Daily Archives: 2020-09-23
A NYÁK gyártás alapjairól 5 percben
Posted by NYÁKÁRUHÁZ Kft. in Tudásbázis on 2020-09-23
A tervezés során szükséges lehet arra figyelünk, hogy az egyes alkatrészeket egymáshoz képest hogyan helyezzük el, vagy arra, hogy a dobozolását megkönnyítő furatokat helyezzünk el a panelon, bonyolultabb esetben pedig például arra, hogy az áramkörben előforduló vezetők elegendő keresztmetszettel rendelkezzenek, hogy elkerüljük a nagy áramok okozta túlmelegedést. De akár komoly mérnöki munkát végzünk vagy csak hobbiból tervezzük a következő audió erősítőnk NYÁK-ját, vajon tudjuk-e, hogy pontosan hogyan is épül fel a nyomtatott áramkör, és milyen lehetőségek állnak rendelkezésre a tervezés és kivitelezés során? A következőkben egy SO8-DIP8 adapter NYÁK 3D modeljén mutatjuk be a kétoldalas NYÁK rétegeit, anyagait, alapvető méreteit, tulajdonságait.
A hordozó anyag (középső réteg) – a speciális esetektől eltekintve, mint pl. az alumínium alapú NYÁK-ok – általában valamilyen szövet vagy üvegszál rétegekből áll, amelyeket hőre keményedő gyantával ragasztanak össze, majd melegen préselik.
A végleges vastagság függ a rétegek számától, a szövésmintától, a gyanta tartalomtól és a préselés paramétereitől. Az általános esetben használt nyomtatott áramkörök hordozói 1,5mm vastagságúak, és 13 szövetrétegből állnak. Attól függően, hogy milyen anyagok alkotják a hordozót, különböző típusok léteznek, melyek FR, CEM vagy G jelöléssel kezdődnek. A ma leggyakrabban használt alapanyag az FR-4 típus, amely közismertebb nevén az ”üvegszálas NYÁK”.
Érdemes megjegyezni, hogy más típusok anyagai is tartalmaznak üvegszálat és epoxigyantát, de eltérő arányban, így azok villamos (pl. dielektromos állandó) és mechanikai tulajdonságaikban is különböznek az FR-4 anyagtól.
A NYÁK gyártás kezdetekor a hordozó anyag egyik vagy mindkét oldalát összefüggő vörösréz réteg borítja, melynek vastagsága általános esetben 18µm (0,018mm), de találkozhatunk ettől vastagabb (35µm, 70µm) kivitellel is.
A rézfólia vastagsága főleg akkor válik fontos paraméterré, ha az adott vezetőrészt nem jeltovábbításra, hanem teljesítmény átvitelre vagy szokatlanul magas hőmérsékleten (100°C felett) kívánjuk használni. A vezetősávok szélességének méretezéséről itt írunk bővebben.
A NYÁK gyártás a fúrással, illetve azon részek (pl. hosszlyukak, egyéb alakzatok) marásával kezdődik, amelyeket galvanizálni kell majd.
Ha kétoldalas NYÁK készül, akkor a következő lépés a furatok galvanizálása. A furatgalvanizálást csak ezen a ponton lehet elvégezni, amikor még a NYÁK mindkét oldalán összefüggő rézfólia van, hiszen ez tudja biztosítani az folytonos vezetést a galvánfürdőben.
Gyakori tévhit, hogy a furatok egyesével is galvanizálhatók a NYÁK gyártás legvégén, de az igazság az, hogy ebben a lépésben az összes furat galvanizált lesz a panelon.
Az eljárás során a furatok felületére (és a rézfóliák teljes felületére) egy kb. 20-25µm vastagságú rézréteg kerül, amely segítségével villamos összeköttetések létesíthetők a panel két oldala között. Ha egy ilyen galvanizált furatot kimondottan a két oldal közötti villamos összeköttetés létesítésére használunk, akkor ezeket “via“-knak hívjuk.
A rézgalvanizálás után egy fotoreziszt réteg kerül a rézfelületekre, amely a végleges rajzolatok negatívja.
