فيما يتعلق بالتكنولوجيا الحديثة ، فإن العالم ينمو بمعدل سريع للغاية ، ويمكن أن يلعب تأثيره بسهولة في حياتنا اليومية. The way we live has changed dramatically and this technological advance has led to many advanced devices that we didn’t even think of 10 years ago. جوهر هذه الأجهزة هو الهندسة الكهربائية ، والجوهر هو لوحة الدوائر المطبوعة (ثنائي الفينيل متعدد الكلور).

عادة ما يكون ثنائي الفينيل متعدد الكلور أخضر وهو جسم صلب به مكونات إلكترونية مختلفة. يتم لحام هذه المكونات إلى ثنائي الفينيل متعدد الكلور في عملية تسمى “تجميع ثنائي الفينيل متعدد الكلور” أو PCBA. يتكون ثنائي الفينيل متعدد الكلور من ركيزة مصنوعة من الألياف الزجاجية ، وطبقات نحاسية تشكل الأثر ، والثقوب التي تشكل المكون ، والطبقات التي يمكن أن تكون داخلية وخارجية. في RayPCB ، يمكننا توفير ما يصل إلى 1-36 طبقة لأنماط متعددة الطبقات و1-10 طبقات لدُفعات متعددة من ثنائي الفينيل متعدد الكلور لإنتاج الحجم. بالنسبة للـ PCBS أحادي الجانب ومزدوج الجانب ، توجد طبقة خارجية ولكن لا توجد طبقة داخلية.

The substrate and components are insulated with solder film and held together with epoxy resin.يمكن أن يكون قناع اللحام أخضر أو ​​أزرق أو أحمر ، كما هو شائع في ألوان PCB. سيسمح قناع اللحام للمكون بتجنب حدوث قصر في المسار أو المكونات الأخرى.

تستخدم آثار النحاس لنقل الإشارات الإلكترونية من نقطة إلى أخرى على ثنائي الفينيل متعدد الكلور. These signals can be high-speed digital signals or discrete analog signals. يمكن جعل هذه الأسلاك سميكة من أجل توفير الطاقة / الطاقة لمصدر طاقة المكون.

In most PCBS that provide high voltage or current, there is a separate grounding plane. المكونات الموجودة في الطبقة العليا متصلة بمستوى GND الداخلي أو طبقة الإشارة الداخلية عبر “Vias”.

يتم تجميع المكونات على ثنائي الفينيل متعدد الكلور لتمكين ثنائي الفينيل متعدد الكلور من العمل حسب التصميم. أهم شيء هو وظيفة ثنائي الفينيل متعدد الكلور. حتى إذا لم يتم وضع مقاومات SMT الصغيرة بشكل صحيح ، أو حتى إذا تم قطع مسارات صغيرة من ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، فقد لا يعمل ثنائي الفينيل متعدد الكلور. Therefore, it is important to assemble components in a proper way. يسمى ثنائي الفينيل متعدد الكلور عند تجميع المكونات PCBA أو تجميع ثنائي الفينيل متعدد الكلور.

اعتمادًا على المواصفات الموصوفة من قبل العميل أو المستخدم ، قد تكون وظيفة PCB معقدة أو بسيطة. يختلف حجم ثنائي الفينيل متعدد الكلور أيضًا وفقًا للمتطلبات.

The PCB assembly process has both automatic and manual processes, which we will discuss.

طبقة PCB والتصميم

كما ذكرنا أعلاه ، هناك طبقات إشارة متعددة بين الطبقات الخارجية. الآن سنناقش أنواع الطبقات والوظائف الخارجية.

Understand PCB board assembly process and feel the green charm of PCBD

1 – الركيزة: وهي عبارة عن صفيحة صلبة مصنوعة من مادة FR-4 يتم “حشو” المكونات عليها أو لحامها. هذا يوفر صلابة لثنائي الفينيل متعدد الكلور.

2- Copper layer: Thin copper foil is applied to the top and bottom of the PCB to make the top and bottom copper trace.

