Ami a modern technológiát illeti, a világ nagyon gyors ütemben növekszik, és hatása könnyen szerepet játszhat mindennapi életünkben. 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. Ezen eszközök magja az elektrotechnika, a mag pedig az nyomtatott áramkör (PCB).

A NYÁK általában zöld, és merev test, amelyen különböző elektronikus alkatrészek találhatók. These components are welded to the PCB in a process called “PCB assembly” or PCBA. A NYÁK üvegszálból készült szubsztrátumból, a nyomot alkotó rézrétegekből, az összetevőt alkotó lyukakból és belső és külső rétegekből áll. A RayPCB-nél akár 1-36 réteget tudunk biztosítani többrétegű PROTOTÍPUSOK számára, és 1-10 réteget biztosítunk több PCB-tételhez a térfogatgyártáshoz. 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 hegesztőmaszk lehetővé teszi, hogy az alkatrész elkerülje a pálya vagy más alkatrészek rövidzárlatát.

A réznyomokat elektronikus jelek továbbítására használják a PCB egyik pontjáról a másikra. These signals can be high-speed digital signals or discrete analog signals. Ezek a vezetékek vastagíthatók, hogy tápellátást/áramot biztosítsanak a komponens tápellátásához.

In most PCBS that provide high voltage or current, there is a separate grounding plane. Components on the top layer are connected to the internal GND plane or internal signal layer via “Vias”.

Az alkatrészeket a NYÁK -ra szerelik, hogy a NYÁK a terveknek megfelelően működjön. The most important thing is PCB function. Még akkor is, ha az apró SMT ellenállások nincsenek helyesen elhelyezve, vagy ha kis vágásokat vágnak le a NYÁK -ról, előfordulhat, hogy a NYÁK nem működik. Ezért fontos az alkatrészek megfelelő módon történő összeszerelése. Az alkatrészeket összeszerelő PCB -t PCBA -nak vagy összeszerelt PCB -nek nevezik.

Az ügyfél vagy a felhasználó által leírt specifikációktól függően a NYÁK funkciója összetett vagy egyszerű lehet. PCB size also varies according to requirements.

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

NYÁK réteg és kialakítás

Amint fentebb említettük, a külső rétegek között több jelréteg található. Now we will discuss the types of outer layers and functions.

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

1-Aljzat: Ez egy merev, FR-4 anyagból készült lemez, amelyre az alkatrészeket „feltöltik” vagy hegesztik. This provides rigidity for the 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- Hegesztőmaszk: A NYÁK felső és alsó rétegére alkalmazzák. 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 hegesztőmaszk elkerüli a nem kívánt alkatrészek hegesztését, és biztosítja, hogy a forraszanyag belépjen a hegesztési területre, például lyukakba és párnákba. 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. A képernyőréteg fontos információkat tartalmaz a NYÁK -ról.

There are 3 types of PCBS according to the substrate classification

1- Rigid PCB:

A PCB -k a legtöbb NYÁK -eszköz, amelyet különböző típusú NYÁK -okban látunk. Ezek kemény, merev és erős PCBS, különböző vastagságúak. The main material is fiberglass or simple “FR4”. Az FR4 jelentése „égésgátló-4”. Az FR-4 önkioltó tulajdonságai miatt sok kemény magú ipari elektronikai eszközben használható. The FR-4 has thin layers of copper foil on both sides, also known as copper-clad laminates. Az Fr-4 rézbevonatú laminátumokat főként teljesítményerősítőkben, kapcsolóüzemű tápegységekben, szervomotor-meghajtókban stb. Másrészről a háztartási készülékekben és informatikai termékekben általánosan használt másik merev PCB -szubsztrátumot papírfenolos PCB -nek nevezik. Könnyűek, alacsony sűrűségűek, olcsók és könnyen lyukaszthatók. Számítógépei, billentyűzetei és egerei néhány alkalmazása.

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.Az ilyen típusú PCBS -ek olyan alkalmazásokhoz használhatók, amelyek termikus alkatrészeket igényelnek, például nagy teljesítményű LED -eket, lézerdiódákat stb.

