hoogfrequente en hoogpotentiële componenten en betreffende verbindingsdraden moeten ver van behuizing of afschermingswand worden geplaatst om de verdeelde capaciteit te verminderen. Verzilverde harde koperdraden moeten worden toegepast wanneer verbindingsdraden niet te lang zijn, zodat de positie onveranderd blijft, verdeelde parameters stabiel zijn en dielektrische verliezen relatief laag.
4). Om extra parasitaire koppeling te vermijden, moeten componenten in hoogfrequente schakelingen door hun eigen structuur worden vastgezet in plaats van door externe fixatiedelen.

Routing

a. Massa. Zodra een metaalbasis wordt toegepast, is het optimaal om dikke koperdraden als massadraden aan de onderkant van de basis te plaatsen. Massadraden van PCB worden doorgaans met grootvlakke layout aan de rand van het bord gerangschikt, met componenten die in de buurt aan massa zijn verbonden of met alle massapunten die op één punt met de massa zijn verbonden. Hoogfrequente massadraden vertrouwen doorgaans op platte koperdraden om de impedantiecontrole van massadraden te verlagen.

b. Harnesses. Harnesses moeten dicht bij de apparaatbasis of op het frame worden vastgezet. Leidingen in hoogfrequente schakelingen moeten voor afscherming in harnesses worden gemengd. Hoogfrequente draden afkomstig van verschillende terugkeerpaden mogen niet in dezelfde harness worden geplaatst of parallel gerangschikt. In plaats daarvan kunnen ze verticaal worden gekruist.

c. Leidingen en verbindingsdraden. Componentleidingen of verbindingsdraden moeten zo kort en recht mogelijk zijn. Ze mogen echter niet te strak getrokken worden, omdat voldoende flexibiliteit moet worden behouden voor debugging en onderhoud.

Verbindingsdraden in hoogfrequente schakelingen moeten hun diameter en lengte zo klein mogelijk houden. Isolatiematerialen met hoge dielektrische constante of dielektrisch verlies mogen niet worden toegepast. Als leidingen parallel moeten worden geplaatst, moet de afstand tussen zo groot mogelijk worden gemaakt.

Uw ontwerp wordt nooit een optimale realiteit tenzij een gekwalificeerde en betrouwbare box build assembleur wordt ingezet. Bereid uw ontwerpbestanden voor op basis van de regels besproken in dit artikel en lever ze aan een capabele assembleur die uw ontwerp in echte producten kan omzetten.

Nuttige bronnen

• Box Build Assembly Technologie Introductie
• Printplaat Assemblage Inspectiemethoden
• Handige methoden om SMT-assembleurscapaciteiten te evalueren
• 6 effectieve manieren om PCB-assemblagekosten te verlagen zonder kwaliteitsverlies
• Volledige PCB-fabricageservice van PCBCart – Meerdere toegevoegde waarde opties
• Geavanceerde PCB-assemblageservice van PCBCart – Vanaf 1 stuk