site logo

Разберете процеса на сглобяване на печатни платки и усетете зеления чар на печатни платки

По отношение на съвременните технологии светът се разраства с много бързи темпове и неговото влияние може лесно да влезе в игра в ежедневието ни. Начинът, по който живеем, се промени драстично и този технологичен напредък доведе до много усъвършенствани устройства, за които дори не се сетихме преди 10 години. Ядрото на тези устройства е електротехниката, а ядрото е печатна платка (Печатна платка).

ПХБ обикновено е зелено и е твърдо тяло с различни електронни компоненти върху него. Тези компоненти са заварени към печатната платка в процес, наречен „монтаж на печатни платки“ или PCBA. ПХБ се състои от субстрат, изработен от фибростъкло, медни слоеве, които съставят следата, отвори, които съставляват компонента, и слоеве, които могат да бъдат вътрешни и външни. В RayPCB можем да осигурим до 1-36 слоя за многослойни ПРОТОТИПИ и 1-10 слоя за множество партиди ПХБ за обемно производство. За едностранни и двустранни PCBS съществува външен слой, но няма вътрешен слой.

ipcb

Подложката и компонентите са изолирани с спойка и се държат заедно с епоксидна смола.Заваръчната маска може да бъде зелена, синя или червена, както е обичайно в цветовете на печатни платки. Заваръчната маска ще позволи на компонента да избегне късо съединение към коловоза или други компоненти.

Медни следи се използват за прехвърляне на електронни сигнали от една точка в друга на печатна платка. Тези сигнали могат да бъдат високоскоростни цифрови сигнали или дискретни аналогови сигнали. Тези проводници могат да бъдат направени дебели, за да осигурят захранване/захранване за захранване на компоненти.

В повечето PCBS, които осигуряват високо напрежение или ток, има отделна равнина на заземяване. Компонентите на горния слой са свързани към вътрешната равнина GND или вътрешния сигнален слой чрез “Vias”.

Компонентите се сглобяват на печатната платка, за да могат да работят както е проектирано. Най -важното е функцията на печатни платки. Дори ако малките SMT резистори не са поставени правилно или дори ако малки песните са изрязани от печатната платка, печатната платка може да не работи. Ето защо е важно компонентите да се сглобяват по подходящ начин. ПХБ при сглобяване на компоненти се нарича PCBA или монтажна печатна платка.

В зависимост от спецификациите, описани от клиента или потребителя, функцията на печатната платка може да бъде сложна или проста. Размерът на печатни платки също варира според изискванията.

Процесът на сглобяване на печатни платки има както автоматични, така и ръчни процеси, които ще обсъдим.

PCB слой и дизайн

Както бе споменато по -горе, има множество сигнални слоеве между външните слоеве. Сега ще обсъдим видовете външни слоеве и функции.

Разберете процеса на сглобяване на печатни платки и усетете зеленото очарование на PCBD

1-Основа: Това е твърда плоча, изработена от материал FR-4, върху която компонентите са „запълнени“ или заварени. Това осигурява твърдост на печатната платка.

2- Меден слой: Тънко медно фолио се нанася върху горната и долната част на печатната платка, за да се направи горната и долната медна следа.

3- Заваръчна маска: Нанася се върху горния и долния слой на печатната платка. Това се използва за създаване на непроводими области на печатната платка и изолиране на медни следи една от друга за защита срещу късо съединение. Заваръчната маска също така избягва заваряването на нежелани части и гарантира, че спойка влиза в зоната за заваряване, като отвори и подложки. Тези дупки свързват THT компонента към печатната платка, докато PAD се използва за задържане на SMT компонента.

4- Екран: Белите етикети, които виждаме на PCBS за кодове на компоненти, като R1, C1 или някакво описание на PCBS или фирмени лога, са направени от слоеве на екрана. Екранният слой предоставя важна информация за печатната платка.

