Technologyամանակակից տեխնոլոգիաների առումով աշխարհը աճում է շատ արագ տեմպերով, և դրա ազդեցությունը կարող է հեշտությամբ հայտնվել մեր առօրյա կյանքում: 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. Այս սարքերի միջուկը էլեկտրատեխնիկան է, և միջուկը PRINTED CIRCUIT խորհուրդը (PCB):

PCB- ն սովորաբար կանաչ է և կոշտ մարմին է, որի վրա կան տարբեր էլեկտրոնային բաղադրիչներ: These components are welded to the PCB in a process called “PCB assembly” or PCBA. PCB- ն բաղկացած է ապակե մանրաթելից պատրաստված հիմքից, հետքը կազմող պղնձե շերտերից, բաղադրիչը կազմող անցքերից և շերտերից, որոնք կարող են լինել ներքին և արտաքին: RayPCB- ում մենք կարող ենք տրամադրել մինչև 1-36 շերտ բազմաշերտ PROTOTYPES- ի համար և 1-10 շերտ PCB- ի բազմակի խմբաքանակների համար `ծավալային արտադրության համար: 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. Եռակցման դիմակը թույլ կտա բաղադրիչին խուսափել ուղու կամ այլ բաղադրիչների կարճ միացումից:

Պղնձի հետքերն օգտագործվում են PCB- ի վրա էլեկտրոնային ազդանշանները մի կետից մյուսը փոխանցելու համար: These signals can be high-speed digital signals or discrete analog signals. Այս լարերը կարող են հաստ լինել `բաղադրիչ էներգիայի մատակարարման համար էներգիա/հզորություն ապահովելու համար:

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”.

PCB- ի վրա տեղադրվում են բաղադրիչներ, որոնք հնարավորություն են տալիս PCB- ին աշխատել ըստ նախագծման: The most important thing is PCB function. Նույնիսկ եթե SMT- ի փոքր դիմադրիչները ճիշտ տեղադրված չեն, կամ նույնիսկ եթե փոքր հետքերը կտրված են PCB- ից, PCB- ն կարող է չաշխատել: Therefore, it is important to assemble components in a proper way. PCB- ն բաղադրիչները հավաքելիս կոչվում է PCBA կամ հավաքման PCB:

Կախված հաճախորդի կամ օգտագործողի նկարագրած բնութագրերից, PCB- ի գործառույթը կարող է լինել բարդ կամ պարզ: PCB size also varies according to requirements.

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

PCB շերտ և ձևավորում

Ինչպես նշվեց վերևում, արտաքին շերտերի միջև կան բազմաթիվ ազդանշանային շերտեր: Now we will discuss the types of outer layers and functions.

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

1-Ենթածրագիր. Սա FR-4 նյութից պատրաստված կոշտ ափսե է, որի վրա բաղադրիչները «լցված» կամ եռակցված են: Սա ապահովում է PCB- ի կոշտությունը:

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- Եռակցման դիմակ. Այն կիրառվում է PCB- ի վերին և ստորին շերտերի վրա: This is used to create non-conducting areas of the PCB and insulate the copper traces from each other to protect against short circuits. Եռակցման դիմակը նաև խուսափում է անցանկալի մասերի եռակցումից և երաշխավորում է, որ զոդումը եռակցման համար մտնում է տարածք, օրինակ `անցքեր և բարձիկներ: 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. Էկրանի շերտը տալիս է կարևոր տեղեկատվություն PCB- ի մասին:

There are 3 types of PCBS according to the substrate classification

1- Rigid PCB:

