În electronică , împachetarea este o tehnică alternativă de producție a circuitelor imprimate , constând în înlocuirea lipitelor cu fire înfășurate pe pinii componentelor, pentru a produce circuite complexe în număr mic. Are avantajul de a fi ușor de desfăcut, mai ales atunci când creează prototipuri . Această tehnică este utilizată pe scară largă pentru fabricarea și conectarea de comutatoare telefonice , computere , console de control, aparate de radio , radare , sonare și alte echipamente complexe care trebuie să fie produse doar în număr mic. De exemplu, calculatorul de navigație cu rachete Apollo a fost construit în ambalaj.
Circuitele asamblate înfășurate sunt mai fiabile decât circuitele imprimate cu șenile: conexiunile sunt mai puțin susceptibile să se rupă în cazul vibrațiilor sau torsiunii plăcii; absența sudării evită problemele de coroziune. Conexiunile în sine sunt mai puternice și asigură o conexiune electrică excelentă, cu firul plasat la rece pe suporturi.
Un dezavantaj al înfășurării este calitatea semnalelor atunci când se lucrează la frecvențe înalte: lipsa potrivirii impedanței și diafragma pot genera fenomene de reflexie și erori pe semnalele critice (ceasuri, autobuze rapide). Aceste probleme pot fi critice de la frecvențe de câteva zeci de MHz. Acest lucru explică în mare măsură faptul că ambalarea nu mai este o tehnică larg utilizată.
Componentele electronice sunt plasate în suporturi. Aceste suporturi sunt lipite cu cianoacrilat (sau lipici siliconic ) pe plăci epoxidice .
Contactele suporturilor sunt extinse prin știfturi pătrate. Aceste știfturi sunt în mod obișnuit 432 µm pătrat pe 25,4 mm lungime și sunt implantate la intervale de 2,54 mm . Știfturile premium sunt fabricate dintr-un aliaj de cupru de beriliu acoperit cu un strat de aur de 64 µm pentru a preveni coroziunea. Știfturile mai ieftine și mai frecvent utilizate sunt realizate din bronz cositor .
Se folosește un fir specific, de obicei un fir de cupru placat cu argint de 30 de calibru , cu o teacă fluorocarbonată , care nu emite gaze toxice la încălzire. Cel mai utilizat înveliș se numește „ Kynar ”.
Pentru ambalaj dezbrăcăm firul pe 25 mm . Un instrument de înfășurare are două găuri: una în centru în axa instrumentului, cu un diametru foarte puțin mai mare decât diagonala fusului, acesta din urmă permite rotația instrumentului în jurul fusului și, altul mai aproape de circumferință . Sârma și aproximativ 6,35 milimetri de teacă sunt introduse în această ultimă gaură, în timp ce gaura centrală este plasată pe fus.
Instrumentul ar trebui să pornească rapid pe sine. Înfășoară în jurul fusului puțin mai puțin de 2 spire de sârmă învelită plus 7 până la 9 spire de sârmă goală. Știftul este suficient de lung pentru a transporta până la trei conexiuni. De obicei, punem doar unul sau doi. Acest lucru face posibilă modificarea sau repararea circuitului prin adăugarea manuală a ambalajelor.
Sârmă învelită la bază permite conexiunii electrice să nu ia toată tracțiunea mecanică la primul viraj. Pe unghiurile fusului se exercită o presiune de câțiva MPa, care asigură o conexiune de calitate mecanică și electrică, crestând ușor firul. Cu 28 de conexiuni de acest tip (adică șapte spire complete pe un fus pătrat), se obține o suprafață de conexiune foarte mare între fir și fus.
Există trei moduri de a încheia:
Un ambalaj manual arată ca un stilou și este potrivit pentru modificări sau reparații minore; circuitele realizate cu această tehnică sunt mai ușor de reparat. Pinii pot fi reconectați de până la 10 ori fără pierderi, atâta timp cât utilizați de fiecare dată un fir nou.