Съществуват 3 вида PCBS според класификацията на субстрата

1- Твърда печатна платка:

ПХБ са повечето от печатните платки, които виждаме в различни видове печатни платки. Това са твърди, твърди и здрави PCBS, с различна дебелина. Основният материал е фибростъкло или обикновен „FR4“. FR4 означава „забавител на горенето-4“. Самозагасващите характеристики на FR-4 го правят полезен за използването на много твърди индустриални електронни устройства. FR-4 има тънки слоеве медно фолио от двете страни, известни още като ламинати, покрити с мед. Медно ламинираните ламинати Fr-4 се използват главно в усилватели на мощност, захранващи устройства в режим на превключване, драйвери на серво мотори и др. От друга страна, друг твърд субстрат от печатни платки, който обикновено се използва в домакински уреди и IT продукти, се нарича хартиена фенолна печатна платка. Те са леки, с ниска плътност, евтини и лесни за пробиване. Калкулатори, клавиатури и мишки са някои от неговите приложения.

2- Гъвкава печатна платка:

Изработени от субстратни материали като Kapton, гъвкавите PCBS могат да издържат на много високи температури, докато са дебели до 0.005 инча. Може лесно да се огъва и използва в конектори за носима електроника, LCD монитори или лаптопи, клавиатури и камери и др.

3-метална сърцевина PCB:

В допълнение, може да се използва друга субстратна платка като алуминий, която е много ефективна за охлаждане.Тези видове PCBS могат да се използват за приложения, които изискват топлинни компоненти като светодиоди с висока мощност, лазерни диоди и др.

Тип технология за монтаж:

SMT: SMT означава „технология за повърхностен монтаж“. SMT компонентите са много малки по размер и се предлагат в различни опаковки като 0402,0603 1608 за резистори и кондензатори. По същия начин, за интегрални схеми имаме SOIC, TSSOP, QFP и BGA.

SMT монтажът е много труден за човешките ръце и може да бъде процес на обработка на време, така че се извършва предимно от автоматизирани роботи за събиране и поставяне.

THT: THT означава технология през отвори. Компоненти с проводници и проводници, като резистори, кондензатори, индуктори, PDIP ics, трансформатори, транзистори, IGBT, MOSFET и др.

Компонентите трябва да се поставят от едната страна на печатната платка на един компонент и да се дърпат за крака от другата страна, да се отреже кракът и да се заварят. Сглобяването на THT обикновено се извършва чрез ръчно заваряване и е относително лесно.

Предпоставки за процеса на сглобяване:

Преди действителното производство на печатни платки и процеса на сглобяване на печатни платки, производителят проверява платката за дефекти или грешки в печатната платка, които биха могли да причинят повреда. Този процес се нарича процес на производствен дизайн (DFM). Производителите трябва да изпълнят тези основни стъпки на DFM, за да осигурят безупречна печатна платка.

1- Съображения за оформлението на компонентите: Проходните отвори трябва да бъдат проверени за компоненти с полярност. Подобно на електролитните кондензатори трябва да се провери полярността, диодният анод и катодната полярност, SMT танталовата кондензаторна полярност. IC прорезът/посоката на главата трябва да бъдат проверени.

Елементът, изискващ радиатора, трябва да има достатъчно място за настаняване на други елементи, така че радиаторът да не се допира.

Разстояние между 2 дупки и отвори:

Трябва да се провери разстоянието между отворите и между дупките и следите. Подложката и отворът не трябва да се припокриват.

3- Трябва да се вземат предвид накрайникът за спояване, дебелина и ширина на линията.

Чрез извършване на DFM проверки производителите могат лесно да намалят производствените разходи, като намалят броя на скрап панелите. Това ще помогне за бързото управление, като се избегнат повреди на ниво DFM. В RayPCB ние предоставяме DFM и DFT проверка при монтаж на вериги и прототипиране. В RayPCB използваме най-съвременното OEM оборудване за предоставяне на OEM услуги за печатни платки, запояване на вълни, тестване на печатни платки и монтаж на SMT.