PCB- ներն այն PCB սարքերի մեծ մասն են, որոնք մենք տեսնում ենք տարբեր տեսակի PCB- ներում: Սրանք կոշտ, կոշտ և ամուր PCBS են ՝ տարբեր հաստությամբ: The main material is fiberglass or simple “FR4”. FR4- ը նշանակում է «կրակի դանդաղեցնող -4»: FR-4- ի ինքնամարման բնութագրերը այն օգտակար են դարձնում բազմաթիվ կոշտ արդյունաբերական էլեկտրոնային սարքերի օգտագործման համար: The FR-4 has thin layers of copper foil on both sides, also known as copper-clad laminates. Fr-4 պղնձե ծածկով լամինատները հիմնականում օգտագործվում են հզորության ուժեղացուցիչների, անջատիչ ռեժիմի սնուցման աղբյուրների, սերվո շարժիչների վարորդների և այլն: Մյուս կողմից, մեկ այլ կոշտ PCB ենթաշերտ, որը սովորաբար օգտագործվում է կենցաղային տեխնիկայի և ՏՏ արտադրանքի մեջ, կոչվում է թղթե ֆենոլիկ PCB: Նրանք թեթև են, ցածր խտությամբ, էժան են և հեշտ են դակիչում: Հաշվիչներ, ստեղնաշարեր և մկներ դրա կիրառություններից են:

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.PCBS- ի այս տեսակները կարող են օգտագործվել այն ծրագրերի համար, որոնք պահանջում են ջերմային բաղադրիչներ, ինչպիսիք են բարձր հզորության լեդերը, լազերային դիոդները և այլն:

Installation technology type:

SMT: SMT stands for “surface mount technology”. SMT բաղադրիչները չափսերով շատ փոքր են և գալիս են տարբեր փաթեթներով, ինչպիսիք են 0402,0603 1608 դիմադրիչների և կոնդենսատորների համար: Նմանապես, ինտեգրալ սխեմաների համար մենք ունենք SOIC, TSSOP, QFP և BGA:

SMT- ի հավաքումը շատ դժվար է մարդու ձեռքի համար և կարող է լինել ժամանակի մշակման գործընթաց, ուստի այն հիմնականում կատարվում է պիկապ և տեղադրման ավտոմատացված ռոբոտների կողմից:

THT: THT- ը նշանակում է անցքերի տեխնոլոգիա: Components with leads and wires, such as resistors, capacitors, inductors, PDIP ics, transformers, transistors, IGBT, MOSFET, etc.

Բաղադրիչները պետք է տեղադրվեն PCB- ի մի կողմում `մեկ բաղադրիչի վրա, իսկ մյուս կողմից` ոտքով քաշված, կտրեն ոտքը և եռակցվեն: THT assembly is usually done by hand welding and is relatively easy.

Հավաքման գործընթացի նախադրյալները.

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. Արտադրողները պետք է կատարեն այս հիմնական DFM քայլերը `անթերի PCB ապահովելու համար:

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 խազի/գլխի ուղղությունը պետք է ստուգվի:

Theերմամեկուսիչ տարրը պետք է ունենա բավականաչափ տարածք այլ տարրերին տեղավորելու համար, որպեսզի ջերմատախտակը չդիպչի:

2-Hole and through-hole spacing:

The spacing between holes and between holes and traces should be checked. Բարձը և անցքը չպետք է համընկնեն:

3- Հաշվի են առնվում ձուլման բարձիկը, հաստությունը, գծի լայնությունը:

By performing DFM inspections, manufacturers can easily reduce manufacturing costs by reducing the number of scrap panels. Սա կօգնի արագ կառավարել ՝ խուսափելով DFM մակարդակի խափանումներից: At RayPCB, we provide DFM and DFT inspection in circuit assembly and prototyping. RayPCB- ում մենք օգտագործում ենք OEM- ի գերժամանակակից սարքավորումներ `PCB OEM ծառայություններ, ալիքների եռակցում, PCB քարտերի փորձարկում և SMT հավաքում ապահովելու համար:

PCB ժողովի (PCBA) քայլ առ քայլ գործընթաց.

Քայլ 1: Կաղապարի միջոցով կպցրեք զոդման մածուկ

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. Կաղապարը և PCB- ն միասին պահվում են մեխանիկական ամրացմամբ, և զոդման մածուկը հավասարաչափ կիրառվում է տախտակի բոլոր բացվածքների վրա `կիրառողի միջոցով: Apply solder paste evenly with applicator. Հետեւաբար, կիրառողի մեջ պետք է օգտագործվի համապատասխան զոդման մածուկ: Երբ կիրառողը հանվում է, մածուկը կմնա PCB- ի ցանկալի հատվածում: Մոխրագույն զոդման մածուկ 96.5% պատրաստված է թիթեղից, որը պարունակում է 3% արծաթ և 0.5% պղինձ, առանց կապարի: After heating in Step 3, the solder paste will melt and form a strong bond.