Lucrări mai mari se pot face cu un „pistol de împachetare” manual, folosind un motor electric și arcuri pentru a roti rapid firul. Aceste instrumente au fost utilizate pe scară largă pentru releu de telefonie din SUA , în ultima treime a XX - lea secol, de obicei , cu un fir mai gros (22 sau 24 AWG ) , ca cele utilizate pentru circuite electronice. Pinii utilizați sunt mai mari și pot fi reconectați de o sută de ori. Aceste conexiuni sunt încă prezente în releele telefonice unde conectorii învelișului străpuns nu s-au răspândit încă.
Ambalajele semiautomate sunt „pistoale de înfășurare” plasate pe brațe deplasate în ambele dimensiuni de către motoare programabile. Amplasarea ambalajului, stoarcerea declanșatorului și introducerea firelor se fac manual. Acest sistem permite operatorului să plaseze firele fără să se îngrijoreze de verificarea dacă acestea sunt pe axul corect, computerul se ocupă de plasarea instrumentului pe axul corect.
Înfășurarea semi-automată este utilizată pentru prototipuri, deoarece poate plasa perechi răsucite, ceea ce permite crearea de computere complexe de înaltă frecvență și radare.
Mașinile automate de împachetare, precum cele produse de compania Gardner Denver în anii 1960 și 1970, erau capabile să plaseze, să decupeze și să înfășoare fire pe circuite electronice. Mașinile erau conduse de instrucțiuni de pe cartele perforate, benzile Mylar și microcomputerele timpurii.
Primele mașini (de exemplu, modelele 14FB și 14FG) au fost configurate să funcționeze „pe orizontală”, adică circuitul care trebuie conectat a fost plasat cu capul în jos (pinii în sus) pe un suport orizontal., Care a fost apoi glisat în mașină și fixat pe o placă capabilă să se rotească (4 poziții de rotație) și să alunece (11 poziții longitudinale). Aceste mașini includeau unități hidraulice uriașe pentru alimentarea dispozitivelor de acționare care roteau șurubul care a mutat căruțele, dulap electronic înalt de 1,8 m umplut cu releu de control IBM, zeci de solenoizi care controlează sistemele pneumatice și un cititor de carduri IBM 029 pentru citirea instrucțiunilor de poziționare. Mașinile în sine erau foarte mari, 1,8 m înălțime și 2,4 m lățime. Întreținerea dispozitivelor a fost extrem de complexă și adesea a implicat alunecarea pentru a le debloca. Ar putea fi periculos dacă încuietorile de siguranță nu sunt setate corect; există zvonuri în industrie conform cărora s-au întâmplat accidente grave cu aceste mașini.
Mai târziu, mașinile mai mici (cum ar fi modelul 14FV) au devenit „verticale”, ceea ce înseamnă că circuitele de împachetare au fost așezate astfel încât pinii lor să fie orientați către operator. Unitățile hidraulice au fost înlocuite cu motoare pe viermi, cu senzori unghiulari pentru a cunoaște informațiile de poziție. Acest lucru a oferit operatorului o vizibilitate mai bună, dar suprafața ambalabilă a fost redusă comparativ cu mașinile orizontale. Viteza maximă a mașinilor orizontale era de obicei de 500-600 de fire pe oră, în timp ce mașinile verticale puteau merge până la 1200 de fire pe oră, în funcție de calitatea circuitelor și de configurația cablajului.
Sârmele sunt așezate pe placă, folosind „știfturi”, iar trăsurile coboresc învelitoarele A și B pe placă. Procesul de împachetare se face după cum urmează (trăsura A este în dreapta, B în stânga):
În ambalare, instrumentele electronice de proiectare pot fi utilizate pentru a optimiza ordinea plasării firelor.
Primul pas este de a codifica schema circuitului în netlist . Software-ul de proiectare poate face acest lucru automat prin „achiziționarea” de desene. Netlist este o listă de pini în care fiecare știft este asociat cu un semnal.
