Directives professionnelles de panellisation PCB pour une fabrication efficace

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• Méthodes de panellisation
• Considérations de conception pour la panellisation par routage à languettes
• Instructions pour le dépanellisation des cartes PCB
• V-Score vs. Routage à languettes pour panneaux PCB
• Choisissez MCL pour votre projet de panellisation

L'équipement d'assemblage automatisé de circuits imprimés a souvent des difficultés à travailler avec des cartes plus petites, ce qui entraîne des défauts plus fréquents pendant le processus d'assemblage. Pour minimiser ces défauts et améliorer le débit du processus de fabrication, de nombreuses entreprises utilisent un processus appelé panellisation, résultant en un panneau PCB.

Qu'est-ce qu'un panneau PCB ?

Un panneau PCB, également appelé réseau PCB, est une seule carte composée de plusieurs cartes individuelles. Une fois assemblé, le panneau est ensuite séparé, ou dépanellisé, en PCB individuels pendant le processus de dépanellisation. L'avantage du processus de panellisation de circuits imprimés est une diminution des défauts car les machines d'assemblage automatisées ont tendance à rencontrer moins de problèmes pendant le processus d'assemblage. De plus, la panellisation réduit également les coûts en améliorant le débit.

Une panellisation PCB réussie nécessite plusieurs spécifications de conception pour fonctionner correctement, y compris des considérations entourant les méthodes de panellisation. Nous détaillerons ces méthodes de panellisation PCB et leurs exigences spécifiques plus en détail dans cet ensemble de directives de panellisation.

Méthodes de panellisation

Plusieurs méthodes de panellisation existent, chacune avec ses propres inconvénients et avantages. La conception des cartes sur le panneau et le panneau lui-même joueront souvent un grand rôle dans la méthode de panellisation la mieux adaptée à l'application. Les facteurs les plus notables incluent :

• Conception : La conception de la carte joue le plus grand rôle dans la détermination de la méthode de panellisation la plus appropriée. La quantité de dégagement entre les composants et le bord de la carte peut rendre certaines méthodes beaucoup moins appropriées que d'autres, de même que la présence de composants dépassant du bord.
• Composants : Les types de composants utilisés sur la carte sont tout aussi importants que leur placement. Les composants et connecteurs particulièrement sensibles peuvent jouer un rôle dans la méthode de dépanellisation et de panellisation la plus appropriée.
• Matériaux : Les matériaux utilisés dans un PCB peuvent limiter le type de méthode de panellisation le plus approprié, car certains matériaux sont plus sujets à l'éclatement pendant le processus de dépanellisation. L'épaisseur de la carte est également un facteur, car les cartes particulièrement fines peuvent être plus susceptibles de se casser pendant l'assemblage, et les cartes épaisses peuvent s'avérer plus problématiques pendant le processus de dépanellisation.

Ces facteurs limitent les choix disponibles pour une seule application. En fait, de nombreuses entreprises d'assemblage peuvent utiliser une combinaison de méthodes sur un même projet pour assurer l'intégrité structurelle du réseau tout en atténuant les problèmes pendant le processus de dépanellisation.

Il existe trois techniques de panellisation utilisées aujourd'hui, bien que seulement deux soient couramment pratiquées. Ce sont :

1. Panellisation par V-Score : Cette méthode courante de panellisation sépare les PCB individuels avec des rainures en forme de V. Ces rainures retirent environ un tiers de l'épaisseur de la carte du haut et du bas de la carte avec une lame inclinée. Une machine est couramment utilisée pour terminer le processus de dépanellisation, considérant que le tiers restant de la carte entre les rainures est surprenamment résistant, et la rupture manuelle peut mettre sous contrainte le PCB et les composants environnants.

2. Panellisation par routage à languettes : Les réseaux PCB qui ne peuvent pas utiliser une méthode de rainure en V utiliseront plutôt une méthode de routage à languettes. Avec cette méthode, les PCB sont pré-découpés du réseau et maintenus en place sur la carte avec des languettes perforées. Trois à cinq trous sont souvent utilisés dans ces motifs de perforation. Cette méthode est souvent bénéfique pour sa capacité à supporter des conceptions avec des composants dépassant du bord. Elle peut également être brisée à la main au lieu d'avec des outils.

3. Panellisation à languettes pleines : Les réseaux peuvent être conçus avec des languettes pleines entre chaque carte, améliorant la résistance globale. Cependant, la méthode de dépanellisation pour ce type de panneau PCB nécessite soit un routeur de dépanellisation, une machine de découpe laser, soit un outil à lame en forme de crochet. Le routeur peut entraîner de la poussière et des vibrations, tandis que le laser est extrêmement cher et inefficace sur les cartes de plus de 1 mm d'épaisseur. L'option à lame en crochet est moins chère mais inefficace et sujette à la rotation de la lame. Cette méthode tend à être moins courante que les deux autres.

