Laŭ moderna teknologio, la mondo kreskas tre rapide, kaj ĝia influo povas facile ludi en nia ĉiutaga vivo. 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. La kerno de ĉi tiuj aparatoj estas elektrotekniko, kaj la kerno estas presita cirkvito (PCB).

PCB estas kutime verda kaj estas rigida korpo kun diversaj elektronikaj eroj sur ĝi. These components are welded to the PCB in a process called “PCB assembly” or PCBA. La PCB konsistas el substrato el vitrofibro, kupraj tavoloj, kiuj formas la spuron, truojn, kiuj formas la komponanton, kaj tavolojn, kiuj povas esti internaj kaj eksteraj. Ĉe RayPCB, ni povas provizi ĝis 1-36 tavoloj por plurtavolaj PROTOTIPOJ kaj 1-10 tavoloj por multnombraj aroj de PCB por volumproduktado. 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. La velda masko permesos al la komponanto eviti fuŝkontaktigi la trakon aŭ aliajn erojn.

Kupro-spuroj estas uzataj por transdoni elektronikajn signalojn de unu punkto al alia sur PCB. These signals can be high-speed digital signals or discrete analog signals. Ĉi tiuj dratoj povas dikiĝi por provizi potencon / potencon por komponanta nutrado.

En plej multaj komputiloj, kiuj donas altan tension aŭ kurenton, ekzistas aparta surtera planado. Components on the top layer are connected to the internal GND plane or internal signal layer via “Vias”.

Komponantoj estas kunmetitaj sur la PCB por ebligi la PCB funkcii kiel projektite. The most important thing is PCB function. Eĉ se la etaj SMT-rezistiloj ne estas metitaj ĝuste, aŭ eĉ se malgrandaj trakoj estas tranĉitaj de la PCB, la PCB eble ne funkcios. Tial gravas kunmeti komponantojn en taŭga maniero. La PCB kiam kunmetas komponentojn nomiĝas PCBA aŭ kunmeta PCB.

Depende de la specifoj priskribitaj de la kliento aŭ uzanto, la funkcio de la PCB povas esti kompleksa aŭ simpla. PCB size also varies according to requirements.

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

PCB-tavolo kaj projektado

Kiel menciite supre, ekzistas multaj signalaj tavoloj inter la eksteraj tavoloj. Now we will discuss the types of outer layers and functions.

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

1 – Substrato: Ĉi tio estas rigida plato el FR-4-materialo, sur kiu la komponantoj estas “plenigitaj” aŭ velditaj. Ĉi tio provizas rigidecon por la 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- Veldanta masko: Ĝi estas aplikita al la supraj kaj malsupraj tavoloj de la 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. La veldmasko ankaŭ evitas veldi nedeziratajn partojn kaj certigas ke lutaĵo eniras la areon por veldado, kiel truoj kaj kusenetoj. 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. La ekrana tavolo provizas gravajn informojn pri la PCB.

There are 3 types of PCBS according to the substrate classification

1- Rigid PCB:

PCB estas la plej multaj PCB-aparatoj, kiujn ni vidas en diversaj specoj de PCB. Ĉi tiuj estas malmolaj, rigidaj kaj fortikaj PCBS, kun malsamaj dikecoj. The main material is fiberglass or simple “FR4”. FR4 signifas “flamo-malfruigilo-4”. La memestingaj karakterizaĵoj de la FR-4 igas ĝin utila por la uzo de multaj durkernaj industriaj elektronikaj aparatoj. The FR-4 has thin layers of copper foil on both sides, also known as copper-clad laminates. Fr-4-kupro vestitaj lamenaroj estas ĉefe uzataj en potencaj amplifiloj, ŝaltilaj reĝimaj elektroprovizoj, servomotoraj ŝoforoj, ktp. Aliflanke, alia rigida PCB-substrato kutime uzata en hejmaj aparatoj kaj IT-produktoj nomiĝas papera fenola PCB. Ili estas malpezaj, malaltaj densaj, malmultekostaj kaj facile trueblaj. Kalkuliloj, klavaroj kaj musoj estas iuj el ĝiaj aplikoj.

