ระบบ UPS สำหรับอุตสาหกรรมและเชิงพาณิชย์ พร้อมด้วยเครื่องชาร์จแบตเตอรี่ที่รองรับการสำรองพลังงานในระดับสถานที่ติดตั้ง ใช้รูปแบบการออกแบบที่ทำให้การประกอบมีความท้าทายมากกว่าบอร์ดแบบแรงดันเดียวทั่วไป: ขั้นตอนรับอินพุต AC กระแสสูงและการเรียงกระแสจะอยู่บน PCB แผ่นเดียวกับขั้นตอนการแปลงและควบคุม DC แรงดันต่ำ บล็อกเทอร์มินัลและรีเลย์ที่รองรับแรงดันสายไฟจะอยู่ห่างจากไมโครคอนโทรลเลอร์และไดรเวอร์เกตแบบขาพิทช์ละเอียดเพียงไม่กี่เซนติเมตร การทำให้การประกอบแบบผสมผสานนี้ผ่านกระบวนการผลิตได้อย่างเชื่อถือได้ หมายถึงการมองสองโซนนี้เป็นปัญหาคนละส่วนที่บังเอิญใช้บอร์ด เตารีโฟลว์ และมักจะใช้การตรวจสอบเพียงรอบเดียวร่วมกัน แทนที่จะใช้กระบวนการแบบเดียวกันครอบคลุมทั้งชุดการประกอบ
บทความนี้มุ่งเน้นที่อุปกรณ์ประจำที่และอุปกรณ์เชิงพาณิชย์ ได้แก่ ชุดยูพีเอสสำรองสำหรับดาต้าเซ็นเตอร์ แหล่งจ่ายไฟในตู้ควบคุมอุตสาหกรรม เครื่องชาร์จโครงสร้างพื้นฐานโทรคมนาคม และแบตเตอรี่แบงก์สำหรับอาคารสถานที่ โดยจะไม่กล่าวถึงระบบชาร์จยานพาหนะ ซึ่งเกี่ยวข้องกับข้อพิจารณาด้านการออกแบบและการรับรองอีกชุดหนึ่งที่อยู่นอกเหนือขอบเขตนี้
การแยกและการแบ่งโซนอุณหภูมิบนบอร์ดแรงดันไฟฟ้าผสม
บนบอร์ดเหล่านี้มีความท้าทายสองประการที่ซ้อนทับกันอยู่ และทั้งสองอย่างล้วนมีสาเหตุมาจากต้นตอเดียวกันคือ ระยะห่างทางกายภาพที่ใกล้กันระหว่างวงจรกระแสสูง แรงดันสายไฟ กับวงจรลอจิกแรงดันต่ำที่มีความไวสูง
ในด้านฉนวนกันไฟฟ้า ข้อกำหนดระยะคลานและระยะห่างทางอากาศรอบ ๆ ขั้วต่ออินพุต AC หน้าสัมผัสรีเลย์ และอุปกรณ์เรียงกระแส มีค่ามากกว่าสิ่งที่ต้องการในด้านวงจรควบคุมอย่างมาก การคงไว้ซึ่งระยะเหล่านี้ไม่ใช่เพียงแค่ประเด็นการจัดวางเลย์เอาต์เท่านั้น ช่องเปิดมาสก์บัดกรีและการพิมพ์ครีมประสานในขั้นตอนการประกอบอาจลดระยะคลานที่มีผลจริงให้ต่ำกว่าที่ออกแบบไว้ได้หากไม่ได้รับการตรวจสอบ และการคลาดเคลื่อนของชิ้นส่วนระหว่างการวางหรือการรีโฟลว์อาจทำให้ระยะเผื่อความปลอดภัยลดลงไปอีก พื้นที่ห้ามวางชิ้นส่วนที่กำหนดไว้ระหว่างส่วน AC และส่วนควบคุม DC จำเป็นต้องได้รับการเคารพตลอดกระบวนการประกอบ ไม่ใช่แค่ในขั้นตอนการออกแบบสเกแมติกเท่านั้น
