Daily Archives: 2020-09-24

Posted by in Tudásbázis on 2020-09-24

A nyomtatott áramkörök tervezésére rengeteg különböző szoftvert használunk, mint pl. Eagle, Protel, OrCAD, Altium, KiCAD, stb. Minden programnak saját fájlformátuma van, amelyben az áramköri rajzolatot, furatok helyét, és egyéb adatokat tárolják. Ezekből egyértelműen rekonstruálható a terv (kapcsolási rajz). A nyomtatott áramkör gyártók gépeinek szoftverei azonban általában Gerber fájlokat fogadnak. Ennek oka, hogy a gyártók infrastruktúráját ésszerűtlen lenne minden egyes tervező szoftver formátumának fogadására felkészíteni (jogdíjak, több formátum – több hibalehetőség), és biztosítani kellene a folyamatos verziókövetést. A gyakorlatban ezek olyan nehézségek, amelyek miatt egyszerűbb, ha a gyártósorokon egy közös formátumot használ mindenki, ami egyértelmű, könnyen ellenőrizhető és akár módosítható.

A Gerber a nyomtatott áramköri lapok gyártásának ipari, szabványos fájlformátuma, amelyből a NYÁK gyártás megvalósulhat. A Gerber fájlok tulajdonképpen koordinátákat tartalmazó állományok, amelyek segítségével egyértelműen leírható a nyomtatott áramkör rajzolata. A vektoros jelleg miatt akár ”kézzel” is módosítható utólag, és igen nagy felbontás érhető el vele (akár 1nm). A szabványt az 1960-as és 1970-es években fejlesztették ki, és sok hasonlóságot mutat a CNC gépeken használt G kódos programnyelvvel. A ma használatos, újabb verziója hivatalos nevén az Extended Gerber, vagy más néven az RS-274X, bár a szakzsargonban még mindig a Gerber elnevezést használjuk.

A hagymányos Gerber formátumú fájlok (RS-274-D) nem tartalmazzák az ún. apertúrákat, ezeket külön fájlban vannak. Az apertúrák olyan alapvető alakzatok, amelyekkel a Gerber fájlokban megadott vektorok mentén rajzolunk. Az Extended Gerber (RS-274X) fájlok tartalmazzák a vektorok és az apertúrák adatait is, tehát egy adott réteg rajzolatát egyetlen fájl teljes egészében tartalmaz.

Néhány gyártó elfogad a Gerber formátumon kívül más típusú fájlokat is annak ellenére, hogy szinte az összes tervező szoftverből lehetséges a Gerber fájlok generálása. Ezek általában a legnépszerűbb tervező programok saját projektfájljai, és a NYÁK gyártó vállalja, hogy elkészíti a gyártáshoz szükséges konverziót, ami általában a Gerber fájlok elkészítését jelenti. A megrendelő szempontjából ez egy kényelmes megoldás, de érdemes megemlíteni, hogy a gyártó és a megrendelő által használt szoftverek verziókülönbségek miatt bekövetkezhetnek konverziós hibák a művelet során! A hibák oka a rossz (nem a vevő elképzeléseinek megfelelő) beállítások használata, vagy a konvertáló szoftver helytelen működése. Tipikusan ilyen esetekben fordul elő, hogy a rajzolat egyes elemei egymáshoz képest elcsúsznak, a nyomtatott áramkör adott méretei megváltoznak. A vevő pedig a kézhez vételkor nem érti, hogy miért nem azt kapta, amit szeretett volna.

A fenti problémák kiküszöbölése miatt kizárólag Extended Gerber (RS-274X) formátumú fájlokból vállaljuk a gyártást. Eagle, Sprint Layout vagy Diptrace, Altium, stb. projektfájlokból mi is vállaltuk néhány évig a Gerberek elkészítését, de nagyon sok problémát okozott az, hogy a tervezőszoftvereket nem megfelelően használták a megrendelők (pl. a pozíciónyomat rétegbe terveztek furatokat, teljesen más rétegekbe tervezték a rajzolatokat, mint amelyikbe szerették volna valójában, stb.), és utólag minket okoltak a hibás gyártásért, mondván, hogy a monitoron ez vagy az, így és így nézett ki. Felmerülhet a kérdés, hogy az ilyen hibákat miért nem vesszük észre a gyártás előkészítésnél. A helyzet az, hogy egyrészt nem látunk bele a megrendelő fejébe, másrészt pedig általában észrevesszük, de már annyi olyan tervet kaptunk, ami számunkra hihetetlennek tűnt, hogy a megrendelők így akarják gyártatni a paneleket, hogy úgy döntöttünk, minden olyan NYÁK-ot legyártunk, ami technológiailag legyártható. Természetesen, ha valamilyen extrém dolgot fedezünk fel a tervben, akkor egyeztetünk a megrendelővel. Ha a Gerber fájlok előállítását Ön végzi el, és azokban ellenőrzés után sem talál hibát, biztos lehet benne, hogy azt kapja tőlünk, amit megtervezett!

Miért van több Gerber fájl? Miért nem elegendő egyetlen fájl a gyártáshoz?

NYÁK gyártás több különböző lépésből áll, és minden egyes lépés végrehajtása külön gépen történik. Emiatt egyszerűbb és kevesebb a hibalehetőség, ha már eleve szétválasztva érkeznek az egyes “feladatok”. Tehát a szabvány miatt minden egyes rétegnek külön fájlban kell lennie, beleértve a lötstop és pozíciónyomat rétegeket is.

Miért nem Gerber alapúak a tervező szoftverek?

Felmerülhet a kérdés, hogy ha a Gerber formátum ilyen erős ipari szabvány, akkor a tervező szoftverek miért nem közvetlenül Gerber fájlokkal dolgoznak? A magyarázat az, hogy a tervező programokban a kapcsolási rajz és a nyomtatott áramköri terv között meghatározott kapcsolat áll fenn. A NYÁK-on levő alkatrészek lábait a kapcsolási rajz huzalozása alapján kötjük össze. Tehát ezek az elektromos kapcsolatok – melyeket a kapcsolási rajzon létrehozunk – ugyanúgy érvényesek a NYÁK terven is. A Gerber fájlokból azonban ezek a kapcsolatok nem feltétlenül rekonstruálhatók, mivel azok tulajdonképpen csak vektorgrafikus elemek halmaza, amelyek között a képi megjelenésükön kívül nem definiál a Gerber fájl semmilyen kapcsolatot. Egy Gerber alapú tervezőszoftverben tehát nem élvezhetnénk az automata huzalozó előnyeit, de nem is tudnánk törölni egy-egy gombnyomással egy tetszőleges hálózatrészt a NYÁK-tervből.

Hogyan nevezzük el a Gerber fájlokat?

A szabvány a fájlok elnevezésére nem tér ki, tehát elvileg bármilyen nevet és kiterjesztést választhat a megrendelő – de ez nem ajánlott, ugyanis ebben az esetben nekünk (gyártónak) kell kitalálnunk, hogy melyik rétegnek mi a funkciója. Ha a rétegek megkülönböztetésére nem utal semmi a fájlnévben vagy a kiterjesztésben, akkor például a TOP (Component) és a BOTTOM (Solder) réteg könnyen felcserélhető, és máris hibásak lesznek a legyártott NYÁK-ok.

Az ilyen hibák kiküszöbölésére érdemes az itt található elnevezéseket használni. Annak érdekében, hogy az Ön nyomtatott áramkörén a rétegek a megfelelő helyre kerüljenek a NYÁK gyártás során, kérjük, hogy lehetőség szerint csak ezen elnevezésekkel küldje el a Gerber fájlokat.

Mi az a .DRD vagy .DRL fájl?

A .DRD vagy . DRL fálj a furatokat tartalmazó állomány, amelynek EXCELLON 2 formátumúnak kell lennie, hogy gyártani tudjunk belőle. Az EXCELLON az egyik legelterjedtebb fúrófájl szabvány, és habár hivatalosan nincsen köze a Gerber formátumhoz, amikor a “Gerber fájlok”-ról beszélünk, a fúrófájlt is beleértjük.

Eagle felhasználóknak: szükség van-e az Eagle által generált .GPI és .DRI fájlra?

Nincsen. Ezek semmilyen többletinformációt nem tartalmaznak a gyártáshoz számunkra.

Diptrace 2.4.0.2-es verziójában nincsen lehetőség a beállítások elmentésére vagy későbbi betöltésére, mint pl. az Eagle-ben. A szoftver mindig az utolsó beállítást jegyzi meg, és azt kínálja fel a következő használatkor is, ezért jelen esetben a beállításokat az adott képernyőképeknél írom le.

Diptrace ingyenes verzióját két változatban lehet letölteni:

  • teljesen funkcionáló 30 napos próbaverzió vagy
  • korlátlan ideig, teljesen funkcionáló, de 300 forrszemre és 2 rétegre korlátozott verzióját non-profit használatra.

1. lépés: Megnyitás

A program indítása után nyissuk meg a NYÁK tervet!

