บนบอร์ดที่มีเทคโนโลยีผสมกัน โดยปกติจะทำการวางและบัดกรีชิ้นส่วนแบบติดตั้งบนผิวหน้าก่อน แล้วจึงค่อยเพิ่มชิ้นส่วนแบบทะลุรูในภายหลัง ลำดับดังกล่าวเป็นข้อจำกัดด้านกระบวนการที่งานออกแบบของคุณต้องสืบทอด ไม่ใช่ความชอบที่คุณจะแลกเปลี่ยนได้ สิ่งนี้หมายความว่าชิ้นส่วนทุกชิ้นล้วนเป็นการตัดสินใจเกี่ยวกับการรับความร้อน: ต้องทนต่ออะไร จะวางอยู่ด้านใด และขั้นตอนการบัดกรีชิ้นส่วนแบบทะลุรูที่ทำในภายหลังจำเป็นต้องมีพื้นที่รอบ ๆ มากน้อยเพียงใด
ทำไมแผงผสมจึงถูกบัดกรีตามลำดับนั้น
หลักการเริ่มจากวิธีการบัดกรีแบบติดตั้งบนพื้นผิว (surface-mount) ก่อน โดยจะพิมพ์ครีมประสานลงบนแผ่นรองบัดกรีแบน ๆ ผ่านสเตนซิล จากนั้นจึงวางชิ้นส่วนลงบนครีมประสานนั้น แล้วทั้งบอร์ดจึงถูกนำไปผ่านกระบวนการรีโฟลว์ ตัวถังและขาของชิ้นส่วนแบบเสียบทะลุรูที่ยื่นลอยอยู่บนบอร์ดจะรบกวนการพิมพ์และการวางชิ้นส่วน จึงต้องทำทีหลัง เหตุผลที่สองคือเรื่องความร้อน ขาของบัดกรีที่ถูกบัดกรีไปแล้วจะหลอมละลายอีกครั้งหากมันผ่านขั้นตอนการบัดกรีอีกรอบ ซึ่งเป็นสาเหตุว่าทำไมการทำลำดับย้อนกลับเสี่ยงต่อการรบกวนข้อต่อที่ทำเสร็จไปแล้วพร้อมด้วยชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่หรือแม้กระทั่งหลุดออกจากกระดาน
ไม่มีสิ่งใดในนี้ที่แปลกใหม่ มันเป็นเพียงเหตุผลที่ทำให้ลำดับนี้มีอยู่ สิ่งที่สำคัญสำหรับผู้ซื้อมาจากสิ่งที่ตามมาจากมัน เพราะลำดับนี้เป็นตัวตัดสินอย่างเงียบ ๆ ว่าแบบออกแบบหนึ่ง ๆ สามารถใช้ชิ้นส่วนใดได้บ้าง และชิ้นส่วนเหล่านั้นจะถูกจัดวางไว้ที่ใด
ลำดับมีผลต่อการเลือกส่วนประกอบของคุณอย่างไร
ผลลัพธ์แรกคือสมดุลความร้อน ทุกชิ้นส่วนแบบติดตั้งบนผิวหน้าในด้านที่ถูกรีโฟว์เป็นด้านแรกจะผ่านกระบวนการรีโฟว์ และบนบอร์ดสองด้าน ชิ้นส่วนในด้านที่สองอาจต้องผ่านกระบวนการนี้ซ้ำอีกครั้ง แต่ละดาต้าชีตของชิ้นส่วนจะระบุอุณหภูมิการบัดกรีสูงสุดและระยะเวลาที่ทนได้ และชิ้นส่วนที่ไวต่อความชื้นจะมีข้อจำกัดเพิ่มเติมเกี่ยวกับการจัดการ ชิ้นส่วนที่ดูเหมือนจะเป็นปกติอย่างสมบูรณ์บนผังวงจร อาจยังไม่เหมาะสมหากค่าการทนความร้อนของมันไม่เผื่อระยะความปลอดภัยสำหรับจำนวนรอบความร้อนที่บอร์ดจะต้องเผชิญ
ผลลัพธ์ที่สองส่งผลไปในทิศทางตรงกันข้าม ชิ้นส่วนที่ไม่สามารถทนความร้อนจากกระบวนการรีโฟลว์ได้มักจะเป็นชิ้นส่วนที่ถูกเว้นไว้สำหรับขั้นตอนการบัดกรีแบบทะลุรู ตัวอย่างที่พบได้บ่อย ได้แก่ คอนเนคเตอร์ตัวถังพลาสติก ตัวเก็บประจุอิเล็กโทรไลต์ และรีเลย์ แม้ว่าจะเป็นในดาต้าชีต ไม่ใช่ประเภทของชิ้นส่วน ที่เป็นตัวตัดสินใจ ในแง่นั้น ลำดับขั้นไม่ได้เป็นเพียงข้อจำกัดเท่านั้น แต่มันยังบอกด้วยว่าชิ้นส่วนที่ไวต่อความร้อนสามารถวางไว้ตรงไหนได้อย่างปลอดภัย: ในรายการชิ้นส่วนแบบทะลุรู ซึ่งจะถูกบัดกรีเพิ่มเข้าไปหลังจากที่บอร์ดผ่านกระบวนการรีโฟลว์ไปแล้ว