3- قناع اللحام: يطبق على الطبقات العلوية والسفلية لثنائي الفينيل متعدد الكلور. This is used to create non-conducting areas of the PCB and insulate the copper traces from each other to protect against short circuits. يتجنب قناع اللحام أيضًا الأجزاء غير المرغوب فيها من اللحام ويضمن دخول اللحام إلى منطقة اللحام ، مثل الثقوب والوسادات. تربط هذه الثقوب مكون THT بـ PCB بينما يتم استخدام PAD لعقد مكون SMT.

4- Screen: The white labels we see on PCBS for component codes, such as R1, C1 or some description on PCBS or company logos, are all made of screen layers. توفر طبقة الشاشة معلومات مهمة حول ثنائي الفينيل متعدد الكلور.

There are 3 types of PCBS according to the substrate classification

1- Rigid PCB:

مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور هي معظم أجهزة ثنائي الفينيل متعدد الكلور التي نراها في أنواع مختلفة من ثنائي الفينيل متعدد الكلور. هذه هي PCBS صلبة وصلبة ومتينة ، بسماكات مختلفة. المادة الرئيسية هي الألياف الزجاجية أو البسيطة “FR4”. FR4 تعني “مثبطات اللهب -4”. تجعل خصائص الإطفاء الذاتي لـ FR-4 مفيدة لاستخدام العديد من الأجهزة الإلكترونية الصناعية ذات النواة الصلبة. يحتوي FR-4 على طبقات رقيقة من رقائق النحاس على كلا الجانبين ، والمعروفة أيضًا باسم رقائق النحاس المكسوة. تُستخدم رقائق النحاس المكسوة بالنحاس Fr-4 بشكل أساسي في مضخمات الطاقة ، وإمدادات الطاقة في وضع التبديل ، ومحركات المحركات المؤازرة ، وما إلى ذلك. من ناحية أخرى ، هناك ركيزة أخرى صلبة من ثنائي الفينيل متعدد الكلور مستخدمة بشكل شائع في الأجهزة المنزلية ومنتجات تكنولوجيا المعلومات تسمى ثنائي الفينيل متعدد الكلور الورقي. فهي خفيفة ومنخفضة الكثافة ورخيصة الثمن وسهلة اللكم. تعد الآلات الحاسبة ولوحات المفاتيح والفأرة من بعض تطبيقاتها.

2- Flexible PCB:

مصنوعة من مواد الركيزة مثل Kapton ، يمكن لـ PCBS المرنة أن تتحمل درجات حرارة عالية جدًا بينما يصل سمكها إلى 0.005 بوصة. It can be easily bent and used in connectors for wearable electronics, LCD monitors or laptops, keyboards and cameras, etc.

3-المعادن الأساسية ثنائي الفينيل متعدد الكلور:

بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استخدام ركيزة أخرى من ثنائي الفينيل متعدد الكلور مثل الألمنيوم ، وهو فعال للغاية في التبريد.يمكن استخدام هذه الأنواع من PCBS للتطبيقات التي تتطلب مكونات حرارية مثل المصابيح عالية الطاقة وثنائيات الليزر وما إلى ذلك.

Installation technology type:

SMT: SMT stands for “surface mount technology”. مكونات SMT صغيرة الحجم جدًا وتأتي في عبوات مختلفة مثل 0402,0603،1608 XNUMX للمقاومات والمكثفات. وبالمثل ، بالنسبة للدوائر المتكاملة ، لدينا SOIC و TSSOP و QFP و BGA.

يعد تجميع SMT صعبًا للغاية بالنسبة للأيدي البشرية ويمكن أن يكون عملية معالجة الوقت ، لذلك يتم إجراؤه بشكل أساسي عن طريق روبوتات الالتقاط والتنسيب الآلية.

THT: THT تعني تقنية الثقب. Components with leads and wires, such as resistors, capacitors, inductors, PDIP ics, transformers, transistors, IGBT, MOSFET, etc.

