Když narazíme na průmyslové a spotřební výrobky, často se divíme, odkud se vzaly. Každá elektronická deska s plošnými spoji/plošnými spoji začíná prototypem plošného spoje.
Prototyp PCB označuje desku plošných spojů (PCB/PCBA), kterou vyrobil zkušený výrobce prototypů desek plošných spojů v malé sérii za jediným účelem otestování a zajištění perfektní funkčnosti před zahájením hromadné výroby.
V tomto článku vás provedeme a ukážeme vám kroky a procesy, kterými prochází deska plošných spojů během fází výroby prototypu a montáže.
Návrh prototypu desky
Při navrhování desky plošných spojů pro prototypování je důležité podniknout několik kroků, aby vše proběhlo hladce. Prototypová deska plošných spojů by měla obsahovat několik průchodových otvorů, které umožní snadné ladění a odhalování problémů. To je užitečné zejména pro součástky typu BGA a další součástky bez povrchově přístupných pinů. Během fáze prototypování desky plošných spojů mohou být nutné testy, aby se zajistilo, že deska funguje správně. Možnost přístupu k více běžně nepřístupným pinům prostřednictvím „testovacích otvorů“ je velmi užitečná konstrukční funkce.
Několik tipů pro návrh dobré desky plošných spojů pro prototypování:
-
1. Před odesláním souborů výrobci desky plošných spojů ověřte rozvržení a schéma zapojení.
-
2. Spusťte simulace pomocí softwaru PCB CAD pro včasnou detekci případných problémů.
-
3. Zajistěte, aby konstrukce součásti odpovídala doporučením výrobce a referenčnímu listu.
-
4. Vždy se snažte zmenšit velikost desky plošných spojů, abyste snížili náklady.
-
5. Ověřte, zda rozměry a výška odpovídají potřebám prototypu desky plošných spojů.
U prototypu desky plošných spojů by měl inženýr zvážit možnost co nejrychlejšího otestování a zajištění kvality a funkčnosti návrhu. To by mohlo ušetřit spoustu peněz a času při výrobě více revizí stejného prototypu desky plošných spojů.
Požadované soubory pro prototyp desky plošných spojů
Aby výrobce prototypů desek plošných spojů mohl vyrobit plně funkční prototyp, bude potřebovat předem připravit několik souborů. Tyto soubory budou obsahovat:
-
1. Soubory Gerber – potřebné pro výrobu desky plošných spojů
-
2. Soubory s pokyny k vrtání
-
3. Kusovník (BOM) v případě požadavku na desku plošných spojů (PCBA)
-
4. Pokyny k testování pro zajištění kvality
Většina poskytovatelů prototypů desek plošných spojů si také vyžádá podrobnější pokyny, jako například:
-
1. Velikost a rozměry desky potřebné pro výrobu
-
2. Požadovaná tloušťka desky pro výrobu
-
3. Velikosti otvorů k vrtání
-
4. Barva desky plošných spojů (sítotisk plošných spojů)
-
5. Obkreslování, povrchová úprava, obkreslování atd. …
I když jsou všechny tyto detaily zákazníkovi neznámé, dodavatel prototypů desek plošných spojů je ručně zkontroluje a použije požadované rozměry na základě původního návrhu Gerber.
Jakmile jsou všechny výše uvedené soubory a informace připraveny, může zařízení pro výrobu plošných spojů přejít k dalšímu kroku.
Výroba prototypové desky plošných spojů
Výroba prototypů desek plošných spojů se neliší od hromadné výroby. Hlavní věcí, kterou je třeba zvážit, je cena za malou sérii prototypů desek plošných spojů, ceny budou obvykle vyšší než u hromadné výroby.
Při výrobě prototypu desky plošných spojů je čekací doba obvykle 24 až 72 hodin. V závislosti na velikosti desky plošných spojů, složitosti a barvě sítotisku může být ke zpracování objednávky vyžadován delší čas.
U prototypů desek plošných spojů se obvykle doporučuje objednávat 5 až 10 kusů kvůli riziku možných chyb. Objednáním malé dávky zpočátku zabráníte plýtvání materiálem, součástkami, prototypy desek plošných spojů a především časem při pozdější výrobě desek plošných spojů.
Objednávání komponentů pro prototyp sestavy plošných spojů
Prototyp desky plošných spojů obsahuje stejné komponenty jako fáze hromadné výroby, ale balení komponent se často liší. Během hromadné výroby jsou komponenty umisťovány do SMT strojů, které dokáží automaticky sestavit stovky tisíc desek plošných spojů za hodinu, což snižuje čas, práci a především náklady. Během fáze prototypování desek plošných spojů však konfigurace SMT stroje zabere více času než ruční sestavení 2–3 prototypů desek plošných spojů.
