छोटी बोर्डों की अनदेखी अर्थशास्त्र

संकुचित इलेक्ट्रॉनिक्स की दुनिया में, विशेष रूप से IoT उपकरणों के अत्यधिक प्रतिस्पर्धी क्षेत्र में, सफलता अक्सर एक सेंट के अंश में मापी जाती है। इंजीनियर सही मायने में घटक लागत और जटिल बोर्ड लेआउट पर ध्यान केंद्रित करते हैं, फिर भी उत्पादन लागत को नियंत्रित करने के लिए सबसे शक्तिशाली लीवर में से एक अक्सर एक बाद की सोच में डाल दिया जाता है। यह PCB पैनलाइजेशन का अनुशासन है, जो कई छोटे बोर्डों को एकल, बड़े विनिर्माण पैनल पर व्यवस्थित करने का अभ्यास है। यह एक निर्णय है जो, एक मामूली उत्पादन विवरण से बहुत दूर, सड़क पर एक महत्वपूर्ण रणनीतिक फोर्क का प्रतिनिधित्व करता है, निर्माण अर्थव्यवस्था और असेंबली स्थिरता के बीच संतुलन बनाते हुए।

पैनलाइजेशन का तर्क स्वचालित असेंबली लाइन की अडिग लय में निहित है। एक SMT लाइन एक पैनल को लोड करने, उसे सोल्डर पेस्ट प्रिंटिंग, घटक स्थान और रिफ्लो सोल्डरिंग के माध्यम से मार्गदर्शन करने के लिए निश्चित समय निवेश करती है। वह चक्र समय लगभग पूरी तरह से इस बात से अप्रभावित है कि पैनल क्या ले जाता है। चाहे उसमें एक बड़ा बोर्ड हो या बीस छोटे, मशीन का समय लगभग समान रूप से खर्च होता है। बीस बोर्डों के एक पैनल को संसाधित करके, मशीन समय और हैंडलिंग की महत्वपूर्ण लागतें सभी इकाइयों में वितरित हो जाती हैं, जिससे प्रति बोर्ड असेंबली कीमत में भारी कमी आती है।

यह केवल मास उत्पादन के लिए अनुकूलन नहीं है। किसी भी बोर्ड के लिए जो मशीन के कन्वेयर ग्रिप्स की पकड़ से बाहर हो सकता है, पैनलाइजेशन स्वचालित असेंबली के लिए एक मौलिक पूर्वापेक्षा है। यहां तक कि केवल पांच इकाइयों के प्रोटोटाइप रन के लिए भी, एक पैनलाइज्ड डिज़ाइन प्रवेश का टिकट है। व्यक्तिगत छोटे बोर्डों को स्वचालित लाइन से चलाने का प्रयास अस्वीकृति या मैनुअल हैंडलिंग शुल्क की ओर ले जाता है, जो किसी भी कल्पित बचत को मिटा देता है और परियोजना में देरी लाता है।

केंद्रीय संघर्ष: बोर्ड में एक रेखा

अंततः व्यक्तिगत बोर्डों को उनके पैनल से मुक्त करने का विकल्प दो मौलिक रूप से भिन्न दार्शनिकताओं पर निर्भर करता है, प्रत्येक अपनी लागत, डिज़ाइन स्वतंत्रता, और यांत्रिक तनाव की अर्थव्यवस्था के साथ। पहला, V-स्कोरिंग, एक brute-force दक्षता की प्रक्रिया है। एक मशीन बोर्ड के ऊपर और नीचे एक उथली V-आकार की खांचे को काटती है, बोर्ड के सीधे रेखा सीमाओं का अनुसरण करती है। यह एक पतली वेब सामग्री छोड़ती है जिसे असेंबली के बाद बस तोड़ दिया जाता है। यह तेजी से और सस्ते में बनाना आसान है। इसकी सीमा, हालांकि, पूरी तरह से है: यह केवल पूरी तरह से आयताकार आकृतियों के लिए काम करता है।