Процес на монтаж на печатни платки (PCBA) стъпка по стъпка:

Стъпка 1: Нанесете спойка с помощта на шаблон

Първо, прилагаме спояваща паста върху областта на печатната платка, която пасва на компонента. Това става чрез нанасяне на спояваща паста върху шаблона от неръждаема стомана. Шаблонът и печатната платка се държат заедно чрез механично приспособление, а пастата за спойка се нанася равномерно върху всички отвори на дъската чрез апликатор. Нанесете равномерно паста с апликатор. Поради това в апликатора трябва да се използва подходяща паста за спойка. Когато апликаторът се отстрани, пастата ще остане в желаната област на печатната платка. Сива спойка 96.5% от калай, съдържаща 3% сребро и 0.5% мед, без олово. След загряване в Стъпка 3, спояващата паста ще се стопи и ще образува здрава връзка.

Стъпка 2: Автоматично поставяне на компоненти:

Втората стъпка на PCBA е автоматичното поставяне на SMT компонентите върху печатната платка. Това става с помощта на робот за избор и поставяне. На ниво проектиране дизайнерът създава файл и го предоставя на автоматизирания робот. Този файл има предварително програмирани координати X, Y на всеки компонент, използван в печатната платка, и идентифицира местоположението на всички компоненти. Използвайки тази информация, роботът трябва само да постави SMD устройството точно на дъската. Роботът за избор и поставяне ще вземе компоненти от вакуумното си устройство и ще ги постави точно върху пастата за запояване.

Преди появата на роботизирани машини за събиране и поставяне, техниците ще вземат компоненти с помощта на пинсети и ги поставят върху печатната платка, като внимателно оглеждат мястото и избягват ръкостискане. Това води до високи нива на умора и лошо зрение за техниците и води до бавен процес на сглобяване на печатни платки за SMT части. Така че потенциалът за грешка е голям.

С напредването на технологията автоматизираните роботи, които вземат и поставят компоненти, намаляват натоварването на техниците, позволявайки бързо и точно поставяне на компоненти. Тези роботи могат да работят денонощно без умора.

Стъпка 3: Повторно заваряване

Третата стъпка след настройката на елементите и нанасянето на спояващата паста е заваряване с обратен хладник. Повторно заваряване е процесът на поставяне на печатната платка върху конвейерна лента с компоненти. След това конвейерът премества печатната платка и компонентите в голяма фурна, която произвежда температура 250 o C. Температурата е достатъчна, за да се стопи спойката. Разтопената спойка след това държи компонента към печатната платка и образува съединението. След обработка с висока температура, печатната платка влиза в охладителя. След това тези охладители втвърдяват споените фуги по контролиран начин. Това ще установи постоянна връзка между SMT компонента и печатната платка. В случай на двустранна печатна платка, както е описано по-горе, страната на печатната платка с по-малко или по-малки компоненти ще бъде обработена първо от стъпки 1 до 3, а след това от другата страна.

Разберете процеса на сглобяване на печатни платки и усетете зеленото очарование на PCBD

Стъпка 4: Инспекция на качеството и инспекция

След повторно запояване е възможно компонентите да се разредят поради некоректно движение в тавата на печатната платка, което може да доведе до къси или отворени връзки. Тези дефекти трябва да бъдат идентифицирани и този процес на идентифициране се нарича проверка. Проверките могат да бъдат ръчни и автоматизирани.

A. Ръчна проверка:

Тъй като печатната платка има малки SMT компоненти, визуалната инспекция на платката за всяко разминаване или неизправност може да причини умора на техника и напрежение на очите. Следователно този метод не е осъществим за предварителни SMT платки поради неточни резултати. Този метод обаче е възможен за плочи с THT компоненти и по -ниски плътности на компонентите.

B. Оптично откриване:

Този метод е приложим за големи количества PCBS. Методът използва автоматизирани машини с камери с висока мощност и висока разделителна способност, монтирани под различни ъгли, за да се видят споените съединения от всички посоки. В зависимост от качеството на спойката, светлината ще се отразява от спойката под различни ъгли. Тази машина за автоматична оптична проверка (AOI) е много бърза и може да обработва големи количества PCBS за много кратко време.