Ezután a szabadon levő rézfelületekre (beleértve a galvanizált furatokat is) ónt kell galvanizálni. A fotoreziszt réteg eltávolítása után kémiai úton, lúgos maratással lehet kialakítani a két oldalon a végleges rajzolatot. A lúgos maratásra azért van szükség, mert a galvánón ellenáll a lúgnak, és azokon a felületeken, ahol ón van, a lúg nem marja le a rezet. Tehát az ón egyfajta védőbevonatként viselkedik.
Ezt az ónréteget pl. savas maratással kell eltávolítani, különben a NYÁK nem lesz alkalmas szelektív felületkezelési eljárások használatára.
Amennyiben szükséges, a kimart rajzolatot ezután lehet bevonatolni arannyal vagy ezüsttel, de ez a lépés általában a forrasztásgátló lakkréteg felvitele után történik (szelektív aranyozás, ezüstözés).
Ezek szerepe a korrózióvédelem, az ólommentes bevonat megvalósítása, vagy a villamos ellenállás csökkentése. Vastagságuk a rézfóliával szemben már csak 1-2µm szokott lenni. Általános tévhit még a szakmabeliek körében is, hogy a legjobb vezető az arany (Au), őt követi az ezüst (Ag), majd a réz (Cu).
Ennek ellenére a valóság az, hogy a legjobb vezető az ezüst, őt követi a réz, majd az arany. Logikus lehet a kérdés, hogy mi értelme van rézből készíteni a vezetősávokat, ha az ezüst jobb vezető a réznél, illetve mi értelme aranyozni a paneleket, ha az rosszabb vezető, mint a réz?
Az arany használatának magyarázata az, hogy a korróziónak sokkal jobban ellenáll, mint a réz vagy az ezüst. Ezért bevett szokás a nyomtatott áramkörből kialakított csatlakozórészeket aranyozni (pl. a számítógép alaplapjába helyezhető RAM-ok, és különféle kártyák), így a kiváló kontaktus akár évtizedeken keresztül biztosítható lesz. A különböző audió és videó, illetve egyéb csatlakozókat is ebből az okból bevonatolják arannyal. Az arany “rossz” vezetőképessége nem befolyásolja jelentősen a csatlakozás átmeneti ellenállását, hiszen csak 1-2µm vastagságú réteget képez a 35µm vastag rézfóliához képest. (Az arany és a réz közé még egy kb 5um vastag nikkel réteget is szükséges galvanizálni, mert közvetlenül egymásra rosszul tapadnak.)
Ha a rézfólia helyett ezüstfólia lenne a NYÁK-on, akkor kb. 6-szoros különbség jelentkezne az előállítási árban. Az ezüstözésnek általában a nagyfrekvenciás áramköröknél van szerepe, ahol a skin-hatás miatt az áram a frekvenciával arányosan mindinkább a vezetősáv felületén folyik. Az ezüstözéssel javítható a vezetősáv vezetőképessége (a felületen, azaz pont ott, ahol szükség van rá), így kisebb helyet igényel a konstrukció megvalósítása. További előnye, hogy az aranyhoz hasonlóan ólommentes bevonatot képez, de beforrasztás nélkül néhány hónapig őrzi meg a felületi minőségét, forraszthatóságát.
Ha a NYÁK szelektív felületkezeléssel kell, hogy készüljön, akkor a teljes felület aranyozása vagy ezüstözése helyett a következő réteg a forrasztásgátló lakk lesz, vagy másnéven lötstop. A gyakorlatban ez majdnem tetszőleges színben kivitelezhető, de a legáltalánosabb a zöld színű. Ez adja a nyomtatott áramkörök jellegzetes megjelenését. A zöld szín előnyös továbbá a beültetés automatizált ellenőrzése során (AOI – Automated Optical Inspection), mert általánosságban ez tér el leginkább az alkatrészek színétől, és rengeteg régebbi AOI gépnek nehézséget okoz a pl. fehér vagy fekete NYÁK-on levő alkatrészek ellenőrzése.