Step 2: Automatic placement of components:

PCBA- ի երկրորդ քայլը SMT բաղադրիչների ինքնաբերաբար տեղադրումն է PCB- ի վրա: Դա արվում է ընտրելու և տեղադրելու ռոբոտի միջոցով: Դիզայնի մակարդակում դիզայները ստեղծում է ֆայլ և տրամադրում այն ​​ավտոմատացված ռոբոտին: Այս ֆայլը ունի PCB- ում օգտագործվող յուրաքանչյուր բաղադրիչի նախապես ծրագրավորված X, Y կոորդինատները և նույնականացնում է բոլոր բաղադրիչների գտնվելու վայրը: 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.

Մինչև ռոբոտային հավաքման և տեղադրման մեքենաների ի հայտ գալը, տեխնիկները պինցետների օգնությամբ վերցնում էին բաղադրիչները և դրանք դնում PCB- ի վրա ՝ ուշադիր նայելով տեղանքին և խուսափելով ձեռքսեղմումից: This results in high levels of fatigue and poor vision for technicians, and leads to a slow PCB assembly process for SMT parts. Այսպիսով, սխալի հավանականությունը մեծ է:

Երբ տեխնոլոգիան հասունանում է, ավտոմատացված ռոբոտները, որոնք հավաքում և տեղադրում են բաղադրիչները, նվազեցնում են տեխնիկների ծանրաբեռնվածությունը ՝ հնարավորություն տալով բաղադրիչների արագ և ճշգրիտ տեղադրմանը: Այս ռոբոտները կարող են աշխատել 24/7 առանց հոգնածության:

Քայլ 3. Եռակցման եռակցում

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. Temperatureերմաստիճանը բավարար է զոդի հալեցման համար: Այնուհետև հալված զոդը պահում է բաղադրիչը PCB- ին և կազմում հոդը: After high temperature treatment, the PCB enters the cooler. These coolers then solidify the solder joints in a controlled manner. Սա մշտական ​​կապ կհաստատի SMT բաղադրիչի և PCB- ի միջև: Երկկողմանի PCB- ի դեպքում, ինչպես նկարագրված է վերևում, ավելի կամ ավելի փոքր բաղադրիչներով PCB- ի կողմը կմշակվի նախ 1-ից 3-րդ քայլերից, այնուհետև մյուս կողմից:

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

Քայլ 4: Որակի ստուգում և ստուգում

Եռակցման զոդումից հետո հնարավոր է, որ բաղադրիչները սխալ դասավորված լինեն PCB սկուտեղի մեջ ինչ -որ սխալ շարժման պատճառով, ինչը կարող է հանգեցնել կարճ կամ բաց միացման միացումների: These defects need to be identified, and this identification process is called inspection. Ստուգումները կարող են լինել ձեռքով և ավտոմատացված:

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. Հետևաբար, այս մեթոդը անիրագործելի է SMT տախտակների համար ոչ ճշգրիտ արդյունքների պատճառով: Այնուամենայնիվ, այս մեթոդը իրագործելի է THT բաղադրիչներով և ավելի ցածր բաղադրիչների խտությամբ թիթեղների համար:

B. Օպտիկական հայտնաբերում.

Այս մեթոդը իրագործելի է մեծ քանակությամբ PCBS- ի դեպքում: Մեթոդը օգտագործում է բարձր հզորության և բարձր լուծման տեսախցիկներով ավտոմատացված մեքենաներ, որոնք տեղադրված են տարբեր անկյուններում `զոդման հոդերը բոլոր ուղղություններից դիտելու համար: Կախված զոդման հանգույցի որակից, լույսը կանդրադառնա զոդի հանգույցից տարբեր անկյան տակ: 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. Անհրաժեշտ է պարբերաբար ստուգումներ անցկացնել `ուշացումներից, աշխատանքի և նյութական ծախսերից խուսափելու համար:

Քայլ 5. THT բաղադրիչի ամրացում և եռակցում

Միջանցքային բաղադրիչները տարածված են բազմաթիվ PCB տախտակների վրա: These components are also called plated through holes (PTH). Այս բաղադրիչների լարերը կանցնեն PCB- ի անցքերով: Այս անցքերը պղնձի հետքերով միացված են այլ անցքերի և անցքերի միջոցով: Երբ այս THT տարրերը տեղադրվում և եռակցվում են այս անցքերի մեջ, դրանք էլեկտրականորեն միացված են այլ անցքերի հետ նույն PCB- ի վրա, ինչպես նախագծված սխեման: Այս PCBS- ն կարող է պարունակել որոշ THT բաղադրիչներ և բազմաթիվ SMD բաղադրիչներ, ուստի վերը նկարագրված եռակցման մեթոդը հարմար չէ THT բաղադրիչների համար SMT բաղադրիչների դեպքում, օրինակ ՝ եռակցման եռակցումը: Այսպիսով, եռակցված կամ հավաքված THT բաղադրիչների երկու հիմնական տեսակներն են

A. Ձեռքով եռակցում.

Manual welding methods are common and often require more time than an automated setup for SMT. Սովորաբար տեխնիկին հանձնարարվում է մի բաղադրիչ տեղադրել միաժամանակ և տախտակը փոխանցել այլ տեխնիկներին `մեկ այլ բաղադրիչ տեղադրելով նույն տախտակի վրա: Հետևաբար, տպատախտակը կտեղափոխվի հավաքման գծի շուրջ, որպեսզի PTH բաղադրիչը լցվի դրա վրա: Սա երկարացնում է գործընթացը, և PCB նախագծող և արտադրող շատ ընկերություններ խուսափում են իրենց սխեմաների նախագծում օգտագործել PTH բաղադրիչներ: Բայց PTH բաղադրիչը մնում է ամենատարածված և ամենից հաճախ օգտագործվող բաղադրիչը շղթայական դիզայներների կողմից:

B. Ալիքի զոդում.

Ձեռքով եռակցման ավտոմատացված տարբերակը ալիքային եռակցումն է: Այս մեթոդով, երբ PTH տարրը տեղադրվում է PCB- ի վրա, PCB- ն տեղադրվում է փոխակրիչի վրա և տեղափոխվում է հատուկ վառարան: Այստեղ, հալած զոդման ալիքները թափվում են PCB- ի հիմքի վրա, որտեղ առկա են բաղադրիչի լարերը: Սա անմիջապես եռակցում է բոլոր կապում: 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. Դրանից հետո, PCB- ն տեղափոխեք վերջնական ստուգման:

Քայլ 6: Վերջնական ստուգում և ֆունկցիոնալ փորձարկում

PCB- ն այժմ պատրաստ է փորձարկման և ստուգման: 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

Այս թեստը օգտագործվում է PCB- ի ֆունկցիոնալ և էլեկտրական բնութագրերը ստուգելու և PCB- ի պահանջներում նկարագրված ընթացիկ, լարման, անալոգային և թվային ազդանշանների և միացման սխեմաների վավերացման համար:

Եթե ​​PCB- ի պարամետրերից որևէ մեկն անթույլատրելի արդյունքներ է ցույց տալիս, ապա PCB- ն կվերացվի կամ կջնջվի `ընկերության ստանդարտ ընթացակարգերի համաձայն: Թեստավորման փուլը կարևոր է, քանի որ այն որոշում է PCBA- ի ողջ գործընթացի հաջողությունը կամ ձախողումը:

Քայլ 7: Վերջնական մաքրում, ավարտում և առաքում.

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. Չժանգոտվող պողպատի վրա հիմնված բարձր ճնշման մաքրման գործիքները, օգտագործելով դեոնացված ջուրը, բավարար են մաքրելու բոլոր տեսակի կեղտերը: Deionized ջուրը չի վնասում PCB- ի սխեման: Լվանալուց հետո չորացրեք PCB- ն սեղմված օդով: Վերջնական PCB- ն այժմ պատրաստ է փաթեթավորման և առաքման համար: