Forstå printkortmonteringsprocessen og mærk den grønne charme ved printkort

Med hensyn til moderne teknologi vokser verden med en meget hurtig hastighed, og dens indflydelse kan let spille ind i vores daglige liv. Den måde, vi lever på, har ændret sig dramatisk, og dette teknologiske fremskridt har ført til mange avancerede enheder, som vi ikke engang tænkte på for 10 år siden. Kernen i disse enheder er elektroteknik, og kernen er printkort (PCB).

Et printkort er normalt grønt og er et stift legeme med forskellige elektroniske komponenter på. Disse komponenter svejses til printkortet i en proces kaldet “PCB -samling” eller PCBA. PCB består af et substrat lavet af glasfiber, kobberlag, der udgør sporet, huller, der udgør komponenten, og lag, der kan være indre og ydre. Hos RayPCB kan vi levere op til 1-36 lag til flerlags PROTOTYPER og 1-10 lag til flere partier PCB til volumenproduktion. For enkeltsidet og dobbeltsidet PCBS findes et ydre lag, men intet indre lag.

ipcb

The substrate and components are insulated with solder film and held together with epoxy resin.Svejsemasken kan være grøn, blå eller rød, som det er almindeligt i PCB -farver. Svejsemasken gør det muligt for komponenten at undgå kortslutning til banen eller andre komponenter.

Kobberspor bruges til at overføre elektroniske signaler fra et punkt til et andet på et printkort. These signals can be high-speed digital signals or discrete analog signals. Disse ledninger kan gøres tykke for at levere strøm/strøm til komponentstrømforsyning.

I de fleste PCBS, der leverer højspænding eller strøm, er der et separat jordingsplan. Komponenter på det øverste lag er forbundet til det interne GND -plan eller det interne signallag via “Vias”.

Komponenterne er samlet på printet, så printkortet kan fungere som designet. Det vigtigste er PCB -funktion. Selvom de små SMT -modstande ikke er placeret korrekt, eller selvom der er skåret små spor fra printkortet, virker printkortet muligvis ikke. Derfor er det vigtigt at samle komponenter på en ordentlig måde. PCB’et ved samling af komponenter kaldes PCBA eller samling PCB.

Afhængigt af specifikationerne beskrevet af kunden eller brugeren kan printkortets funktion være kompleks eller enkel. PCB -størrelse varierer også efter krav.

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

PCB lag og design

Som nævnt ovenfor er der flere signallag mellem de ydre lag. Now we will discuss the types of outer layers and functions.

Forstå printkortmonteringsprocessen og mærk den grønne charme ved PCBD

1-Substrat: Dette er en stiv plade lavet af FR-4-materiale, hvorpå komponenterne “fyldes” eller svejses. Dette giver stivhed til printkortet.

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- Svejsemaske: Det påføres det øverste og nederste lag af printkortet. This is used to create non-conducting areas of the PCB and insulate the copper traces from each other to protect against short circuits. Svejsemasken undgår også svejsning af uønskede dele og sikrer, at loddetræ kommer ind i området til svejsning, såsom huller og puder. Disse huller forbinder THT -komponenten til printkortet, mens PAD’en bruges til at holde SMT -komponenten.

4- Skærm: De hvide etiketter, vi ser på PCBS for komponentkoder, såsom R1, C1 eller en beskrivelse på PCBS eller virksomhedslogoer, er alle lavet af skærmlag. Skærmlaget giver vigtige oplysninger om printkortet.

Der er 3 typer PCBS i henhold til substratklassificeringen

1- Rigid PCB:

PCB’er er de fleste PCB -enheder, vi ser i forskellige typer PCB’er. Disse er hårde, stive og robuste PCBS med forskellige tykkelser. Hovedmaterialet er glasfiber eller simpelt “FR4”. FR4 står for “flammehæmmer-4”. De selvslukkende egenskaber ved FR-4 gør den nyttig til brug af mange industrielle elektroniske hardcore-enheder. FR-4 har tynde lag kobberfolie på begge sider, også kendt som kobberbeklædte laminater. Fr-4 kobberbeklædte laminater bruges hovedsageligt i effektforstærkere, switch-mode strømforsyninger, servomotordrivere osv. På den anden side kaldes et andet stift PCB -substrat, der almindeligvis bruges i husholdningsapparater og it -produkter, papirfenolisk PCB. De er lette, lave densitet, billige og lette at slå. Regnemaskiner, tastaturer og mus er nogle af dets applikationer.

2- Flexible PCB:

Fleksibel PCBS er fremstillet af substratmaterialer som Kapton og kan modstå meget høje temperaturer, mens den er så tyk som 0.005 tommer. Det kan let bøjes og bruges i stik til bærbar elektronik, LCD -skærme eller bærbare computere, tastaturer og kameraer osv.

3-metalkerne PCB:

Derudover kan et andet PCB -substrat bruges som aluminium, hvilket er meget effektivt til køling.Disse typer PCBS kan bruges til applikationer, der kræver termiske komponenter, f.eks. Lysdioder med høj effekt, laserdioder osv.

Installation technology type:

SMT: SMT står for “overflademonteret teknologi”. SMT -komponenter er meget små i størrelse og findes i forskellige pakker, f.eks. 0402,0603 1608 til modstande og kondensatorer. Tilsvarende for integrerede kredsløb ics har vi SOIC, TSSOP, QFP og BGA.

SMT -samling er meget vanskelig for menneskelige hænder og kan være en tidsbehandlingsproces, så det udføres primært af automatiserede afhentnings- og placeringsrobotter.

THT: THT står for gennemgående hulteknologi. Komponenter med ledninger og ledninger, såsom modstande, kondensatorer, induktorer, PDIP ics, transformere, transistorer, IGBT, MOSFET osv.

Komponenterne skal indsættes på den ene side af printkortet på den ene komponent og trækkes ved benet på den anden side, skæres af benet og svejses. THT -samling udføres normalt ved håndsvejsning og er relativt let.

Forudsætninger for samling:

Inden selve PCB -fremstillings- og printkortmonteringsprocessen kontrollerer producenten printkortet for eventuelle defekter eller fejl i printkortet, der kan forårsage fejlen. Denne proces kaldes Manufacturing design (DFM) -processen. Producenter skal udføre disse grundlæggende DFM -trin for at sikre et fejlfrit printkort.

1- Overvejelser vedrørende komponentlayout: Gennemgående huller skal kontrolleres for komponenter med polaritet. Ligesom elektrolytiske kondensatorer skal kontrolleres polaritet, diode anode og katode polaritet kontrol, SMT tantal kondensator polaritet kontrol. IC hak/hovedretning skal kontrolleres.

Det element, der kræver kølelegemet, skal have nok plads til at rumme andre elementer, så kølelegemet ikke rører.

2-hullers og gennemgående hulafstand:

Afstanden mellem huller og mellem huller og spor skal kontrolleres. Pude og gennemgående hul må ikke overlappe hinanden.

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

Ved at udføre DFM -inspektioner kan producenter let reducere produktionsomkostninger ved at reducere antallet af skrotpaneler. This will help in fast steering by avoiding DFM level failures. At RayPCB, we provide DFM and DFT inspection in circuit assembly and prototyping. Hos RayPCB bruger vi state-of-the-art OEM-udstyr til at levere PCB OEM-tjenester, bølgelodning, PCB-korttest og SMT-samling.

PCB Assembly (PCBA) trin-for-trin proces:

Trin 1: Påfør loddemasse ved hjælp af skabelon

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. Skabelonen og printet holdes sammen af ​​en mekanisk armatur, og loddemassen påføres jævnt på alle åbninger i brættet gennem en applikator. Påfør loddemasse jævnt med applikatoren. Derfor skal passende loddemasse anvendes i applikatoren. Når applikatoren fjernes, forbliver pastaen i det ønskede område af printkortet. Grå loddemasse 96.5% lavet af tin, indeholdende 3% sølv og 0.5% kobber, blyfri. Efter opvarmning i trin 3 smelter loddepastaen og danner en stærk binding.

Step 2: Automatic placement of components:

Det andet trin i PCBA er automatisk at placere SMT -komponenterne på printkortet. Dette gøres ved at bruge en pick and place -robot. På designniveau opretter designeren en fil og leverer den til den automatiserede robot. Denne fil har de forprogrammerede X, Y-koordinater for hver komponent, der bruges i printkortet, og identificerer placeringen af ​​alle komponenter. Using this information, the robot only needs to place the SMD device accurately on the board. Pick and place -robotten samler komponenter op fra vakuumarmaturet og placerer dem præcist på loddemassen.

Inden fremkomsten af ​​robotoptagelses- og placeringsmaskiner ville teknikere opfange komponenter ved hjælp af en pincet og placere dem på printkortet ved omhyggeligt at se på stedet og undgå at ryste hænder. This results in high levels of fatigue and poor vision for technicians, and leads to a slow PCB assembly process for SMT parts. Så potentialet for fejl er stort.

Efterhånden som teknologien modnes, reducerer automatiserede robotter, der samler og placerer komponenter, arbejdsbyrden for teknikere, hvilket muliggør hurtig og præcis komponentplacering. Disse robotter kan arbejde 24/7 uden træthed.

Trin 3: Reflow svejsning

Det tredje trin efter opsætning af elementerne og påføring af loddepastaen er reflukssvejsning. Reflow svejsning er processen med at placere printkortet på et transportbånd med komponenter. Transportøren flytter derefter printkortet og komponenterne ind i en stor ovn, der producerer en temperatur på 250 o C. Temperaturen er tilstrækkelig til at smelte loddet. Det smeltede loddemateriale holder derefter komponenten til printkortet og danner fugen. After high temperature treatment, the PCB enters the cooler. Disse kølere størkner derefter loddefugerne på en kontrolleret måde. Dette vil etablere en permanent forbindelse mellem SMT -komponenten og printkortet. I tilfælde af et dobbeltsidet PCB, som beskrevet ovenfor, behandles PCB-siden med færre eller mindre komponenter først fra trin 1 til 3 og derefter til den anden side.

