Kokie yra pagrindiniai skirtumai tarp standžiųjų ir lanksčiųjų grandinių surinkimo reikalavimų?

Jei kada nors atidarėte išmanųjį telefoną ar net žvilgtelėjote į dėvimo fitneso sensoriaus vidų, matėte tylią revoliuciją elektronikoje. Yra kietos ir standžios spausdintinės plokštės, ir yra tokios, kurios yra popieriaus plonumo ir lankstomos. Tai nėra tik dizainas, tai visiškai skirtingi dalykai gamybos ir surinkimo atžvilgiu.

Skirtumas tarp standžiųjų ir lanksčiųjų grandinių surinkimo nėra tik nereikšminga surinkimo smulkmena. Tai skirtumas tarp gaminio, kuris veikia tobulai, ir tokio, kuris realybėje neveikia. Norėčiau supažindinti jus su skirtumu, kuris glūdi šių dviejų požiūrių branduolyje.

Pagrindas: medžiagų pasirinkimai, kurie viską keičia

Dešimtmečiams buvo būdingos standžiosios spausdintinės plokštės. Jos montuojamos ant tvirtų pagrindų, tokių kaip FR-4, kuris yra stiklo pluoštu armuota epoksidinė derva ir nesubliūkšta. Su šiomis plokštėmis galima dirbti nebijant, kad jos deformuosis ar bus pažeistos, todėl surinkimo komandos gali su jomis dirbti, dėti jas ant konvejerių sistemų ir leisti per automatizuotus procesus.

Lanksčiosios grandinės turi kitą istoriją. Šios plokštės gaminamos klijuojant polimidą arba poliesterį ir gali būti lankstomos, susukamos bei lenkiamos tūkstančius kartų nesulūžtant. Jų supergalia yra lankstumas, ir tai yra didžiausias jų surinkimo iššūkis.

Medžiagų nepanašumas persiduoda į visą surinkimą:

• Atsparumas karščiui. Standžios plokštės geba atlaikyti pakartotinį litavimą.
• Jautrumas karščiui. Lanksčiosioms grandinėms reikia itin atidžios temperatūros kontrolės, nes per didelis karštis gali išlenkti substratą arba pažeisti trapius varinius takelius.
• Regioniniai standartai. Kai dirbate su tokiomis operacijomis kaip PCB gamyba Tailande, kur didelės apimties gamyba reikalauja nuoseklumo, šie medžiagų aspektai tampa absoliučiai kritiniai kokybės standartų palaikymui.

Tvarkymas ir palaikymas: fizinis surinkimo šokis

Dauguma žmonių nežino, kad lanksčiosioms grandinėms jas surenkant reikalinga kieta atrama. Tai beveik ironiška – tas pats lankstumas, dėl kurio jos yra naudingos, taip pat daro jas praktiškai sunkiai valdomas gamybos metu.

Palaikymo sistemos

Lanksti grandinė paprastai surenkama naudojant specializuotus nešiklius arba standiklius, kad komponentų surinkimo ir litavimo metu ji išliktų plokščia. Be šios pagalbos:

• Plokštė subliūkštų dėl jėgos, kurią naudoja komponentų išdėstymo („pick-and-place“) mašinos.
• Plokštė pakeistų savo poziciją „reflow“ (litavimo krosnyje) proceso metu. Tai būtų tarytum rašymas ant popieriaus lapo, sklandančio ore – iš esmės toks būtų neprilaikomos lanksčios grandinės surinkimas.

Tvarkymo paprastumas

Šios sudėtingos palaikymo sistemos nėra reikalingos standžioms plokštėms. Jos atvyksta į gamybos liniją visiškai surinktos, keliauja gamybos linija be papildomų fiksatorių ir stovi natūralioje savo padėtyje. Šis paprastumas tiesiogiai virsta padidėjusiu pralaidumu ir gamybos kaštų sumažėjimu.

Komponentų parinkimas ir išdėstymo tikslumas

Lanksčiosios grandinės nesutaria su visais komponentais. Didelės, sunkios dalys gali sukelti įtampą tose vietose, kur grandinė lenkiasi, o litavimo jungtys naudojimo metu gali įtrūkti. Tai reiškia, kad dizaineriai ir surinkimo inžinieriai privalo atsižvelgti į komponentų parinkimą lanksčiosioms sistemoms.

Lanksčiųjų grandinių apribojimai

• Tikslusis laidų išvedžiojimas. Tikslus laidų surinkimas tampa ypač svarbus su lanksčiosiomis grandinėmis.
• Tolerancijos. Tolerancijos yra mažesnės, o padėties nustatymo tikslumas turi būti idealus.
• SMD išdėstymas. Paviršinio montavimo elementai yra gerai, bet jie turi būti išdėstyti tose vietose, kurios neleis komponentams patirti ekstremalaus lenkimo.

Standžiųjų plokščių laisvė

Su standžiomis plokštėmis yra žymiai didesnė laisvė. Nereikia vengti mechaninės apkrovos didelėms jungtims, gremėzdiškiems kondensatoriams ir sunkiems transformatoriams kraunant lanksčią plokštę, nes galite apkrauti standžią plokštę visais šiais elementais žinodami, kad naudojimo metu jie nepatirs mechaninės įtampos. Surinkimo procesas nėra toks griežtas, o komponentų bibliotekos yra praktiškai neribotos.

Litavimo ir tvirtinimo metodai

Nueikite į bet kurią elektronikos surinkimo gamyklą ir rasite nuolat dirbančias „reflow“ krosnis, gaminančias standžias plokžtes. Procedūra nėra sudėtinga:

1. Užtepti litavimo pastą.
2. Pritvirtinti dalis.
3. aitinti viską, kol lydmetalis išsilydys.
4. Atvėsinti.

Dėl standžių plokščių šiluminės masės temperatūros profiliai gali būti prognozuojami ir atkartojami.

Specializuotos technikos lanksčiosioms plokštėms

Lanksčiosios grandinės reikalauja švelnesnio prisilietimo. Turi būti griežtesnė temperatūros kilimo greičio kontrolė, o aukščiausi temperatūros lygiai gali būti sumažinti.

• Šiluminiai ciklai. Tam tikros lanksčios medžiagos gali atlaikyti tik tam tikrą nemenką šiluminių ciklų kiekį, kol pradeda degraduoti.
• Medžiagos. Surinkimo technikai, dirbantys su lanksčiomis grandinėmis, dažnai naudoja žemesnės temperatūros lydmetalius arba specifinius klijus.
• Inovacijos. Įdomu tai, kad įrenginiai, užsiimantys PCB gamyba Italijoje ir kituose Europos regionuose, buvo priešakyje kuriant pažangias surinkimo technikas lanksčioms grandinėms, ypač automobilių ir medicinos pritaikymams, kur patikimumas esant įtampai yra nekvestionuojamas.
• Mechaninė įtampa. Standžiose grandinėse visa mechaninė apkrova tenka litavimo jungčiai. Lanksčiose grandinėse gali prireikti daugiau klijų arba mechaninio įtempimo sumažinimo priemonių, siekiant užtikrinti, kad komponentai neatšoktų pakartotinio lankstymo metu.

Bandymų ir kokybės kontrolės problemos

Kai galite lankstyti savo grandinę, kokybės kontrolė pasirodo kitokia forma. Standžiosios plokštės:

• Standžiosios plokštės tikrinamos įprastais elektriniais bandymais – „adatų lovos“ (bed-of-nails) stendais, skriejančio zondo bandymais, funkciniais testais. Plokštė išlieka kontakte su bandymo taškais ir viso testavimo metu išlieka toje pačioje vietoje.

Lanksčiosios grandinės:

• Lanksčiosioms grandinėms reikia specializuotos bandymo įrangos, kuri atsižvelgia į geometriją.
• Geometrijai specifiniai bandymai. Jei lanksti grandinė turi būti įdėta sulenkta ar susukta, tuomet pageidautina ją testuoti būtent tokios formos. Tai reiškia sudėtingesnius ir brangesnius bandymo įrankius.
• Aplinkosauginiai bandymai. Lanksčios grandinės taip pat suteikia papildomą reikšmę aplinkosauginiams bandymams.
• Lankstymo ciklų bandymas. Lankstymo ciklų bandymas, kurio metu baigta grandinė yra veikiama tūkstančiais lankstymo ciklų, yra naudingas norint rasti galimus gedimo taškus prieš pristatant produktą klientams.

Esmė

Šių dviejų (standžiųjų ir lanksčiųjų) grandinių surinkimas nėra tiesiog vienas ir tas pats – akivaizdu, kad jos reikalauja skirtingos įrangos, įgūdžių, medžiagų ir mąstysenos. Standžios plokštės yra paprastos naudoti, greitos ir ekonomiškos, kai vieta nėra ribojama. Lanksčiosios grandinės atveria visiškai naujas galimybes produktuose, tačiau taip pat reikalauja ypatingo lygio dėmesio, specifinių procesų ir gilių žinių.

Nėra teisingo ar neteisingo pasirinkimo, kuris iš jų geresnis – geresnis tas, kuris tinka jūsų produktui. Žinodami tokius surinkimo skirtumus, tą sprendimą priimsite su dideliu užtikrintumu ir sukursite produktus, kurie bus patikimi ateinančius metus.