A forrasztásgátló lakkréteg után a panel egy ólmot tartalmazó vagy ólommentes (környezetvédelem) ónbevonatot kap, amelyet általában HASL (Hot Air Solder Leveling – tüziónozás) eljárással készítenek el. Ennek során a panelt egy forró ónfürdőbe merítik, így az ón kiválóan megtapad azokon a rézfelületeken, ahol nincsen forrasztásgátló lakkréteg, majd a fürdőből kivéve forró levegőt fújó légborotvákkal lefújják a felesleges ónt a NYÁK-ról. Ennél az eljárásnál általában a panel egyik oldalán kicsit több ón marad, mint a másikon, ami esztétikailag első ránézésre zavaró lehet, de ez sok esetben megkönnyíti a forrasztást, és utána már nem is látható. A tüziónozás mellett jó minőségű bevonatot ad a kémiai aranyozás vagy OSP (Organic Solderability Preservative – átlátszó szerves bevonat) is.
Az utolsó rétegek pedig a pozíciónyomatok, amik az alkatrészek helyének azonosítását könnyítik meg a beültetés, az ellenőrzés és a javítás során. A feliratok hosszú élettartamúak és mechanikalag is strapatbíróak, mert általában UV fényre keményedő festékkel készülnek, akárcsak a forrasztásgátló lakk.
Segítség, kezdő vagyok!
Posted by NYÁKÁRUHÁZ Kft. in Tudásbázis on 2020-09-23
Sokszor gyártatnak nálunk a NYÁK gyártásban és tervezésben még nem túlságosan járatos ügyfeleink, akiknek nagyon szívesen segítünk. A Tudásbázist azért hoztuk létre, hogy a legfontosabb és leggyakrabban elhangzó kérdésekre választ adjunk. A Tudásbázis mérete azonban mára akkorára nőtt, ahogy ember legyen a talpán, aki kezdőként mindent megért belőle és teljes egészében átlátja. Emiatt még jobban összesűrítve néhány alapvető kérdésre adunk választ azok számára, akik még soha nem gyártattak NYÁK-ot.
Milyen szoftvert használjak?
Kizárólag olyat javaslunk, amely képes a Gerber fájlok és a fúrófájl exportálására. Ezt ma már a szoftverek 99%-a tudja, de néha bele lehet botlani olyanba is, ami nem (pl. ExpressPCB).
Mi ez a Gerber izé egyáltalán? Miért nem jó, ha PDF-ben küldöm a NYÁK tervet, hiszen az alapján én itthon simán "levasalom" a NYÁK-ot?
A gyártástechnológiánk alapvetően különbözik az otthon megszokott és kivitelezhető hobbi folyamatoktól. A munkafolyamatok egymástól elkülönülnek, és minden egyes folyamathoz tartozik valamilyen fájl. Ez hasonló az offszet nyomdákban használatos technológiához: minden színhez tartozik egy rajzolati réteg, amiket egymás után nyomnak a papírra. A NYÁK gyártásnál szükséges a fúráshoz a fúrófájl, a kontúrmaráshoz a kontúrvonal fájlja, a rézrajzolathoz ugyancsak a hozzá tartozó fájl, stb. A folyamataink tehát gépesítettek, és jól elkülönülnek egymástól, és minden folyamathoz szükségünk van egy-egy szabványos bemeneti fájlra, amiknek a formátuma a Gerber.
PDF, DXF, képek vagy egyéb más formátumból is lehetséges lenne elméletileg a gyártás, az iparban azonban ezeket senki sem használja, így értelmetlen, hogy ezek fogadására is fel legyünk készülve, főleg amiatt, hogy a Gerber fájlok generálása szinte ugyanolyan egyszerű, mint egy PDF export.
Akkor Gerber fájlok helyett elküldöm inkább a Sprint Layout vagy más szoftver projektfájlját, és az alapján kérem a gyártást!
Pár évig fogadtunk projektfájlokat a gyártáshoz, de a legnagyobb tanulság az volt, hogy sajnos sokan nem tudják megfelelően használni a tervezőszoftverüket, és rossz rétegekbe terveztek, aminek persze hibás gyártás lett a vége. Hiába lát valamit a megrendelő a monitoron, ha a küldött fájl annak nem megfelelő. Nagyon kellemetlen a megrendelőnek és nekünk is. Inkább szánd rá azt a 10-20 percet, hogy elolvasod a Gerber-es cikkeket, és rá fogsz jönni, hogy milyen egyszerű dologról van itt szó.
Miért fontosak a technológiai határértékek?
Röviden azért, mert ha ezek alatti vagy feletti értékekkel tervezel, akkor a végeredmény egyáltalán nem biztos, hogy hibamentes lesz. Ha pedig a panelek E-tesztelve lesznek, és hiba van a technológiai paraméterek be nem tartása miatt, akkor mehet a NYÁK-ok újragyártása, hiszen hibásan nem fogjuk őket odaadni. Ez pedig költségnövekedést okozna a mi oldalunkon, így a Tiéden is. Emiatt azonnal visszadobjuk azokat a terveket, amelyek nem felelnek meg a határértékeknek (ezt a gyártás előkészítése során ellenőrizzük szoftveresen).
Miért ne tervezz 0,15mm-es vezetőszélességekkel, ha nem muszáj?
A technológiai határértékek indokolatlan feszegetése mindig többletköltséget okoz. A finomabb rajzolatú panelekből a szokásosnál is több készül pluszban, hogy biztosan meglegyen a megfelelő darabszám, de ez ugyebár tovább növeli a költségeket, ami Téged közvetlenül nem érint, de közvetetten hatással lesz a későbbi árainkra.
Mi az a stencil? Kell ez nekem?
Egyelőre még nem, aztán reméljük, hogy igen 
. A stencil az SMD alkatrészek beültetésénél használatos vékony lemez, amelyen a küldött Gerber alapján kivágásokat készítünk. A stencillel forrasztópaszta felvitele lehetséges a NYÁK-ra, már kisebb sorozatoknál is nagyon meggyorsíthatja a beültetést. Ha most kezded a szakmát, akkor erre valószínűleg csak később lesz szükséged. Aztán, ha meguntad a kézi SMD beültetést, akkor rendeld meg nálunk a gépi beültetést, és ebben az esetben stencilköltséggel sem kell számolnod, ezt mi álljuk.
Olyan sok az opció a NYÁK gyártás oldalon, mit kellene bejelölnöm rendeléskor?
Alapértelmezetten azok az opciók vannak bejelölve az oldalon, amivel a legtöbben rendelnek. A Speciális beállítások résszel biztosan nem kell foglalkoznod, a szelektív felületkezelés részt is hagyhatod ólmos tűziónozáson. Az pedig nyilván egyértelmű, hogy kérsz-e pozíciónyomatot (azok a fehér feliratok) és lötstoppot (az általában zöld színű lakkozás), és ha igen, akkor melyik oldalaira az áramkörnek.
Mennyibe kerül, hogy adott furatok furatgalvanizáltak legyenek?
Alapesetben minden 2 vagy többrétegű NYÁK összes furata galvanizált, amelyet forrszem vagy réz vesz körül, ennek semmilyen felára sincsen.
Mi az a pooling tábla?
Az azonos paraméterekkel rendelt NYÁK-ok tervét egy nagyobb táblára (úgynevezett pooling táblára) montírozzuk. Egy pooling tábla tartalmaz azonos és különböző terveket a megrendeléseknek megfelelő (pontosabban általában nagyobb) darabszámokban. A gyártás így sokkal hatékonyabb időben és költségekben, mintha egyesével készülnének a NYÁK-ok, ami ma már gyakorlatilag elképzelhetetlen lenne. Többek között ezért 5x5mm nálunk a minimális NYÁK méret, és nincsen szükség technológiai keretre a gyártáshoz.
Téglalap alaktól eltérő alakú NYÁK-ot is rendelhetek?
Természetesen! Minden NYÁK kontúrmarással készül (tehát szinte tetszőleges alakzat lehetséges), ennek a szolgáltatásnak nincsen felára. Az ok egyrészt, hogy a pooling gyártás miatt csökkentené a tábla optimális elrendezésének lehetőségét, ha az optimalizációkor még a lemezollós vágást is figyelembe kellene venni – azaz drágítana. Másrészt szebb is és jobb is, mint egy rágott lemezollós vágás.
