U smislu moderne tehnologije, svijet raste vrlo brzo, a njegov utjecaj može lako doći u obzir u našem svakodnevnom životu. 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. Jezgro ovih uređaja je elektrotehnika, a jezgro jeste štampana ploča (PCB).

PCB je obično zelene boje i kruto je tijelo s raznim elektroničkim komponentama. These components are welded to the PCB in a process called “PCB assembly” or PCBA. PCB se sastoji od podloge od stakloplastike, bakrenih slojeva koji čine trag, rupa koje sačinjavaju komponentu i slojeva koji mogu biti unutrašnji i vanjski. U RayPCB-u možemo pružiti do 1-36 slojeva za višeslojne PROTOTIPE i 1-10 slojeva za više serija PCB-a za opsežnu proizvodnju. For single-sided and double-sided PCBS, an outer layer exists but no inner layer.

The substrate and components are insulated with solder film and held together with epoxy resin.The welding mask can be green, blue or red, as is common in PCB colors. Maska za zavarivanje će omogućiti komponenti da izbjegne kratki spoj na tračnicu ili druge komponente.

Bakarni tragovi koriste se za prijenos elektroničkih signala s jedne točke na drugu na PCB -u. These signals can be high-speed digital signals or discrete analog signals. Ove žice mogu biti debele kako bi se osigurala snaga/snaga za napajanje komponenti.

U većini PCBS -a koji pružaju visoki napon ili struju postoji zasebna ravnina uzemljenja. Components on the top layer are connected to the internal GND plane or internal signal layer via “Vias”.

Komponente su sastavljene na PCB -u kako bi omogućile da PCB radi kako je predviđeno. The most important thing is PCB function. Čak i ako mali SMT otpornici nisu pravilno postavljeni, ili čak i ako su male tračnice izrezane s PCB -a, PCB možda neće raditi. Stoga je važno sastaviti komponente na odgovarajući način. PCB pri sastavljanju komponenti naziva se PCBA ili montažna PCB.

Ovisno o specifikacijama koje je opisao kupac ili korisnik, funkcija PCB -a može biti složena ili jednostavna. PCB size also varies according to requirements.

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

Sloj PCB -a i dizajn

Kao što je gore spomenuto, postoji više slojeva signala između vanjskih slojeva. Now we will discuss the types of outer layers and functions.

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

1-Podloga: Ovo je čvrsta ploča izrađena od materijala FR-4 na koju se komponente „pune“ ili zavaruju. Ovo daje krutost PCB -u.

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- Maska za zavarivanje: Nanosi se na gornji i donji sloj PCB-a. This is used to create non-conducting areas of the PCB and insulate the copper traces from each other to protect against short circuits. Maska za zavarivanje također izbjegava zavarivanje neželjenih dijelova i osigurava da lem uđe u područje za zavarivanje, poput rupa i jastučića. These holes connect the THT component to the PCB while the PAD is used to hold the SMT component.

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. Zaslon pruža važne informacije o PCB -u.

There are 3 types of PCBS according to the substrate classification

1- Rigid PCB:

PCB -i su većina PCB uređaja koje vidimo u različitim vrstama PCB -a. To su tvrdi, čvrsti i čvrsti PCBS, različite debljine. The main material is fiberglass or simple “FR4”. FR4 označava “usporivač plamena-4”. Karakteristike samogasivosti FR-4 čine ga korisnim za upotrebu mnogih tvrdih industrijskih elektroničkih uređaja. The FR-4 has thin layers of copper foil on both sides, also known as copper-clad laminates. Laminat obložen bakrom Fr-4 uglavnom se koristi u pojačalima snage, izvorima napajanja za prebacivanje, upravljačkim programima servo motora itd. S druge strane, druga kruta PCB podloga koja se obično koristi u kućanskim aparatima i IT proizvodima naziva se fenol PCB od papira. Lagani su, niske gustoće, jeftini i lako se probijaju. Kalkulatori, tastature i miševi neke su od njegovih aplikacija.

2- Flexible PCB:

Made from substrate materials such as Kapton, flexible PCBS can withstand very high temperatures while being as thick as 0.005 inches. It can be easily bent and used in connectors for wearable electronics, LCD monitors or laptops, keyboards and cameras, etc.

3-metal core PCB:

In addition, another PCB substrate can be used like aluminum, which is very efficient for cooling.Ove vrste PCBS -a mogu se koristiti za aplikacije koje zahtijevaju termičke komponente kao što su LED diode velike snage, laserske diode itd.

