הגדרה:
פאנליזציה הנו תהליך תכנון והגדרת מבנה וסידור המעגלים בכרטיס המודפס (אשר נקרא גם פאנל, מטריצה או שוקולדה), על ידי שיכפול של המעגל על גבי הכרטיס המודפס ובנית לוח אחד שכולל מספר מעגלים.
פאנליזציה נכונה משפרת את אמינות היצור, מוזילה ומקילה על היצור וההרכבה של המעגל האלקטרוני.
פאנליזציה ניתן ליישם רק בכרטיסים מחומר פולימרי. לדוגמא, למעגלים העשויים מבסיס נחושת או אלומיניום לא ניתן ליישם פאנליזציה כיוון שהחומר קשה מאד לחיתוך והפרדה.
יתרונות:
פאנליזציה מציעה מספר יתרונות המשפיעים משמעותית על הייצור:
- יעילות משופרת – אוטומציה של תהליכי הרכבה הופכת יעילה יותר עם פנלים גדולים יותר, על ידי קיצור זמני הייצור יותר ולחסכון בעלויות כוח אדם. המכונה יכולה לטפל בכמה מעגלים בו-זמנית בהשוואה להרכבת מעגל בודד.
- בזבוז חומר מופחת – כרטיסים קטנים יותר מובילים לעיתים קרובות לבזבוז חומר גלם גבוה יותר וייקור המוצר. פאנליזציה מאפשרת ניצול יעיל יותר של חומר הגלם ומצמצמת בזבוז ונפל.
- בקרת איכות משופרת – טיפול בפאנל גדול המכיל כמה כרטיסים יותר קל יותר ומאפשר בדיקה במקביל – מצמצם זמני בדיקה ומשפר את איכות התוצר.
- כרטיסים גמישים – ביצור כרטיסים גמישים, פאנליזציה נכונה גם מגינה על הכרטיסים ונותנת מסגרת תמיכה על מנת לאפשר הרכבה תקינה, גם במכונות אוטומטיות.
תהליך התכנון:
לאחר גמר עריכת המעגל, העורך או לחילופין יצרן הכרטיסים, משכפל את המעגל ובונה מטריצה של מספר מעגלים לקבלת לוח אחד שמידותיו אופטימליות ומותאמות למכונות ההרכבה. מספר המעגלים במטריצה תלוי במידות ובצורת המעגל הבודד.
מומלץ להתייעץ בעת תכנון הפאנל עם מבצע ההרכבה על מנת לתכנן פאנל אופטימלי לתהליך היצור.
עיצוב הפאנל – יש להבטיח ריווח נכון בין לוחות, לשים לב למיקום הלשוניות, לפיזור אחיד של הכרטיסים בפאנל ולתאימות לציוד הרכבה בעיקר מבחינת גודל הפאנל וגודל המסגרת.
בחירת חומר – יש להתאים את מבנה הפאנל ואת אופן הפרדת הכרטיסים מהפאנל, גם על פי סוג החומר ממנו עשוי הכרטיס והעובי שלו.
מבנה הפאנל:
הדרך בה מחברים בין המעגלים בפאנל משפיעה על חוזק הפאנל ואופן השינוע שלו בתהליך ההרכבה, על משך ואופן ההפרדה בין המעגלים בסיום ההרכבה ועל הסיכון בפגיעה במעגלים בעת ההפרדה.
יש אפשרויות שנות להפרדת הכרטיסים מהפאנל כגוןV-cut , חריטה ושבירה או חיתוך לייזר. לכל אחת יתרונות ומגבלות משלה בהתאם לעיצוב הלוח והחומר.
יש כמה שיטות לבצע חיבור ולאחר מכן הפרדה בין המעגלים בפאנל:
VCUT
- שיטה שבה המעגלים צמודים זה לזה כאשר ביניהם ישנו חריץ ברוחב סכין החירוץ. החירוץ נעשה משני צדדי הכרטיס בעומק של 30% מעובי הכרטיס בזווית של כ 30 מעלות מכל צד.
- ההפרדה מתבצעת לאחר ההרכבה וההלחמה של הרכיבים בעזרת מכונת הפרדה עם סכין מתאים. במקרים מסוימים ניתן לבצע ההפרדה ע"י שבירה, אולם בדרך זו יש סכנה ליצירת מאמץ על המעגל ופגיעה ברכיבים. לאחר ההפרדה, יישארו שולי הכרטיס מעט מחוספסים
כרסום
- בין המעגלים יש מרווח מכורסם, בדרך כלל ברוחב של כ 2-3 מ"מ והמעגלים מחוברים ביניהם על ידי "טבים" שהם ריבועים קטנים של כרטיס, שמחברים את הכרטיסים יחד.
