Nykyaikaisen teknologian osalta maailma kasvaa erittäin nopeasti, ja sen vaikutus voi helposti tulla osaksi jokapäiväistä elämäämme. Elämämme on muuttunut dramaattisesti, ja tämä teknologinen kehitys on johtanut moniin kehittyneisiin laitteisiin, joita emme edes ajatelleet 10 vuotta sitten. Näiden laitteiden ydin on sähkötekniikka ja ydin on piirilevy (PCB).

Piirilevy on yleensä vihreä ja se on jäykkä runko, jossa on erilaisia ​​elektronisia komponentteja. Nämä komponentit hitsataan piirilevyyn prosessissa, jota kutsutaan ”PCB -kokoonpanoksi” tai PCBA: ksi. Piirilevy koostuu lasikuidusta valmistetusta alustasta, jälkiä muodostavista kuparikerroksista, komponentin muodostavista rei’istä ja sisä- ja ulkokerroksista. RayPCB: llä voimme tarjota jopa 1-36 kerrosta monikerroksisille PROTOTYPEILLE ja 1-10 kerrosta useille PCB-erille volyymituotantoon. Yksipuolisilla ja kaksipuolisilla PCBS-levyillä on ulompi kerros, mutta ei sisäkerrosta.

The substrate and components are insulated with solder film and held together with epoxy resin.Hitsausmaski voi olla vihreä, sininen tai punainen, kuten PCB -väreissä on yleistä. Hitsausmaskin avulla komponentti voi välttää oikosulun radalle tai muille komponenteille.

Kuparijälkiä käytetään elektronisten signaalien siirtämiseen PCB: n pisteestä toiseen. Nämä signaalit voivat olla nopeita digitaalisia signaaleja tai erillisiä analogisia signaaleja. Nämä johdot voidaan tehdä paksuiksi virran/tehon tuottamiseksi komponenttien virtalähteelle.

Useimmissa suurjännitettä tai -virtaa tarjoavissa piirilevyissä on erillinen maadoitus. Yläkerroksen komponentit on kytketty sisäiseen GND -tasoon tai sisäiseen signaalikerrokseen “Vias” -liitännän kautta.

Komponentit on koottu piirilevylle, jotta piirilevy voi toimia suunnitellusti. Tärkeintä on PCB -toiminto. Vaikka pieniä SMT -vastuksia ei ole asetettu oikein tai vaikka pieniä raitoja leikataan piirilevystä, piirilevy ei ehkä toimi. Siksi on tärkeää koota komponentit oikein. Piirilevyä komponentteja koottaessa kutsutaan PCBA: ksi tai kokoonpanopiirilevyksi.

Riippuen asiakkaan tai käyttäjän kuvaamista teknisistä tiedoista, piirilevyn toiminta voi olla monimutkaista tai yksinkertaista. PCB -koko vaihtelee myös vaatimusten mukaan.

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

PCB -kerros ja muotoilu

Kuten edellä mainittiin, ulkokerrosten välissä on useita signaalikerroksia. Now we will discuss the types of outer layers and functions.

Ymmärrä piirilevyjen kokoonpanoprosessi ja tunne PCBD: n vihreä viehätys

1-Alusta: Tämä on FR-4-materiaalista valmistettu jäykkä levy, johon komponentit on “täytetty” tai hitsattu. Tämä antaa PCB: lle jäykkyyden.

2- Kuparikerros: Ohut kuparifolio levitetään PCB: n ylä- ja alaosaan, jotta kuparin ylä- ja alaosa jää jäljelle.

3- Hitsausmaski: Sitä levitetään piirilevyn ylä- ja alakerrokseen. This is used to create non-conducting areas of the PCB and insulate the copper traces from each other to protect against short circuits. Hitsausmaski välttää myös ei -toivottujen osien hitsaamisen ja varmistaa, että juote pääsee hitsausalueelle, kuten reikiin ja tyynyihin. Nämä reiät yhdistävät THT -komponentin piirilevyyn, kun taas PAD: ää käytetään SMT -komponentin pitämiseen.

4- Näyttö: PCBS: ssä näkyvät valkoiset tarrat komponenttikoodeille, kuten R1, C1 tai jokin kuvaus PCBS: llä tai yrityksen logolla, ovat kaikki valmistettu näytön kerroksista. Näytön kerros tarjoaa tärkeitä tietoja piirilevystä.

Alustaluokituksen mukaan on olemassa 3 PCBS -tyyppiä

1- Rigid PCB:

PCB: t ovat suurin osa PCB -laitteista, joita näemme erityyppisissä PCB: issä. Nämä ovat kovia, jäykkiä ja tukevia PCBS -levyjä, joiden paksuus on erilainen. Päämateriaali on lasikuitu tai yksinkertainen “FR4”. FR4 tarkoittaa “palonestoaine-4”. FR-4: n itsestään sammuvat ominaisuudet tekevät siitä hyödyllisen monien kovatehoisten teollisuuselektroniikkalaitteiden käytössä. FR-4: ssä on molemmilla puolilla ohuet kuparifoliokerrokset, jotka tunnetaan myös kuparipäällysteisillä laminaateilla. Fr-4 kuparipinnoitettuja laminaatteja käytetään pääasiassa tehovahvistimissa, kytkentätilan virtalähteissä, servomoottorin ohjaimissa jne. Toisaalta toinen jäykkä PCB -alusta, jota käytetään yleisesti kodinkoneissa ja IT -tuotteissa, on nimeltään paperifenolinen PCB. Ne ovat kevyitä, pienitiheyksisiä, halpoja ja helppoja lävistää. Laskimet, näppäimistöt ja hiiret ovat joitakin sen sovelluksista.

2- Joustava piirilevy:

Valmistettu substraattimateriaaleista, kuten Kaptonista, joustava PCBS kestää erittäin korkeita lämpötiloja ja on jopa 0.005 tuumaa paksu. Se voidaan helposti taivuttaa ja käyttää puettavien elektroniikan, LCD -näyttöjen tai kannettavien tietokoneiden, näppäimistöjen ja kameroiden jne. Liittimissä.

3-metalliydinpiirilevy:

Lisäksi voidaan käyttää toista PCB -alustaa, kuten alumiinia, joka on erittäin tehokas jäähdytykseen.Tämäntyyppisiä PCBS -levyjä voidaan käyttää sovelluksissa, jotka vaativat lämpökomponentteja, kuten suuritehoiset ledit, laserdiodit jne.

Installation technology type:

SMT: SMT tarkoittaa “pinta -asennustekniikkaa”. SMT -komponentit ovat kooltaan hyvin pieniä ja niitä on saatavana erilaisissa pakkauksissa, kuten 0402,0603 1608 XNUMX vastuksille ja kondensaattoreille. Samoin integroitujen piirien osalta meillä on SOIC, TSSOP, QFP ja BGA.

SMT -kokoonpano on erittäin vaikeaa ihmisen käsille ja voi olla aikakäsittelyprosessi, joten sen suorittavat ensisijaisesti automaattiset nouto- ja sijoitusrobotit.

THT: THT tarkoittaa läpireikätekniikkaa. Johdot ja johdot sisältävät komponentit, kuten vastukset, kondensaattorit, induktorit, PDIP -ics, muuntajat, transistorit, IGBT, MOSFET jne.

Komponentit on asetettava piirilevyn toiselle puolelle yhteen komponenttiin ja vedettävä toisella puolella olevasta jalasta, leikattava jalka ja hitsattava. THT -kokoonpano tehdään yleensä käsin hitsaamalla ja on suhteellisen helppoa.

Kokoamisprosessin edellytykset:

Ennen varsinaista piirilevyjen valmistus- ja kokoonpanoprosessia valmistaja tarkistaa piirilevyn mahdollisten vikojen aiheuttavien vikojen tai virheiden varalta. Tätä prosessia kutsutaan valmistussuunnitteluprosessiksi (DFM). Valmistajien on suoritettava nämä DFM: n perusvaiheet virheettömän piirilevyn varmistamiseksi.

1- Komponenttien sijoittelunäkökohdat: Läpireikien napaisuus on tarkistettava. Kuten elektrolyyttikondensaattoreiden napaisuus on tarkistettava, diodianodin ja katodin napaisuustarkistus, SMT -tantaalikondensaattorin napaisuustarkistus. IC -loven/pään suunta on tarkistettava.

Jäähdytyselementtiä tarvitsevassa elementissä on oltava riittävästi tilaa muiden elementtien sijoittamiseksi, jotta jäähdytyselementti ei kosketa.

2-reikäinen ja reikäväli:

Reikien ja reikien ja jälkien välinen etäisyys on tarkistettava. Tyyny ja läpivientireikä eivät saa olla päällekkäin.

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

Suorittamalla DFM -tarkastuksia valmistajat voivat helposti alentaa valmistuskustannuksia vähentämällä romulevyjen määrää. This will help in fast steering by avoiding DFM level failures. At RayPCB, we provide DFM and DFT inspection in circuit assembly and prototyping. RayPCB: llä käytämme uusimpia OEM-laitteita PCB-OEM-palvelujen, aaltojuotos-, PCB-korttitestien ja SMT-kokoonpanon tarjoamiseen.

PCB-kokoonpano (PCBA) vaihe vaiheelta:

Vaihe 1: Levitä juotospasta mallin avulla

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. Mallia ja piirilevyä pidetään yhdessä mekaanisella kiinnikkeellä, ja juotospasta levitetään tasaisesti levyn kaikkiin aukkoihin applikaattorin kautta. Levitä juotospasta tasaisesti applikaattorilla. Siksi applikaattorissa on käytettävä sopivaa juotospastaa. Kun applikaattori poistetaan, tahna jää halutulle piirilevyn alueelle. Harmaa juotospasta 96.5% tinaa, sisältää 3% hopeaa ja 0.5% kuparia, lyijytön. Kuumentamisen jälkeen vaiheessa 3 juotospasta sulaa ja muodostaa vahvan sidoksen.

Step 2: Automatic placement of components:

PCBA: n toinen vaihe on sijoittaa SMT -komponentit automaattisesti piirilevylle. Tämä tehdään poiminta- ja sijoitusrobotilla. Suunnittelutasolla suunnittelija luo tiedoston ja toimittaa sen automatisoidulle robotille. Tässä tiedostossa on esiohjelmoidut kunkin piirilevyssä käytetyn komponentin X- ja Y-koordinaatit ja se tunnistaa kaikkien komponenttien sijainnin. Using this information, the robot only needs to place the SMD device accurately on the board. Nouto- ja sijoitusrobotti ottaa komponentit tyhjiölaitteestaan ​​ja asettaa ne tarkasti juotospastan päälle.

Ennen robottien nouto- ja sijoituskoneiden ilmaantumista teknikot poimivat komponentit pinseteillä ja asettivat ne piirilevylle tarkastelemalla sijaintia huolellisesti ja välttäen käden tärinää. This results in high levels of fatigue and poor vision for technicians, and leads to a slow PCB assembly process for SMT parts. Virhemahdollisuus on siis suuri.

Teknologian kypsyessä automaattiset robotit, jotka keräävät ja sijoittavat komponentteja, vähentävät teknikon työmäärää ja mahdollistavat nopean ja tarkan komponenttien sijoittamisen. Nämä robotit voivat toimia 24/7 väsymättä.

Vaihe 3: Uudelleenhitsaus

Kolmas vaihe elementtien asettamisen ja juotospastan levittämisen jälkeen on palautushitsaus. Takaisihitsaus on prosessi, jossa piirilevy asetetaan kuljetinhihnalle komponenttien kanssa. Kuljetin siirtää sitten piirilevyn ja komponentit suureen uuniin, jonka lämpötila on 250 o C. Lämpötila on riittävä sulattaa juote. Sulatettu juote pitää komponentin kiinni piirilevyyn ja muodostaa liitoksen. After high temperature treatment, the PCB enters the cooler. Nämä jäähdyttimet kiinteyttävät sitten juotosliitokset kontrolloidulla tavalla. Tämä luo pysyvän yhteyden SMT -komponentin ja piirilevyn välille. Jos kyseessä on kaksipuolinen PCB, kuten edellä on kuvattu, PCB-puoli, jossa on vähemmän tai pienempiä komponentteja, käsitellään ensin vaiheista 1-3 ja sitten toiselle puolelle.

Ymmärrä piirilevyjen kokoonpanoprosessi ja tunne PCBD: n vihreä viehätys

Vaihe 4: Laadun tarkastus ja tarkastus

Uudelleenjuoksutuksen jälkeen on mahdollista, että komponentit on kohdistettu väärin piirilevyn väärän liikkeen vuoksi, mikä voi johtaa oikosulkuun tai katkeamaan. These defects need to be identified, and this identification process is called inspection. Tarkastukset voivat olla manuaalisia ja automatisoituja.

A. Manuaalinen tarkistus:

Because the PCB has small SMT components, visual inspection of the board for any misalignment or malfunction can cause technician fatigue and eye strain. Siksi tämä menetelmä ei ole mahdollinen SMT -levyille, koska tulokset ovat epätarkkoja. Tämä menetelmä on kuitenkin mahdollinen levyille, joissa on THT -komponentteja ja alemmat komponenttitiheydet.

B. Optinen tunnistus:

Tämä menetelmä on mahdollinen suurille PCBS -määrille. Menetelmässä käytetään automatisoituja koneita, joissa on suuritehoisia ja korkean resoluution kameroita, jotka on asennettu eri kulmiin juotosliitosten katsomiseksi joka suunnasta. Juotosliitoksen laadusta riippuen valo heijastuu juotosliitoksesta eri kulmista. Tämä automaattinen optinen tarkastuslaite (AOI) on erittäin nopea ja voi käsitellä suuria määriä PCBS: ää hyvin lyhyessä ajassa.

