ความลับที่น่าประหลาดใจในการออกแบบวิธีการผสมผสานของแผง PCB

การทำแผงวงจรเป็นสิ่งจำเป็นเมื่อคำนึงถึงการผลิตแผงวงจรพิมพ์ประสิทธิภาพ ในด้านหนึ่ง การทำแผง (Panelization) ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ทำให้สามารถลดระยะเวลาการผลิตได้ ในอีกด้านหนึ่ง สำหรับแผงวงจรพิมพ์ขนาดเล็กที่มีรูปทรงไม่เป็นระเบียบ การทำแผงถือเป็นวิธีการผลิตที่มีประสิทธิภาพมากที่สุด สำหรับการประกอบแผงวงจรพิมพ์การทำเป็นแผงมีประโยชน์เพราะสามารถลดต้นทุนค่าแรงและสะดวกต่อการควบคุมคุณภาพของผลิตภัณฑ์

อย่างไรก็ตาม การทำแผงรวมก็มีข้อจำกัดบางประการเช่นกัน ขนาดของทั้งชุดแผง PCBต้องสอดคล้องกับความสามารถในการผลิตของอุปกรณ์อัตโนมัติ รวมถึงเครื่องพิมพ์บัดกรี เครื่องตรวจสอบปริมาณบัดกรี (SPI) เครื่อง SMT เตาอบรีโฟลว์ เครื่อง AOI เครื่อง AI Panasert และเครื่องบัดกรีแบบคลื่น โดยทั่วไปแล้ว ขนาดสูงสุดของเลย์เอาต์โดยรวมคือ 450x330 มม. ในขณะที่ขนาดต่ำสุดของเลย์เอาต์โดยรวมคือ 50x50 มม. แผ่น PCB บางชนิดที่มีรูปทรงไม่สม่ำเสมอและมีขนาดเล็กซึ่งไม่สามารถทำแผงรวมได้ จะต้องอาศัยอุปกรณ์เสริมช่วยในการผลิต

อย่างไรก็ตาม ปัญหาหนึ่งยังคงเด่นชัดอยู่เสมอในกระบวนการทำแผง (panelization) เมื่อผู้ผลิตแผงวงจรพิมพ์ (PCB) และผู้ผลิต SMTไม่สามารถพิจารณาความสามารถในการผลิตได้อย่างรอบด้านและไม่สามารถบรรลุการเพิ่มประโยชน์สูงสุดของต้นทุนการผลิตได้ จำเป็นต้องพึ่งพาวิธีการผสมผสานที่เหมาะสมที่สุดตามข้อกำหนดเฉพาะของ PCB โดยคำนึงถึงต้นทุนและความสามารถในการผลิต

วิธีการรวมแผงบางอย่างมีการแสดงดังต่อไปนี้:

• การจัดเรียงคำสั่งซื้อเป็นแผง

ในฐานะวิธีการที่ใช้กันโดยทั่วไป การจัดแผงตามคำสั่ง (order panelization) เป็นวิธีการจัดแผงที่ถูกใช้งานอย่างแพร่หลายที่สุด ข้อดีมากมายทำให้วิธีนี้ครองสถานะผู้นำในปัจจุบัน ประการแรก การจัดแผงประเภทนี้สามารถใช้งานได้กับทุกสภาวะ โดยไม่ต้องคำนึงถึงเงื่อนไขการผลิตของผู้ผลิต SMT และการผสมผสานของผลิตภัณฑ์ ประการที่สอง การจัดแผงตามคำสั่งไม่ได้รับผลกระทบจากจำนวนการผลิต ทำให้สามารถกำหนดจำนวนแผงได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุดตามจำนวนอุปกรณ์ SMT สูงสุด ส่งผลให้มีความสามารถในการผลิตสูงที่สุดในบรรดาการจัดแผงทุกรูปแบบ ประการที่สาม คุณภาพการพิมพ์จะไม่ลดลงเนื่องจากทิศทางของแผด (pad) ของชิ้นส่วนพิเศษในกระบวนการออกแบบสเตนซิลการพิมพ์ สุดท้าย ความยากในการปฏิบัติงานจะไม่เพิ่มขึ้นจากทิศทางที่แตกต่างกันของแผงในแต่ละรอบของกระบวนการทั้งหมด

สำหรับผู้ผลิตแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) ต้นทุนก็อยู่ในระดับที่ยอมรับได้เช่นกันด้วยวิธีการจัดวางแผงสั่งผลิต และยังสามารถรักษาคุณภาพให้อยู่ในระดับสูงสุดได้ การจัดวางแผงสั่งผลิตสามารถแสดงได้ดังรูปที่ 1 ด้านล่าง