Objednávání komponentů pro prototypování desek plošných spojů obvykle zahrnuje několik fází:
-
1. Vyhledání komponentů online.
-
2. Vyhněte se padělaným zařízením nákupem od důvěryhodného dodavatele.
-
3. Potvrzení možnosti zadat malé MOQ (minimální objednací množství).
-
4. Ověření, zda jsou komponenty skladem a zda jsou k dispozici ke koupi.
Součástky pro prototypování desek plošných spojů se často dodávají v malých dávkách po 50–100 kusech u často používaných součástek, jako jsou rezistory, kondenzátory, tranzistory atd., a po 5–10 kusech u dražších součástek integrovaných obvodů. Tyto malé dávky nelze kvůli jejich balení a tvaru umístit do SMT stroje. Zatímco hromadná výroba se dodává v rolích připravených k umístění do SMT strojů, součástky pro prototypování desek plošných spojů se často dodávají v malých plastových sáčcích.
Při objednávání součástek pro prototyp desky plošných spojů je důležité dbát zvýšené opatrnosti, abyste se vyhnuli nákupu padělaných součástek. Tyto nespolehlivé součástky by mohly způsobit velké škody. Během kontroly kvality by se některé výrobní vady mohly snadno zaměnit za chyby v desce plošných spojů/…
PCBA problémy související s designem, zatímco ve skutečnosti je to chyba komponenty protikusu.
Nákup od důvěryhodných dodavatelů a zdrojů se vždy doporučuje, a to nejen během fáze prototypu desek plošných spojů, ale až po hromadnou výrobu.
Prototypování desek plošných spojů
Pokud jde o osazování desek plošných spojů, prototyp nebo hromadná výroba hraje zásadní roli. Pro hromadnou výrobu drahé SMT zařízení dokáže urychlit proces výroby desek plošných spojů. Prototypování desek plošných spojů však často zahrnuje ruční montáž součástek zkušeným inženýrem.
Během fáze prototypování musí inženýr věnovat pozornost následujícím detailům:
-
1. Nanesení dostatečného množství pájecí pasty na desku plošných spojů.
-
2. Zajištění správného směru součástí.
-
3. Použijte dostatečné teplo, aby se součástky přilepily k desce plošných spojů.
-
4. Pokud používáte horkovzdušnou pistoli, vyhněte se blízkému kontaktu, abyste snížili riziko spálení součástí.
-
5. Zajištění umístění komponent správné hodnoty na správných místech.
V závislosti na počtu součástek a velikosti desky plošných spojů může sestavení prototypu desky plošných spojů trvat od několika minut do několika hodin. Zkušený inženýr ručně vybere a umístí každou součástku správným směrem, aby se předešlo potenciální poruše.
Další unikátní metodou prototypování desek plošných spojů je použití pájecí pasty, kdy se pájecí pasta ručně nanáší na každou desku.
Testování kvality prototypů desek plošných spojů
Jakmile je výroba dokončena, každý prototyp desky plošných spojů je testován nezávisle. Testy kvality se často provádějí pomocí standardních postupů, jako například:
-
1. Zajištění, aby deska neměla zkraty.
-
2. Ověření, zda je dostatek pájecí pasty pro všechny součástky.
-
3. Vizuální kontrola za účelem zjištění případných vad nebo prasklin, které by mohly poškodit funkčnost desky atd. …
Některé testy probíhaly na základě zakázkových požadavků klientů. Tyto testy mohly zahrnovat spuštění firmwaru, validaci operace, testování provozních podmínek a teploty desky a další. Prototypy desek plošných spojů vyžadují mnoho testů, aby se zajistilo, že chyby nezůstanou nepovšimnuty až do fáze hromadné výroby.
Výrobci často doporučují provádět testy po dobu několika týdnů nebo dokonce měsíců, aby se zajistila konzistence softwaru a jeho stabilní chod po dlouhou dobu.
Závěr a shrnutí
Zde je několik shrnutí toho, co jsme se v dnešním článku dozvěděli:
-
1. Prototypové desky plošných spojů se od těch hromadně vyráběných příliš neliší.
-
2. Největším rozlišovacím prvkem je množství a cena.
-
3. Prototypová sestava desek plošných spojů sestavená ručně zkušenými inženýry.
-
4. Návrháři prototypů desek plošných spojů mohou upravit návrhy desek plošných spojů, aby usnadnili proces testování.
Pokud někdy potřebujete spolehlivou, rychlou a konzistentní službu prototypování desek plošných spojů – PCBasic je vám vždy k dispozici. S 15 lety zkušeností s výrobou a návrhem desek plošných spojů a desek plošných spojů jsme připraveni vás a váš projekt provést od fáze prototypu desek plošných spojů až po hromadnou výrobu.