CX -ray -tarkastus:

Röntgenlaitteen avulla teknikot voivat skannata piirilevyn sisäisten vikojen havaitsemiseksi. Tämä ei ole yleinen tarkastusmenetelmä, ja sitä käytetään vain monimutkaisiin ja kehittyneisiin PCBS -yhdisteisiin. Jos näitä tarkastusmenetelmiä ei käytetä oikein, ne voivat johtaa uusimiseen tai PCB: n vanhenemiseen. Tarkastukset on tehtävä säännöllisesti viivästysten, työ- ja materiaalikustannusten välttämiseksi.

Vaihe 5: THT -komponentin kiinnitys ja hitsaus

Läpireikäkomponentit ovat yleisiä monissa piirilevyissä. These components are also called plated through holes (PTH). Näiden komponenttien johdot kulkevat piirilevyn reikien läpi. Nämä reiät on liitetty muihin reikiin ja läpireikiin kuparijäljillä. Kun nämä THT -elementit työnnetään ja hitsataan näihin reikiin, ne yhdistetään sähköisesti muihin reikiin samassa piirilevyssä kuin suunniteltu piiri. Nämä piirilevyt voivat sisältää joitain THT -komponentteja ja monia SMD -komponentteja, joten edellä kuvattu hitsausmenetelmä ei sovellu THT -komponenteille, kun kyseessä on SMT -komponentti, kuten uusintahitsaus. Joten kaksi päätyyppiä THT -komponentteja, jotka hitsataan tai kootaan, ovat

A. Manuaalinen hitsaus:

Manuaaliset hitsausmenetelmät ovat yleisiä ja vaativat usein enemmän aikaa kuin SMT: n automaattinen asennus. Teknikko on tyypillisesti määrätty asentamaan yksi komponentti kerrallaan ja välittämään kortti muille teknikoille, jotka asettavat toisen komponentin samalle levylle. Siksi piirilevy siirretään kokoonpanolinjan ympäri, jotta PTH -komponentti täytetään. Tämä tekee prosessista pitkän, ja monet piirilevyjen suunnittelu- ja valmistusyritykset välttävät PTH -komponenttien käyttöä piirisuunnittelussaan. Mutta PTH -komponentti on edelleen suosituin ja yleisimmin käytetty komponentti useimmissa piirisuunnittelijoissa.

B. Aaltojuotos:

Manuaalisen hitsauksen automatisoitu versio on aaltohitsaus. Tässä menetelmässä, kun PTH -elementti on asetettu piirilevylle, piirilevy asetetaan kuljetinhihnalle ja siirretään omaan uuniin. Täällä sulan juotteen aallot roiskuvat piirilevyn alustalle, jossa komponenttijohdot ovat läsnä. Tämä hitsaa kaikki tapit välittömästi. Tämä menetelmä toimii kuitenkin vain yksipuolisen PCBS: n kanssa, ei kaksipuolisen PCBS: n kanssa, koska PCB: n toisella puolella oleva sula juote voi vahingoittaa komponentteja toisella puolella. Siirrä tämän jälkeen piirilevy lopullista tarkastusta varten.

Vaihe 6: Lopputarkastus ja toiminnallinen testaus

PCB on nyt valmis testausta ja tarkastusta varten. 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

Tätä testiä käytetään PCB: n toiminnallisten ja sähköisten ominaisuuksien tarkistamiseen ja PCB -vaatimuksissa kuvattujen virtojen, jännitteiden, analogisten ja digitaalisten signaalien ja piirien rakenteiden vahvistamiseen

Jos jokin piirilevyn parametreista antaa tuloksia, joita ei voida hyväksyä, piirilevy hävitetään tai romutetaan yrityksen tavanomaisten menettelyjen mukaisesti. Testausvaihe on tärkeä, koska se määrittää koko PCBA -prosessin onnistumisen tai epäonnistumisen.

Vaihe 7: Loppusiivous, viimeistely ja toimitus:

Nyt kun piirilevy on testattu kaikilta osin ja todettu normaaliksi, on aika puhdistaa ei -toivotut jäännösvirtaukset, sormilika ja öljy. Ruostumattomasta teräksestä valmistetut korkeapainepuhdistustyökalut, joissa käytetään deionisoitua vettä, riittävät kaikenlaisen lian puhdistamiseen. Deionisoitu vesi ei vahingoita piirilevypiiriä. Kuivaa pesun jälkeen piirilevy paineilmalla. Lopullinen piirilevy on nyt valmis pakattavaksi ja lähetettäväksi.