La qualità dei prodotti elettronici dipende in larga misura dalle tecnologie di assemblaggio. L’assemblaggio box build si riferisce a un processo durante il quale, in base ai file di progettazione, alle procedure di lavoro e alle tecnologie, molteplici componenti e accessori vengono assemblati e fissati in determinate posizioni sulle schede elettroniche o sugli involucri, in modo da generare un sistema integrato. Successivamente, dopo test e ispezioni, tali sistemi diventeranno prodotti finali e, dopo l’imballaggio, potranno essere distribuiti alle sedi di vendita in tutto il mondo.
Tra i moduli dei prodotti elettronici di produzione di massa, i fascicoli tecnologici sono in realtà composti da documenti che indicano le caratteristiche tecnologiche di ciascuna fase dell’intera procedura di produzione. Le fasi possono essere riassunte in preparazione dell’assemblaggio, sottoassemblaggio eassemblaggio box build.
a. Preparazione dell'assemblaggio- si riferisce a una serie di preparazioni per i sottoassiemi e gli assiemi box build in termini di materiali, tecnologia e organizzazione della produzione.
b. Preparazione dell'organizzazione di produzione- sulla base dei file tecnologici, verranno determinati il flusso di lavoro e gli approcci di assemblaggio, con il personale operativo del flusso di lavoro e di ingegneria distribuito.
c. Preparazione degli strumenti e delle attrezzature di assemblaggio- Gli utensili manuali comunemente utilizzati nel processo di assemblaggio di prodotti elettronici svolgono un ruolo importante in tutta la procedura di assemblaggio.
Caratteristiche principali dell’assemblaggio box build
a.L’attributo elettrico dell’assemblaggio box build risiede nella saldatura dei circuiti dei componenti assemblati su schede a circuito stampato (PCB) utilizzate come backplane. L’attributo strutturale dell’assemblaggio box build risiede nell’integrazione meccanica e nell’assemblaggio dell’involucro, in cui l’assemblaggio viene eseguito in sequenza dall’interno verso l’esterno tramite il fissaggio dei componenti.
b.La tecnologia di assemblaggio box build è composta da molteplici tecnologie, quali l’ispezione della qualità dei componenti e le tecnologie di formatura dei terminali, le tecnologie di lavorazione di fili conduttori e cablaggi, le tecnologie di saldatura, le tecnologie di assemblaggio, ecc.
c.La qualità dell’assemblaggio viene verificata tramite ispezione visiva e sensazione tattile piuttosto che mediante analisi quantitativa. Ad esempio, la qualità della saldatura viene solitamente valutata tramite ispezione visiva, mentre la qualità dell’assemblaggio della manopola rotante e della scala graduata viene controllata tramite sensazione tattile.
Approcci di assemblaggio dei box build
Dal punto di vista dei principi di assemblaggio, l’assemblaggio del box build presenta tre approcci:
a. Approccio alla funzione- si riferisce al processo in cui i prodotti elettronici sono suddivisi in alcune sezioni in base ai moduli funzionali e ogni componente, chiamato anche componente funzionale, è relativamente completo dal punto di vista funzionale e strutturale, e può essere assemblato e ispezionato in modo indipendente. I diversi componenti funzionali presentano prestazioni così differenti in termini di struttura, volume, specifiche di connessione e specifiche di assemblaggio che risulta difficile elaborare norme uniformi. Il principale vantaggio di questo approccio è che la densità di assemblaggio dell’intero sistema può essere ridotta. Pertanto, è generalmente applicato a prodotti le cui funzioni dipendono da componenti discreti o da dispositivi che utilizzano tubi elettronici a vuoto.
b. Approccio a componenti- si riferisce alla produzione di più componenti le cui specifiche dimensionali e di assemblaggio presentano specifiche uniformi. Il suo vantaggio risiede nell’unità dell’assemblaggio elettrico e nel miglioramento della standardizzazione dell’assemblaggio ed è solitamente applicata per ottenere dispositivi assemblati come gli integratori.
c. Approccio a Componenti Funzionali- combina i vantaggi sia dell'approccio funzionale che di quello a componenti, ed è in grado di produrre componenti con funzioni integrate e dimensioni strutturali standardizzate. Questo approccio funziona al meglio sui microcircuiti.