- מספר הטבים צריך להיות אופטימלי ומתוכנן על ידי העורך כך שיאפשר חוזק ויציבות הפאנל בשינוע בתהליך אבל לא יקשה על הפרדה של המעגלים לאחר ההרכבה. כדי להקל על ההפרדה נוהגים לקדוח חורים קטנים בחיבור בין הטבים למעגל (פרפורציה).
- שיטה זו טובה במיוחד כאשר ישנם כרטיסים שאינם מרובעים אלא בצורה אמורפית כל שהיא ואז אפשר לכרסם מראש את צורת המעגל ולאחר ההרכבה להפריד ביניהם.
- ההפרדה מתבצעת על ידי "שבירה" או קיצוץ בקאטר של הטבים. במעגלים רגישים ההפרדה תתבצע על ידי ניסור במסור ייעודי.
- בשיטה זו גודל הפנל יהיה יותר גדול מסך כל שטחי המעגלים בשל תוספת המרווחים בין המעגלים אולם שולי הכרטיסים יהיו חלקים ונקיים.
- מומלץ להשתמש בשיטה זו עבור כרטיסים העשויים מחומרים מיוחדים (נחושת או אלומיניום), עבור כרטיסים גמישים או גמיש-קשיח או למצעים קרמיים.
מסגרת הפאנל
- תוספת חשובה לפנל היא המסגרת, גם ביצור מעגל בודד.
- בשלבי ההרכבה הכרטיס עובר מתחנה לתחנה על ידי מסועים או התקני שינוע ייעודיים התופסים את שולי המעגל. במכונות ההרכבה ובהתקני בדיקה ייעודיים, המעגלים גם נתפסים על ידי שפתי המסוע לקיבוע הפאנל במקום הדרוש במכונה.
- ללא מסגרת, המעגל עצמו ייתפס על ידי המסוע ובמידה ויש רכיבים בשולי המעגל הם עלולים להיפגע או שלא ניתן יהיה להרכיב את הרכיבים הנמצאים בשולי המעגל.
- בדרך כלל, רוחב המסגרת הוא כ 5 עד 10 ממ והיא מתחברת למעגל באותה דרך שמתחברים המעגלים זה לזה.
סימני התאמה (פידושלים)
- תוספת חשובה נוספת למעגלים היא "סימני התאמה" או "פידושלים".
- הפידושל הוא סימון בצורת עיגול בקוטר של 1 עד 3 מ"מ, המוסף בשכבות המולכים העליונה והתחתונה, כשהוא גלוי דרך ה SOLDER MASK (שכבת הציפוי).
- מצלמת המכונה מצלמת את הסימון ומשווה את מיקומו וצורתו לרישום בתוכנת המיקום של המכונה. על פי נקודת הסימון, המכונה מכוונת ומדייקת את מיקום הכרטיס בהתאם למתוכנן (ביצועOFFSET ).
- נדרשים לפחות שני סימנים בפאנל על מנת לכוון מיקום במעגל רגיל ולפחות 4 סימנים במעגל צפוף עם רכיבים קטנים (0402 ומטה) או עם רכיבים מורכבים (FPP/QFN, BGA)
סימנים ותוספות אחרים
- לפי הצורך אפשר להוסיף למסגרת חורים להרכבה על התקני ההרכבה וכתובות זיהוי
לסיכום:
על מנת לחסוך כסף בשלב היצור הסדרתי, ועל מנת לאפשר יצור איכותי ויעיל, מומלץ להשקיע ולתכנן את המוצר מותאם לייצור שוטף, כבר בשלב אבי הטיפוס הראשונים. פעילות זו גם תקצר וגם תיעל את שלב בניית אבי הטיפוס ותקדם מהר יותר את שלבי הפיתוח של המוצר.
עורך מעגלים מקצועי מכיר את הכללים הללו ויפעל לפיהם בתכנון והעריכה של הכרטיס.
חשוב שגם המתכנן ומזמין העריכה יכיר כללים בסיסיים אלו על מנת להבין טוב יותר , על מנת לוודא שהם מיושמים נשמרו במעגלי שהזמין