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.Ĉi tiuj specoj de PCBS povas esti uzataj por aplikoj, kiuj postulas termikajn erojn kiel ekzemple altaj potencaj ledoj, laseraj diodoj, ktp.

Installation technology type:

SMT: SMT signifas “surfaca monta teknologio”. SMT-komponantoj estas tre malgrandaj kaj venas en diversaj pakoj kiel 0402,0603 1608 por rezistiloj kaj kondensiloj. Simile, por integraj cirkvitoj, ni havas SOIC, TSSOP, QFP kaj BGA.

SMT-muntado estas tre malfacila por homaj manoj kaj povas esti tempa prilaborado, do ĝi estas ĉefe farita per aŭtomataj aŭtomataj ŝarĝaj kaj lokaj robotoj.

THT: THT signifas tra-truan teknologion. 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.

Kunigprocezaj antaŭkondiĉoj:

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. Produktantoj devas plenumi ĉi tiujn bazajn DFM-paŝojn por certigi perfektan PCB.

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-noĉo / kapo-direkto devas esti kontrolita.

La elemento postulanta la varmo-lavujon devas havi sufiĉe da spaco por gastigi aliajn elementojn, por ke la varmo-lavujo ne tuŝu.

2-Hole and through-hole spacing:

The spacing between holes and between holes and traces should be checked. Kuseneto kaj tra truo ne devas interkovri.

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. Ĉe RayPCB, ni uzas pintnivelajn OEM-ekipaĵojn por provizi PCB-OEM-servojn, ondan lutadon, PCB-kartan testadon kaj SMT-asembleon.

PCB-Asembleo (PCBA) paŝo post paŝo:

Paŝo 1: Apliki lutaĵon per ŝablono

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. La ŝablono kaj PCB estas tenataj kune per mekanika fiksilo, kaj la luta pasto estas aplikata egale al ĉiuj aperturoj en la tabulo per aplikilo. Apply solder paste evenly with applicator. Tial taŭga luta pasto devas esti uzata en la aplikilo. Kiam la apliko estos forigita, la pasto restos en la dezirata areo de la PCB. Griza luta pasto 96.5% el stano, enhavanta 3% arĝenton kaj 0.5% kupron, sen plumbo. After heating in Step 3, the solder paste will melt and form a strong bond.

Step 2: Automatic placement of components:

La dua paŝo de PCBA estas aŭtomate meti la SMT-komponantojn sur la PCB. Ĉi tio fariĝas per uzado de elekta kaj loka roboto. Je la nivelo de projektado, la projektisto kreas dosieron kaj liveras ĝin al la aŭtomatigita roboto. Ĉi tiu dosiero havas la antaŭprogramitajn X, Y-koordinatojn de ĉiu ero uzata en la PCB kaj identigas la lokon de ĉiuj eroj. 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.

Antaŭ la apero de robotaj ŝarĝaŭtoj kaj lokaj maŝinoj, teknikistoj reprenis erojn per pinĉiloj kaj metis ilin sur la PCB zorge rigardante la lokon kaj evitante manpremadon. This results in high levels of fatigue and poor vision for technicians, and leads to a slow PCB assembly process for SMT parts. Do la ebleco de eraro estas alta.

Dum teknologio maturiĝas, aŭtomataj robotoj, kiuj kolektas kaj metas komponentojn, reduktas la laborkvanton de teknikistoj, ebligante rapidan kaj precizan lokadon de komponentoj. Ĉi tiuj robotoj povas funkcii 24/7 sen laceco.

Paŝo 3: Refluu veldadon

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. La temperaturo sufiĉas por fandi la lutaĵon. La fandita lutaĵo tiam tenas la komponanton al la PCB kaj formas la artikon. After high temperature treatment, the PCB enters the cooler. These coolers then solidify the solder joints in a controlled manner. Ĉi tio establos permanentan ligon inter la SMT-komponanto kaj la PCB. En la kazo de duflanka PCB, kiel priskribite supre, la PCB-flanko kun malpli aŭ pli malgrandaj eroj estos traktata unue de la 1-a ĝis 3-paŝoj, kaj poste al la alia flanko.