ในด้านความร้อน อุปกรณ์ฝั่ง AC เช่น แทร์มินัลบล็อก รีเลย์ และฟิวส์กระแสสูง มีมวลความร้อนมากกว่าชิปควบคุมแบบขาบางที่อยู่ใกล้กันอย่างมีนัยสำคัญ แต่ทั้งสองส่วนกลับผ่านโปรไฟล์การรีโฟลว์เดียวกัน การตั้งโปรไฟล์การรีโฟลว์แบบหลายโซนบนอุปกรณ์อย่างเช่น JTR-1200D-N จึงมีความสำคัญในจุดนี้ โดยสามารถปรับพารามิเตอร์ช่วงเร่งอุณหภูมิ (ramp) และช่วงแช่อุณหภูมิ (soak) เพื่อให้ขั้วต่อของแทร์มินัลบล็อกและรีเลย์ที่มีมวลมากขึ้นได้รับเวลาอยู่เหนืออุณหภูมิหลอมเหลว (liquidus dwell time) อย่างเพียงพอ โดยไม่ทำให้ชิ้นส่วนควบคุมน้ำหนักเบาที่อยู่ใกล้เคียงได้รับความเครียดเกินไป
การบัดกรีแบบเลือกเฉพาะด้วยคลื่นสำหรับคอมโพเนนต์ THT ด้านกระแสสลับ (AC-Side)
บอร์ดจ่ายไฟแบบผสม AC/DC ส่วนใหญ่มักยังคงใช้คอมโพเนนต์แบบรูทะลุ (through-hole) อยู่ทางด้านอินพุต AC เช่น เทอร์มินัลบล็อกสายไฟขนาดใหญ่ รีเลย์กำลัง และบางครั้งก็มีคอนเน็กเตอร์แบบยึดกับแชสซี เนื่องจาก THT ยังคงให้ความแข็งแรงทางกลที่ดีกว่าสำหรับจุดต่อสายไฟแรงดันสายส่ง ซึ่งต้องรับแรงเครียดจากการเดินสายภาคสนามและแรงกดจากการเสียบคอนเน็กเตอร์ คอมโพเนนต์เหล่านี้มักจะอยู่ห่างจากวงจรควบคุมแรงดันต่ำแบบ SMD เพียงไม่กี่เซนติเมตร ซึ่งไม่สามารถทนต่อการผ่านกระบวนการเชื่อมบัดกรีแบบคลื่นได้เต็มรูปแบบ
อัตโนมัติการบัดกรีด้วยคลื่นแบบเลือกเฉพาะ(ZSWHPS-11-2, ป้องกันด้วยไนโตรเจน) จะนำทางบัดกรีหลอมเหลวไปยังฟุตพรินต์ THT ที่กำหนดไว้เท่านั้น — คือขั้วต่อ AC และแพดของรีเลย์ — ขณะที่บริเวณควบคุมแบบ SMD ที่อยู่ติดกันยังคงอยู่นอกเส้นทางของคลื่นบัดกรี การปกป้องด้วยไนโตรเจนระหว่างการผ่านบัดกรีแบบเลือกเฉพาะช่วยลดการเกิดออกซิเดชันและช่วยให้การเปียกตัวดีขึ้นบนจุดบัดกรี THT ที่มีมวลมากกว่า ซึ่งมีความสำคัญสำหรับขั้วต่อเทอร์มินัลบล็อกที่ต้องคงความแข็งแรงทางกลตลอดอายุการใช้งานของอุปกรณ์ การโปรแกรมพาเลตบัดกรีแบบเลือกเฉพาะและเส้นทางหัวฉีดสำหรับบอร์ดเหล่านี้ต้องคำนึงถึงโซนการแยกตัวแบบเดียวกับที่กล่าวถึงข้างต้น: การออกแบบฟิกซ์เจอร์จำเป็นต้องป้องกันทางกายภาพไม่ให้บริเวณควบคุม DC สัมผัสกับฟลักซ์และบัดกรี ไม่ใช่แค่ป้องกันไม่ให้หัวฉีดสัมผัสโดยตรงเท่านั้น
การตรวจสอบแบบแยกเฉพาะสำหรับโซนกำลังสูงและโซนควบคุม
