คุณภาพของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีการประกอบเป็นอย่างมาก การประกอบแบบบ็อกซ์บิลด์หมายถึงกระบวนการที่ตามไฟล์การออกแบบ ขั้นตอนการทำงาน และเทคโนโลยีต่าง ๆ มีการประกอบและยึดชิ้นส่วนและอุปกรณ์เสริมหลายชนิดเข้ากับตำแหน่งที่กำหนดบนแผงวงจรหรือโครงตู้ เพื่อให้เกิดเป็นระบบแบบบูรณาการ จากนั้นหลังการทดสอบและตรวจสอบ ระบบเหล่านี้จะกลายเป็นผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป และหลังจากบรรจุภัณฑ์แล้วก็สามารถกระจายไปยังสำนักงานขายทั่วโลกได้
ในบรรดาโมดูลของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ผลิตจำนวนมาก แฟ้มข้อมูลทางเทคโนโลยีประกอบขึ้นจากแฟ้มที่ระบุลักษณะทางเทคโนโลยีของแต่ละขั้นตอนในกระบวนการผลิตทั้งหมด โดยสามารถสรุปขั้นตอนได้เป็น การเตรียมการประกอบ การประกอบย่อย และการประกอบบ็อกซ์บิลด์.
a. การเตรียมการประกอบ- หมายถึงชุดของการเตรียมการสำหรับชิ้นส่วนย่อยและการประกอบแบบบ็อกซ์บิลด์ในด้านวัสดุ เทคโนโลยี และการจัดองค์กรการผลิต
b. การเตรียมความพร้อมขององค์กรการผลิต- โดยอ้างอิงจากเอกสารด้านเทคโนโลยี จะมีการกำหนดขั้นตอนการทำงานและวิธีการประกอบ พร้อมทั้งจัดสรรบุคลากรด้านการปฏิบัติงานตามขั้นตอนและวิศวกรรม
c. การเตรียมเครื่องมือและอุปกรณ์สำหรับการประกอบ- เครื่องมือช่างแบบใช้มือที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในกระบวนการประกอบผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์มีบทบาทสำคัญในขั้นตอนการประกอบทั้งหมด
คุณลักษณะเด่นของการประกอบบ็อกซ์บิลด์
a.คุณลักษณะทางไฟฟ้าของการประกอบกล่อง (box build assembly) อยู่ที่การบัดกรีวงจรของชิ้นส่วนที่ประกอบบนแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ซึ่งทำหน้าที่เป็นแบ็คเพลน คุณลักษณะทางโครงสร้างของการประกอบกล่องอยู่ที่การบูรณาการทางกลและการประกอบตู้หุ้ม โดยการประกอบจะดำเนินการตามลำดับจากด้านในสู่ด้านนอกผ่านวิธีการยึดตรึงชิ้นส่วน
ข.เทคโนโลยีการประกอบกล่อง (Box build assembly) ประกอบด้วยเทคโนโลยีหลากหลาย เช่น เทคโนโลยีการตรวจสอบคุณภาพชิ้นส่วนและการดัดขา เทคโนโลยีการประมวลผลสายลีดและสายรัด (harness) เทคโนโลยีการบัดกรี เทคโนโลยีการประกอบ เป็นต้น
ค.คุณภาพของการประกอบถูกตรวจสอบด้วยการตรวจสอบด้วยสายตาและการสัมผัสด้วยมือมากกว่าการวิเคราะห์เชิงปริมาณ ตัวอย่างเช่น คุณภาพของการบัดกรีมักถูกตัดสินจากการตรวจสอบด้วยสายตา ในขณะที่คุณภาพการประกอบของปุ่มหมุนและหน้าปัดจะตรวจสอบจากความรู้สึกเมื่อสัมผัสด้วยมือ
แนวทางการประกอบบ็อกซ์บิลด์
จากมุมมองของหลักการประกอบ การประกอบกล่องบิลด์มีลักษณะอยู่สามแนวทาง ได้แก่