वैकल्पिक टैब-राउटिंग है, जो अधिक फाइननेस का तरीका है। यहां, एक राउटिंग मशीन प्रत्येक बोर्ड की पूरी, अनूठी प्रोफ़ाइल को तराशती है, इसे कुछ छोटे टैब द्वारा एक फ्रेम से जोड़ती है। ये टैब अक्सर छोटे छिद्रों, या “माउस बाइट्स,” से भरे होते हैं, जो उन्हें एक साफ़ ब्रेक के लिए कमजोर बनाने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। यह दृष्टिकोण डिजाइनर को V-स्कोर की रेक्टिलीनियर जेल से मुक्त करता है, किसी भी कल्पनीय आकार को समायोजित करता है। लेकिन यह स्वतंत्रता मशीन समय की कीमत पर आती है, जिससे यह एक धीमा और अधिक महंगा निर्माण प्रक्रिया बन जाती है।

उनके बीच निर्णय लेना अक्सर केवल प्रारंभिक निर्माण कोटेशन की तुलना का मामला नहीं होता है। V-स्कोरिंग का “सस्ता” रास्ता तब बहुत महंगा हो सकता है यदि इसकी मुख्य खामी, यांत्रिक तनाव, की अनदेखी की जाए। बोर्डों को तोड़ने के लिए आवश्यक बल FR-4 में एक महत्वपूर्ण झटका भेजता है, एक ऐसा बल जो कुछ घटकों के लिए घातक साबित हो सकता है। एक बोर्ड पर महंगे, तनाव-संवेदनशील भागों के साथ 5% उपज हानि जल्दी ही V-स्कोरिंग की प्रारंभिक बचत को एक महत्वपूर्ण शुद्ध हानि में बदल देती है। सही विकल्प कुल लागत का समग्र दृष्टिकोण मांगता है, जिसमें क्षतिग्रस्त घटकों और छुपे हुए क्षेत्रीय विफलताओं की संभावित कीमत का हिसाब भी शामिल है।

निर्णायक कारक: किनारे के पास की निकटता

किसी भी अन्य चर से अधिक, बोर्ड के किनारे के पास नाजुक घटकों की उपस्थिति पैनलाइजेशन रणनीति निर्धारित करती है। यदि आपका डिज़ाइन लगभग 5mm के भीतर सिरेमिक कैपेसिटर, BGA, या फाइन-पिच पैकेज जैसे घटकों को एक नियोजित ब्रेक-लाइन के पास रखता है, तो उस किनारे के लिए V-स्कोरिंग से बचना चाहिए। तोड़ने की क्रिया आसानी से कैपेसिटर के भंगुर डाइलेक्ट्रिक में माइक्रो-क्रैक पैदा कर सकती है या BGA के सोल्डर बॉल्स को तोड़ सकती है। ये खतरनाक दोष हैं, जो अक्सर निरीक्षण के लिए अदृश्य होते हैं, और सप्ताह या महीनों बाद अनिर्णायक क्षेत्रीय विफलताओं के रूप में उभरते हैं।

इन परिदृश्यों में, टैब-राउटिंग एक विलासिता नहीं है; यह विश्वसनीयता के लिए आवश्यक है। पृथक्करण का तनाव छोटे, बलिदानी टैब्स तक सीमित रहता है, जो आबादी वाले बोर्ड की मूल्यवान जगह की रक्षा करता है। एक आयताकार डिज़ाइन के लिए, एक हाइब्रिड दृष्टिकोण अक्सर एक व्यावहारिक समझौता होता है, जिसमें लंबी, अनपॉपुलेटेड किनारों के लिए V-स्कोर का उपयोग किया जाता है, जबकि कनेक्टर या संवेदनशील भागों से भरे छोटे किनारों की रक्षा के लिए टैब-राउटिंग का प्रयोग किया जाता है।

मशीन के लिए डिज़ाइन करना

एक सही ढंग से डिज़ाइन किया गया पैनल केवल बोर्डों का एक समूह नहीं है; यह एक उद्देश्य-निर्मित वाहक है, एक स्कैफ़ोल्ड जो असेंबली लाइन की भाषा बोलने के लिए डिज़ाइन किया गया है। इसमें इसके किनारों पर बलिदानी टूलिंग रेल शामिल होनी चाहिए, जो कन्वेयर सिस्टम के लिए पकड़ बिंदु के रूप में कार्य करती हैं। ये रेल पैनल-स्तर के फिड्यूसियल निशानों के लिए आवश्यक स्थान भी प्रदान करती हैं, जो छोटे कॉपर लक्ष्य हैं जिनका उपयोग मशीन की विजन सिस्टम अपने आप को अभिमुख करने के लिए करता है, यह सुनिश्चित करते हुए कि घटक सूक्ष्मदृष्टि से सही स्थान पर रखे गए हैं।