A feltöltött fájlokkal kapcsolatos tudnivalók
Posted by NYÁKÁRUHÁZ Kft. in Tudásbázis on 2020-09-23
Annak érdekében, hogy egy megrendelés a lehető leghamarabb gyártásba kerüljön, a lejjebb olvashatókat kérjük ügyfeleinktől a rendeléskor feltöltött fájlokkal kapcsolatban. Az itt leírt kéréseink nem a mi kényelmünket hivatottak szolgálni, hanem a félreértések lehető legbiztosabb elkerülését.
Csak Gerber fájlokból vállaljuk a gyártást
Mindenképpen ellenőrizze a tervezés megkezdése előtt, hogy a NYÁK tervező szoftvere képes-e a gyártáshoz szükséges Gerber fájlok exportálására vagy sem. Projektfájlokból (Eagle, Sprint Layout, Altium, stb.) azért nem vállaljuk a gyártást, mert:
- Több esetben adódott már abból hibás gyártás, hogy a tervező nem ugyanazt a verziót használta, mint amivel mi exportáltuk a Gerbereket a gyártáshoz, és a verziókülönbségek miatt mást exportáltak a szoftverek, mint amit a tervező megtervezett.
- A projektfájlokból sok esetben nem derül ki 100%-os biztonsággal, hogy pontosan mit és hogyan szeretne a megrendelő gyártatni.
- Még gyakorlottabb ügyfeleknél is előfordult, hogy rossz rétegbe terveztek, és ennek felelősségét kívánták ránk hárítani.
A gyártásért kizárólag akkor tudunk 100%-os felelősséget vállalni, ha Gerber fájlokat fogadunk, mert ezek egyértelműen leírják az egyes rétegekbe kerülendő tartalmat, vitás helyzetek és meglepetések nem alakulhatnak ki.
Csak RS274X
A ma használatos szoftverek szinte mindegyike már az RS274X Gerber formátumot használja. A régi szoftverek az RS274D-t használták, de az ilyen Gerber fájlok megnyitása sokszor annyira nehézkes, hogy 1-2 órát is igénybe vehet, mire egyáltalán sikerül megnyitható állapotba hoznunk a fájlokat. Aztán, ha kiderül, hogy hiba van bennük, és a megrendelő javítást küld, akkor kezdődik elölről a folyamat… Az ügyfelek és a mi érdekünk is az, hogy érdemi munkával töltsük az időt, ezért kérjük, hogy lehetőség szerint ne használjanak régi DOS-os szoftvereket, amik csak az RS274D formátumban tudnak exportálni.
Fúrófájlhoz csak Excellon vagy Gerber
Ügyeljen arra, hogy a fúrófájl formátuma mindenképpen Excellon 2 vagy Gerber típusú legyen. Néhány régebbi szoftver Excellon formátumhoz hasonló fúrófájlt állít elő, de bizonyos részleteikben eltérhetnek az Excellon szabványtól, aminek következtében hibás furatpozíciók vagy átmérők lehetségesek. Az Excellon formátumról ennek a cikk második felében olvashat bővebben. Nem szabványos fúrófájl esetén nem tudunk felelősséget vállalni a helyes gyártásért!
Csak a megadott kiterjesztésekkel
Fontos, hogy a Gerber fájlok általában nem tartalmazzák, hogy melyik réteg információját tartalmazzák, pedig erre az információra szükség van a gyártás előkészítésekor. Csak akkor tudjuk garantálni, hogy a rétegek nem cserélődnek fel, ha a szakmában “szokásos” kiterjesztésekkel kapjuk a fájlokat.
Továbbá rendkívül fontos, hogy 1db fúrófájlt töltsön fel tervenként. Semmiképpen se küldje külön fúrófájlban pl. a galvanizált és nem galvanizált furatokat. Arról, hogy mely furat lesz galvanizált és melyik nem, itt olvashat bővebben.