يجب إدخال المكونات على جانب واحد من ثنائي الفينيل متعدد الكلور في أحد المكونات وسحبها بالساق على الجانب الآخر ، وقطع الساق ولحامها. عادة ما يتم تجميع THT عن طريق اللحام اليدوي وهو سهل نسبيًا.

المتطلبات الأساسية لعملية التجميع:

قبل التصنيع الفعلي لثنائي الفينيل متعدد الكلور وعملية تجميع ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، تقوم الشركة المصنعة بفحص ثنائي الفينيل متعدد الكلور بحثًا عن أي عيوب أو أخطاء في ثنائي الفينيل متعدد الكلور يمكن أن تسبب الفشل. تسمى هذه العملية عملية تصميم التصنيع (DFM). يجب على الشركات المصنعة تنفيذ هذه الخطوات الأساسية لسوق دبي المالي لضمان سلامة ثنائي الفينيل متعدد الكلور.

1- Component layout considerations: Through-holes must be checked for components with polarity. Like electrolytic capacitors must be checked polarity, diode anode and cathode polarity check, SMT tantalum capacitor polarity check. يجب فحص شق IC / اتجاه الرأس.

يجب أن يحتوي العنصر الذي يتطلب المشتت الحراري على مساحة كافية لاستيعاب العناصر الأخرى بحيث لا يتلامس المشتت الحراري.

2-Hole and through-hole spacing:

يجب فحص التباعد بين الثقوب وبين الثقوب والآثار. يجب ألا تتداخل الوسادة ومن خلال الفتحة.

3- يجب مراعاة ضمادة اللحام والسماكة وعرض الخط.

By performing DFM inspections, manufacturers can easily reduce manufacturing costs by reducing the number of scrap panels. سيساعد هذا في التوجيه السريع من خلال تجنب الفشل على مستوى سوق دبي المالي. At RayPCB, we provide DFM and DFT inspection in circuit assembly and prototyping. في RayPCB ، نستخدم أحدث معدات OEM لتقديم خدمات PCB OEM ولحام الموجة واختبار بطاقة PCB وتجميع SMT.

عملية تجميع ثنائي الفينيل متعدد الكلور (PCBA) خطوة بخطوة:

الخطوة 1: قم بتطبيق معجون اللحام باستخدام القالب

First, we apply solder paste to the area of the PCB that fits the component. This is done by applying solder paste to the stainless steel template. يتم تثبيت القالب و PCB معًا بواسطة أداة ميكانيكية ، ويتم تطبيق معجون اللحام بالتساوي على جميع الفتحات الموجودة في اللوحة من خلال قضيب. ضع معجون اللحام بالتساوي باستخدام قضيب. لذلك ، يجب استخدام معجون اللحام المناسب في قضيب التثبيت. عند إزالة أداة التثبيت ، سيبقى المعجون في المنطقة المرغوبة من ثنائي الفينيل متعدد الكلور. معجون اللحام الرمادي 96.5٪ مصنوع من القصدير ، يحتوي على 3٪ فضة و 0.5٪ نحاس ، خالي من الرصاص. بعد التسخين في الخطوة 3 ، يذوب معجون اللحام ويشكل رابطة قوية.

Step 2: Automatic placement of components:

تتمثل الخطوة الثانية لـ PCBA في وضع مكونات SMT تلقائيًا على PCB. يتم ذلك باستخدام روبوت الالتقاط والمكان. على مستوى التصميم ، يقوم المصمم بإنشاء ملف وتقديمه إلى الروبوت الآلي. يحتوي هذا الملف على إحداثيات X و Y المبرمجة مسبقًا لكل مكون مستخدم في PCB ويحدد موقع جميع المكونات. باستخدام هذه المعلومات ، يحتاج الروبوت فقط إلى وضع جهاز SMD بدقة على السبورة. سوف يلتقط روبوت الالتقاط والمكان المكونات من وحدة التفريغ الخاصة به ويضعها بدقة على عجينة اللحام.

قبل ظهور آلات الالتقاط والتنسيب الروبوتية ، كان الفنيون يلتقطون المكونات باستخدام ملاقط ويضعونها على لوحة الدوائر المطبوعة من خلال النظر بعناية في الموقع وتجنب أي مصافحة. This results in high levels of fatigue and poor vision for technicians, and leads to a slow PCB assembly process for SMT parts. لذا فإن احتمال الخطأ مرتفع.