Următorul pas este de a codifica poziția pinului fiecărei componente. Cel mai simplu mod de a face acest lucru este să atribuiți o literă fiecărui rând și un număr fiecărei coloane și să dați un rând și o coloană unde ar trebui plasate componentele. Computerul asociază pinul 1 al fiecărei componente din listă cu o intersecție și numește componentele după rândul și coloana lor.
Calculatorul convertește apoi lista de componente într-o listă completă de pini pentru circuit, folosind șabloane pentru fiecare tip de componentă, un șablon reprezentând diagrama de pini pentru fiecare componentă. Puteți să o codificați o singură dată și apoi să o utilizați pentru toate componentele de același tip.
Unele sisteme optimizează schema de circuite schimbând pozițiile componentelor și porților logice pentru a reduce lungimea firului de utilizat. După fiecare mutare, pinii din lista de rețele sunt redenumiți. Alte sisteme pot detecta automat pinii de alimentare ai componentelor și pot genera cabluri la cele mai apropiate puncte de alimentare.
Programul fuzionează apoi lista net cu lista pin (ambele sortate după numele pin) și transferă coordonatele fizice din diagrama pinout în lista net . Acesta este apoi sortat după numele semnalului.
Programul urmărește apoi să reordineze fiecare semnal din listă pentru a „direcționa” fiecare semnal pe calea cea mai scurtă posibilă. Această problemă este echivalentă cu problema vânzătorului călător ; este deci NP-complet și, prin urmare, nu poate fi adus la o soluție perfectă. Unul dintre algoritmii de rutare este să luați pinul cel mai îndepărtat de centrul circuitului, apoi să utilizați un algoritm lacom pentru a selecta cel mai apropiat pin cu același nume de semnal.
Odată direcționat, fiecare pereche de noduri asociate cu un semnal devine un thread într-o „listă de fire”. Computerul citește apoi informațiile despre material (culoarea firului, ordinea în circuit, lungimea firului etc.) din netlist și le interpretează pentru a renumerota lista firelor, optimizând ordinea și plasarea firelor în timpul asamblare. Lista de fire este apoi sortată după numărul de fire.
De exemplu, firele au întotdeauna „urcări și coborâri”, adică sunt așezate alternativ pe partea superioară și inferioară a știfturilor, ceea ce înseamnă că nu trebuie scoase mai mult de trei fire la tăiere. 'O reparație sau modificare .
Firele mai lungi sunt de obicei plasate mai întâi, permițându-le să fie reținute cu firele mai scurte plasate deasupra. Acest lucru reduce vibrațiile la firele lungi, făcând circuitul mai rezistent la vibrații: acest lucru este necesar, de exemplu, la vehicule.
Plasarea tuturor firelor de o anumită lungime împreună face mai ușoară utilizarea unei mașini manuale sau semiautomate cu sârmă pre-tăiată. În special, ambalarea manuală este accelerată.
De asemenea, puteți așeza firele de aceeași culoare împreună. Firele sunt adesea albastre; firele rezervate pentru alimentare sunt adesea roșii și negre. Firele de semnalizare ale ceasului (sau alte fire speciale) sunt adesea galbene sau albe. Perechile răsucite sunt de obicei alb-negru.
O altă optimizare este de a selecta pentru fiecare dimensiune și culoare a firului, următorul fir cel mai apropiat de pinul curent, pentru a reduce deplasarea ambalajului. Acest lucru poate economisi până la 40% din timpul de ambalare și, de asemenea, reduce utilizarea mașinilor.
În ultimul timp, direcția de plasare a unui fir poate fi optimizată pentru operatorii cu mâna dreaptă, adică firele sunt plasate de la dreapta la stânga. Într-un sistem semiautomat, aceasta înseamnă că învelișul se îndepărtează de mâna utilizatorului atunci când așează firul. Operatorul își poate folosi mâna dreaptă și ochiul de ghidare pentru a plasa firul.
La sfârșitul optimizării, lista de fire este tipărită pentru a fi utilizată de un operator sau codificată pe o bandă sau un card pentru mașini. O copie pe computer a acestor date este, de asemenea, arhivată.