Le V-Score et le routage à languettes sont les méthodes de panellisation préférées pour la plupart des applications. La chose la plus importante pour les concepteurs de PCB est de comprendre laquelle des deux méthodes est la meilleure pour leur application. L'étape suivante consiste à concevoir leur réseau pour une résistance maximale et un succès optimal de la dépanellisation.

Beaucoup préfèrent la méthode de panellisation par rainure en V lorsque possible pour son efficacité et sa réduction des contraintes de surface. Les machines de dépanellisation pour ce type de réseau sont également relativement peu coûteuses et rentables. Encore mieux, elles sont portables et nécessitent peu d'entretien. Bien que la méthode tende à entraîner des bords de carte plus rugueux, cela est rarement une préoccupation pour les applications où la panellisation par rainure en V est utilisée.

Cependant, bien que la panellisation par rainure en V soit préférable pour diverses applications, elle est plutôt restrictive en termes de conception de panneau PCB. Par exemple, la panellisation par rainure en V n'est pas idéale pour les conceptions où les composants sont placés trop près ou dépassent d'un bord. Elles introduisent également diverses préoccupations de fabrication qui doivent être prises en compte pendant le processus de conception, telles que :

• Dégagement : Pour s'assurer que les composants ne sont pas affectés pendant le processus de coupe, un dégagement de 0,05 pouces doit être maintenu entre les composants et toute rainure en V. Les composants plus hauts peuvent devoir être placés plus loin pour s'assurer que la lame ne les interfère pas. Par exemple, les condensateurs céramiques multicouches à montage en surface doivent être maintenus à au moins 1/8 de pouce de la ligne de score. Les composants avec des zones de connexion plus grandes devraient également être placés plus loin de la rainure, car la contrainte de dépanellisation peut fracturer les joints de soudure s'ils sont placés trop près de la rainure en V.
• Jump-Scoring (rainure interrompue) : Les rainures en V peuvent réduire l'intégrité structurelle d'un réseau PCB, provoquant l'affaissement des bords d'attaque et de fuite lorsqu'ils passent dans une machine à brasage par vague. Cela peut amener le réseau à se déformer ou à se coincer dans la machine. Pour renforcer un réseau et prévenir ces problèmes, les concepteurs peuvent ajouter un jump-scoring aux bords d'attaque et de fuite du réseau. Cela peut être accompli en incluant un bord de détachement de 1/2 pouce sur les bords d'attaque et de fuite du réseau et en faisant passer la rainure en V approximativement à mi-chemin à travers ces bords. Il suffit d'instruire les opérateurs de dépanellisation de retirer ces bords de détachement avant de séparer les cartes.

Si ces considérations de conception sont gardées à l'esprit, un panneau V-scored devrait rencontrer un minimum de problèmes pendant les processus de fabrication et d'assemblage.

Considérations de conception pour la panellisation par routage à languettes

La panellisation par routage à languettes tend à être préférée dans les applications où les composants sont placés très près ou au-dessus d'un bord. Elle est également préférable pour les PCB fabriqués dans des formes non rectangulaires comme les cercles. Cependant, comme les languettes sont les points de rupture pour ces réseaux, plusieurs choix de conception doivent être faits pour assurer la résistance et la fonctionnalité de ces réseaux, en particulier pendant le processus de dépanellisation. Certaines de ces considérations incluent :

• Dégagement : En raison de la contrainte placée aux points de rupture et du potentiel d'éclatement, maintenez les composants et les pistes à au moins 1/8 de pouce des languettes. Les condensateurs céramiques multicouches à montage en surface doivent être maintenus encore plus loin, à au moins 1/4 de pouce des languettes pour assurer une interférence minimale.
• Knock-outs (évidements) : Si votre conception PCB inclut des trous supérieurs à 0,6 pouces, un placeholder, ou knockout, peut être requis pour prévenir les problèmes pendant le processus de brasage par vague. Les knock-outs sont particulièrement importants au milieu d'un réseau, où les réseaux PCB sont plus susceptibles de s'affaisser. Les knock-outs rectangulaires plus petits peuvent avoir une languette perforée large à cinq trous sur un seul bord, tandis que les knock-outs plus grands et de forme plus irrégulière peuvent nécessiter plusieurs languettes perforées à trois trous.

• Placement des languettes : Le placement des languettes est important pour maintenir l'intégrité de votre conception de réseau PCB. Les languettes doivent être placées tous les 2 à 3 pouces le long d'un bord de carte pour les languettes perforées à cinq trous, et tous les 1,5 pouces pour les languettes perforées à trois trous. Les languettes doivent être placées aussi près que possible du bord d'une carte pour éviter la courbure au bord de la carte, mais ne doivent pas être placées sous des composants surplombants. Le concepteur doit également s'assurer que les languettes sont assez grandes pour soutenir les cartes, mais pas assez grandes pour interférer avec le processus de dépanellisation.
• Placement des perforations : Si vous voulez éviter les protrusions du côté de votre carte, ne placez jamais les perforations de languette au centre d'une languette — au lieu de cela, faites-les courir près du bord du PCB, ou de chaque côté de la languette si elle est placée entre deux PCB.
• Disposition du réseau : Lors de l'arrangement des PCB, assurez-vous que toutes les languettes brisées en une fois sont alignées de manière à ce qu'il y ait des lignes de rupture cohérentes dans tout le réseau. Si les lignes de rupture ne sont pas cohérentes, certaines languettes se briseront tandis que d'autres seront simplement tirées perpendiculairement à la surface de la carte, ce qui peut déchirer la stratification.