2. lépés: A DRC konfigurálása

A Gerber fájlok generálása előtt győződjünk meg arról, hogy a NYÁK tervünk megfelel a gyárthatósági követelményeknek. A DRC – Design Rule Check, magyarul: tervezési szabályok ellenőrzése azért fontos, mert ha a terv pl. olyan rajzolatot vagy furatméretet tartalmaz, amely túl finom vagy túl kis méretű, akkor nem lesz gyártható. A tervezési szabályokról itt olvashat bővebben.

Az ellenőrzés automatikus, csak néhány paramétert kell megadni, tehát azt a lépést mindössze egyszer kell elvégezni.

A Diptrace-ben lehetőség van az úgynevezett Real-time DRC funkció használatára. Ennek a bekapcsolásával a tervezés közben, mindenféle külön parancs nélkül, automatikusan jelezni fogja a program, ha túl közel helyezzük el a vezetősávokat vagy forrszemeket egymáshoz, ha túl keskeny vezetőt rajzolunk két forrszem közé, illetve minden olyan tevékenységet, amely az általunk megadott tervezési szabályokkal ellentétes. Ez a funkció nagyon megkönnyíti a munkát, és drasztikusan csökkenthető vele a tervezési idő, ezért kifejezetten ajánljuk a használatát! A funkció bekapcsolásáról lejjebb lesz szó.

  • A DRC konfigurálásához nyissuk meg a Verification/Design Rules… menüt!

Ekkor megjelenik az az ablak, ahol a tervezési szabályok megadására van lehetőség. Ebben az ablakban:

  • Pipáljuk be a Check ClearancesCheck SizesEnable Real-time DRC és a Show a list of errors or “No errors” message checkbox-okat! Ezzel engedélyeztük a távolságok és méretek ellenőrzését, illetve a Real-time DRC funkciót (ez utóbbi természetesen nem feltétlenül szükséges, de ajánlott).

  • Töltsük ki a táblázatot a NYÁKÁRUHÁZ.HU tervezési szabályainak megfelelően, azaz mindenhova írjunk 0,15mm-t, kivéve az utolsó sorba (Board), ahova 0,5mm-t!

Ezek után ezt kell látnunk:

  •  Most váltsunk át a Clearances fülről a Sizes fülre, és adjuk meg a következő adatokat!

Minimum:
Trace: 0,15mm – minimális vezetőszélesség
Drill: 0,3mm – minimális furatátmérő
Ring Size: 0,15mm – minimális vezetőszélesség a furat körül (maradékgyűrű)

Maximum:
Plated hole: 6.00mm – maximális galvanizált furat
Non-plated hole: 6.00mm – maximális nem galvanizált furat
Ring Size: 50,833mm – maximális vezetőszélesség a furat körül (maradékgyűrű)

  • Kattintsunk át a Real-time DRC fülre! Itt pipáljuk be a Manual RoutingCreating / Editing Objects és a Moving Objects checkbox-okat. Ezután a kézi huzalozás, az objektumok szerkesztése és mozgatása során a Real-time DRC automatikusan jelezni fogja, ha hibát talál, így azt azonnal korrigálhatjuk. Az OK gomb megnyomásával zárjuk be az ablakot!

3. lépés: A DRC lefuttatása

A DRC lefuttatásához válasszuk ki a Verification/Check Design Rules menüt, vagy nyomjuk meg az F9 gombot!

  • Ha a terv mindenben megfelel a tervezési szabályoknak, akkor azt a program egy felugró ablakban jelzi “No errors found” felirattal. Ebben az esetben a Gerber fájlok exportálását megkezdhetjük!
  • Ha DRC hibát talál a szoftver, akkor azt az alábbi példa szerint jelzi. Itt a Trace (vezető) és Pad (forrszem) közötti távolságot átállítottuk 0,15mm-ről 0,5mm-re, és a DRC lefuttatása után a program egy felugró ablakban jelezte a hibákat, illetve a rajzon bekarikázta pirossal a problémás részeket.

Ha a tervünkben a DRC hibát talál, javítsuk ki (helyezzük távolabb a problémás vezetőket egymástól, használjunk nagyobb furatot a jelzett helyen, stb.), majd ismét futtassuk le a DRC-t. Ezt addig ismételjük, amíg nem lesz hiba a tervben, és csak ezután exportáljuk a Gerber fájlokat, mert a NYÁK gyártás csak olyan fájlokból kivitelezhető, amelyek megfelelnek az előírt tervezési szabályoknak.

A Sprint Layout 6.0-ás verziójában nincsen lehetőség a beállítások elmentésére vagy későbbi betöltésére, mint pl. az Eagle-ben. A szoftver mindig az utolsó beállítást jegyzi meg, és azt kínálja fel a következő használatkor is, ezért jelen esetben a beállításokat az adott képernyőképeknél írjuk le.

1. lépés: megnyitás

A program indítása után nyissuk meg a NYÁK tervet!

2. lépés: a DRC lefuttatása

Az ellenőrzés automatikus, csak néhány paramétert kell megadni. Ehhez kattintsunk a  uagesl_14  ikonra, amelyet a jobb felső sarokban találunk. Ekkor megjelenik a DRC ablak. Az alábbi képernyőképpel megegyező módon pipáljuk be az összes ellenőrizendő tételt, és az alábbi értékeket írjuk be. Az alábbi értékek csak tájékoztató jellegűek, példaként szolgálnak a beállításhoz, a pontos technológiai határértékekről itt tájékozódhat! A DRC-t attól függően kell konfigurálnia, hogy milyen kategóriában kíván gyártatni!

Copper: 0.15mm – a ground plane fólia és a többi vezető közötti minimális távolság
Drillings: 0.30mm – a furatok közötti minimális távolság
Drilling min: 0.30mm – minimális furatátmérő
Drilling max: 6.00mm – maximális furatátmérő
Track min: 0.15mm – minimális vezetőszélesség
Annular ring min: 0.15mm – minimális vezetőszélesség a furat körül (maradékgyűrű)
Silkscreen min: 0.10mm – a pozíciónyomat vonalai közötti távolság

Az adatok megadása után nyomjuk meg a  uagesl_15  gombot az ellenőrzéshez. Ha a gomb felett a  uagesl_16  felirat jelenik meg, akkor nincsen hiba a tervben, a Gerber fájlok exportálását elkezdhetjük.

Ha DRC hibát talál a szoftver, akkor azt az alábbi példa szerint jelzi. Itt, az első képen a minimális vezetőszélességet 1,15mm-re állítottuk, és rögtön mind a 14 vezetősávot hibásnak jelezte a szoftver (Track too thin – Vezetősáv túl vékony).

Ezen a képen a minimális furatméreteket 1,3mm-re állítottuk, így mind a 23 furatot túl kicsi átmérőjűnek jelzi (Drilling too small – Furat túl kicsi).

Ha minden hibát kijavítottunk, és ezt DRC-vel is leellenőriztük, akkor tervünk megfelel a NYÁK gyártás követelményeinek, és már nincs akadálya, hogy a szükséges Gerber fájlokat létrehozzuk. A Gerber fájlok létrehozásához itt talál segítséget.

Posted by in Tudásbázis on 2020-09-24

Az Eagle-ben az ellenőrzés teljesen automatizált, a vizsgálathoz elegendő a tervezési szabályokat megadni, vagy az általunk készített .DRU fájlt betölteni, amelyben mi már megadtuk a szükséges paramétereket.

NYAKARUHAZ.DRU-k letöltése

A DRC manuális beállításához a tervezési szabályokat itt találja meg.

Néhány Eagle-t használó megrendelőnk jelezte, hogy a letöltött NYAKARUHAZ.DRU fájl lefuttatása után sok-sok hibát jelez a NYÁK tervben, holott az egyértelműen megfelel a gyártási követelményeknek. Pl. egy 0,4mm széles vezetőt túlságosan vékonynak talál a DRC, pedig az lehetne akár 0,15mm széles is. Ha Ön is ilyen problémával szembesül, akkor is megrendelheti a NYÁK gyártást, mert mi úgyis leellenőrizzük még egyszer, és jelezzük, ha tényleg van a tervben DRC hiba.

1. lépés

A NYAKARUHAZ.DRU fájlt másoljuk be az Eagle dru könyvtárába. Nálunk ez az elérési útvonal így néz ki:

C:\EAGLE-7.1.0\dru

2. lépés

A tervezés befejezése után válasszuk ki az Eszközök/DRC… menüt!

3. lépés

A DRC ablakban lehetőség van az egyes füleken belül arra, hogy kézzel beírjuk a minimális vezetőszélességet, furatméretet és egyéb jellemzőket, amelyek a terv leellenőrzéséhez szükségesek. A hibák elkerülése miatt a NYÁKÁRUHÁZ.DRU fájl betöltését javasoljuk a Betöltés… gomb segítségével. Ha manuálisan szeretné kitölteni ezeket az értékeket, akkor a szükséges paramétereket a technológiai határértékeknél találja.

4. lépés

A betöltés után az Ellenőrzés gombra kattintva azonnal megjelennek a hibák a jobb alsó sarokban levő ablakban. Jelen példában a furatok 0,3mm átmérőjűek, a .DRU fájlban pedig szándékosan 0,6mm-es minimum furatátmérőt határoztunk meg, hogy az Eagle hibát jelezzen.