Installation technology type:

SMT: Az SMT a „felületi szereléstechnológiát” jelenti. Az SMT alkatrészek nagyon kicsik, és különböző csomagokban kaphatók, például 0402,0603 1608 XNUMX ellenállásokhoz és kondenzátorokhoz. Hasonlóképpen, az integrált áramkörökhöz SOIC, TSSOP, QFP és BGA.

Az SMT összeszerelése nagyon nehéz az emberi kéz számára, és időfeldolgozási folyamat lehet, ezért elsősorban automatizált felszedő és elhelyező robotok végzik.

THT: A THT az átmenő lyuk technológiát jelenti. 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.

Az összeszerelési folyamat előfeltételei:

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. A gyártóknak el kell végezniük ezeket az alapvető DFM lépéseket a hibátlan NYÁK biztosítása érdekében.

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. Ellenőrizni kell az IC bevágás/fej irányát.

A hűtőbordát igénylő elemnek elegendő helynek kell lennie más elemek elhelyezésére, hogy a hűtőborda ne érjen hozzá.

2-Hole and through-hole spacing:

The spacing between holes and between holes and traces should be checked. A betét és az átmenő furat nem fedheti egymást.

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. A RayPCB-nél a legkorszerűbb OEM berendezéseket használjuk PCB OEM szolgáltatások, hullámforrasztás, PCB kártya tesztelés és SMT összeszerelés biztosítására.

PCB összeszerelés (PCBA) lépésről lépésre:

Lépés: Vigyen fel forrasztópasztát a sablon használatával

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. A sablont és a PCB -t mechanikus rögzítőelem tartja össze, és a forrasztópasztát egy applikátoron keresztül egyenletesen felviszik a tábla összes nyílására. Apply solder paste evenly with applicator. Ezért az applikátorban megfelelő forrasztópasztát kell használni. Az applikátor eltávolítása után a paszta a NYÁK kívánt területén marad. Szürke forrasztópaszta 96.5% ónból, 3% ezüstöt és 0.5% rézt tartalmaz, ólommentes. After heating in Step 3, the solder paste will melt and form a strong bond.

Step 2: Automatic placement of components:

A PCBA második lépése az SMT összetevők automatikus elhelyezése a NYÁK -on. Ez egy pick and place robot segítségével történik. Tervezési szinten a tervező létrehoz egy fájlt, és eljuttatja azt az automatizált robothoz. Ez a fájl tartalmazza a NYÁK-ban használt egyes komponensek előre beprogramozott X, Y koordinátáit, és azonosítja az összes összetevő helyét. 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.

A robot felszedő és elhelyező gépek megjelenése előtt a technikusok csipesszel vették fel az alkatrészeket, és helyezték a NYÁK -ra, alaposan megvizsgálva a helyszínt és elkerülve a kezet. This results in high levels of fatigue and poor vision for technicians, and leads to a slow PCB assembly process for SMT parts. Tehát nagy a hibalehetőség.

A technológia fejlődésével az alkatrészeket felvevő és elhelyező automatizált robotok csökkentik a technikusok munkaterhelését, lehetővé téve az alkatrészek gyors és pontos elhelyezését. Ezek a robotok a nap 24 órájában, fáradtság nélkül dolgozhatnak.

3. lépés: Visszaáramló hegesztés

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 hőmérséklet elegendő a forrasztás megolvasztásához. Az olvasztott forraszanyag ezután az alkatrészt a NYÁK -hoz tartja, és létrehozza a kötést. After high temperature treatment, the PCB enters the cooler. These coolers then solidify the solder joints in a controlled manner. Ez állandó kapcsolatot hoz létre az SMT komponens és a NYÁK között. Kétoldalas NYÁK esetén, amint azt fentebb leírtuk, a kevesebb vagy kisebb komponensű NYÁK-oldalt először az 1-3. Lépéstől kezdve, majd a másik oldalig kell kezelni.

