両面基板では、一方の面が先に実装され、もう一方が後に実装され、最初に実装した面は基板が逆さに吊された状態でもう一度加熱工程を通ります。最も重要な判断はレイアウト段階で行われます。どの部品をどちらの面に配置するか、それらの重さ、そして基板をどこで支えられるかといった点です。これらの点をファイル送付前に確定しておけば、このプロセスが引き起こしうる問題のほとんどを回避できます。
両面基板には何が起こるのか
両面基板は、一度に片面ずつ製作されます。私たちは、基板を組み立てる際に片側または両側の部品1. 最初の面にはんだペーストを印刷し、部品を実装してリフローを行います。その後、基板を反転させ、同じ手順を反対側の面でも繰り返します。
重要なポイントは、2回目の工程の際に最初の面に何が起こるかということです。はんだ付けされた接合部は再び加熱され、基板は現在上下逆さまになっているため、それらの部品は主に、はんだとその表面張力によって所定の位置に保持されています。小さな部品のほとんどは問題なくそのまま留まります。より重い部品は、より注意深く確認する必要があり、そこでレイアウトの決定が重要になってきます。
どの部品をどちらの側に配置するかを選ぶ
最初に考慮すべきは重量です。最後にはんだ付けされる面に実装される部品は、その面のリフロー中は上向きのままですが、最初の面に実装された部品は、2回目のリフロー中は逆さにぶら下がることになります。パッドのサイズや部品形状によって状況が変わるため、すべての部品に共通して適用できる普遍的な重量制限というものはありません。一般的な原則として、重い部品は最後にはんだ付けされる側に配置するほうがよく、やむを得ず重い部品を最初の面に搭載しなければならない場合は、実装前に慎重な検討を行う価値があります。
背の高い部品、大型コネクタ、トランス、大型BGA はすべてそのグループに含まれます。 耐熱性が二つ目の検討事項です。 最初の面に実装されたすべての部品は二度目の熱サイクルを受けるため、各データシートでリフロー回数の上限を確認し、制限のある部品にはフラグを付けてください。 樹脂パッケージの部品の中には、後工程に回したほうがよいものもあります。
大きなコネクタ、トランス、および数百個の小さな受動部品を備えたコントローラボードを考えてみましょう。受動部品は軽く、どちらの面にも実装できますが、コネクタとトランスはそうではありません。それらを最後にはんだ付けされる面に配置すると、そのリフロー時には表向きの状態を保てるため、2回目のリフロー中に保持できるかどうかという問題がなくなります。こうした初期段階でのたった一つの決定が、特別な取り扱いを必要とせずにきれいに組み立てられる基板になるかどうかを分けることが多いのです。
製品の制約が、その後のすべてを左右することが多い。コネクタは筐体の開口部と位置を合わせる必要があり、電源デバイスはヒートスプレッダに接触させる必要があるかもしれず、センサーは開口部が確保されていなければならない。そうした固定されたポイントから始め、そのうえで残りの部品を配置し、重量と発熱の問題が両面でバランスするようにする。
2回目の加工におけるサポートと取り扱い
2面目が印刷されて配置されるとき、1面目は下側になり、その部品は下向きになります。基板は支持されなければならず、その支持部は基板上の空き領域に接している必要があります。もし1面目が端までびっしり部品で埋まっていると、支持部を置く場所がないかもしれません。支持用のエリアは空けておき、基板を取り扱う領域からは背の高い部品を離して配置してください。
パネル設計もまた一因となります。ツーリングストリップ、位置合わせマーク、およびユニット間の間隔はすべて、基板の搬送と位置決めに影響を与え、当社のパネル要件組立用のパネルに必要な内容を記載してください。もし単一のボードファイルしかお持ちでない場合は、こちらでパネル化をお手伝いできます。
両側の熱を均等に保つ
両面に部品が実装されている場合、熱の振る舞いは異なります。銅箔面積、部品の実装密度、そして各面に実装された小型部品と大型部品の組み合わせは、基板全体がどれだけ均一に加熱されるかに影響します。片面に重量のある部品が密集し、反対側に軽い部品しかない基板は不均一に加熱され、そのような基板は、バランスの取れたレイアウトに比べてプロファイル取りが難しくなります。重量のある部品を基板全体に分散させ、可能な範囲で銅箔をバランスよく配置することで、温度差を小さく抑えることができます。
スルーホール部品は、さらにもう一つ考慮すべき点を追加します。両面基板にスルーホール部品も実装されている場合、スルーホール工程は2回のリフロー工程の後に行われ、片面から作業します。後工程を念頭に置いて、その面に配置する表面実装部品のレイアウトを計画してください。
私たちに伝えてほしいこと
BOMおよび実装ファイル内のすべての部品について、どちらの面に実装されるかを明記し、重量がある部品、高さのある部品、またはリフロー回数に制限のある部品にはフラグを付けてください。筐体やヒートシンクなどに接する面など、どちらの面を平坦なままにしておく必要があるかを示してください。A無料のValor DFM/DFAチェックこれは当社の組立サービスの一部であり、最初のビルドの前にこれらすべてを確認する良いタイミングです。
いくつかの誤りが繰り返し出てきます。最も重い部品を最初の側に配置する最も一般的なものです。というのも、2回目の工程でそれらの部品が逆さに吊り下げられるためです。リフローサイクル制限を無視する別の理由は、すべての第一面の部品が二度加熱されるためです。最初の面をボードの端まで押し広げる2面目を印刷している間、ボードを支える場所がどこにもなくなってしまう。片側に重い部品を集中させるボードを均一に加熱しにくくします。
よくある質問
1.両面に部品が実装された基板の組み立ては可能ですか？
はい。当社の組立対応範囲には、片面実装および両面実装が含まれます。
2.すべての表面実装部品は、2回目のリフローにも耐えられますか？
ほとんどの小型部品は対応していますが、各データシートにはそれぞれの制限値が記載されています。リフロー回数に制限がある部品にはフラグを付けてください。
3.最初の側に大きなコネクタを取り付けてもいいですか？
時々は可能ですが、重量のある部品については要確認となります。お見積もりをご依頼の際に、どの部品かお知らせください。
4.両面基板は片面基板よりも高価ですか？
印刷、実装、およびリフロープロセスが追加されます。お見積もりのご依頼の際には、部品が実装される面の数をお知らせください。
5.高い部品はどちら側に配置すべきですか？
背の高い部品は、2回目の工程でサポートや取り扱いの妨げになる可能性があるため、確認対象としてフラグを付けてください。
最も簡単に作れる両面基板は、レイアウトを確定する前に、各部品をどちらの面に配置するかを重量、発熱、および支持強度を考慮して意図的に選定した基板である。
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