مع نضوج التكنولوجيا ، تعمل الروبوتات الآلية التي تلتقط المكونات وتضعها على تقليل عبء العمل على الفنيين ، مما يتيح وضع المكونات بسرعة ودقة. يمكن أن تعمل هذه الروبوتات على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع دون تعب.

الخطوة 3: اللحام بإعادة التدفق

الخطوة الثالثة بعد إعداد العناصر وتطبيق معجون اللحام هي اللحام الراجع. اللحام بإعادة التدفق هو عملية وضع ثنائي الفينيل متعدد الكلور على سير ناقل بمكونات. The conveyor then moves the PCB and components into a large oven, which produces a temperature of 250 o C. درجة الحرارة كافية لإذابة اللحام. ثم يقوم اللحام المذاب بحمل المكون في PCB ويشكل المفصل. After high temperature treatment, the PCB enters the cooler. These coolers then solidify the solder joints in a controlled manner. سيؤدي ذلك إلى إنشاء اتصال دائم بين مكون SMT وثنائي الفينيل متعدد الكلور. في حالة ثنائي الفينيل متعدد الكلور على الوجهين ، كما هو موضح أعلاه ، ستتم معالجة جانب ثنائي الفينيل متعدد الكلور الذي يحتوي على مكونات أقل أو أصغر أولاً من الخطوات من 1 إلى 3 ، ثم إلى الجانب الآخر.

Understand PCB board assembly process and feel the green charm of PCBD

الخطوة 4: فحص الجودة والفحص

بعد اللحام بإعادة التدفق ، من الممكن أن تكون المكونات غير محاذاة بسبب بعض الحركة غير الصحيحة في علبة PCB ، مما قد يؤدي إلى توصيلات دائرة قصيرة أو مفتوحة. These defects need to be identified, and this identification process is called inspection. يمكن أن تكون عمليات التفتيش يدوية وآلية.

A. الفحص اليدوي:

Because the PCB has small SMT components, visual inspection of the board for any misalignment or malfunction can cause technician fatigue and eye strain. لذلك ، هذه الطريقة غير مجدية للوحات SMT المتقدمة بسبب النتائج غير الدقيقة. ومع ذلك ، فإن هذه الطريقة مجدية للألواح التي تحتوي على مكونات THT وكثافة مكونات أقل.

B. الكشف البصري:

هذه الطريقة مجدية للكميات الكبيرة من الجهاز المركزي للإحصاء الفلسطيني. تستخدم الطريقة آلات آلية مزودة بكاميرات عالية الطاقة وعالية الدقة مثبتة في زوايا مختلفة لعرض وصلات اللحام من جميع الاتجاهات. اعتمادًا على جودة مفصل اللحام ، سوف ينعكس الضوء عن مفصل اللحام بزوايا مختلفة. This automatic optical inspection (AOI) machine is very fast and can process large quantities of PCBS in a very short time.

فحص CX – راي:

تسمح آلة الأشعة السينية للفنيين بمسح ثنائي الفينيل متعدد الكلور لرؤية العيوب الداخلية. هذه ليست طريقة فحص شائعة ولا تستخدم إلا مع PCBS المعقد والمتقدم. If not used properly, these inspection methods may result in rework or PCB obsoletion. يجب إجراء عمليات التفتيش بانتظام لتجنب التأخير وتكاليف العمالة والمواد.