Installation technology type:

SMT: SMT označava „tehnologiju površinskog montiranja“. SMT komponente su vrlo male veličine i dolaze u različitim paketima kao što je 0402,0603 1608 za otpornike i kondenzatore. Slično, za ics integriranih kola imamo SOIC, TSSOP, QFP i BGA.

SMT montaža vrlo je teška za ljudske ruke i može biti proces obrade vremena, pa se prvenstveno vrši pomoću automatiziranih robota za prikupljanje i postavljanje.

THT: THT označava tehnologiju kroz rupe. Components with leads and wires, such as resistors, capacitors, inductors, PDIP ics, transformers, transistors, IGBT, MOSFET, etc.

The components must be inserted on one side of the PCB on one component and pulled by the leg on the other side, cut the leg and welded. THT assembly is usually done by hand welding and is relatively easy.

Preduvjeti procesa montaže:

Prior to the actual PCB fabrication and PCB assembly process, the manufacturer checks the PCB for any defects or errors in the PCB that could cause the failure. This process is called the Manufacturing design (DFM) process. Proizvođači moraju izvesti ove osnovne korake DFM -a kako bi osigurali besprijekornu PCB ploču.

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. IC zarez/smjer glave mora se provjeriti.

Element koji zahtijeva hladnjak trebao bi imati dovoljno prostora za smještaj drugih elemenata tako da se hladnjak ne dodiruje.

2-Hole and through-hole spacing:

The spacing between holes and between holes and traces should be checked. Jastučić i prolazna rupa ne smiju se preklapati.

3- Brazing pad, thickness, line width shall be taken into account.

By performing DFM inspections, manufacturers can easily reduce manufacturing costs by reducing the number of scrap panels. This will help in fast steering by avoiding DFM level failures. At RayPCB, we provide DFM and DFT inspection in circuit assembly and prototyping. U RayPCB-u koristimo najnoviju OEM opremu za pružanje PCB OEM usluga, lemljenje talasima, testiranje PCB kartica i montažu SMT-a.

Postupak sastavljanja PCB-a (PCBA) korak po korak:

Korak 1: Nanesite pastu za lemljenje pomoću predloška

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. Predložak i PCB se drže zajedno pomoću mehaničkog učvršćenja, a pasta za lemljenje se aplikatorom ravnomerno nanosi na sve otvore na ploči. Apply solder paste evenly with applicator. Stoga se u aplikatoru mora koristiti odgovarajuća pasta za lemljenje. Kada se aplikator ukloni, pasta će ostati u željenom području PCB -a. Siva lemna pasta 96.5% od kalaja, koja sadrži 3% srebra i 0.5% bakra, bez olova. After heating in Step 3, the solder paste will melt and form a strong bond.

Step 2: Automatic placement of components:

Drugi korak PCBA -e je automatsko postavljanje SMT komponenti na PCB. To se radi pomoću robota za odabir i postavljanje. Na razini dizajna dizajner stvara datoteku i daje je automatiziranom robotu. Ova datoteka ima unaprijed programirane X, Y koordinate svake komponente koja se koristi na PCB-u i identificira lokaciju svih komponenti. Using this information, the robot only needs to place the SMD device accurately on the board. The pick and place robot will pick up components from its vacuum fixture and place them accurately on the solder paste.

Prije pojave robotskih strojeva za prikupljanje i postavljanje, tehničari bi pincetom pokupili komponente i stavili ih na tiskanu ploču pažljivo promatrajući lokaciju i izbjegavajući rukovanje. This results in high levels of fatigue and poor vision for technicians, and leads to a slow PCB assembly process for SMT parts. Dakle, mogućnost greške je velika.

Kako tehnologija sazrijeva, automatizirani roboti koji skupljaju i postavljaju komponente smanjuju opterećenje tehničara, omogućavajući brzo i precizno postavljanje komponenti. Ovi roboti mogu raditi 24 sata dnevno bez umora.

Korak 3: Ponovno zavarivanje

The third step after setting up the elements and applying the solder paste is reflux welding. Reflow welding is the process of placing the PCB on a conveyor belt with components. The conveyor then moves the PCB and components into a large oven, which produces a temperature of 250 o C. Temperatura je dovoljna da se lemilo istopi. Rastopljeni lem zatim drži komponentu na PCB -u i formira spoj. After high temperature treatment, the PCB enters the cooler. These coolers then solidify the solder joints in a controlled manner. Time će se uspostaviti trajna veza između SMT komponente i PCB -a. U slučaju dvostranog PCB-a, kao što je gore opisano, strana PCB-a s manje ili manje komponenti bit će obrađena prvo od koraka 1 do 3, a zatim na drugu stranu.