Ahhoz, hogy ne legyen hiba az ellenőrzés után, két dolgot tehetünk:

  1. A DRC konfigurálásánál átírjuk a minimális furatátmérőt akkorára, ami a legkisebb furattal megegyező vagy kisebb méretű. Ezt azonban semmiképpen sem javasoljuk, hiszen így lehetséges, hogy gyárthatósági követelmények alá kerül a tervünk!

  2. Átszerkesztjük a via-kat vagy furatokat megfelelően nagy méretűre.

További hibát okozhat, ha a vezetősávok túl közel vannak egymáshoz vagy a furatokhoz, via-khoz, illetve a panel kontúrjához. Ebben az esetben az Eagle az alábbi ábra szerint jelzi a hibát.

Természetesen itt is beállítható kisebb értékre a DRC beállításokban a vezetők közötti távolság, de ezt az előzőhöz hasonlóan nem ajánljuk. A hibákat célszerű a vezetők más úton történő elvezetésével javítani.

Ha minden hibát kijavítottunk, akkor a DRC újbóli futtatása után már “DRC: Nincs hiba.” üzenetet kell, hogy kapjunk, ami a bal alsó sarokban jelenik meg az Eagle-ben.

Ez azt jelenti, hogy a tervünk megfelel a NYÁK gyártás követelményeinek, és már nincs akadálya, hogy a szükséges Gerber fájlokat létrehozzuk. A Gerber fájlok létrehozásához itt talál segítséget.

Posted by in Tudásbázis on 2020-09-24

Miután létrehoztuk a kapcsolási rajz alapján előírt összeköttetéseket a NYÁK terven, szükséges leellenőriznünk, hogy a terv megfelel-e a gyárthatóság követelményeinek.

Erre a feladatra a NYÁK tervező szoftverek többsége tartalmaz egy úgynevezett DRC (Design Rule Check, magyarul tervezési szabályok ellenőrzése) funkciót. Ahhoz, hogy az ellenőrzést le lehessen futtatni, szükséges megadni a programnak a tervezési szabályokat. Ezek azokat a határértékeket jelentik, amelyek technológiai szempontból még garantálhatóan kivitelezhetők. Például, a NYÁK gyártás során az egyik legfontosabb paraméter a vezetősávok szélessége. Esetünkben ennek minimum 0,15mm-nek kell lennie, de előfordulhat, hogy figyelmetlenségből valaki 0,1mm-es vezetékekkel tervez. Ha a megfelelően felparaméterezett DRC ellenőrzést lefuttatja, akkor azonnal látni fogja, hogy a tervében melyek azok a részek, amelyek nem felelnek meg a gyártási követelményeknek.

Minden szoftvernek más-más kinézetű a DRC konfigurálási felülete és rendszere, de végsősoron mindnek ugyanazokat az adatokat kell megadni. Ezek általában a következők:

  • minimális vezetőszélesség,
  • minimális furatméret,
  • minimális távolság a vezetők között,
  • minimális távolság a furatok között,
  • minimális távolság a vezetők és furatok között,
  • minimális távolság a kontúrtól,
  • maximális furatméret fúróval fúrva.

A fentieken kívül a komolyabb tervezőszoftverekben további szabályok megadására is van lehetőség, de általában ezek a legfontosabbak. A DRC beállítása után bármikor futtathatjuk az ellenőrzést, és ez a legtöbb szoftverben 1 vagy 2 kattintást jelent.

Sőt, bizonyos programok (pl. Altium, Diptrace) valós idejű DRC funckiót is tartalmaznak, ami azzonnal jelzi a beállított tervezési szabályok alapján, ha egy vezetőt túl közel tennénk a másikhoz, vagy bármi olyat terveznénk, amely nem felel meg a gyárthatósági követelményeknek. A bal oldali képen a Diptrace a tervezés közben valós időben mutatja, hogy túl közel vannak a vezetők egymáshoz.

A DRC természetesen elvégezhető a sok programban megtalálható “autoroute” funkcióval összehuzalozott NYÁK terven is, de az automata huzalozó eleve a tervezési szabályokból kiindulva (a DRC-ben beállított paraméterekkel) készíti el a huzalozást, tehát a létrejött terv biztosan megfelel a beállított tervezési szabályoknak, így azt nem feltétlenül szükséges ellenőrizni, ha utólag kézzel nem módosítottuk a tervet.

Kivételes esetek

Előfordulhatnak olyan esetek, amikor a DRC hibát jelez annak ellenére, hogy a terv láthatóan jó. Ez tipikusan akkor fordul elő, amikor egy összefüggő földfóliát vékony vonalakból hozunk létre, a DRC pedig jelzi, hogy túl vékonyak a vonalak, és túlságosan közel (átfedésben) vannak egymással.

A másik kivételes eset, amikor a terv elektronikailag funkcionáló részei megfelelnek a tervezési szabályoknak, de a rézrétegeken levő feliratok már túlságosan vékony vonallal vannak megrajzolva.

Amikor egy megrendelés beérkezik hozzánk, az első dolog amit elvégzünk, az a DRC ellenőrzés. Ennek során a fenti két esetet kivételként kezeljük, és nem jelezzük a megrendelő felé, mint DRC hibát. A 0,15mm-nél vékonyabb vonalvastagsággal tervezett feliratok is általában szépek lesznek, de extrém esetben ezek minőségét garantálni már nem tudjuk.

Miért érdemes a DRC-t elvégezni a megrendelés előtt?

Természetesen a DRC elvégzése nem kötelező, de ha az Ön tervezőszoftvere alkalmas erre, megéri rászánni az időt. Ugyanis, ha DRC hibát tartalmazó tervet kapunk, akkor utána egyeztetnünk kell a vevővel a hiba kijavításáról, ami egész biztosan több időt fog igénybe venni, mint egy DRC ellenőrzés lefuttatása. A hibákat az egyeztetés alapján mi is ki tudjuk javítani, de a hibamentes terv leadásával a gyártás a lehető leghamarabb elkezdődik, amivel időt (azaz pénzt) takaríthat meg.

A stencil használata drasztikusan csökkentheti az SMD alkatrész beültetés (forrasztás) idejét. Az alábbi rövid leírással szeretnénk megismertetni a stencil egyik legegyszerűbb felhasználását azokkal a felhasználóinkkal, akik eddig még nem ismerték az eljárást, és az időigényes kézi forrasztás helyett gyorsabb alternatívát keresnek. A forrasztópaszta nyomtatására a sorozatgyártásban stencilnyomtató gépeket használnak, amelyekhez ugyancsak megfelelőek az általunk forgalmazott stencilek. (Az SMD alkatrészek beültetése sorozatgyártásban ma már elképzelhetetlen lenne stencilnyomtatás nélkül!)

FIGYELEM! Az alábbi eljárásra, illetve a reflow kemencés forrasztásra csak a szelektív felületkezelésű NYÁK-ok alkalmasak. Ne használja ezt az eljárást nem szelektív felületkezelésű (pl. galvánónozott) NYÁK-on, mert a forrasztásgátló lakkréteg alatti ón megolvadhat, és elszívhatja a forrszemekről az ónt, illetve tönkreteheti a forrasztásgátló lakkot. Ha a NYÁK-ot tőlünk rendeli, akkor nem kell aggódnia, mert nálunk kizárólag szelektív felületkezelésű NYÁK-ot tud rendelni! (Azaz csak a szabadon maradó rézfelületek vannak ónozva, a forrasztásgátló lakkréteg alatt nincsen ón.)

 

1. Rögzítsen le az asztalra pl. két másik ugyanolyan vastagságú NYÁK lemezt, amelyekhez illeszkedik a beültetendő NYÁK.

2. Illessze hozzájuk a NYÁK-ját.

3. Helyezze rá a stencilt úgy, hogy a kivágások fedésbe kerüljenek az SMD pad-ekkel.

4. Ragasztószalaggal rögzítse a stencilt a beállított helyen.

5. Nyomjon a szükségesnél több forrasztópasztát a stencilre. A paszták többségét hűtőszekrényben kell tartani, különben a szavatosságukat idő előtt elveszítik, és alkalmatlanok lesznek a forrasztásra! Ezért forrasztópasztát csak olyan helyről vásároljon, ahol azt biztosan hűtve tárolták.

6. Spatula vagy hasonló eszköz segítségével kezdje el erőteljesen lehúzni a pasztát a stencilen. Ügyeljen az erőteljes mozdulatra, és csak EGYSZER, határozottan húzza le a pasztát, különben a stencil alatt kinyomódhat a paszta a pad-ek mellé!

7. Ellenőrizze a művelet sikerességét. Amennyiben a lehúzás nem sikerült megfelelően, törölje le a pasztát, és húzzon le ismét egy adag pasztát.