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

4. lépés: Minőségi ellenőrzés és ellenőrzés

A forrasztás után előfordulhat, hogy az alkatrészek rosszul vannak elrendezve a NYÁK -tálcában történt helytelen mozgás miatt, ami rövidzárlatot vagy szakadást okozhat. These defects need to be identified, and this identification process is called inspection. Az ellenőrzés manuális és automatizált lehet.

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. Ezért ez a módszer nem valósítható meg előre SMT tábláknál a pontatlan eredmények miatt. Ez a módszer azonban THT komponensekkel és alacsonyabb komponens sűrűségű lemezeknél is megvalósítható.

B. Optikai érzékelés:

Ez a módszer nagy mennyiségű PCBS esetén alkalmazható. A módszer nagy teljesítményű és nagy felbontású, különböző szögben szerelt kamerákkal ellátott automatizált gépeket használ a forrasztási kötések minden irányból történő megtekintéséhez. A forrasztási kötés minőségétől függően a fény különböző szögekben visszaverődik a forrasztási kötésről. 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. Az ellenőrzéseket rendszeresen kell elvégezni a késések, a munka- és anyagköltségek elkerülése érdekében.

5. lépés: A THT alkatrész rögzítése és hegesztése

Számos NYÁK-táblán gyakoriak az átmenő lyukak. These components are also called plated through holes (PTH). Ezen alkatrészek vezetékei áthaladnak a NYÁK -on található lyukakon. Ezeket a lyukakat más lyukakkal és átmenő lyukakkal réznyomok kötik össze. Amikor ezeket a THT elemeket behelyezzük és hegesztjük ezekbe a lyukakba, akkor elektromosan összekapcsolódnak más lyukakkal ugyanazon a PCB -n, mint a tervezett áramkör. 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. A technikusokat általában egy -egy komponens behelyezésére és a tábla átadására más technikusoknak adják át, akik egy másik komponenst helyeznek el ugyanazon a táblán. Therefore, the circuit board will be moved around the assembly line to get the PTH component to fill on it. Ez hosszadalmassá teszi a folyamatot, és sok NYÁK -tervező és gyártó cég kerüli a PTH komponensek használatát az áramkörök kialakításában. De a PTH komponens továbbra is a legtöbb áramkörtervező kedvenc és leggyakrabban használt alkatrésze.

B. Hullámforrasztás:

A kézi hegesztés automatizált változata a hullámhegesztés. Ennél a módszernél, miután a PTH elemet a NYÁK -ra helyezték, a NYÁK -t egy szállítószalagra helyezték, és egy erre a célra szolgáló sütőbe helyezték át. Itt olvadt forrasztási hullámok fröccsennek a NYÁK szubsztrátumába, ahol az alkatrészek vezetékei jelen vannak. Ez azonnal hegeszti az összes csapot. 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. Ezt követően helyezze át a NYÁK -t a végső ellenőrzésre.

6. lépés: Végső ellenőrzés és funkcionális tesztelés

A NYÁK készen áll a vizsgálatra és az ellenőrzésre. 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

Ez a teszt a NYÁK funkcionális és elektromos jellemzőinek ellenőrzésére, valamint a NYÁK -követelményekben leírt áram-, feszültség-, analóg és digitális jel- és áramkör -konstrukciók érvényesítésére szolgál.

Ha a NYÁK paramétereinek bármelyike ​​elfogadhatatlan eredményt mutat, a NYÁK -ot a szabványos vállalati eljárásoknak megfelelően el kell dobni vagy selejtezni kell. A tesztelési fázis azért fontos, mert meghatározza a teljes PCBA folyamat sikerét vagy kudarcát.

7. lépés: Végső tisztítás, befejezés és szállítás:

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. A rozsdamentes acél alapú, nagynyomású tisztítóeszközök ionmentesített vízzel elegendőek mindenféle szennyeződés tisztításához. Az ioncserélt víz nem károsítja a NYÁK áramkört. Mosás után szárítsa meg a NYÁK -ot sűrített levegővel. A végső NYÁK készen áll a csomagolásra és szállításra.