In termini di tecnulugia muderna, u mondu cresce à un ritmu assai veloce, è a so influenza pò entrà facilmente in ghjocu in a nostra vita d’ogni ghjornu. 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. U core di sti dispositivi hè ingegneria elettrica, è u core hè tavulatu di circuitu stampatu (PCB).

Un PCB hè di solitu verde è hè un corpu rigidu cù vari cumpunenti elettronichi annantu. These components are welded to the PCB in a process called “PCB assembly” or PCBA. U PCB hè custituitu da un sustratu fattu di fibra di vetru, strati di rame chì custituiscenu a traccia, fori chì custituiscenu u cumpunente, è strati chì ponu esse interni è esterni. In RayPCB, pudemu furnisce fino à 1-36 strati per PROTOTIPI multi-stratu è 1-10 strati per più lotti di PCB per a produzzione in volume. 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. A maschera di saldatura permetterà à u cumpunente di evità i cortocircuiti versu a pista o altri cumpunenti.

E tracce di rame sò aduprate per trasferisce i signali elettronichi da un puntu à l’altru nantu à un PCB. These signals can be high-speed digital signals or discrete analog signals. Sti fili ponu esse fatti grossi per furnisce putenza / putenza per l’alimentazione di cumpunenti.

In a maiò parte di i PCBS chì furniscenu alta tensione o corrente, ci hè un pianu di messa à terra separatu. Components on the top layer are connected to the internal GND plane or internal signal layer via “Vias”.

I cumpunenti sò assemblati nantu à u PCB per attivà u PCB per operà cum’è designatu. The most important thing is PCB function. Ancu se e piccule resistenze SMT ùn sò micca piazzate currettamente, o ancu se piccule tracce sò tagliate da u PCB, u PCB pò ùn funziunà. Dunque, hè impurtante assemblà i cumpunenti in un modu currettu. U PCB quandu assemblanu cumpunenti hè chjamatu PCBA o PCB di assemblea.

Sicondu e specifiche descritte da u cliente o l’utilizatore, a funzione di u PCB pò esse cumplessa o simplice. PCB size also varies according to requirements.

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

Stratu PCB è cuncepimentu

Cumu l’anu dettu, ci sò più strati di signale trà i strati esterni. Now we will discuss the types of outer layers and functions.

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

1 – Substratu: Si tratta di una piastra rigida fatta di materiale FR-4 nantu à chì i cumpunenti sò “riempiti” o saldati. Questu furnisce rigidità per u PCB.

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- Maschera di saldatura: Si applica à i strati superiore è inferiore di u PCB. This is used to create non-conducting areas of the PCB and insulate the copper traces from each other to protect against short circuits. A maschera di saldatura evita ancu di saldà e parti indesiderate è assicura chì a saldatura entri in a zona per saldà, cum’è fori è pasticci. 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. U stratu di schermu furnisce informazioni impurtanti nantu à u PCB.

There are 3 types of PCBS according to the substrate classification

1- Rigid PCB:

I PCB sò a maiò parte di i dispositivi PCB chì vedemu in vari tippi di PCB. Si tratta di PCBS duri, rigidi è robusti, cù spessori diversi. The main material is fiberglass or simple “FR4”. FR4 significa “flame retarder-4”. E caratteristiche autoestinguibili di u FR-4 a rendenu utile per l’usu di parechji dispositivi elettronichi industriali di core duru. The FR-4 has thin layers of copper foil on both sides, also known as copper-clad laminates. I laminati rivestiti in rame Fr-4 sò aduprati principalmente in amplificatori di potenza, alimentazioni in modalità di commutazione, servomotori, ecc. D’altra parte, un altru sustratu rigidu di PCB cumunemente adupratu in apparecchi domestici è prudutti IT hè chjamatu PCB fenolicu di carta. Sò legeri, à bassa densità, economici è faciuli da pugnà. Calculatrici, tastiere è topi sò alcune di e so applicazioni.

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.Sti tipi di PCBS ponu esse aduprati per l’applicazioni chì richiedenu cumpunenti termichi cum’è led di alta potenza, diodi laser, ecc.

Installation technology type:

SMT: SMT significa “tecnulugia di muntagna superficiale”. I cumpunenti SMT sò assai picculi in dimensione è ghjunghjenu in varii pacchetti cum’è 0402,0603 1608 per resistori è condensatori. Similmente, per i circuiti integrati ics, avemu SOIC, TSSOP, QFP è BGA.

L’assemblea SMT hè assai difficiule per e mani umane è pò esse un prucessu di trasfurmazione di u tempu, perciò hè fattu principalmente da robot di raccolta è piazzamentu automatizati.

THT: THT significa tecnulugia passante. 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.

Prerequisiti di u prucessu di assemblea:

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. I fabbricanti devenu eseguisce questi passi di basa DFM per assicurà un PCB impeccabile.

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. A tacca IC / direzzione di a testa deve esse verificata.

L’elementu chì richiede u dissipatore di calore deve avè abbastanza spaziu per accoglie altri elementi in modo chì u dissipatore di calore ùn tocchi.

2-Hole and through-hole spacing:

The spacing between holes and between holes and traces should be checked. U pad è u foru attraversu ùn si sovrappondenu.

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. In RayPCB, adupremu attrezzature OEM di ultima generazione per furnisce servizii OEM PCB, saldatura d’onda, test di carte PCB è assemblea SMT.

Assemblea PCB (PCBA) prucessu passu à passu:

Passu 1: Applica a saldatura cù u mudellu

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. U mudellu è u PCB sò tenuti inseme da un apparechju meccanicu, è a pasta di saldatura hè applicata uniformemente à tutte e aperture di u bordu per mezu di un applicatore. Apply solder paste evenly with applicator. Dunque, a pasta di saldatura adatta deve esse usata in l’applicatore. Quandu l’applicatore hè eliminatu, a pasta fermerà in l’area desiderata di u PCB. Pasta di saldatura grisgia 96.5% fatta di stagnu, cuntenente 3% argentu è 0.5% rame, senza piombu. After heating in Step 3, the solder paste will melt and form a strong bond.