8. Csipesszel vagy vákuumszippantóval tegye a helyükre az alkatrészeket.

9. Hőlégfúvóval (típustól függően 250-350 °C-os beállítás mellett) folyamatosan megközelítve melegítse a forrasztandó részeket. Ideális esetben a teljes forrasztási folyamat kezdetben néhány percig tart egy adott részén a panelnek, de gyorsabb a környező részeken, ahol a panel már átmelegedett. Reflow kemencés forrasztásnál a panel teljes forrasztási ideje tovább rövidülhet.

10. Ha a beforrasztott alkatrészek mellett forrasztási maradék keletkezik, akkor kefével és denaturált szesszel távolítsuk el.

A nyomtatott áramkörök beültetésénél egy kritikus SMD alkatrészszám felett szinte elengedhetetlen a stencillel történő forrasztópaszta nyomtatás, amely történhet kis darabszámnál kézzel vagy nagyobb sorozat esetén géppel.

A stencilek kézi használatáról bővebben itt olvashat.

Mi szükséges a stencil megrendeléséhez?

Stencilt a NYÁK gyártás oldalon rendelhet NYÁK gyártás mellé, kizárólag stencil rendelésére nincsen lehetőség. A NYÁK megrendelésekor pipálja be a “Stencilt kérek” opciót. A stencil mérete ekkor a NYÁK méretétől oldalanként 20-20mm-rel nagyobb lesz (kifutó), hogy legyen elegendő kifutó a forrasztópaszta lehúzásakor. A NYÁK terv körvonalán kívül eső rajzolatokat és kivágásokat a stencil tervből is töröljük!

A stencil gyártásához szükséges fájl nem más, mint egy olyan Gerber fájl, amely az SMD pad-ek helyén található kivágásokat és a stencil körvonalát tartalmazza. 

Ha pl. egy kétoldalas NYÁK mindkét oldalán vannak SMD alkatrészei, és mindkét oldalhoz szeretne stencilt rendelni, akkor 2db (oldalanként 1-1db) plusz fájlt kell küldenie a NYÁK terv mellé. Az alábbi kép egy alkatrész oldali stencil Gerber fájljának tartalmát mutatja:

A NYÁK tervező szoftverek jelentős többsége képes a stencilfájlok előállítására a többi Gerber fájllal együtt. A hibalehetőségek miatt mi nem vállaljuk a stencilfájlok generálását, ha ezek nem állank rendelkezésére.

Milyen egyéb paramétereket érdemes figyelembe venni a rendeléskor?

A nálunk rendelhető stencilek anyaga 0,1, 0,12 vagy 0,15mm vastagságú rozsdamentes acél, és lézervágással készülnek. A kivágandó alakzatok területének csökkentése nem szükséges, mivel a lézervágott stencil méretei sokkal pontosabbak, mint pl. a vörösrézből kémiai eljárással maratott pasztalemezeké, esetünkben az eltérő technológia miatt a túlmaródás és alámaródás veszélye nem áll fenn. A nagyfelületű SMD pad-ek területét hálóval érdemes csökkenteni (amennyiben erre van lehetőség az Ön tervező szoftverében), ezzel elkerülhető, hogy túl sok paszta kerüljön a nagyobb alkatrészek alá, amit azok kinyomnak maguk alól.

Kisméretű NYÁK-okhoz rendelt stencil kivételes esete

Ha olyan NYÁK-ból rendel pl. 10-50-100db-ot, amelynek valamely mérete 20-30mm-nél kisebb (pl. 15x10mm vagy 19x100mm) vagy ahhoz közeli, ÉS a NYÁK gyártás oldalon a Speciális beállításoknál a Kézbesítés formájánál a “Panelizálva és egyesével is megfelel” opciót választja, ÉS a “Stencilt kérek” opciót is bejelölte, akkor várhatóan a keskeny vagy kisméretű NYÁK-okat panelizálni fogjuk, és ritzelt vagy kitördelhető táblában szállítjuk le, de a stencil egy darabhoz készül!

Ez azt jelenti, hogy a stencil használatához előbb szét ki tördelnie a táblából az egyes NYÁK-okat, és ezután fogja tudni elvégezni a pasztanyomtatást a stencillel. Valószínűleg a széttördelés után szükséges némi utólagos sorjátlanítás, illetve mindenképpen vegye figyelembe, hogy a ritzelésnek és a kitördelhető marás pozíciójának is van pontatlansága. Ha kisméretű panelekből rendel nagyobb mennyiséget stencillel együtt, akkor mindenképpen javasoljuk, hogy panelizálva rendelje meg a gyártást, hogy a panelhez készülő stencil is panelizálva készüljön el!

A kitördelhető marás a sorozatgyártásban szokásos eljárás. Az egyedi NYÁK terveket egymás mellé montírozzuk, és megtervezzük a gyártáshoz szükséges további panelrészeket. Így az egyedi NYÁK-unk sorozatgyártásra is alkalmas lesz, beültetés után pedig kézi erővel is könnyen széttördelhetők a darabok. Mivel a panelizálással kapcsolatban rengeteg kérdés merül fel ügyfeleink részéről, szeretnénk annak egyik lehetséges tervezési menetét ismertetni az alábbiakban.

Ha nem járatos a panelizálásban, akkor kérjük, mindenképpen olvassa el a Panelizálás tervezése – általános ismertető cikkünket, mielőtt tovább olvasna!

A tervezés menete

Ha készen vagyunk az egyedi NYÁK tervével, akkor jöhet a panelizálás! Ne feledjük el, hogy a lokális fidukat ekkorra már el kellett helyeznünk a terven, ha szükség van ezek használatára a beültetés és ellenőrzése során (AOI – Automated Optical Inspection)!

A törőfülek kialakítása

A kitördelhető marásnál a panelben az egyedi NYÁK-okat úgynevezett törőfülek tartják benn. Ezeknek elég stabilaknak kell lenniük ahhoz, hogy az egyedi NYÁK-okat a beültetés alatt benntartsák a panelben, de egyben szükséges, hogy viszonylag könnyen, kézi erővel el lehessen törni őket, amikor az áramkör már elkészült. A törőfülek kialakításánál általában fő két megoldástípust szokás alkalmazni.

1. Sarkoknál törhető változat: ha az egyedi NYÁK téglalap alakú, és a sarkoknál sincs a tervben lekerekítés, akkor a legegyszerűbben megtervezhető ez a fajta változat. Az elrendezés lényege, hogy az egyedi NYÁK oldalai mentén megrajzoljuk a kontúrmarás vonalait, azonban a sarkoknál nem kötjük össze őket (a kontúrvonalakat célszerű 2mm-es vastagságú vonallal rajzolni, mert a gyártáskor is ekkora szerszámot fogunk használni). Így a sarkokon kis fülek keletkeznek, amiket lemezollóval, csípőfogóval vagy kézi erővel is eltörhetünk. Az egyedi NYÁK-ok sarkainál maradó kis részbe egy 1mm-es furatot is tehetünk. Ezt használhatjuk arra, hogy oszlopos fúrógépen fúrással válasszuk szét a kész paneleket, és az 1mm-es furat megvezesse a nagyobb fúrót.

2. Tetszőleges helyen levő törőfüles változat: gyakorlatilag bármilyen alakú egyedi NYÁK esetén használható, ott is, ahol a ritzelés nem feltétlenül (pl. kör alakú NYÁK).

Mivel az első változat megtervezése nagyon egyszerű, a második változat megtervezését ismertetjük részletesebben.

A paneltervezést célszerű a törőfülek elhelyezésével kezdeni. Azt, hogy pontosan hány törőfülre van szükség ahhoz, hogy egy adott panel stabil maradjon, mindig az adott elrendezéstől, panelvastagságtól függ. A legtöbb esetben jó kiindulási alap lehet, ha az egyedi NYÁK kontúrja menték 30-50mm-es távolságonként teszünk le egy-egy törőfület.

A törőfüleket általában kis átmérőjű furatokkal könnyítjük ki a könnyebb kitördelhetőség érdekében. Fontos követelmény, hogy a beültetés után kézi erővel kitördelhetőek legyenek az egyedi NYÁK-ok, ehhez a jól bevált méreteket lejjebb ismertetjük. Túl kevés törőfül használata rontja a panel stabilitását, túl sok törőfüllel pedig nehéz vagy nem lesz lehetséges a kitördelés.

Kérdés lehet, hogy a törőfül kialakításánál mekkorák legyenek a könnyítőfuratok méretei és azok milyen távolságra helyezkedjenek el egymástól. A törőfül tervezésénél mi 0,7mm átmérőjű furatokat használunk, és a furatok középpontjainak távolságát 1,05mm-re állítjuk be. Tehát a furatok szélei között 0,25mm-es anyagvastagság marad. Tapasztalat szerint a furatátmérő 0,4-1mm között ideális, a furatszélek közti távolságnak pedig fixen bevált a 0,25mm-es távolság. Egymás mellett általában 3-6db furat lerakása az optimális.

A törőfülek által hagyott sorja

A panelből történő kitördelés után a törőfüleknél sorja marad vissza. A törőfülek helyét az alábbiak szerint érdemes megválasztani:

1. Ha fontos az esztétika, akkor a körvonalon kívülre helyezzük el a törőfülek furatait. A kitördelés után csiszolással a törés nyomai teljesen eltávolíthatóak.