ก. วิธีการเชิงฟังก์ชัน- หมายถึงกระบวนการที่ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ถูกแบ่งออกเป็นหลายส่วนตามโมดูลการทำงาน และแต่ละชิ้นส่วนซึ่งเรียกอีกอย่างว่า “ส่วนประกอบเชิงฟังก์ชัน” จะมีความสมบูรณ์ทั้งด้านหน้าที่และโครงสร้างในระดับหนึ่ง สามารถประกอบและตรวจสอบได้อย่างอิสระ ส่วนประกอบเชิงฟังก์ชันที่แตกต่างกันจะแสดงลักษณะที่แตกต่างกันมากในด้านโครงสร้าง ปริมาตร สเปกการเชื่อมต่อ และสเปกการประกอบ ทำให้ยากต่อการกำหนดข้อบังคับแบบเดียวกัน ข้อดีหลักของวิธีการนี้คือสามารถลดความหนาแน่นของการประกอบของทั้งระบบได้ ดังนั้นจึงมักถูกนำไปใช้กับผลิตภัณฑ์ที่การทำงานขึ้นอยู่กับอุปกรณ์หรือชิ้นส่วนแบบไม่ต่อเนื่อง หรืออุปกรณ์ที่ใช้หลอดอิเล็กตรอนสุญญากาศ
b. แนวทางเชิงองค์ประกอบ- หมายถึงการผลิตชิ้นส่วนหลายชิ้นที่มีสเปกด้านรูปทรงและสเปกด้านการประกอบเป็นมาตรฐานเดียวกัน ข้อดีคือช่วยให้การประกอบทางไฟฟ้ามีความเป็นเอกภาพและยกระดับการทำให้มาตรฐานการประกอบเป็นแบบเดียวกัน และมักถูกนำไปใช้ในการประกอบอุปกรณ์ต่าง ๆ เช่น อินทิเกรเตอร์
c. แนวทางองค์ประกอบเชิงหน้าที่- ผสานข้อดีของทั้งแนวทางเชิงฟังก์ชันและแนวทางเชิงคอมโพเนนต์ สามารถผลิตชิ้นส่วนที่มีฟังก์ชันแบบบูรณาการและขนาดโครงสร้างที่ได้มาตรฐาน วิธีการนี้เหมาะสมที่สุดสำหรับไมโครเซอร์กิต
เลย์เอาต์และการติดตามการประกอบแบบบ็อกซ์บิลด์
• เลย์เอาต์
หลักการจัดวางของการประกอบกล่องระบุว่า ดัชนีทางเทคนิคของผลิตภัณฑ์ควรได้รับการรับรองว่าสามารถบรรลุได้ตามกฎรายละเอียดต่อไปนี้; ต้องตอบสนองความต้องการด้านโครงสร้าง; การจัดวางควรสะดวก; การจัดวางควรเอื้อต่อการระบายความร้อน การตรวจสอบ และการซ่อมแซม กฎรายละเอียดของการจัดวางการประกอบกล่องมีดังต่อไปนี้:
a. พลัง. แหล่งจ่ายไฟควรถูกติดตั้งไว้ที่ด้านล่างของอุปกรณ์ แหล่งจ่ายไฟที่จ่ายพลังงานในการทำงานให้กับการทำงานทั้งหมดมักประกอบด้วย หม้อแปลงไฟฟ้า หลอดเรคติไฟเออร์ ตัวเก็บประจุอิเล็กโทรไลต์ และอุปกรณ์ผ่านกระแส ซึ่งทั้งหมดนี้มีขนาดและน้ำหนักค่อนข้างมากและก่อให้เกิดความร้อนสูง ดังนั้น แหล่งจ่ายไฟจึงควรถูกติดตั้งไว้ที่ด้านล่างของอุปกรณ์ นอกจากนี้ ควรรักษาระยะห่างที่เหมาะสมระหว่างส่วนแรงดันสูงและส่วนแรงดันต่ำ; ขั้วแรงดันสูงและสายไฟแรงดันสูงควรถูกแยกฉนวนจากโครงหรือเฟรม และอยู่ห่างจากสายไฟอื่น ๆ และสายดิน; สวิตช์ควรถูกติดตั้งบนแหล่งจ่ายไฟที่มีแรงดันสูงอย่างน้อย 1KV นอกจากนี้ กลไกควบคุมของแหล่งจ่ายไฟควรถูกเชื่อมต่อกับโครง ซึ่งควรถูกต่อสายดินอย่างเหมาะสม
b. กลไกควบคุมและเครื่องมือแสดงผลควรติดตั้งกลไกควบคุมและเครื่องมือแสดงผลบนเรือเพื่อความสะดวกในการปฏิบัติงาน การเฝ้าตรวจสอบ และการทำงานซ่อมแซม
c. ส่วนประกอบส่วนประกอบในที่นี้หมายถึงส่วนที่มักจะเกิดความขัดข้องหรือชำรุด ซึ่งควรจัดวางไว้ในตำแหน่งที่สามารถบำรุงรักษาหรือปรับเปลี่ยนได้ง่าย เช่น เบรกเกอร์หรือคาปาซิเตอร์อิเล็กโทรไลต์ หลอดสูญญากาศควรสามารถเสียบหรือนำออกได้โดยใช้แรงเพียงเล็กน้อย จุดทดสอบที่ต้องตรวจสอบบ่อยครั้งควรจัดวางอย่างเหมาะสมเพื่อให้สามารถเข้าถึงได้โดยสะดวก
d. ส่วนประกอบกำลังสูงอุปกรณ์กำลังสูงมักจะเกิดความร้อนมากขณะทำงาน ดังนั้นจึงควรจัดวางไว้ในตำแหน่งที่สามารถระบายความร้อนได้ง่ายภายในกลไกทั้งหมด ตัวอย่างเช่น ทรานซิสเตอร์กำลังสูงมักจะถูกติดตั้งไว้ที่ด้านนอกของแผงหลังพร้อมกับแผงระบายความร้อน และควรติดตั้งพัดลมหรืออุปกรณ์ควบคุมอุณหภูมิเพิ่มเติมเมื่อจำเป็น