ผลที่ตามมาประการที่สามคือเลย์เอาต์ ขั้นตอนการบัดกรีแบบรูทะลุจะทำงานจากด้านที่ขาของชิ้นส่วนโผล่ออกมา และอุปกรณ์ที่ใช้บัดกรีต้องสามารถเข้าถึงพื้นที่รอบ ๆ ขาแต่ละขาได้จริง ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับวิธีการบัดกรีและฟิกซ์เจอร์ที่ใช้ ชิ้นส่วนแบบติดตั้งบนพื้นผิวที่อยู่ด้านเดียวกันและอยู่ใกล้กับขาแบบรูทะลุอาจกลายเป็นปัญหาได้ อาจต้องเว้นพื้นที่ห้ามวางหรือมีการป้องกันเพิ่มเติม และระยะห่างที่เกี่ยวข้องก็จะแตกต่างกันไปตามผู้ผลิตแต่ละราย ดังนั้นจึงควรถามให้ชัดเจนแทนที่จะถือเอาเองว่าใช้ได้เหมือนกันทั้งหมด ผู้รับประกอบบางรายยังใช้วิธี pin-in-paste ซึ่งจะปาดครีมประสานลงในรูแล้วบัดกรีขาแบบรูทะลุไปพร้อมกับขั้นตอนรีโฟลว์ แต่เทคนิคนี้ใช้ได้เฉพาะกับชิ้นส่วนที่รองรับอุณหภูมิความร้อนจากรีโฟลว์เท่านั้น และต้องเป็นกรณีที่ผู้ผลิตมีบริการวิธีนี้จริง ๆ ด้วย
ยังมีการประนีประนอมซ่อนอยู่ในตัวเลือกระหว่างชิ้นส่วนแบบรูทะลุ (through-hole) กับชิ้นส่วนแบบติดตั้งบนผิวหน้าวงจร (surface-mount) ที่เทียบเท่ากัน การเปลี่ยนชิ้นส่วนให้เป็นแบบติดตั้งบนผิวหน้าวงจรสามารถตัดขั้นตอนกระบวนการหนึ่งขั้นออกจากบอร์ดได้ แต่คอนเน็กเตอร์ที่ต้องรับแรงเสียบเข้าคู่หรือแรงดึงจากสายเคเบิลมักจะใช้แบบรูทะลุเพื่อการยึดเชิงกล และการเปลี่ยนคอนเน็กเตอร์เหล่านี้จึงเป็นการตัดสินใจด้านกลไกก่อนที่จะเป็นการตัดสินใจด้านการประกอบ
นอกจากนี้ยังควรพิจารณาด้วยว่าการออกแบบนั้นต้องใช้ชิ้นส่วนแบบรูทะลุ (through-hole) จำนวนเท่าใด แผงวงจรที่มีชิ้นส่วนแบบนี้เพียงหนึ่งหรือสองชิ้นก็ยังคงต้องผ่านขั้นตอนการบัดกรีแยกต่างหากสำหรับชิ้นส่วนเพียงไม่กี่ชิ้นนั้น ดังนั้นต้นทุนกระบวนการของบอร์ดแบบผสมจึงมักไม่สอดคล้องกับจำนวนชิ้นส่วนที่เป็นสาเหตุของต้นทุนนั้น ก่อนจะตัดสินใจเพิ่มขั้นตอนนี้ เป็นเรื่องสมเหตุสมผลที่จะต้องถามว่าชิ้นส่วนแบบรูทะลุแต่ละชิ้นมีอยู่ด้วยเหตุผลทางกลไกจริง ๆ หรือไม่ หรือเพียงเพราะมันถูกใช้มาแล้วในเวอร์ชันก่อนหน้า การรวมรวมหรือเปลี่ยนชิ้นส่วนที่ไม่มีเหตุผลด้านกลไกมารองรับสามารถทำให้ขั้นตอนการผลิตง่ายขึ้นได้ โดยไม่ต้องแตะต้องส่วนอื่น ๆ ของการออกแบบ
สิ่งที่ควรจัดการให้เรียบร้อยก่อนที่คุณจะส่งไฟล์
ความขัดแย้งส่วนใหญ่นี้แก้ไขได้ในราคาถูกบนกระดาษ แต่มีค่าใช้จ่ายสูงมากหากมาพบเจอบนบอร์ดที่ผลิตแล้ว นั่นจึงเป็นเหตุผลว่าทำไมก้าวแรกที่มีประโยชน์ที่สุดคือการทำให้ข้อมูลมองเห็นได้ ระบุประเภทการยึดติดและด้านของชิ้นส่วนแต่ละชิ้นใน BOM ทำเครื่องหมายทุกอย่างที่มีข้อจำกัดด้านระดับการบัดกรี และระบุให้ชัดเจนหากชิ้นส่วนแบบทรูโฮลต้องไม่ผ่านกระบวนการรีโฟลว์ จากนั้นสอบถามซัพพลายเออร์ว่าพวกเขาจะใช้วิธีใดสำหรับขั้นตอนทรูโฮล และต้องการพื้นที่ห้ามวางส่วนประกอบ (keep-out) เท่าใด การทบทวนแบบคือจุดที่เป็นธรรมชาติที่สุดให้คำถามเหล่านี้ถูกหยิบยกขึ้นมา และPCBCart แสดงรายการบริการตรวจสอบ Valor DFM/DFA ฟรีไว้ในบริการประกอบแผงวงจรของตนสำหรับปัญหาประเภทนี้โดยเฉพาะ