2. Ha van a kontúron belül elegendő hely, és a csiszolásra fordított idő megtakarítása a cél, akkor a kontúron belülre helyezzük el a törőfüleket. A visszamaradó részek a kontúrvonalon belülre esnek, így pl. ha egy szűk helyre kell beférnie a NYÁK-nak, akkor a kitördelés után további műveletek nélkül dobozolható.

Ha nincs túlzott jelentősége a fenti szempontok közül egyiknek sem, akkor tegyük a kontúrvonal közepére a könnyítőfuratokat.

tipp_ikon_4 Ha minimális sorját szeretnénk, akkor érdemes a furatméretet inkább 0,4mm-esre választani.

A törőfül típusának kiválasztása után tegyük le a kiválasztott méretű furatokat egymástól megfelelő távolságra a kontúr mentén. A példában mi a kontúrvonal középpontjára helyezzük a törőfülek furatait.

Ezután rajzoljuk körbe legalább 2mm vastagságú vonallal az egyedi NYÁK kontúrját. A törőfüleknél hagyjuk ki a szükséges helyet ezen az új kontúrvonalon! Az eredeti kontúrvonalat ekkor már kitörölhetjük, nem lesz rá szükség. Az így kapott rajz egy törőfülekkel ellátott egyedi NYÁK.

A bonyolult kontúrral rendelkező tervek esetében problémát okozhat vagy nagyon sok időt vehet igénybe a kitördelhető marás vonalainak kézzel történő megtervezése, és a legtöbb szoftver nem tartalmaz olyan funkciót, ami ezt a folyamatot megkönnyítené. Ha ilyen problémával találkozik, kérje árajánlatunkat a tervezésre!

A törőfüles egyedi NYÁK panelizálása

A következő lépés, hogy a beültetővel előzetesen egyeztetett elrendezést létrehozzuk (az elrendezés most legyen 3×3-as). Az elrendezés létrehozása nem jelent mást, minthogy egymás mellé másoljuk a terveket a megadott 3×3-as ismétlésszámban. Ennek során mindenképpen hagyjunk legalább 2mm-nyi távolságot az egyes tervek között, ahol a marószerszám elfér majd. Nagyobb méretű, pl. A4-es panel esetén érdemes nagyobb távolságot hagyni a tervek között, hogy elegendően stabil maradjon a panel a beültetéshez.

A nagyobb méretű panelek esetén az egyedi NYÁK-ok között hagyott helyen levő anyag merevíti a panelt.

tipp_ikon_4 Sorozatgyártásnál érdemes figyelembe venni, hogy a NYÁK gyártás árát növeli, ha az egyedi NYÁK-okat szellősen helyezzük el a panelon, hogy annak stabilitását növeljük. Mindenképpen számoljunk az ez által okozott többletköltséggel!

A példát a szorosan egymás mellé helyezett tervekkel folytatjuk.

Rajzoljuk meg a panelkeretet (ha van belső marás az egyedi NYÁK-on, akkor természetesen azt hagyjuk meg). A panelkeret szélessége általában 5-10mm szokott lenni. A fontos az, hogy a beültetőgépnek legyen elég felülete a panel megfogásához. Panelkeretet nem szükséges minden oldalra tervezni, de általában legalább két szemközti (hosszabb) oldalra célszerű. Stabilitási szempontból általában jobb, ha a panelt teljesen körbeveszi panelkeret, de van néhány kivételes eset, ahol szinte egyáltalán nem számít. Ebben a példában teljesen körbevesszük a panelt kerettel.

A panelkeretet a sarkainál általában 1mm-rs rádiusszal vagy letöréssel lekerekítjük. Ezzel némi védelmet tudunk biztosítani a panel számára, ha véletlenül egy-egy munkafolyamat közben leesne a földre. Ekkor ugyanis szinte mindig a sarkára esik a panel, és az éles sarkú panelek könnyen deformálódnak a sarkaiknál, ami azt okozhatja, hogy pl. a forrasztópaszta nyomtatásnál a stencil nem tud rásimulni teljesen a panelra, és ez hibás pasztázást okozhat. A lekerekített sarkok nehezebben sérülnek, mint az élesek.

Rajzoljuk meg a beültetéshez szükséges panel fiducial-okat. A panelkereten általában elegendő összesen 2-3db fidu is pl. ebben az elrendezésben: bal alsó sarok, bal felső sarok, jobb felső sarok. Jelen példában a NYÁKÁRUHÁZ-nál szokásos kör és kereszt alakú fidu-kat tesszük le a sarkokba, de a kereszt alakúak elhagyhatók.

A leggyakrabban használt körfidu kialakítása mindössze annyiból áll, hogy az egyik rézrétegre leteszünk egy 1mm átmérőjű kitöltött kört, majd ugyanezen réteghez tartozó lötstop rétegbe pedig egy 3mm-es kitöltött kört. Ha kettő vagy többrétegű a gyártatni kívánt panel, és mindkét oldalán szükséges gép beültetés, akkor a fidu-kat rögtön másoljuk is át az ellenkező oldali réz és lötstop rétegbe is! Többrétegű NYÁK esetén a belső rétegekbe nem szükséges fidu-kat tenni.

Ha szükség van rá a beültetéshez, hullámforrasztáshoz, pasztanyomtatáshoz vagy más művelethez illesztőfuratokra (ezt a beültetővel kell egyeztetni!), akkor rajzoljuk be a szükséges illesztőfuratokat a panelkeret széleire. Ezek átmérője túlnyomó többségben egységesen 3mm szokott lenni, de természetesen igénytől függően bármilyen méretűek lehetnek.

A panelterv ezzel elkészült a NYÁK gyártáshoz.

A ritzelés a sorozatgyártásban szokásos eljárás. Az egyedi NYÁK terveket egymás mellé montírozzuk, és megtervezzük a gyártáshoz szükséges további panelrészeket. Így az egyedi NYÁK-unk sorozatgyártásra is alkalmas lesz, beültetés után pedig kézi erővel is könnyen széttördelhetők a darabok. Mivel a panelizálással kapcsolatban rengeteg kérdés merül fel ügyfeleink részéről, szeretnénk annak egyik lehetséges tervezési menetét ismertetni az alábbiakban.

Ha nem járatos a panelizálásban, akkor kérjük, mindenképpen olvassa el a Panelizálás tervezése – általános ismertető cikkünket, mielőtt tovább olvasna!

A tervezés menete

Ha készen vagyunk az egyedi NYÁK tervével, akkor jöhet a panelizálás! Ne feledjük el, hogy a lokális fidukat ekkorra már el kellett helyeznünk a terven, ha szükség van ezek használatára a beültetéshez és az ellenőrzés ellenőrzése miatt (AOI – Automated Optical Inspection)!

A következő lépés, hogy a beültetővel előzetesen egyeztetett elrendezést létrehozzuk (az elrendezés most legyen 3×3-as). Az elrendezés létrehozása nem jelent mást, minthogy egymás mellé másoljuk a terveket a megadott 3×3-as ismétlésszámban. Mivel most ritzeléssel tervezünk, az egyedi NYÁK-okat közvetlenül egymás mellé kell másolnunk. Nem kell helyet hagynunk a tervek között, a ritzelés nem fogja megváltoztatni a panelból végül széttördelt egyedi NYÁK-ok méretét.

Az egyedi NYÁK-ok eredeti kontúrvonalait távolítsuk el, és rajzoljuk meg a panelkeretet (ha van belső marás az egyedi NYÁK-on, akkor természetesen azt hagyjuk meg). A panelkeret szélessége általában 5-10mm szokott lenni. A fontos az, hogy a beültetőgépnek legyen elég felülete a panel megfogásához. Panelkeretet nem szükséges minden oldalra tervezni. Stabilitási szempontból általában jobb, ha a panelt teljesen körbeveszi panelkeret, de van néhány kivételes eset, ahol szinte egyáltalán nem számít. Ha például kizárólag ritzeléssel tervezzük a panelt, akkor elegendő két (hosszabb) szemközti oldalra keretet tenni. Ebben a példában teljesen körbevesszük a panelt kerettel. Ha nálunk rendeli meg a beültetést, akkor a mi gépeinknél nem szükséges panelkeret a megfogáshoz.

A panelkeretet a sarkainál általában 1mm-rs rádiusszal vagy letöréssel lekerekítjük. Ezzel némi védelmet tudunk biztosítani a panel számára, ha véletlenül egy-egy munkafolyamat közben leesne a földre. Ekkor ugyanis szinte mindig a sarkára esik a panel, és az éles sarkú panelek könnyen deformálódnak a sarkaiknál, ami azt okozhatja, hogy pl. a forrasztópaszta nyomtatásnál a stencil nem tud rásimulni teljesen a panelra, és ez hibás pasztázást okozhat. A lekerekített sarkok nehezebben sérülnek, mint az élesek.