• การแบ่งพาเนลตามมุมการหมุน

เพื่อให้สามารถใช้ประโยชน์จากวัสดุบอร์ดได้อย่างเหมาะสมที่สุดและลดการสูญเสียวัสดุบอร์ด จึงมีการทำแผงรวม (panelization) โดยการหมุน 90 หรือ 180 องศา ซึ่งเรียกว่าการทำแผงรวมแบบหมุนมุม (rotation angle panelization) การทำแผงรวมประเภทนี้ช่วยชดเชยข้อจำกัดของการทำแผงรวมตามคำสั่งซื้อที่เกิดจากช่องว่างของพื้นที่ซึ่งเกิดจากคอมโพเนนต์พิเศษ

การจัดวางแผงด้วยการหมุนมุมมีข้อเสียบางประการ ประการแรก ประสิทธิภาพการติดตั้งอาจลดลงหลังจากการหมุนมุม และคุณภาพการติดตั้งอาจไม่คงที่ แรงงานในการปฏิบัติงานของพนักงานก็จะเพิ่มขึ้นในด้านการตรวจสอบด้วยสายตาหลังการประกอบ เนื่องจากทุกครั้งต้องสังเกตการเปลี่ยนทิศทาง ทำให้มีโอกาสเกิดความผิดพลาดสูง การจัดวางแผงด้วยการหมุนมุมแสดงไว้ในรูปที่ 2

• การทำแผงวงจรแบบสองด้าน

ดังแสดงในรูปที่ 3 การทำแผงสองด้านหมายถึงการทำแผงที่ทั้งสองด้านของแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ถูกจัดทำเป็นแผงอยู่บนด้านเดียว

การจัดแผงประเภทนี้สามารถใช้ได้กับแผงวงจรพิมพ์ที่ทั้งสองด้านไม่มีชิ้นส่วนที่มีปริมาตรขนาดใหญ่และมีความทนทานต่อความร้อนไม่ดี มิฉะนั้น ชิ้นส่วนด้านหลังของแผงวงจรพิมพ์ที่มีปริมาตรและน้ำหนักสูงอาจหลุดออก และชิ้นส่วนที่มีความทนทานต่อความร้อนไม่ดีอาจถูกความร้อนเผาไหม้

การจัดแผงประเภทนี้มีข้อดีบางประการ ประการแรก คือช่วยเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวมของกระบวนการ SMT และลดต้นทุนการผลิต การผลิตแผ่น PCB แบบสองชั้นสามารถทำให้เสร็จสิ้นได้ด้วยกระบวนการครั้งเดียว ช่วยประหยัดสเตนซิลพิมพ์และเวลาที่ใช้ในการสลับผลิตภัณฑ์ และเพิ่มประสิทธิภาพการใช้ประโยชน์ของอุปกรณ์ SMTประการที่สอง ต้องใช้เพียงเส้นโค้งของชิ้นทดสอบเพียงเส้นเดียวให้สอดคล้องกับการบัดกรีแบบรีโฟลว์และการบัดกรีแบบคลื่น เพื่อให้สามารถประหยัดวัสดุของเส้นโค้งของชิ้นทดสอบได้ นอกจากนี้ ความเข้มงวดในการจัดการการผลิตภาคสนามจะไม่ทำให้เกิดของเสียมากเกินไป จึงทำให้การจัดวางแผงลักษณะนี้เหมาะสำหรับการผลิตจำนวนมาก

การจัดแผงประเภทนี้ก็มีข้อเสียเช่นกัน ประการแรก แผงวงจรพิมพ์ที่มี BGA ไม่เหมาะกับการจัดแผงประเภทนี้ เนื่องจากจะทำให้เกิดความยากลำบากในการซ่อมแก้ไข ประการที่สอง ปริมาณการผลิตมีข้อจำกัด เพราะต้องจัดเรียงแผงตามจำนวนคู่ มิฉะนั้นจะเกิดแผงวงจรเสียทิ้ง ประการที่สาม ไม่สามารถทำ AI และ DIP ได้จนกว่าจะตัดแผงเสร็จ จึงส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพการเสียบชิ้นส่วนและอัตราการใช้ DIP สุดท้าย ผู้ผลิตแผ่นฐานจะเผชิญกับความยากลำบากมากขึ้น เนื่องจากพวกเขาควบคุมคุณภาพได้ยาก