Avec ces considérations gardées à l'esprit, votre conception devrait rencontrer un minimum de problèmes pendant les processus de fabrication et de dépanellisation.

Instructions pour la dépanellisation des cartes PCB

Même si vous concevez un réseau PCB parfaitement, des problèmes peuvent encore survenir pendant le processus de dépanellisation. De l'éclatement et de la déchirure aux dommages aux composants, le processus de dépanellisation peut détruire une carte si elle est mal faite. C'est pourquoi les méthodes de dépanellisation appropriées sont essentielles pour maintenir les coûts au minimum. Gardez les directives suivantes à l'esprit pendant le processus de dépanellisation pour éviter de tels problèmes :

• Rupture des languettes à la main : Un panneau PCB à routage de languettes correctement conçu peut souvent être brisé avec des outils manuels. Pour de meilleurs résultats avec un outil manuel, utilisez une pince à bec large pour plier chaque languette dans une ligne de rupture jusqu'à ce qu'elle craque audiblement. Pour séparer complètement le long de la ligne de rupture, pliez les languettes dans la direction opposée.
• Rupture des languettes par machine : Dans certains cas, la carte peut être trop épaisse pour être brisée entièrement à la main. Dans ce cas, l'utilisation d'un outil de coupe peut être préférable. Une lame en crochet ou un routeur de dépanellisation peut être une bonne option ici, comme discuté précédemment avec la panellisation à languettes pleines.
• Rupture des rainures en V à la main : Selon la conception de la carte et la proximité des composants par rapport aux bords, les panneaux V-scored peuvent être brisés à la main en utilisant une méthode similaire à celle utilisée pour briser les languettes.
• Coupe des rainures en V : Les panneaux V-scored nécessitent un type de machine de dépanellisation pour se libérer. Cette machine utilise une lame de type coupe-pizza, relativement peu coûteuse et nécessitant peu d'entretien. Le seul inconvénient est que les bords seront quelque peu plus rugueux que les options routées.

V-Score vs. Routage à languettes pour panneaux PCB

Le choix d'utiliser la méthode V-score ou routage à languettes dans votre panneau PCB dépendra largement de la conception du PCB sur lequel vous travaillez. Considérez les facteurs suivants lors de votre décision :

• Formes des cartes : Les formes des PCB inclus dans un réseau jouent un grand rôle dans la méthode de panellisation. Pour des cartes carrées ou rectangulaires, le V-scoring fonctionne bien. Le routage à languettes est plus approprié lorsque l'on travaille avec des formes inhabituelles.
• Composants de bord : Si votre PCB repose sur la présence de composants dépassant du bord, ou de composants placés près d'un bord, une variation du routage à languettes peut être plus appropriée que le V-scoring. Assurez-vous simplement que les languettes ne sont pas situées près de ces composants de bord.
• Qualité des bords : Si la qualité des bords joue un rôle, le routage à languettes peut être préférable au V-scoring. Bien que le processus laisse de petits résidus rugueux de stratifié, ceux-ci peuvent être facilement poncés, et les bords restants sont lisses grâce au processus de routage. Le V-scoring, en revanche, entraîne des bords rugueux tout autour, ce qui peut nécessiter plus de ponçage si des bords lisses sont nécessaires.
• Coût en temps : Le routage à languettes a tendance à prendre plus de temps et de main-d'œuvre à configurer, car ils nécessitent beaucoup de temps sur le routeur. Le V-scoring, en revanche, nécessite beaucoup moins de temps sous les machines.
• Déchets : Si le gaspillage de matériau est une préoccupation, le V-scoring offre le plus d'avantages. La méthode gaspille beaucoup moins de matériau que le routage à languettes, ce qui signifie un coût global bien inférieur par carte.

Il est également important de considérer que le routage à languettes et les méthodes de V-scoring ne sont pas mutuellement exclusifs. Ces méthodes peuvent être utilisées en combinaison dans certaines circonstances. Par exemple, le routage à languettes peut être utilisé pour les bords de PCB qui ont des composants près ou dépassant du bord, tandis que le V-scoring peut être utilisé sur d'autres bords.

Choisissez MCL pour votre projet de panellisation

Les conceptions de réseaux PCB ont un impact massif sur le succès ou l'échec des composants individuels et le coût global du projet. Cela rend les considérations de conception de réseau PCB décrites ci-dessus absolument essentielles. Bien qu'il ne s'agisse pas d'un ensemble de directives exhaustif ou concret, ces règles fournissent une bonne base pour vos conceptions de réseaux PCB. Encore plus crucial pour le succès de votre conception, cependant, est le choix des bons services de panellisation PCB pour le travail. C'est là que MCL peut aider.

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