A következő lépés a ritzelési vonalak berajzolása. Fontos szempontok ennél a pontnál:

  • két párhuzamos ritzelési vonal között legalább 3mm távolság legyen
  • a ritzelési vonalaknak végig kell menniük a teljes panelen és csak egyenes vonalúak lehetnek
  • a ritzelési vonalak középpontjától legalább 0,5mm-re legyenek a rézrétegek rajzolatai
  • a ritzelési vonalak a panel szélein 5-5mm-rel fussanak túl, és lehetőleg különálló rétegbe (Gerber fájlba) kerüljenek
  • a panelon egy-egy ritzelés hossza legalább 80mm legyen

Rajzoljuk meg a beültetéshez szükséges panel fiducial-okat. A panelkereten általában elegendő összesen 3db fidu pl. ebben az elrendezésben: bal alsó sarok, bal felső sarok, jobb felső sarok. Jelen példában a NYÁKÁRUHÁZ-nál szokásos kör és kereszt alakú fidu-kat tesszük le a sarkokba.

A leggyakrabban használt körfidu kialakítása mindössze annyiból áll, hogy az egyik rézrétegre leteszünk egy 1mm átmérőjű kitöltött kört, majd ugyanezen réteghez tartozó lötstop rétegbe pedig egy 3mm-es kitöltött kört. Ha kétoldalas a gyártatni kívánt panel, és mindkét oldalán szükséges gép beültetés, akkor a fidu-kat rögtön másoljuk is át az ellenkező oldali réz és lötstop rétegbe is ugyanazokba a pozíciókba, ahol a másik rétegre tettük őket! Többrétegű NYÁK esetén értelemszerűen csak a külső rétegekre szükséges fidu-kat tenni.

Ha szükséges a beültetéshez, hullámforrasztáshoz, pasztanyomtatáshoz vagy más művelethez illesztőfuratokra (ezt a beültetővel kell egyeztetni!), akkor rajzoljuk be a kívánt illesztőfuratokat. Ezek átmérője túlnyomó többségben egységesen 3mm szokott lenni.

A panelterv ezzel elkészült a NYÁK gyártáshoz.

Sorozatgyártásnál a megtervezett egyedi NYÁK terv panelizálása a beültetés és szerelés miatt szinte elengedhetetlen. Azt vettük észre, hogy kétféle ügyfél létezik a panelizálás szempontjából: az egyik, aki valamilyen úton-módon – akár saját kárán tanulva – megszerezte a szükséges tudást ahhoz, hogy korrekt, a NYÁK gyártó által gyártható és a beültetéskor is használható paneltervet készítsen, a másik típus, akinek gyakorlatilag semmilyen információja sincsen a dologról, és hozzákezdeni sem tud a panelizálás megtervezéséhez. A két állapot között elenyészően kevesen vannak. A panelizálással kapcsolatos leírásainkban ezeket a fehér foltokat szeretnénk eltüntetni a tervezők fejéből, és megmutatni, hogy tulajdonképpen egy egyszerű dologról van szó, amire mindenki képes lehet, aki az egyedi NYÁK-jának tervét már el tudta készíteni.

Mivel a panelizálás elsősorban a sorozatgyártás egyik eszköze, ezért főként ebből a szempontól tárgyaljuk a témát.

Fogalmak:

  • Egyedi NYÁK: egy darab, különálló NYÁK
  • Panel, montír, panelizált NYÁK: egy vagy több különböző egyedi NYÁK-ból összeállított panel

Panelizáljuk a NYÁK-ot! De ez mit jelent?

Ha a prototípus már megfelelően működik, és elindítanánk az első kisebb-nagyobb sorozat gépi beültetéses gyártását, akkor általában feltétlenül szükséges panelizálni az egyedi NYÁK-ot (kivéve, ha pl. A4-es méretű maga a NYÁK és tele van alkatrészekkel, a tapasztalat azonban ma már nem ez).

A panelizálás (vagy montírozás) során az eredeti tervet több példányban egymás mellé másoljuk X és Y irányban, így egy nagyobb “táblát” kapunk, amelyen ugyanaz a NYÁK terv szerepel mérettől függően általában 5-200 példányban. Az egymás mellett levő több NYÁK beültetése könnyebb és gyorsabb, ha egyben, egy panelon vannak. Tehát a panelizálás tulajdonképpen a gazdaságos gyárthatóság egyik alappillére. De a tervek pusztán egymás mellé történő másolása még nem elegendő.

A panelizálás nem tévesztendő össze azzal, amikor a tervező egyszerűen fogja és lemásolva egymás mellé helyezi a terveit. A korrekt panelterv magában foglalja:

  • az egyedi NYÁK-ok tervét, a ritzelés vonalait és/vagy a kitördelhető marások/fülek terveit,
  • a panel körvonalát, az illesztőfuratokat (amennyiben szükségesek a beültetésnél) és
  • a fiducial-okat.

Azaz a panelterv egy gondosan elkészített rajz, akárcsak maga az egyedi NYÁK terve. Az alábbi kép egy panel NYÁK gyártásra és beültetésre alkalmas változatát mutatja.

Mikor ajánljuk a panelizálást?

A panelizálást főként akkor ajánljuk, ha a panelek gépi beültetésre kerülnek majd, amit a beültetendő alkatrészek nagy száma indokol. A panelizálást ajánljuk tipikusan olyan esetekben, mint:

  • 100db 100x100mm-es NYÁK rendelése esetén
  • 200db 50x50mm-es NYÁK rendelése esetén
  • 1000db 20x10mm-es NYÁK rendelése esetén,
  • …és minden olyan esetben, ahol a beültetést megkönnyíti (NYÁK gyártás előtt konzultáljon először a beültetővel!)

Tehát olyan darabszámoknál, ahol már biztosan jobban megéri a gépi beültetés, mint a kézi.

Mikor NEM ajánljuk a panelizálást?

Általában NEM ajánljuk kis darabszám rendelése esetén, még akkor sem, ha az egyedi NYÁK-ok mérete kicsi (pl. kisebb, mint 20x20mm), mert ez általában nem kivitelezhető gazdaságosan a pooling gyártásban. (A pooling gyártás azt jelenti, hogy a különböző ügyfelek különböző rendeléseit egy nagyobb táblára montírozva gyártjuk le.) A hazai gyakorlatban a gyártók nagy része – velünk ellentétben – nem alkalmazza a pooling gyártást, hanem a megrendelt NYÁK-okat egyesével gyártja le technológiai kerettel, amit végül eltávolítanak. Ebből következik, hogy ezeknél a gyártóknál megkövetelnek egy minimum megrendelési méretet, vagy épp arra kérik a vevőt, hogy több kis tervet montírozzon össze a minimálisa rendelhető méretbe.

Mivel nálunk és partnereinknél is a gyártás legalább 3db-os pooling tábla pakettekben készül, így legalább 3db készül a megrendelt panelből. Ha Ön összemontírozza a terveit 1db nagy panelre, amit aztán megrendel, akkor a minimum másik 2db panel a veszélyes hulladékban végzi majd, a gyártási költségünk azonban jóval magasabb lesz, mintha 3 kisebb panelt rendelt volna. Tehát míg más gyártók a technológiai lehetőségeik miatt kifejezetten kérik a kis darabszámok panelizálását, addig mi – költséghatékonysági szempontból – ezt inkább nem javasoljuk.

A kis mennyiségű panelizált rendelések (pl. 1db panel, benne 5db egyforma vagy különböző egyedi NYÁK) gyártásának egyébként technológiai akadálya nincsen, de a felmerülő pluszköltségeket kérjük, mindig vegyék figyelembe, továbbá online rendeléskor a megfelelő opciókat válasszuk ki (részletesebben lejjebb). Kis darabszámú paneleket általában akkor rendelnek ügyfeleink, ha a sorozatgyártás előkészítése miatt van szükségük próba darabra.

Hány különböző tervet montírozhatok a panelre?

A NYÁK gyártás szempontjából lehetőleg egyfélét. A beültetésnél elő szokott fordulni olyan eset, hogy pl. egy adott készülékhez két különböző NYÁK-ra van szükség azonos darabszámban, és amíg az egyik NYÁK sok alkatrészt tartalmaz (processzor, ellenállások, stb.), a másikon csak néhány LED található állapotjelzőként. A beültetésnél gazdaságosabb, ha a két terv párban kerül a panelra montírozáskor, így a beültetéskor egyféle panelre kell ráállni, tehát idő takarítható meg.

A NYÁK gyártás szempontjából hátrányos lehet, ha a két NYÁK rajzolatának sűrűsége nem egyforma, ugyanis ettől inhomogén lehet a rézgalvanizálás vastagsága, extrém esetben nagy selejtarányt okozhat. Tehát lehetőleg egyféle terv kerüljön egy panelra, de ha mindenképpen szükséges több tervet panelizálni egyszerre, akkor a rajzolatsűrűség lehetőleg hasonló legyen.

Miért kell panelizálni a NYÁK-ot?