Forstå printkortmonteringsprocessen og mærk den grønne charme ved PCBD

Trin 4: Kvalitetskontrol og inspektion

Efter reflow lodning er det muligt, at komponenter er forkert justeret på grund af en vis forkert bevægelse i printkortbakken, hvilket kan resultere i korte eller åbne forbindelser. These defects need to be identified, and this identification process is called inspection. Inspektioner kan være manuelle og automatiserede.

A. Manuel kontrol:

Because the PCB has small SMT components, visual inspection of the board for any misalignment or malfunction can cause technician fatigue and eye strain. Derfor er denne metode ikke mulig for forskudte SMT -plader på grund af unøjagtige resultater. Denne metode er imidlertid mulig for plader med THT -komponenter og lavere komponenttætheder.

B. Optisk detektion:

Denne metode er mulig for store mængder PCBS. Metoden anvender automatiserede maskiner med kameraer med høj effekt og høj opløsning, der er monteret i forskellige vinkler for at se loddemetalleddene fra alle retninger. Afhængigt af kvaliteten af ​​loddetappen, vil lyset reflektere loddet i forskellige vinkler. Denne automatiske optiske inspektionsmaskine (AOI) er meget hurtig og kan behandle store mængder PCBS på meget kort tid.

CX – stråleinspektion:

Røntgenmaskinen giver teknikere mulighed for at scanne printkortet for at se interne defekter. Dette er ikke en almindelig inspektionsmetode og bruges kun til komplekse og avancerede PCBS. Hvis de ikke bruges korrekt, kan disse inspektionsmetoder resultere i omarbejde eller forældet printkort. Inspektioner skal udføres regelmæssigt for at undgå forsinkelser, arbejdskraft og materialeomkostninger.

Trin 5: Fiksering og svejsning af THT -komponenter

Gennemgående huller er almindelige på mange printkort. These components are also called plated through holes (PTH). Ledningerne til disse komponenter passerer gennem huller i printkortet. Disse huller er forbundet med andre huller og gennemgående huller med kobberspor. Når disse THT -elementer indsættes og svejses i disse huller, er de elektrisk forbundet med andre huller på det samme printkort som det designede kredsløb. Disse PCBS kan indeholde nogle THT -komponenter og mange SMD -komponenter, så svejsemetoden beskrevet ovenfor er ikke egnet til THT -komponenter i tilfælde af SMT -komponenter, såsom reflow -svejsning. Så de to hovedtyper af THT -komponenter, der er svejset eller samlet

A. Manuel svejsning:

Manuelle svejsemetoder er almindelige og kræver ofte mere tid end en automatisk opsætning af SMT. En tekniker får typisk til opgave at indsætte en komponent ad gangen og overføre tavlen til andre teknikere, der indsætter en anden komponent på det samme kort. Derfor vil kredsløbskortet blive flyttet rundt på samlebåndet for at få PTH -komponenten til at fylde på det. Dette gør processen lang, og mange PCB -design- og fremstillingsvirksomheder undgår at bruge PTH -komponenter i deres kredsløbsdesign. Men PTH -komponenten er fortsat den foretrukne og mest almindeligt anvendte komponent af de fleste kredsløbsdesignere.

B. Bølgelodning:

Den automatiserede version af manuel svejsning er bølgesvejsning. I denne metode, når PTH -elementet er placeret på printkortet, placeres printkortet på et transportbånd og flyttes til en dedikeret ovn. Her sprøjter bølger af smeltet loddemateriale ind i PCB -substratet, hvor komponentledningerne er til stede. Dette svejser alle stifter med det samme. Denne metode fungerer dog kun med enkeltsidet PCBS og ikke dobbeltsidet PCBS, da smeltet loddemetal på den ene side af printkortet kan beskadige komponenter på den anden. Herefter flyttes printkortet til endelig inspektion.

Trin 6: Afsluttende inspektion og funktionstest

PCB er nu klar til test og inspektion. 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

Denne test bruges til at kontrollere de funktionelle og elektriske egenskaber ved printkortet og validere strøm-, spændings-, analog- og digitalt signal- og kredsløbsdesign beskrevet i PCB -kravene

Hvis en af ​​PCB’s parametre viser uacceptable resultater, vil PCB kasseres eller skrottes i henhold til standard virksomhedsprocedurer. Testfasen er vigtig, fordi den bestemmer succesen eller fiaskoen for hele PCBA -processen.

Trin 7: Slutrengøring, efterbehandling og forsendelse:

Nu hvor printpladen er testet i alle aspekter og erklæret normal, er det tid til at rydde op i uønsket restfluks, fingerskidt og olie. Rustfrit stålbaserede højtryksrensningsværktøjer ved hjælp af deioniseret vand er tilstrækkelige til at rense alle former for snavs. Deioniseret vand beskadiger ikke printkortet. Efter vask tørres printkortet med trykluft. Den sidste print er nu klar til at blive pakket og sendt.