การใช้ชุดพารามิเตอร์ SPI และ AOI เพียงชุดเดียวกับบอร์ดแบบผสมหลายระดับแรงดันทั้งแผงมักทำให้เกิดการแจ้งเตือนผิดพลาดในบางจุด เนื่องจากปริมาณประสาน รูปทรงแผ่นแพด และค่าความคลาดเคลื่อนของตำแหน่งที่ยอมรับได้แตกต่างกันอย่างมากระหว่างสองส่วนนี้
ในโซน AC/กำลังไฟสูง ค่าเกณฑ์ของ SPI จำเป็นต้องคำนึงถึงปริมาณตะกั่วบัดกรีที่มากขึ้นบนแพดของขั้วต่อกำลังและรีเลย์ การอ่านความสูงของครีมประสานที่ปรับเทียบไว้สำหรับชิ้นส่วนแบบ 0402 ในส่วนอื่นของบอร์ดจึงไม่ใช่ค่ามาตรฐานอ้างอิงที่ใช้ได้ในบริเวณนี้ ค่าความเผื่อการจัดวางของ AOI สำหรับการจัดแนวรีเลย์และขั้วต่อแบบทะลุรูโดยทั่วไปจะผ่อนปรนได้มากกว่าความเผื่อของขาแบบระยะถี่ เนื่องจากคอมโพเนนต์เหล่านี้สามารถยอมรับความคลาดเคลื่อนด้านตำแหน่งได้มากกว่าโดยไม่กระทบต่อการทำงาน
ในโซน DC/ควบคุม จะใช้วิธีการตรวจสอบระยะพิชช์ละเอียดตามมาตรฐาน: ค่าความเผื่อของตำแหน่งที่เข้มงวดขึ้น ช่วงปริมาณครีมประสานที่เหมาะสมกับช่องเปิดขนาดเล็กกว่า และระบบป้อนกลับแบบวงปิดที่ปรับจูนให้เหมาะกับส่วนผสมของคอมโพเนนต์ฝั่งควบคุม การตั้งค่าให้โซนเหล่านี้เป็นโซนตรวจสอบแยกกันภายในโปรแกรมเดียว — แทนที่จะใช้ชุดพารามิเตอร์แบบครอบคลุมเดียว — คือสิ่งที่ทำให้ 3D SPI และ3D AOIการตรวจสอบแบบวงปิดมีประสิทธิภาพบนบอร์ดที่มีความหลากหลายของชิ้นส่วนในระดับนี้เอ็กซ์เรย์ออฟไลน์ความสามารถในการมองในมุมเอียงยังคงมีความสำคัญสำหรับแพ็คเกจ BGA หรือ QFN ใด ๆ ในส่วนควบคุม โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการประเมินช่องว่างภายในแผ่นระบายความร้อนใต้ตัวควบคุมสวิตชิ่ง
การตรวจสอบย้อนกลับด้วย MES สำหรับชิ้นส่วนที่มีความสำคัญต่อความปลอดภัย
ฟิวส์, MOV และส่วนประกอบป้องกันอื่น ๆ บนบอร์ด UPS และบอร์ดเครื่องชาร์จมีความสำคัญอย่างยิ่งเมื่อเทียบกับพื้นที่บนบอร์ดของพวกมัน เนื่องจากเป็นส่วนประกอบที่มีแนวโน้มสูงที่สุดที่จะถูกตรวจสอบอย่างละเอียดระหว่างการตรวจสอบหาสาเหตุความล้มเหลวภาคสนามหรือการสอบสวนด้านความปลอดภัย ความสามารถในการติดตามย้อนกลับในระดับล็อตสำหรับส่วนประกอบเฉพาะเหล่านี้ — ผูกโยงผ่านMES อัจฉริยะพร้อมด้วยการติดตามย้อนกลับด้วย UID และการมาร์กด้วยเลเซอร์ — ทำให้ผู้ผลิตสามารถระบุได้ว่า สำหรับหน่วยที่มีหมายเลขประจำเครื่องใด ๆ มีการติดตั้งล็อตของชิ้นส่วนใดไว้ในแต่ละตำแหน่งที่มีความสำคัญต่อความปลอดภัยอย่างแม่นยำ