CX – лъчева инспекция:

Рентгеновият апарат позволява на техниците да сканират печатната платка, за да видят вътрешни дефекти. Това не е често срещан метод за проверка и се използва само за сложни и усъвършенствани PCBS. Ако не се използват правилно, тези методи за проверка могат да доведат до преработка или остаряване на печатни платки. Необходимо е редовно да се извършват проверки, за да се избегнат забавяния, разходи за труд и материали.

Стъпка 5: Фиксиране и заваряване на THT компоненти

Компонентите с проходни отвори са често срещани на много печатни платки. Тези компоненти се наричат ​​още плакирани отвори (PTH). Кабелите на тези компоненти ще преминават през отвори в печатната платка. Тези дупки са свързани с други отвори и чрез отвори чрез медни следи. Когато тези THT елементи са поставени и заварени в тези отвори, те са електрически свързани към други отвори на същата печатна платка като проектираната верига. Тези PCBS могат да съдържат някои THT компоненти и много SMD компоненти, така че описаният по -горе метод на заваряване не е подходящ за THT компоненти в случай на SMT компоненти като повторно заваряване. Така че двата основни типа THT компоненти, които са заварени или сглобени, са

A. Ръчно заваряване:

Методите за ръчно заваряване са често срещани и често изискват повече време, отколкото автоматизираната настройка за SMT. Обикновено на техник се възлага да вмъква един компонент наведнъж и да предава платката на други техници, които поставят друг компонент на същата платка. Следователно платката ще бъде преместена около монтажната линия, за да се напълни PTH компонентът върху нея. Това прави процеса дълъг и много компании за проектиране и производство на печатни платки избягват да използват PTH компоненти в своите схеми. Но PTH компонентът остава любимият и най -често използваният компонент от повечето дизайнери на схеми.

B. Вълново запояване:

Автоматизираната версия на ръчно заваряване е вълново заваряване. При този метод, след като PTH елементът се постави върху печатната платка, печатната платка се поставя върху конвейерна лента и се премества в специална фурна. Тук вълните от разтопено спойка се пръскат в субстрата на печатната платка, където присъстват компонентите. Това веднага ще заваря всички щифтове. Този метод обаче работи само с едностранни PCBS, а не с двустранни PCBS, тъй като разтопеното спойка от едната страна на печатната платка може да повреди компонентите от другата. След това преместете печатната платка за окончателна проверка.

Стъпка 6: Окончателна проверка и функционално тестване

Печатната платка вече е готова за тестване и проверка. Това е функционален тест, при който електрическите сигнали и мощност се подават към печатната платка на посочените щифтове и изходът се проверява в определената точка за изпитване или изходен конектор. Този тест изисква общи лабораторни инструменти като осцилоскопи, цифрови мултицети и функционални генератори

Този тест се използва за проверка на функционалните и електрическите характеристики на печатната платка и валидиране на тока, напрежението, аналоговия и цифровия сигнал и схемите, описани в изискванията за печатни платки

Ако някой от параметрите на печатната платка покаже неприемливи резултати, печатната платка ще бъде изхвърлена или бракувана съгласно стандартните фирмени процедури. Фазата на тестване е важна, защото определя успеха или неуспеха на целия процес на PCBA.

Стъпка 7: Окончателно почистване, довършване и доставка:

Сега, когато печатната платка е тествана във всички аспекти и е обявена за нормална, е време да почистим нежелания остатъчен поток, пръстови замърсявания и масло. Инструментите за почистване на високо налягане от неръждаема стомана, използващи дейонизирана вода, са достатъчни за почистване на всички видове замърсявания. Дейонизираната вода не уврежда веригата на печатната платка. След измиване изсушете печатната платка със сгъстен въздух. Последната печатна платка вече е готова за опаковане и изпращане.