Step 2: Automatic placement of components:

U secondu passu di PCBA hè di mette automaticamente i cumpunenti SMT nantu à u PCB. Questu hè fattu cù un robot pick and place. À u livellu di cuncepimentu, u designer crea un fugliale è u furnisce à u robot automatizatu. Stu schedariu hà e coordinate X, Y preprogrammate di ogni cumpunente adupratu in u PCB è identifica a situazione di tutti i cumpunenti. 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.

Prima di l’avventu di e macchine robotiche di raccolta è di piazzamentu, i tecnichi piglianu componenti aduprendu pinzette è li mettenu nantu à u PCB fighjendu attentamente u locu è evitendu ogni manu strinta. This results in high levels of fatigue and poor vision for technicians, and leads to a slow PCB assembly process for SMT parts. Cusì u putenziale di errore hè altu.

Quandu a tecnulugia matura, i robot automatizati chì ripiglianu è piazzanu cumpunenti riducenu u caricu di travagliu di i tecnichi, permettendu un piazzamentu veloce è precisu di i cumpunenti. Questi robot ponu travaglià 24/7 senza fatica.

Passu 3: Saldatura Reflow

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. A temperatura hè abbastanza per fonde a saldatura. A saldatura fusa tene allora u cumpunente à u PCB è forma a cunghjunta. After high temperature treatment, the PCB enters the cooler. These coolers then solidify the solder joints in a controlled manner. Questu stabilirà una cunnessione permanente trà u componente SMT è u PCB. In u casu di un PCB à doppia faccia, cum’è descrittu sopra, u latu di PCB cun menu o menu cumpunenti serà trattatu prima da i passi 1 à 3, è dopu da l’altra parte.

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Passu 4: Ispezione di qualità è ispezzione

Dopu a saldatura di reflow, hè pussibule chì i cumpunenti sianu disallineati per via di qualchì muvimentu incorrettu in a tavula di u PCB, chì pò esse in cunnessione di circuitu cortu o apertu. These defects need to be identified, and this identification process is called inspection. L’ispezioni ponu esse manuali è automatizate.

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. Dunque, stu metudu ùn hè micca fattibile per e schede SMT anticipate per via di risultati imprecisi. Tuttavia, stu metudu hè fattibile per e placche cù cumpunenti THT è densità di componenti inferiori.

B. Rilevazione ottica:

Stu metudu hè fattibile per grandi quantità di PCBS. U metudu utilizza macchine automatiche cù alta potenza è fotocamere ad alta risoluzione montate in vari anguli per vede i giunti di saldatura da tutte e direzzioni. A seconda di a qualità di a saldatura, a luce riflette fora di a saldatura à anguli diversi. 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. L’ispezioni devenu esse effettuate regolarmente per evità ritardi, manodopera è costi di materiale.

Passu 5: Fissazione di i componenti THT è saldatura

I cumpunenti attraversu i fori sò cumuni in parechje tavule PCB. These components are also called plated through holes (PTH). I cavi di sti cumpunenti passanu per i buchi in u PCB. Questi fori sò cunnessi à altri fori è attraversu fori da tracce di rame. Quandu questi elementi THT sò inseriti è saldati in questi fori, sò cunnessi elettricamente à altri fori nantu à u listessu PCB cum’è u circuitu cuncepitu. 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. Un tecnicu hè tipicamente assignatu per inserisce un cumpunente à a volta è passà u bordu à altri tecnichi inserendu un altru cumpunente nantu à u listessu bordu. Dunque, u circuitu serà spustatu intornu à a linea di assemblea per uttene u cumpunente PTH per riempiallu. Questu face u prucessu longu, è parechje cumpagnie di cuncepimentu è fabbricazione di PCB evitanu l’usu di cumpunenti PTH in i so disegni di circuiti. Ma a cumpunente PTH ferma a cumpunente favurita è a più usata da a maiò parte di i cuncettori di circuiti.

B. Saldatura a onda:

A versione automatizata di saldatura manuale hè a saldatura à onda. In questu metudu, una volta chì l’elementu PTH hè piazzatu nantu à u PCB, u PCB hè piazzatu nantu à una cinta trasportatrice è spustatu in un fornu dedicatu. Quì, onde di saldatura fusa si lampanu in u sustratu di u PCB induve sò presenti i cumpunenti. Questu saldarà immediatamente tutti i pins. 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. Dopu questu, move u PCB per l’ispezione finale.

Passu 6: Ispezione finale è prova funzionale

PCB hè oramai prontu per pruvà è ispezione. 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

Stu test hè adupratu per verificà e caratteristiche funzionali è elettriche di u PCB è validà i disegni di corrente, di tensione, di segnale analogicu è digitale è di circuiti descritti in i requisiti di PCB

Se unu di i parametri di u PCB mostra risultati inaccettabili, u PCB sarà scartatu o scartatu secondu e procedure standard di l’impresa. A fase di prova hè impurtante perchè determina u successu o fallimentu di tuttu u prucessu PCBA.

Passu 7: Pulizia finale, finitura è spedizione:

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. Strumenti di pulizia ad alta pressione basati in acciaio inox chì utilizanu acqua deionizzata sò abbastanza per pulì tutti i tipi di sporcizia. L’acqua deionizzata ùn danneghja micca u circuitu PCB. Dopu lavatu, asciugà u PCB cù aria compressa. U PCB finale hè avà prontu per esse imballatu è speditu.