• การจัดแผงแบบผสม

การรวมแผง (Combination panelization) หรือที่เรียกว่าการจัดแผงตามลักษณะเฉพาะ (characteristic panelization) เป็นรูปแบบหนึ่งของการจัดแผงที่นำแผงวงจรพิมพ์ (PCB) หลายประเภทมารวมกันตามหลักการผสมผสาน แสดงดังภาพที่ 4 ด้านล่าง

การจัดแผงประเภทนี้มีข้อดีบางประการ ประการแรก เหมาะสำหรับรูปแบบการผลิตที่มีการรวมแผง PCB หลายแบบในผลิตภัณฑ์ เช่น เครื่องใช้ในบ้านและของเล่น ประการที่สอง ช่วยส่งเสริมการเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตและการลดต้นทุน ทำให้สามารถลดการหมุนเวียนของผลิตภัณฑ์และปริมาณสินค้ากึ่งสำเร็จรูปในสต็อกได้อย่างมาก ซึ่งสามารถตอบสนองความต้องการของลูกค้าในด้านการจัดส่งที่รวดเร็ว

อย่างไรก็ตาม การจัดแผงประเภทนี้ก็มีข้อเสียเช่นกัน ด้านหนึ่ง ในกระบวนการทำงานบนสายการประกอบ การจำแนกความแตกต่างของผลิตภัณฑ์ทำได้ยาก ส่งผลให้เกิดความสับสนของผลิตภัณฑ์ อีกด้านหนึ่ง เมื่อมีบอร์ดใดบอร์ดหนึ่งในชุดที่มีคุณภาพไม่ดีหรือถึงขั้นต้องทิ้ง จำนวนแผงรวมที่ได้จะลดลง และส่งผลเสียต่อการแก้ไขปัญหาในการผลิต

วิธีการจัดวางแผง PCB ในรูปแบบที่เหมาะสมที่สุดจะถูกกำหนดโดยประสิทธิภาพการผลิต ระดับความยากและต้นทุน โดยวิธีการแยกแผง (depane­lizing) มีความสำคัญและจำเป็นอย่างยิ่ง ซึ่งวิธีที่ใช้กันมากที่สุดคือร่อง V (V-groove) และรูหักงอ (snap hole) ในกระบวนการออกแบบวิธีการแยกแผง ต้องคำนึงถึงแรงกดให้รอบด้านเพื่อหลีกเลี่ยงการเสียรูปที่เกิดจากการรีโฟลว์ และเพื่อให้มั่นใจในความสะดวกในการแยกแผง รูหักงอมักถูกใช้กับ PCB ที่มีความหนาต่ำกว่า 1.0 มม. และมีชิ้นส่วนที่ไวต่อแรงภายนอก เช่น BGA เพื่อช่วยลดโอกาสการเสียรูปจากการรีโฟลว์ให้คงคุณภาพ เพิ่มประสิทธิภาพการผลิต และกระจายแรงภายนอก

PCBCart เสนอการแพเนล PCB ฟรี!

ในฐานะตัวเลือกเสริมที่เพิ่มมูลค่าให้กับบริการผลิตแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) แบบกำหนดเองของเรา เรามีบริการจัดทำแผง PCB (PCB Panelization) ฟรี คุณสามารถส่งไฟล์ออกแบบ PCB ของบอร์ดเดี่ยวมาให้เราได้ เรายินดีจัดทำแผงจากไฟล์ให้ และผลิตบอร์ดของคุณในรูปแบบแผง! คุณจะถูกคิดค่าบริการเฉพาะในส่วนของต้นทุนการผลิต PCB เท่านั้น นี่น่าทึ่งใช่ไหม? หากคุณมีไฟล์ PCB Gerber อยู่ในมือแล้ว สามารถคลิกปุ่มด้านล่างเพื่อรับทราบต้นทุนการผลิต PCB ของคุณได้ภายในไม่กี่วินาที หรือคุณอาจจะติดต่อเราได้ที่นี่สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมและการเสนอราคาแบบกำหนดเอง

ขอใบเสนอราคาสำหรับการผลิตแผ่นวงจรพิมพ์ FR4 ออนไลน์

แหล่งข้อมูลที่เป็นประโยชน์
•การทำแผง PCB คืออะไร และช่วยในการประกอบและการผลิต PCB อย่างไร
•บริการผลิตแผงวงจรพิมพ์ (PCB) แบบครบทุกฟังก์ชันจาก PCBCart - ตัวเลือกเสริมเพิ่มมูลค่าหลากหลาย
•บริการประกอบแผงวงจรพิมพ์ขั้นสูงจาก PCBCart - เริ่มต้นเพียง 1 ชิ้น
•วิธีสั่งซื้อแผง PCB กับ PCBCart