A gépi beültetésnél elsődleges szempont a mellékidők csökkentése. Ha az egyedi NYÁK-okat egyesével ültetné be a gép, akkor a szükséges NYÁK-onkénti beállás nagyban növelné a beültetés és ellenőrzés teljes idejét. A másik ok pedig, hogy a gépi beültetésnél szükséges általában legalább két szemközti oldalon legalább 5-5mm széles technológiai keret, ahol a gép megfogja a panelt, mert enélkül a beültetéskor a rögzítés lehetetlen lenne. Ha pedig technológiai keretre mindenképpen szükség van, akkor az gazdaságosabb, ha az csak egy nagyobb panel szélén van rajta, minthogy minden egyedi NYÁK szélein legyen technológiai keret.

TIPP: Amennyiben nálunk rendeli meg a beültetést, akkor számunkra nem feltétlenül szükséges technológiai keret, tehát kevesebb lesz a NYÁK gyártás költsége!

A panelizálás tehát gyorsasági, gazdaságossági, és a beültetés kivitelezhetőségét érintő szempontok miatt szükséges.

Miért előnyös, ha Ön tervezi meg a panelizálást?

Azon ügyfelek, akik nem járatosak a gépi beültetésben, elképzelhető, hogy csak akkor szembesülnek a panelizálás lehetőségével, amikor a beültető cégtől hallják, hogy a NYÁK-okat jó lenne, ha “ilyen-és-ilyen” elrendezésű vagy méretű panelen hoznák. Az ügyfél pedig már így is késésben van a projekttel, és nincs ideje arra, hogy elmélyedjen a panelizálás rejtelmeiben, ezért megkéri a NYÁK gyártót, hogy készítse el az egyedi tervek alapján a panelizálást. Azonban nem ad át minden szükséges információt a NYÁK gyártónak a paneltervezéshez, így a beültetés nem lesz zökkenőmentes. Néhány példa:

– nem hívja fel a figyelmet egy a NYÁK kontúrján túllógó csatlakozóra, amely azt okozza, hogy a NYÁK szélére tervezett alkatrészek miatt a csatlakozók csak a panel széttördelése után ültethetők be kézzel
– nem kér elegendően széles panelkeretet, így a beültetőgép esetleg nem tudja megfogni a paneleket
– nem kér és nem is tesz le a tervre lokális fiducial-okat, így a beültetés és annak ellenőrzése bizonytalanná válik a nagy pontosságot igénylő forrasztásoknál (nagy lábszámú IC-k)
– az ügyfél nem ismeri a törőfüles marás és a ritzelés, illetve ezek kombinációinak lehetőségét, ezért végösszegben vagy az egyedi NYÁK-ok kontúrjának minőségében nem azt kapja, amit elképzelt
– stb.

Összefoglalva: a panelizálás egy igen egyszerű dolog, mindössze néhány apró szabályra kell odafigyelni. Az ügyfél, a NYÁK gyártó és a beültető is csak előnyét látja egy korrektül megtervezett panelnek. Kerüljük tehát azokat a szituációkat, hogy a gépi beültetésre szánt tervet csak úgy “odadobjuk” a NYÁK gyártónak és a beültetőnek, mondván hogy “ebből kérek 500db-ot, mindenki kezdjen a rajzokkal, amit akar”.

Hogy néz ki konkrétan egy "panel"?

A sorozatgyártásra alkalmas panel (ebbe beleértjük természetesen a NYÁK gyártásra és alkatrészek beültetésére való alkalmasságot is) mindössze néhány nevezetes részt tartalmaz.

1. Panelkeret: ez a panel két szemközti vagy két-két szemközti oldalán levő, általában a beültetést segítő technológiai keret (a NYÁK gyártáshoz erre egyébként nincsen szükség, csak a beültetéshez). A beültető és ellenörző gépek ezeknél a kereteknél fogják meg a panelt, amíg a munka zajlik. A gyártás befejezése után erre már nem lesz szükség, hulladékot képez.

2. Fiducial marks: “magyarul” rövidítve a szakzsargonban fidu-nak nevezzük őket (a rézrétegben leggyakoribb esetben egy 1mm átmérőjű kör, a lötstop rétegben pedig egy 3mm-es kör alakú kihagyás). Ezek olyan referenciajelek, amelyekhez a beültető és ellenőrző gépek szinkronizálnak.

A panel befogása során mindig van egy adott pontatlanság. A beültetést a gép azzal kezdi, hogy kamerával megnézi, hol vannak pontosan a fidu-k, és szoftveresen ehhez képest transzformálja a beültetés koordinátáit. Ha tehát a panel a beültetőgépbe kicsit ferdén kerül be, semmi probléma sem lesz, hiszen a gép ezt a problémát automatikusan kompenzálja. A fenti képen kétféle fiducial látható: kör és kereszt alakúak. A leggyakrabban használt alakzat a kör, de más alakzatot is használhatunk, pl. háromszöget, kettőskeresztet, stb.

Nincs szükség egyébként többféle alakú fiducial lerakására, sőt elegendő mindössze egyféléből 2db (de a pontos beültetéshez inkább 3db) a panel különböző (lehetőleg minél távolabbi) pontjára. A mi panelterveinken (NYÁKÁRUHÁZ Kft.) azért használunk kétféle fiducial-t, mert bizonyos beültetőgépek jobban “felismerik” az egyiket, mint a másikat, így bizonytalanság esetén több fidu is rendelkezésre áll a szinkronizáláshoz, de erre általában nincsen szükség.

A fiduk lehetnek panel, globális vagy lokális típusúak. A különbség köztük mindössze az elhelyezkedésük, alakjuk ugyanolyan. A panel fiduk a panelkereten helyezkednek el, és jelentésük a teljes panelre értendő. A globális fiduk az egyedi NYÁK-okon belül találhatóak, általában a két átlós sarokban. Ha olyan alkatrészt kell beültetni, melynek a pontossága kritikus a nagy lábszám és kis méret miatt, akkor célszerű az alkatrész mellé az átlós sarkokba fidukat letenni, így még pontosabban végezhető el és ellenőrizhető le egy ilyen alkatrész beültetése. Ezeket hívjuk lokális fiduknak. Lokális fiduk lehetnek még az egyedi NYÁK-ok sarkaiban vagy az egyedi NYÁK-okon levő nagy lábszámú precíz beültetést igénylő alkatrészeknél is, amelyek segítik a beültetés utáni ellenőrzést (AOI – Automated Optical Inspection), ha szükségünk van erre (főleg közepes-nagy sorozat esetén lehet fontos, ahol a selejtek kiszűrését minél előbb el kell végezni). A fenti fényképen lokális fiduk nincsenek, de példaként ha az alábbi képen az U2 IC beültetését szeretnénk utólag ellenőrizni, akkor a lokális fidu-kat így tennénk le (a fehér nyilak mutatják a lokális fidu-kat):

Mielőtt még összezavarnánk az olvasót a rengeteg fiducial-lal, jó ha tudjuk, hogy a gyakorlatban teljesen felesleges teleszórni fidukkal biztos-ami-biztos alapon a panelt. Tervezés előtt mindenképpen egyeztessünk a beültetés és az ellenőrzés lehetőségeiről a beültetést végző céggel vagy személlyel! Néhány példa a fiducialok elhelyezésére a panelkereten:

A jobb alsó képen a ritzelés vonala átszeli a fiducialt, ami miatt lehetséges, hogy nem ismeri majd fel a fidut a beültetőgép. Lehetőleg kerüljük az ilyen helyzeteket, és tegyük arrébb néhány mm-rel a fidut!

3. Illesztőfuratok: régebbi gépeken a tájolást illesztőfuratokkal oldották meg fidu-k helyett. Az illesztőfuratokhoz is lehet szinkronizálni a beültetési pozíciókat, viszont ez általában pontatlanabb, mint a fidu-khoz való szinkronozás. Az illesztőfuratokat ma már inkább csak hullámforrasztás esetén a megvezetéshez használják, vagy egyéb ellenőrzésekhez. Az esetek legnagyobb részében elhagyhatók.

4. Az egyedi NYÁK: a főszereplők maguk a panelen belüli egyedi NYÁK-ok, amelyeket a beültetés után eltávolítunk a panelből.

5. Kitördelhető marás és/vagy ritzelés: mindenképpen szükséges megrajzolnunk, hogy az egyedi NYÁK-ok elválasztása pontosan milyen legyen a panelen belül. A lehetőségekről lejjebb lesz szó.

 

A képek egy-egy valós környezetben történő beültetést mutatnak. A bal oldalon a panel kitördelhető marással, míg a jobb oldalon ritzeléssel készült. A fent leírt nevezetes részek is megfigyelhetők a panelokon.

A panelizálás előkészítése

Az egyes lépéseket célszerű a megadott sorrendben elvégezni, hogy ne érjen meglepetés minket.

1. lépés: válasszunk egy beültető céget! Elsősorban természetesen a saját beültetési szolgáltatásunkat ajánljuk, mivel ebben az esetben teljeskörű garanciát vállalunk a beültetésre, és a elkerülheti a vitás helyzeteket, amikor a NYÁK gyártója és a beültető cég egymásra mutogatnak, amiért a panelek nem működnek, Önnek pedig már szállítania kellene a kész áramköröket. Továbbá a NYÁK tervet is tudjuk módosítani úgy, hogy a beültetési technológiánkhoz a legjobban illeszkedjen, így minimalizáljuk a hibákat. Ráadásul nálunk stencilköltséggel sem kell számolnia, mert a beültetéshez szükséges stencilt házon belül kivágjuk lézerrel, aminek árát nem számítjuk fel. 