โครงสร้างการตรวจสอบย้อนกลับนี้เป็นความสามารถด้านการบันทึกการผลิตที่รองรับการสืบสวนคุณภาพภายในและคำขอการตรวจสอบจากลูกค้า โครงสร้างนี้มิได้ถือเป็นการรับรองการสอบเทียบหรือการรับรองห้องปฏิบัติการทดสอบ และบอร์ดที่ผลิตภายใต้กระบวนการนี้มิได้ถูกระบุว่าได้ผ่านการทดสอบที่ได้รับการรับรอง
คำแนะนำด้านการออกแบบและการประกอบ
บอร์ดในหมวดหมู่นี้จะได้รับประโยชน์จากการตัดสินใจหลายอย่างที่ทำไว้ล่วงหน้าก่อนเริ่มการประกอบ ได้แก่ การบันทึกโซนห้ามวางลายสำหรับระยะคลาน/ระยะห่างบนแบบภาพการผลิตแทนการปล่อยให้เข้าใจโดยนัยจากสกีแมติก การระบุฟุตพรินต์ THT และข้อกำหนดการมาสก์ฟิกซ์เจอร์อย่างชัดเจนสำหรับขั้นตอนการบัดกรีแบบเลือกจุด การแยกคำแนะนำด้านความคลาดเคลื่อนสำหรับ SPI/AOI ตามโซนแทนการใช้สเปกเดียวครอบคลุมทั้งหมด และการทำเครื่องหมายคอมโพเนนต์ที่เกี่ยวข้องกับความปลอดภัยสำหรับการติดตามล็อตในระบบ MES ตั้งแต่ระดับ BOM ก่อนเริ่มการผลิต
การตัดสินใจเหล่านี้แต่ละข้อไม่ได้เพิ่มต้นทุนหรือระยะเวลานำที่สำคัญด้วยตัวมันเอง แต่การข้ามข้อใดข้อหนึ่งไปมักจะกลายมาเป็นปัญหาในภายหลัง — ไม่ว่าจะในรูปของโปรแกรมการตรวจสอบที่สร้างการแจ้งเตือนผิดพลาดโดยไม่จำเป็น หรือในรูปของช่องว่างด้านการติดตามย้อนกลับที่ถูกค้นพบก็ต่อเมื่อมีคำถามจากหน้างานเข้ามาเท่านั้น การวางแผนโซนนิ่ง การบัดกรี และกลยุทธ์การตรวจสอบเข้าไปในแผนการประกอบตั้งแต่เริ่มต้น คือสิ่งที่ทำให้บอร์ดจ่ายไฟแบบผสม AC/DC สามารถผลิตได้ในปริมาณ HMLV โดยไม่ต้องปฏิบัติกับการประกอบแต่ละครั้งราวกับเป็นงานครั้งเดียวจบ ทีมงานที่ประเมินการออกแบบ UPS หรือเครื่องชาร์จอุตสาหกรรมสำหรับการประกอบแบบเอาต์ซอร์สสามารถส่งไฟล์บอร์ดสำหรับการประเมินขีดความสามารถและการตรวจทาน DFMเพื่อระบุข้อพิจารณาเหล่านี้ตั้งแต่เนิ่น ๆ
ส่งโปรเจกต์ของคุณเพื่อขอใบเสนอราคา →
แหล่งข้อมูลที่เป็นประโยชน์
•การตรวจสอบโพรงด้วยเอกซเรย์ BGA สำหรับโมดูลพลังงานอุตสาหกรรม
•อ้างอิงอัตราการยอมรับโพรง BGA: เกณฑ์ตามมาตรฐาน IPC-7095D และ IPC-A-610
•คู่มือการตรวจสอบด้วยสายตาตามมาตรฐาน IPC-A-610 ระดับคลาส 3 สำหรับชุดประกอบอุตสาหกรรมและการแพทย์
•บริการประกอบแผงวงจรพิมพ์ขั้นสูง