มีรูปแบบบางอย่างที่เกิดขึ้นซ้ำ ๆสมมติว่ารูผ่านรูสามารถวางไว้ที่ตำแหน่งใดก็ได้บนบอร์ดเป็นแบบที่พบได้บ่อยที่สุด เพราะด้านขาของพินต้องการการเข้าถึง ซึ่งชิ้นส่วนแบบติดตั้งบนพื้นผิวอาจกีดขวางได้ถือว่าการจัดอันดับการบัดกรีของชิ้นส่วนเป็นเพียงเรื่องตามระเบียบขั้นตอนเป็นอันดับที่สอง เนื่องจากการให้เรตที่ไม่มีระยะเผื่อสำหรับรอบความร้อนหลายครั้งจะกลายเป็นปัญหาด้านคุณภาพในการประกอบแบบสองด้านเปลี่ยนชิ้นส่วนแบบรูทะลุเป็นแบบติดตั้งผิวหน้าในช่วงท้ายของการออกแบบเป็นข้อที่สาม เพราะมันเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมทางกลของชิ้นส่วน ไม่ใช่แค่กระบวนการที่ชิ้นส่วนนั้นผ่านเท่านั้น
คำถามที่พบบ่อย
1.ชิ้นส่วนแบบรูทะลุสามารถผ่านกระบวนการรีโฟลว์แทนได้หรือไม่?
บางครั้งอาจใช้วิธีเสียบขาแล้วบัดกรีในขั้นตอนรีโฟลว์ (pin-in-paste) ได้ แต่ต้องแน่ใจว่าชิ้นส่วนได้รับการรับรองว่าสามารถทนความร้อนจากรีโฟลว์ได้ และซัพพลายเออร์ต้องรองรับกระบวนการนี้ด้วย ควรสอบถามให้ชัดเจนก่อนออกแบบโดยอิงกับวิธีนี้
2.ทำไมจึงไม่สามารถวางชิ้นส่วนแบบรูทะลุก่อนเป็นอันดับแรกได้?
ตัวถังและขาของมันกีดขวางการพิมพ์บัดกรีและการวางชิ้นส่วน และรอยเชื่อมที่เกิดขึ้นจะต้องผ่านกระบวนการให้ความร้อนเป็นครั้งที่สอง
3.บอร์ดแบบผสมมีต้นทุนสูงกว่าบอร์ดที่ใช้เฉพาะการติดตั้งแบบผิวหน้า (SMT) หรือไม่?
ขั้นตอนนี้เพิ่มกระบวนการอีกหนึ่งขั้น ดังนั้นควรขอให้ระบุราคาในใบเสนอราคาอย่างชัดเจน แทนที่จะคิดเอาเองว่าราคาจะเหมือนเดิม
4.ฉันควรเปลี่ยนคอนเนกเตอร์แบบรูทะลุเป็นเวอร์ชันแบบติดตั้งบนผิวหน้าหรือไม่?
ต่อเมื่อภาระทางกลเอื้ออำนวยเท่านั้น ขั้วต่อที่ต้องรับแรงเสียบมักใช้แบบรูทะลุเพื่อความแข็งแรง
5.ใครเป็นผู้ตัดสินใจว่าขั้นตอนการบัดกรีแบบรูทะลุจะทำอย่างไร?
ซัพพลายเออร์จะพิจารณาจากบอร์ดและชิ้นส่วน ถามว่าวิธีการใดที่ใช้ได้และต้องการพื้นที่กันชนเท่าใด
หากการออกแบบของคุณผสมผสานทั้งสองเทคโนโลยี การมีรายการวัสดุที่ระบุประเภทและด้านของชิ้นส่วนแต่ละชิ้นไว้อยู่แล้วจะทำให้การสนทนาครั้งแรกกับซัพพลายเออร์ใด ๆ มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น
ขอใบเสนอราคาแบบทันทีสำหรับการประกอบแผงวงจรพิมพ์ (PCB)
แหล่งข้อมูลที่เป็นประโยชน์
•การเปรียบเทียบระหว่างการประกอบแบบรูทะลุ (THA) และการประกอบแบบติดตั้งบนผิวหน้า (SMA)
•การบัดกรีแบบคลื่น เทียบกับการบัดกรีแบบเลือกจุดสำหรับการประกอบแผงวงจรพิมพ์ (PCB)