पैनल डिज़ाइन में सबसे सामान्य और महंगा गलती हाइपर-ऑप्टिमाइज़ेशन के प्रयास से जन्म लेती है। एक पैनल पर एक और यूनिट फिट करने के प्रयास में, डिज़ाइनर बोर्डों के बीच स्थान को छोटा कर सकता है या टूलिंग रेल को न्यूनतम कर सकता है। यह सैद्धांतिक दक्षता अक्सर उत्पादन में शानदार तरीके से उलट जाती है। परिणामी पैनल बहुत कमजोर हो सकता है, घटक स्थान के दौरान झुक सकता है या हिल सकता है, और त्रुटियों की श्रृंखला का कारण बन सकता है। या यह इतना कठिन बना सकता है कि इसे डिपैनलिंग के लिए मैनुअल रीवर्क की आवश्यकता हो, जिससे श्रम लागत और क्षति का जोखिम दोनों बढ़ जाते हैं। एक थोड़ा कम घना पैनल जो बिना किसी समस्या के चलता है, हमेशा एक सैद्धांतिक रूप से परफेक्ट पैनल से अधिक लाभकारी होता है जो लाइन पर फेल हो जाता है।

रणनीति को परिष्कृत करना

एक बार आधारभूत विधि का चयन हो जाने के बाद, आगे के संशोधन उपज और दक्षता को बढ़ा सकते हैं। टैब का डिज़ाइन स्वयं एक नाजुक संतुलन है। बहुत कमजोर, और बोर्ड प्रक्रिया के बीच में हिल सकता है या टूट सकता है, जिससे लाइन रुक जाती है। बहुत मजबूत, और तोड़ने के लिए आवश्यक बल बोर्ड को तनाव दे सकता है, जिससे टैब-राउटिंग चुनने का कारण ही समाप्त हो जाता है। एक टैब को बस इतना मजबूत होना चाहिए कि वह असेंबली को सह सके, और उससे अधिक मजबूत नहीं।

यहां तक कि पैनल पर बोर्डों का अभिमुखीकरण भी महत्व रखता है। उच्च गुणवत्ता वाली सोल्डर पेस्ट डिपोज़िशन के लिए, फाइन-पिच पैड्स का लंबा अक्ष प्रिंटर के स्क्वीजी की यात्रा के लंबवत होना चाहिए। यदि एक पैनल बोर्ड रोटेशन को मिलाता है, तो यह सुनिश्चित करता है कि प्रिंट गुणवत्ता आधे बोर्डों के लिए प्रभावित होगी, जिससे सोल्डर दोषों को आमंत्रित किया जाएगा। निर्माण के लिए डिज़ाइन का एक सूक्ष्म लेकिन शक्तिशाली सिद्धांत एकल, सुसंगत अभिमुखीकरण बनाए रखना है।

अंततः, पैनलाइजेशन विधि का प्रारंभिक चयन अंतिम पृथक्करण क्रिया को निर्धारित करता है। एक V-स्कोर किया हुआ पैनल हाथ से तोड़ा जा सकता है, जो सबसे सस्ता लेकिन सबसे तनावपूर्ण तरीका है। एक टैब-राउटेड पैनल, हालांकि, डिपैनलिंग राउटर का उपयोग करने की अनुमति देता है, जो एक मशीन है जो टैब्स को सटीकता से काटती है और बोर्ड पर शून्य तनाव के साथ। उच्च-मूल्य वाले असेंबलियों के लिए जहां विश्वसनीयता सर्वोपरि है, राउटर की लागत को आसानी से तनाव-प्रेरित दोषों को पूरी तरह से समाप्त करके उचित ठहराया जा सकता है, जिससे संपूर्ण निर्माण कथा एक साफ और विश्वसनीय अंत तक पहुंचती है।