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

Korak 4: Inspekcija kvaliteta i inspekcija

Nakon ponovnog lemljenja, moguće je da se komponente pogrešno poravnaju zbog nekog pogrešnog pomicanja u ladici PCB -a, što može dovesti do kratkog ili otvorenog spoja. These defects need to be identified, and this identification process is called inspection. Pregledi mogu biti ručni i automatizirani.

A. Manual check:

Because the PCB has small SMT components, visual inspection of the board for any misalignment or malfunction can cause technician fatigue and eye strain. Stoga ova metoda nije izvediva za napredne SMT ploče zbog netočnih rezultata. Međutim, ova metoda je izvediva za ploče sa THT komponentama i manjom gustoćom komponenti.

B. Optičko otkrivanje:

Ova metoda je izvediva za velike količine PCBS -a. Metoda koristi automatizirane strojeve s kamerama velike snage i visoke rezolucije postavljenim pod različitim kutovima za pregled lemnih spojeva iz svih smjerova. Ovisno o kvaliteti lemljenog spoja, svjetlost će se od lemnog zgloba reflektirati pod različitim kutovima. This automatic optical inspection (AOI) machine is very fast and can process large quantities of PCBS in a very short time.

CX – ray inspection:

The X-ray machine allows technicians to scan the PCB to see internal defects. This is not a common inspection method and is only used for complex and advanced PCBS. If not used properly, these inspection methods may result in rework or PCB obsoletion. Inspekcije se moraju provoditi redovno kako bi se izbjegla odlaganja, troškovi rada i materijala.

Korak 5: Fiksiranje i zavarivanje THT komponente

Komponente kroz rupe uobičajene su na mnogim PCB pločama. These components are also called plated through holes (PTH). Kablovi ovih komponenti proći će kroz rupe na PCB -u. Ove rupe su povezane s drugim rupama i kroz rupe bakrenim tragovima. Kad su ti THT elementi umetnuti i zavareni u ove rupe, električno su spojeni na druge rupe na istoj PCB -i kao i projektirano kolo. These PCBS may contain some THT components and many SMD components, so the welding method described above is not suitable for THT components in the case of SMT components such as reflow welding. So the two main types of THT components that are welded or assembled are

A. Manual welding:

Manual welding methods are common and often require more time than an automated setup for SMT. Tehničar je obično dodijeljen da umeće jednu po jednu komponentu i proslijedi ploču drugim tehničarima koji ubacuju drugu komponentu na istu ploču. Stoga će se ploča za krug pomicati oko montažne linije kako bi se PTH komponenta napunila na njoj. To čini proces dugotrajnim, a mnoge kompanije za dizajn i proizvodnju PCB -a izbjegavaju koristiti PTH komponente u svojim shemama. Ali PTH komponenta ostaje omiljena i najčešće korištena komponenta većine dizajnera kola.

B. Talasno lemljenje:

Automatizirana verzija ručnog zavarivanja je valovito zavarivanje. U ovoj metodi, nakon što se PTH element postavi na PCB, PCB se postavlja na transportnu traku i premješta u namjensku pećnicu. Ovdje valovi rastopljenog lema prskaju u podlogu PCB -a gdje su prisutni vodiči komponente. Ovo će odmah zavariti sve igle. However, this method only works with single-sided PCBS and not double-sided PCBS, as melted solder on one side of the PCB can damage components on the other. Nakon toga premjestite PCB na završnu provjeru.

Korak 6: Završna inspekcija i funkcionalno testiranje

PCB je sada spreman za testiranje i inspekciju. 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

Ovaj test se koristi za provjeru funkcionalnih i električnih karakteristika PCB -a i provjeru struje, napona, analognog i digitalnog signala i dizajna kola opisanih u zahtjevima za PCB

Ako bilo koji od parametara PCB -a pokaže neprihvatljive rezultate, PCB će se odbaciti ili ukloniti u skladu sa standardnim procedurama kompanije. Faza testiranja je važna jer određuje uspjeh ili neuspjeh cijelog procesa PCBA.

Korak 7: Završno čišćenje, dorada i otprema:

Now that the PCB has been tested in all aspects and declared normal, it is time to clean up unwanted residual flux, finger grime and oil. Alati za čišćenje pod pritiskom od nehrđajućeg čelika koji koriste deioniziranu vodu dovoljni su za čišćenje svih vrsta prljavštine. Deionizirana voda ne oštećuje krug PCB -a. Nakon pranja, osušite PCB komprimiranim zrakom. Konačni PCB sada je spreman za pakiranje i otpremu.