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

Paŝo 4: Kvalita inspektado kaj inspektado

Post refluo-lutado, eblas, ke eroj malaliniĝu pro iu malĝusta movado en la PCB-pleto, kiu povas rezultigi mallongajn aŭ malfermajn cirkvitajn ligojn. These defects need to be identified, and this identification process is called inspection. Inspektadoj povas esti manaj kaj aŭtomataj.

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. Tial ĉi tiu metodo ne estas farebla por antaŭaj SMT-tabuloj pro malprecizaj rezultoj. Tamen ĉi tiu metodo estas farebla por platoj kun THT-komponantoj kaj pli malaltaj komponantaj densecoj.

B. Optika detekto:

Ĉi tiu metodo estas farebla por grandaj kvantoj de PCBS. La metodo uzas aŭtomatajn maŝinojn kun alta potenco kaj alta distingivo-fotiloj muntitaj laŭ diversaj anguloj por vidi la lutaĵojn de ĉiuj direktoj. Depende de la kvalito de la lutaĵo, la lumo reflektos la lutaĵon laŭ malsamaj anguloj. 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. Inspektadoj devas esti farataj regule por eviti prokrastojn, laborfortajn kaj materialajn kostojn.

Paŝo 5: THT-komponenta fiksado kaj veldado

Tra-truaj eroj oftas sur multaj PCB-tabuloj. These components are also called plated through holes (PTH). La kondukiloj de ĉi tiuj eroj pasos tra truoj en la PCB. Ĉi tiuj truoj estas konektitaj al aliaj truoj kaj tra truoj per kupraj spuroj. Kiam ĉi tiuj THT-elementoj estas enmetitaj kaj velditaj en ĉi tiujn truojn, ili estas elektre konektitaj al aliaj truoj sur la sama PCB kiel la projektita cirkvito. 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. Mana veldado:

Manual welding methods are common and often require more time than an automated setup for SMT. Teknikisto estas kutime asignita por enmeti unu eron samtempe kaj transdoni la estraron al aliaj teknikistoj enmetante alian eron sur la saman tabulon. Tial la cirkvita plato moviĝos ĉirkaŭ la muntoĉeno por ke la PTH-komponanto pleniĝu sur ĝi. Ĉi tio plilongigas la procezon, kaj multaj PCB-projektaj kaj fabrikaj kompanioj evitas uzi PTH-komponantojn en siaj cirkvitaj projektoj. Sed la PTH-ero restas la plej ŝatata kaj plej ofte uzata ero de plej multaj cirkvit-projektantoj.

B. Onda lutado:

La aŭtomata versio de mana veldado estas onda veldado. En ĉi tiu metodo, post kiam la PTH-elemento estas metita sur la PCB, la PCB estas metita sur transportbendon kaj movita al diligenta forno. Ĉi tie, ondoj de fandita lutaĵo plaŭdas en la substraton de la PCB, kie la komponantaj plumboj ĉeestas. Ĉi tio veldos ĉiujn pinglojn tuj. 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. Post tio, movu la PCB por fina inspektado.

Paŝo 6: Fina inspektado kaj funkcia testado

PCB nun pretas por testado kaj inspektado. 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

Ĉi tiu testo estas uzata por kontroli la funkciajn kaj elektrajn trajtojn de la PCB kaj validigi la nunajn, tensiajn, analogajn kaj ciferecajn signalojn kaj cirkvitajn projektojn priskribitajn en la PCB-postuloj.

Se iuj el la parametroj de la PCB montras neakcepteblajn rezultojn, la PCB estos forĵetita aŭ forĵetita laŭ normaj kompaniaj proceduroj. La testa fazo gravas ĉar ĝi determinas la sukceson aŭ malsukceson de la tuta PCBA-procezo.

Paŝo 7: Fina purigado, finado kaj sendado:

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. Neoksidebla ŝtalo bazitaj altpremaj purigiloj per dejonigita akvo sufiĉas por purigi ĉiajn malpuraĵojn. Senjonigita akvo ne damaĝas la PCB-cirkviton. Post lavado, sekiĝu la PCB per kunpremita aero. La fina PCB nun pretas esti pakita kaj sendita.