e. วงจรความถี่สูงนอกเหนือจากกฎการจัดวางคอมโพเนนต์ทั่วไปแล้ววงจรความถี่สูงต้องเป็นไปตามข้อกำหนดต่อไปนี้:
1). ควรดำเนินมาตรการแยกกั้นระหว่างวงจรความถี่สูงและวงจรความถี่ต่ำเมื่อใช้งานร่วมกันบนฐานเดียวกันหรืออยู่บนแผงวงจรเดียวกัน ควรใช้วงจรหน่วยเป็นโครงสร้างการป้องกันสัญญาณรบกวนที่มีประสิทธิภาพการป้องกันสูงและสามารถปรับแต่งได้ การป้องกันสัญญาณรบกวนของหลอดสูญญากาศควรดำเนินการแยกต่างหาก
2). ไม่ควรติดตั้งชิ้นส่วนโลหะใกล้สายป้องกันที่ไม่ทราบชนิด เนื่องจากอาจทำให้ค่าความเหนี่ยวนำของฟอยล์และปัจจัยคุณภาพลดลง ควรรักษาระยะห่างให้เพียงพอเมื่อจำเป็นต้องติดตั้ง
3). ควรจัดวางส่วนประกอบที่มีความถี่สูงและมีศักยภาพสูง รวมถึงสายเชื่อมต่อที่เกี่ยวข้อง ให้อยู่ห่างจากตัวหุ้ม (enclosure) หรือผนังป้องกันสัญญาณรบกวน (shielding wall) เพื่อช่วยลดค่าคาปาซิแตนซ์กระจาย (distributed capacitance) เมื่อความยาวของสายเชื่อมต่อไม่มาก ควรใช้ลวดทองแดงเปลือยชุบเงินแบบแข็งดึง (silvering hard-drawn bare copper wires) เพื่อให้ตำแหน่งมีแนวโน้มคงที่ พารามิเตอร์กระจายมีความเสถียร และการสูญเสียไดอิเล็กทริกค่อนข้างต่ำ
4). เพื่อหลีกเลี่ยงการคัปปลิง寄生เพิ่มเติม ควรยึดติดอุปกรณ์ในวงจรความถี่สูงด้วยโครงสร้างของตัวมันเองแทนการใช้ชิ้นส่วนยึดภายนอก
• การติดตาม
a. พื้นดินเมื่อมีการเคลือบฐานโลหะแล้ว วิธีที่เหมาะสมที่สุดคือการติดตั้งลวดทองแดงเส้นหนาเป็นสายกราวด์ที่ด้านล่างของฐาน สายกราวด์ของแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) โดยทั่วไปจะอาศัยการจัดวางพื้นที่ขนาดใหญ่ให้เรียงตัวอยู่บริเวณขอบแผ่น โดยมีการเชื่อมต่อชิ้นส่วนที่ต้องต่อกราวด์ซึ่งอยู่ใกล้เคียง หรือเชื่อมต่อจุดกราวด์ทั้งหมดเข้ากับจุดกราวด์เพียงจุดเดียว สายกราวด์ความถี่สูงมักอาศัยลวดทองแดงแบนเพื่อลดค่าความต้านทานเชิงซ้อน (อิมพีแดนซ์) ของสายกราวด์
b. บังเหียนควรยึดสายรัดให้ใกล้กับฐานอุปกรณ์หรือบนโครง สายไฟในวงจรความถี่สูงควรถูกรวมเข้าในสายรัดก่อนการป้องกันสัญญาณรบกวน สายไฟความถี่สูงที่มาจากเส้นทางกลับกระแสที่ต่างกันไม่ควรถูกรวมไว้ในสายรัดเดียวกันหรือจัดวางขนานกัน แต่สามารถจัดให้ตัดกันในแนวตั้งได้
c. สายลีดและสายเชื่อมต่อ. สายลีดของอุปกรณ์หรือสายเชื่อมต่อควรมีความสั้นและตรงมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ อย่างไรก็ตาม ไม่ควรดึงให้ตึงจนเกินไป เนื่องจากต้องคงความยืดหยุ่นที่เพียงพอไว้สำหรับการดีบักและการบำรุงรักษา
ในการต่อสายไฟในวงจรความถี่สูง ควรรักษาเส้นผ่านศูนย์กลางและความยาวของสายให้มีค่าต่ำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ไม่ควรใช้วัสดุฉนวนที่มีค่าคงที่ไดอิเล็กทริกหรือการสูญเสียไดอิเล็กทริกสูง หากจำเป็นต้องวางสายตัวนำให้ขนานกัน ควรเพิ่มระยะห่างระหว่างสายให้มากที่สุดเท่าที่จะทำได้