2. lépés: küldjük el az egyedi NYÁK tervét a beültető cégnek, és egyeztessünk velük, hogy mekkora panelizált panelre van szükségük és milyen elrendezés a legjobb számukra. Az elrendezés alatt értjük: hányszor hányas montír legyen? A panelméretet nagymértékben befolyásolja a NYÁK alapanyagának vastagsága. Míg egy 1,6mm-es alapanyagból készült A4-es méretű panel ritzeléssel elválasztva igen stabil marad, addig ugyanez a panel 0,8mm-es vastagságban már szinte papírszerűen hajlik és törik! Az ideális panelméret általában kb. A6 és A4 méret közötti (A6 méret: 105x148mm, A4 méret: 210x297mm).

3. lépés: ha a szokásosnál nagyobb tömegű alkatrészt (pl. NYÁK-ba ültethető trafót) tartalmaz a terv, akkor külön kérdezzük meg a beültetőt, hogy mit javasol, mekkora méretbe és milyen elrendezéssel panelizáljuk a NYÁK-ot, hogy a beültetendő panel még stabil maradjon?

4. lépés: döntsük el, hogy a panelon belül az egyes NYÁK-ok elválasztását hogyan szeretnénk kérni a NYÁK gyártótól (kitördelhető marás, ritzelés vagy ezek kombinációja) – ez összefüggésben van a 3. lépéssel, mert befolyásolja a panel stabilitását.

5. lépés: végezzük el a panelizálást és küldjük el gyártásra a paneltervet.

Extrém hiba a sorozatgyártásban: legyártatok 500db 50x50mm-es NYÁK-ot egyesével kontúrmarva (a terv tele van SMD alkatrésszel, amik természetesen a panel széléig kilógnak, hogy véletlenül se maradjon hely a beültetőgépnek a NYÁK befogásához), MAJD EZUTÁN keresek egy szimpatikus beültetőcéget, aki tájékoztat arról, hogy ebben a nem panelizált formában csak kézzel tudja beültetni az alkatrészeket, ami 2-5x annyiba fog kerülni, mint a gépi beültetés és 2 héttel tovább is tart majd…

tipp_ikon_4A sorozatgyártásnál további szempont, hogy a NYÁK-ok gépi szerelésre alkalmasak legyenek. Ez azt jelenti, hogy általában szelektív felületkezeléssel kell készülniük. A nem szelektív ónozású NYÁK-ok esetében a lötstop alatt is ónréteg van (általában galvánón). Ennek a szerkezete viszonylag porózus, és a reflow kemencés forrasztás vagy nem szelektív hullámforrasztás során megolvad. Emiatt a lötstop alatt megolvadt ón felráncosítja a lötstopot, és széles vezetők esetén elszívhatja az ónt a pad-ekről, amely végül selejtet is eredményezhet. Gépi beültetésnél kizárólag szelektív ónos NYÁK-ok használjon (nincsen ón a lötstop alatt, csak a pad-eken), kerülje a ma már elavult galvánónos technológiát.

Részletesebben a kitördelhető marásról és a ritzelésről

A két legelterjedtebb eljárás a NYÁK-ok elválasztására panelen belül a kitördelhető marás és a ritzelés (V-cut).

Panlizált NYÁK kitördelhető marással

A kitördelhető marással készült panelen belül az egyedi NYÁK-okat szinte teljesen körbemarjuk, mindössze néhány törőfület hagyunk meg, amelyek a beültetéshez és szereléshez egyben tartják a teljes panelt. A beültetés befejezése után az egyedi NYÁK-ok kitördelhetőek a panelból.

Előnyei:

  • szép felület a marás mentén
  • szinte tetszőleges alakzat lehetséges

Hátrányai:

  • csökkenti a panel stabilitását
  • összességében nagyobb panelméret
  • bonyolultabb tervezés

Panlizált NYÁK ritzeléssel

A ritzeléssel készült panelen belül az egyedi NYÁK-okat úgynevezett ritzeléssel választjuk el egymástól. A ritzelés azt jelenti, hogy a megtervezett ritzelési vonalak mentén a kész panel V alakú bevágásokkal lesz elvékonyítva. Így a beültetéshez és szereléshez egyben marad a teljes panel, viszont a beültetés befejezése után az egyedi NYÁK-ok kitördelhetőek a panelból.

Előnyei:

  • összességében stabilabb marad a panel a kitördelhető maráshoz viszonyítva
  • egyszerű tervezhetőség és kivitelezhetőség
  • összességében kisebb panelméret -> gazdaságosabb kivitel

Hátrányai:

  • csökkenti a panel stabilitását
  • szétördelés után sorjás marad a NYÁK széle
  • csak egyenes vonal mentén lehetséges a kivitelezése gazdaságosan és gyorsan

Ritzelésnél általában az anyagvastagság 1/3-a marad meg középen. Stabilitási szempontból ezzel mindenképpen számoljunk!

Melyiket válasszuk?

Döntési szempontok:

  1. Mi a fontosabb?
    Esztétika -> kitördelhető marás
    Ár -> ritzelés
  2. Mennyi időt szeretnénk sorjázással tölteni (ha egyáltalán szükséges sorjázni esztétikai vagy mechanikai szempontból)?
    Keveset -> kitördelhető marás
    Többet -> ritzelés

  3. Mennyire nehéz alkatrészek lesznek a panelen?
    Könnyűek -> ritzelés
    Nehezek (pl. paneltrafó) -> ritzelés vagy kitördelhető marás több törőfüllel

  4. Milyen a NYÁK alapanyag vastagsága?
    1,2mm alatti -> kitördelhető marás
    1,2mm-tól felfelé -> ritzelés

Ellentmondó szempontok esetén: kitördelhető marás és ritzelés kombinációja

Ha egy-egy NYÁK a panelen belül viszonylag kevés számú alkatrészt tartalmaz, akkor a beültető azt fogja valószínűleg kérni, hogy minél több egyedi NYÁK legyen a panelon, hiszen így gazdaságosabb a beültetés, kevesebbszer kell cserélni a panelt a gépeken. Amennyiben az egyedi NYÁK terve mindenképpen valamilyen a téglalap formától eltérő alakú kell, hogy legyen, akkor csak a kitördelhető marás jöhet szóba, vagy a kitördelhető marás és a ritzelés kombinációja. Ha csak a kitördelhető marás valósítható meg, az csökkenti a panel stabilitását. Ebben az esetben javasoljuk az egyes egyedi NYÁK-ok közti távolság növelését!

Ha az anyagvastagság túlságosan vékony, pl. 0,8mm, és ragaszkodunk a ritzeléshez, akkor kompromisszumos megoldásként használhatjuk a ritzelés és a kitördelhető marás kombinációját a panel stabilitásának növelése érdekében. Az alábbi képen az egyedi NYÁK-okat marás választja el egymástól, a panelkeret pedig ritzelt. A ritzelés és a kitördelhető marás kombinációjának alkalmazása a panelen belül akkor is előnyös lehet, ha az egyedi NYÁK kontúrjának csak bizonyos részei lesznek szerelés után szemmel láthatóak.

Esztétikai szempontból tehát érdemes úgy tervezni, hogy a látható részek lehetőleg kontúrmarással készüljenek, és a kevésbé láthatók vagy rövidebb élek ritzeléssel. Ebben a példában a kis NYÁK-ok hosszabbik oldalán volt fontosabb az esztétika, illetve a kontúrmart oldalak jobban illeszkednek mechanikailag a szűk helyekre, mivel a kontúrmarás pontossága nagyobb, mint a ritzelésé (a ritzelés felületi érdessége nagyobb).

A panelizálás tervezésének egyéb szempontjai

A beültető céggel történt egyeztetés után már tudjuk, hogy mekkora és milyen elrendezésű panelt kell (érdemes) terveznünk az egyedi NYÁK tervünkből. Ha pl. 100db egyedi NYÁK-ra van szükségünk, és a legjobb elrendezés beültetés szempontjából a 6×4-es, akkor 4db panel rendelése esetén 96db egyedi NYÁK-unk lesz, 5db panel rendelésekor pedig 120db. Ekkor célszerű a nagyobb mennyiséget választani.

tipp_ikon_4 Mindig tervezzünk 10-20% többlettel! Ha 100db kész áramkörre van szükségünk, akkor rendeljünk mindenből 110-120db-ot. A beültetési folyamatnál is lehetnek hibák, és ritkán előfordul, hogy a beültetett alkatrészek is hibásak (Aliexpress, eBay-ről rendelt gyanúsan olcsó selejt IC-k, stb.). A legkellemetlenebb, ha maga a NYÁK hibás, és ez csak a drága alkatrészek beültetése után derül ki. Ennek megelőzése érdekében csak E-tesztelt NYÁK-ot rendeljen!