A gyártáskor kizárólag a kiterjesztések alapján állapítjuk meg, hogy az adott fájl melyik réteghez tartozik, tartalmilag nem vetjük össze a kiterjesztéssel! Ha a kiterjesztésből mégsem derülne ki, hogy melyik réteg információját tartalmazza a Gerber, de pl. tartalmaz feliratot, akkor annak olvashatósága alapján értelmezzük az adott réteget alkatrész vagy forrasztási oldalként.
A megadottaktól eltérő kiterjesztéssel küldött fájlok esetén semmilyen felelősséget nem tudunk vállalni a réteghelyes gyártásért, illetve több fúrófájl esetén a helyes furatátmérőkért, és reklamációt sem tudunk elfogadni. Tartózkodjon a .GBR, és egyéb olyan kiterjesztések használatától, amik semmilyen információval nem szolgálnak a rétegről!
A szokásos elnevezések:
.GTL, .CMP, .TOP – alkatrész oldali rézréteg
.GBL, .SOL, .BOT – forrasztás oldali rézréteg
.GTS, .STC, .SMT – alkatrész oldali forrasztásgátló réteg
.GBS, .STS, .SMB – forrasztás oldali forrasztásgátló réteg
.GTO, .PLC, .SST – alkatrész oldali pozíciónyomat
.GBO, .PLS, .SSB – forrasztás oldali pozíciónyomat
.GKO, .MILL, .GM1 – körvonal
.G1, .LY2 – belső réteg
.G2, .LY3 – belső réteg
.GTP, .PAC – alkatrész oldali stencil
.GBP, .PAS – forrasztás oldali stencil
.DRL, .DRD, .TAP – fúrófájl
További tippek
Kérjük, hogy semmiképpen se tegyen méretezővonalakat a terv egyik rétegébe se! A Gerber formátum egyértelműen tartalmazza a méreteket, a méretezővonalak eltávolítása pedig számunkra időigényes, és közben lehet, hogy olyan részeket is törlünk véletlenül az áramkörből, amelyekre szükség lenne.
Gerber exportálásnál ne türközze egyik réteget se, ezzel csak nehezíti a fájlok ellenőrzését!
A feliratokatnál (pozíciónyomatoknál) azokat a részeket, amelyek kilógnak a NYÁK körvonalából, a gyártás előkészítésénél levágjuk. A feliratok forrszemekre és más forrasztható területekre rálógó részét eltávolítjuk.
Egyoldalas NYÁK esetén a furatok alapértelmezetten nem galvanizáltak, kétoldalas NYÁK-nál pedig minden furat alapértelmezetten furatgalvanizált.
A kontúrmarás tervezésénél mindig vegye figyelembe a technológiai korlátokat. Ezekről bővebben itt olvashat.
Utólagos szerkesztés – nem a megrendeléshez tartozó alapszolgáltatás
Míg a tervező – érthető módon – a saját szemszögéből látja a projektjét, mi 2014 óta már sok tízezer (!) különböző tervet láttunk, és elképzelhetetlennek tűnő megoldások gyártását is kérték tőlünk. Ez azt jelenti, hogy ha egy tervben valami nem egyértelmű vagy a megrendelő a megjegyzésben leírt egy kérést, hogy hogyan szeretné, ha összemontíroznánk/forgatnánk/tükröznénk/szerkesztenénk/stb. a tervét – ami esetleg csak számára egyértelmű -, biztos, hogy legalább 2-3 értelmezést tudunk majd hozzá társítani az eddigi tapasztalataink alapján. Ilyenkor elindul egy oda-vissza kommunikáció, hogy pontosítsunk, küldözgessük a fájlokat, hogy így megfelelő lesz-e? Aztán az időigényes levélváltások sorozata után megvalósulnának a módosítások, amit a tervező is el tudott volna végezni 10-15 perc alatt, de a felesleges körök miatt így napokat késhet a gyártásba kerülés, mire mindenki mindent jóvá hagy. Ha mindenképpen szükség van a fájlok szerkesztésére, és ezt Ön nem tudja elvégezni, akkor erre a munkára külön árat adunk.