Üretime Uygun Tasarımda PCB Çoklama

PCB üretimi yapılırken üretim maliyetlerini ve sürelerini aşağıya çekebilmek için PCB’nin uygun ölçüde ve şekilde çoklanması gerekmektedir. Düzgün yapılan PCB çoklama tasarımının üretim sürelerine ve dolayısıyla maliyetlere olan etkisini bir örnekle ele alalım.

Aynı PCB için Tekli, 2x3 ve 4x4 şeklinde çoklanmış şekilde tek PCB için Yükleme/Boşaltma sürelerini örneklemeye çalışalım. Şekil-1’deki tabloda tekli ve çoklanmış PCB’ler için tahmini zamanlar bulunmaktadır.

(Şekil-1)

Yukarı tablodan görüleceği üzere, aynı kartı tekli ürettiğimizde Dalga Lehim makinesinden geçme süresi 270 saniye iken kartı 2x3(6’lı) olacak şekilde çokladığımızda kart başına düşen süre 45 saniyeye, 4x4(16’lı) olacak şekilde çokladığımızda kart başına süresi 16,88 saniyeye inmektedir. Krem Lehim makinesinden geçme süresi 8 saniye iken kartı 2x3(6’lı) olacak şekilde çokladığımızda kart başına düşen süre 1,33 saniyeye, 4x4(16’lı) olacak şekilde çokladığımızda kart başına süresi 0,50 saniyeye inmektedir. Buda bize 2x3(6’lı) çoklanmış kartlarda 83 %, 4x4(16’lı) çoklanmış kartlarda 94 % oranında yükleme/boşaltma zamanında süre düşümü sağlayacaktır. Az adetli üretimlerde kayda değer süre ve maliyet düşümü olmaz iken günlük yapılan üretimlerde ya da yüksek adetli üretilen PCB’lerde göz ardı edilemeyecek üretim süresi ve maliyeti düşümü sağlayacaktır.

Panelleme Uygulamaları

Çoklamaya başlandığında öncelikle süreçlerde kullanılacak makinelerin, taşıyıcılarının minimum ve maksimum ölçülerinin bilinip buna göre hareket edilmesi gereklidir. Taşıyıcı ölçülerinden daha büyük bir çoklama kartın makineye sığmamasına sebep olacaktır. (Örnek olarak Görsel İnceleme(AOI) makinesi 50x60mm en küçük 460x510mm maksimum kart ölçülerine izin vermektedir.)

Mümkün ise yapılacak çoklama dikdörtgen şeklinde olmalı ve tercihen 200x200mm ölçülerini geçmemeli. Kart üretim süreçlerinde uzun kenar üzerinde taşınacak şekilde çoklaması yapılmalı ve kırılabilir çıta uygulaması buna göre tasarlanmalıdır. (Şekil-2)

(Şekil-2)

PCB üzerinde referans noktaları olsa bile, kırılabilir çıta üzerine de referans noktaları yerleştirmekte fayda vardır. Kırılabilir çıta genişliği 5mm ve daha ufak ise referans noktaları Taşıyıcı Kıstırıcıları altında kalacağından kartın enine eksenine Kenar Sınırından 5mm uzağa yerleştirilmelidir.

PCB üzerinde bulunan akış yönüne göre uzun kenar tarafındaki malzemeler ya da bacaklar kenar sınırından 5mm içeride değil ise kartın taşıyıcılar üzerinde gidecek tarafına 5mm ölçülerinde kırılabilir çıta eklenmelidir. Bu çıta eklenmez ise taşıyıcı kıskaçları ya da tırnaklar malzeme üzerine deyecek ya da bacakları havaya kaldıracaktır.(Şekil-3)

(Şekil-3)

Üretim sürecinde aksiyel ve / veya radyal ekleyici makineleri kullanılacak ise uzun kenar çıtasının 8mm ve uzun kenarda olması gereklidir.(Şekil-2)
Çoklama yapılırken PCB üzerindeki trafo, soğutucu, bobin gibi malzemelerin ağırlığı da düşünülerek, yapılacak çoklama sonucunda kartın taşıyıcılar üzerinde eğilme ya da V-Kesimlerde(V-CUT) esneme yapması / kırılması önlenmelidir.

Çoklama yapılırken Elle Montaj yapılacak ise kartların hepsinin aynı yöne bakması sağlanmalıdır. Çoklama içerisindeki kartlar farklı yönlere bakacak şekilde konumlanır ise Elle Montaj yapacak operatörlerin yönlü malzemeleri yanlış takma ihtimali olacaktır.

PCB’nin bir sınır kenarından 5mm ve daha içeride malzeme olabilir. Bu durumlarda PCB malzemesi maliyetini düşürmek için çoklama ters-düz yapılabilir. Malzemelerin içeride olduğu kenarlar taşıyıcı kıstırıcılara ya da tırnaklara denk gelecek şekilde yönleri ayarlanır.(Şekil-4)

(Şekil-4)

Çoklama yapılırken PCB kenarından dışarıya çıkan malzemeler(Soket, Header, Led, Switch, Buton, Soğutucu gibi) var ise bunlar hesaba katılarak kenar çıtaları tasarlanmalıdır. PCB kenarından dışarı taşan malzemelerin ölçüsünde çıta eklenmez ise bu malzemeler taşıyıcılara ya da makine kenarlarına takılacaktır.(Şekil-5)

(Şekil-5)

Coklama yapılırken PCB kenarlarından dışarıya çıkan malzemeler(Soket, Header, Led, Switch, Buton, Soğutucu gibi) çoklamada bulunan diğer kartın üzerindeki malzemenin üzerine gelmemesi için iç çıta uygulanması gerekmektedir. Bu çıta kullanılmaz ise dışarıya taşan malzeme diğer malzemenin üzerine gelecek, malzeme takılamayacak ya da havada kalacağından lehim almayacaktır.(Şekil-6)

(Şekil-6)

PCB’nin taşıyıcılar üzerinde bulunan kenarları düz ya da PCB uzunluğunda olmayan tasarımlarda, PCB’nin taşıyıcılar tarafındaki kenarlarının kırılabilir çıtalar ile kart boyuna gelecek şekilde oluşturulması gereklidir. Kart kenarları değişken ya da kart boyundan kısa olan durumlarda makine Taşıyıcı Kıskaçları ya da Taşıyıcı Tırnaklar kartı tutamayacak, ilerletemeyecek ya da taşıyıcıların birleşim noktalarında takılacaktır.
PCB’nin çoklanması sırasında kare ya da dikdörtgen olmayan kartların aralarında boşluklar kalabilir. Eğer çoklama yapılan kartın içerisinde Birkaç cm’den daha büyük boşluklar olur ise Dalga Lehim esnasında lehim bu boşluklardan taşarak kartın üzerine yayılabilir. Bu sorunu yaşamamak için boşlukların kırılabilir çıtalar ile kapatılması gereklidir.(Şekil-7)

(Şekil-7)
PCB kenarları düz olmayıp değişken olan ya da PCB’nin çok hassas bir kutu kalıp içerisine gireceği hiç çapak istenmeyen durumlarda ise Fare Isırığı(Mouse-Bite) şeklindeki kırılabilir çıta uygulamaları yapılabilir. Bu tarz uygulalarda çıtaların kırılmaması kartın eğilmemesi için kart ağırlığı hesaba katılmalıdır. Dikkat edilmesi gereken diğer bir nokta ise kart ağırlığına göre konulacak çıta yeri, âdeti ve çıta kalınlığı olmalıdır. Çıta üzerine yapılacak deliklerin çıta dışından başlaması gerekmektedir. Delikler PCB’nin kenarında olmalıdır.(Şekil-8)

Cem KANIMDAN

Elektronik İşletme Üretim Yöneticisi