الخطوة 5: تثبيت مكونات THT واللحام

المكونات من خلال الفتحة شائعة في العديد من لوحات ثنائي الفينيل متعدد الكلور. These components are also called plated through holes (PTH). سوف تمر خيوط هذه المكونات من خلال ثقوب في ثنائي الفينيل متعدد الكلور. ترتبط هذه الثقوب بثقوب أخرى ومن خلال ثقوب بآثار نحاسية. عندما يتم إدخال عناصر THT هذه ولحامها في هذه الثقوب ، يتم توصيلها كهربائيًا بفتحات أخرى على نفس ثنائي الفينيل متعدد الكلور مثل الدائرة المصممة. قد تحتوي هذه PCBS على بعض مكونات THT والعديد من مكونات SMD ، لذا فإن طريقة اللحام الموضحة أعلاه ليست مناسبة لمكونات THT في حالة مكونات SMT مثل اللحام بإعادة التدفق. لذلك فإن النوعين الرئيسيين من مكونات THT التي يتم لحامها أو تجميعها هما

A. اللحام اليدوي:

Manual welding methods are common and often require more time than an automated setup for SMT. عادةً ما يتم تعيين فني لإدخال مكون واحد في كل مرة وتمرير اللوحة إلى فنيين آخرين لإدخال مكون آخر على نفس اللوحة. لذلك ، سيتم تحريك لوحة الدائرة حول خط التجميع للحصول على مكون PTH لتعبئته. هذا يجعل العملية طويلة ، وتتجنب العديد من شركات تصميم وتصنيع ثنائي الفينيل متعدد الكلور استخدام مكونات PTH في تصميمات الدوائر الخاصة بهم. لكن يظل مكون PTH هو المكون المفضل والأكثر استخدامًا من قبل معظم مصممي الدوائر.

B. موجة لحام:

الإصدار الآلي من اللحام اليدوي هو اللحام الموجي. في هذه الطريقة ، بمجرد وضع عنصر PTH على PCB ، يتم وضع PCB على حزام ناقل ويتم نقله إلى فرن مخصص. هنا ، تتناثر موجات اللحام المنصهر في الركيزة لثنائي الفينيل متعدد الكلور حيث توجد خيوط المكونات. سيؤدي ذلك إلى لحام جميع المسامير على الفور. ومع ذلك ، فإن هذه الطريقة تعمل فقط مع PCBS أحادي الجانب وليس PCBS على الوجهين ، حيث يمكن أن يؤدي اللحام الذائب على جانب واحد من PCB إلى إتلاف المكونات الموجودة على الجانب الآخر. بعد ذلك ، انقل PCB للفحص النهائي.

الخطوة 6: الفحص النهائي والاختبار الوظيفي

ثنائي الفينيل متعدد الكلور جاهز الآن للاختبار والفحص. This is a functional test in which electrical signals and power are given to the PCB at the specified pins and the output is checked at the specified test point or output connector. This test requires common laboratory instruments such as oscilloscopes, digital multimeters, and function generators

يستخدم هذا الاختبار للتحقق من الخصائص الوظيفية والكهربائية لثنائي الفينيل متعدد الكلور والتحقق من صحة التيار والجهد والتناظرية والرقمية وتصميمات الدوائر الموضحة في متطلبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور

إذا أظهرت أي من معلمات ثنائي الفينيل متعدد الكلور نتائج غير مقبولة ، فسيتم التخلص من ثنائي الفينيل متعدد الكلور أو إلغاؤه وفقًا لإجراءات الشركة القياسية. تعد مرحلة الاختبار مهمة لأنها تحدد نجاح أو فشل عملية PCBA بأكملها.

الخطوة السابعة: التنظيف النهائي والتشطيب والشحن:

الآن وقد تم اختبار ثنائي الفينيل متعدد الكلور في جميع الجوانب وتم الإعلان عن طبيعته ، فقد حان الوقت لتنظيف التدفق المتبقي غير المرغوب فيه ، وسخ الإصبع والزيت. أدوات التنظيف عالية الضغط القائمة على الفولاذ المقاوم للصدأ باستخدام الماء منزوع الأيونات كافية لتنظيف جميع أنواع الأوساخ. الماء منزوع الأيونات لا يتلف دائرة ثنائي الفينيل متعدد الكلور. بعد الغسيل ، جفف ثنائي الفينيل متعدد الكلور بالهواء المضغوط. أصبح ثنائي الفينيل متعدد الكلور النهائي جاهزًا الآن للتعبئة والشحن.