Layout e tracciatura dell’assemblaggio del box
• Layout
Il principio di layout dell’assemblaggio box build indica che l’indice tecnico dei prodotti deve essere garantito secondo le seguenti regole dettagliate; devono essere soddisfatti i requisiti strutturali; il layout deve essere conveniente; il layout deve favorire la dissipazione del calore, l’ispezione e la rilavorazione. Le regole dettagliate di layout per l’assemblaggio box build sono elencate come segue:
a. Potenza. L’alimentazione dovrebbe essere collocata nella parte inferiore dei dispositivi. L’alimentazione che fornisce l’energia di lavoro all’intero funzionamento è solitamente composta da trasformatore di alimentazione, raddrizzatore a valvola, condensatore elettrolitico ed elemento di regolazione, tutti caratterizzati da volume e peso relativamente elevati e da una notevole generazione di calore. Pertanto, l’alimentazione dovrebbe essere collocata nella parte inferiore dei dispositivi. Inoltre, dovrebbe essere mantenuta una certa distanza tra la sezione ad alta tensione e quella a bassa tensione; il terminale ad alta tensione e il cavo ad alta tensione dovrebbero essere isolati dall’involucro o dal telaio e tenuti lontani dagli altri cavi e dai cavi di terra; gli interruttori dovrebbero essere montati su alimentazioni con una tensione elevata di almeno 1 kV. Inoltre, il meccanismo di controllo dell’alimentazione dovrebbe essere collegato all’involucro, che dovrebbe essere opportunamente collegato a terra.
b. Meccanismo di controllo e strumento indicatoreIl meccanismo di controllo e lo strumento di indicazione devono essere assemblati a bordo per facilitare le operazioni, il monitoraggio e le eventuali rilavorazioni.
c. ComponentiI componenti qui si riferiscono a quelli soggetti a guasti o rotture devono essere collocati in punti in cui sia facile eseguire manutenzione o modifiche, come l’interruttore automatico o il condensatore elettrolitico. Il tubo a vuoto deve poter essere inserito o estratto con il minimo sforzo. I punti di test che richiedono ispezioni frequenti devono essere disposti in modo ragionevole, in modo che siano facilmente accessibili.
d. Componenti ad alta potenzaI componenti ad alta potenza tendono a generare molto calore durante il funzionamento, quindi dovrebbero essere disposti in punti del meccanismo in cui il calore possa essere facilmente dissipato. Ad esempio, i transistor ad alta potenza sono solitamente montati sul lato esterno del pannello posteriore insieme al radiatore. Ventole o dispositivi termostatici dovrebbero essere aggiunti quando necessario.
e. Circuito ad alta frequenza. A parte le regole generali di disposizione dei componenti,circuiti ad alta frequenzadevono essere conformi al seguente requisito:
1). Quando circuiti ad alta frequenza e circuiti a bassa frequenza condividono la stessa base o si trovano sulla stessa scheda, devono essere adottate misure di isolamento tra di essi. Il circuito unitario dovrebbe essere utilizzato come struttura di schermatura con elevate prestazioni di schermatura e possibilità di regolazione. La schermatura del tubo a vuoto deve essere eseguita in modo indipendente.
2). I componenti metallici non devono essere installati vicino a fili schermati sconosciuti perché potrebbero ridurre il valore di induttanza del foglio e il fattore di qualità. Deve essere mantenuta una distanza sufficiente quando è necessario installarli.
3). I componenti ad alta frequenza e ad alto potenziale e i relativi fili di collegamento devono essere disposti in posizioni lontane dall’involucro o dalla parete schermante, in modo da ridurre la capacità distribuita. Quando i fili di collegamento non sono molto lunghi, si dovrebbero utilizzare conduttori in rame nudo temprato argentato, così che la posizione tenda a rimanere invariata, i parametri distribuiti siano stabili e la perdita dielettrica relativamente bassa.
4). Per evitare un accoppiamento parassita aggiuntivo, i componenti nei circuiti ad alta frequenza dovrebbero essere fissati tramite la propria struttura piuttosto che con parti di fissaggio esterne.
• Tracciamento
a. Terra. Una volta applicata la base metallica, è ottimale predisporre spessi fili di rame come fili di massa sul fondo della base. I fili di massa del PCB generalmente si basano su un layout di ampia area, disposto sul bordo della scheda con i componenti collegati alla massa nelle vicinanze o con tutti i punti di massa collegati alla massa in un unico punto. I fili di massa ad alta frequenza si basano generalmente su fili di rame piatti per ridurre il controllo dell’impedenza dei fili di massa.
b. Imbracature. Le imbracature devono essere fissate vicino alla base del dispositivo o sul telaio. I conduttori nei circuiti ad alta frequenza devono essere inseriti nelle imbracature prima della schermatura. I cavi ad alta frequenza provenienti da diversi percorsi di ritorno non devono essere posizionati nella stessa imbracatura o disposti in parallelo. Invece, possono essere incrociati verticalmente.
c. Conduttori e fili di collegamento. I terminali dei componenti o i fili di collegamento devono essere il più corti e diritti possibile. Tuttavia, non possono essere tirati troppo perché occorre mantenere una sufficiente flessibilità per il debug e la manutenzione.
Nei circuiti ad alta frequenza, i fili di collegamento devono avere diametro e lunghezza il più ridotti possibile. Non si dovrebbero utilizzare materiali isolanti con costante dielettrica elevata o con elevate perdite dielettriche. Se i conduttori devono essere disposti in parallelo, la distanza tra di essi dovrebbe essere aumentata il più possibile.
