현대 기술의 관점에서 세계는 매우 빠른 속도로 성장하고 있으며 그 영향력은 우리 일상 생활에서 쉽게 작용할 수 있습니다. 우리가 사는 방식은 극적으로 바뀌었고 이러한 기술의 발전은 10년 전에는 생각조차 하지 못했던 많은 첨단 기기로 이어졌습니다. 이러한 장치의 핵심은 전기 공학이며 핵심은 인쇄 회로 기판 (PCB).

PCB는 일반적으로 녹색이며 다양한 전자 부품이 있는 강체입니다. 이러한 구성 요소는 “PCB 어셈블리” 또는 PCBA라는 프로세스에서 PCB에 용접됩니다. PCB는 유리 섬유로 만들어진 기판, 트레이스를 구성하는 구리 층, 구성 요소를 구성하는 구멍, 내부 및 외부가 될 수 있는 층으로 구성됩니다. RayPCB에서는 다층 프로토타입에 대해 최대 1-36개의 레이어를 제공할 수 있고 대량 생산을 위해 여러 배치의 PCB에 대해 1-10개의 레이어를 제공할 수 있습니다. 단면 및 양면 PCBS의 경우 외부 층이 있지만 내부 층이 없습니다.

The substrate and components are insulated with solder film and held together with epoxy resin.용접 마스크는 PCB 색상에서 일반적으로 녹색, 파란색 또는 빨간색이 될 수 있습니다. 용접 마스크를 사용하면 구성 요소가 트랙 또는 기타 구성 요소에 대한 단락을 방지할 수 있습니다.

구리 트레이스는 PCB의 한 지점에서 다른 지점으로 전자 신호를 전송하는 데 사용됩니다. These signals can be high-speed digital signals or discrete analog signals. 이 와이어는 구성 요소 전원 공급 장치에 전원/전원을 제공하기 위해 두껍게 만들 수 있습니다.

고전압 또는 전류를 제공하는 대부분의 PCBS에는 별도의 접지면이 있습니다. 최상위 레이어의 구성 요소는 “Vias”를 통해 내부 GND 평면 또는 내부 신호 레이어에 연결됩니다.

구성 요소는 PCB가 설계된 대로 작동할 수 있도록 PCB에 조립됩니다. 가장 중요한 것은 PCB 기능입니다. 작은 SMT 저항이 올바르게 배치되지 않았거나 PCB에서 작은 트랙이 잘려도 PCB가 작동하지 않을 수 있습니다. 따라서 구성 요소를 적절한 방법으로 조립하는 것이 중요합니다. 부품을 조립할 때의 PCB를 PCBA 또는 어셈블리 PCB라고 합니다.

고객 또는 사용자가 설명하는 사양에 따라 PCB의 기능은 복잡하거나 단순할 수 있습니다. PCB 크기도 요구 사항에 따라 다릅니다.

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

PCB 레이어 및 디자인

위에서 언급했듯이 외부 레이어 사이에는 여러 개의 신호 레이어가 있습니다. Now we will discuss the types of outer layers and functions.

PCB 기판 조립 공정을 이해하고 PCBD의 친환경적인 매력을 느껴보세요.

1 – 기판: 구성 요소가 “충전”되거나 용접되는 FR-4 재료로 만들어진 단단한 판입니다. 이것은 PCB에 강성을 제공합니다.

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- Welding Mask : PCB의 상,하층에 도포합니다. This is used to create non-conducting areas of the PCB and insulate the copper traces from each other to protect against short circuits. 용접 마스크는 또한 원하지 않는 부품의 용접을 방지하고 땜납이 구멍 및 패드와 같은 용접 영역에 들어가는 것을 보장합니다. 이 구멍은 THT 구성 요소를 PCB에 연결하는 반면 PAD는 SMT 구성 요소를 고정하는 데 사용됩니다.

4- 화면: R1, C1 또는 PCBS 또는 회사 로고의 일부 설명과 같은 구성 요소 코드에 대해 PCBS에서 볼 수 있는 흰색 레이블은 모두 화면 레이어로 구성됩니다. 스크린 레이어는 PCB에 대한 중요한 정보를 제공합니다.

기판 분류에 따라 3가지 유형의 PCBS가 있습니다.

1- Rigid PCB:

PCB는 다양한 유형의 PCB에서 볼 수 있는 대부분의 PCB 장치입니다. 이들은 두께가 다른 단단하고 단단하며 견고한 PCBS입니다. 주요 소재는 유리 섬유 또는 단순한 “FR4″입니다. FR4는 “난연제-4″를 의미합니다. FR-4의 자기 소화 특성은 많은 하드 코어 산업용 전자 장치의 사용에 유용합니다. FR-4는 양면에 얇은 동박 층을 가지고 있으며 동박 라미네이트라고도 합니다. Fr-4 동박 적층판은 주로 전력 증폭기, 스위칭 모드 전원 공급 장치, 서보 모터 드라이버 등에 사용됩니다. 한편, 가전 및 IT 제품에 일반적으로 사용되는 또 다른 강성 PCB 기판을 종이 페놀 PCB라고 합니다. 가볍고 밀도가 낮고 저렴하고 펀치하기 쉽습니다. 계산기, 키보드 및 마우스는 응용 프로그램 중 일부입니다.

2- Flexible PCB:

Kapton과 같은 기판 재료로 만들어진 Flexible PCBS는 두께가 0.005인치에 불과하면서도 매우 높은 온도를 견딜 수 있습니다. It can be easily bent and used in connectors for wearable electronics, LCD monitors or laptops, keyboards and cameras, etc.

3-금속 코어 PCB:

또한 냉각에 매우 효율적인 알루미늄과 같은 다른 PCB 기판을 사용할 수 있습니다.이러한 유형의 PCBS는 고출력 LED, 레이저 다이오드 등과 같은 열 구성 요소가 필요한 애플리케이션에 사용할 수 있습니다.

Installation technology type:

SMT: SMT는 “표면 실장 기술”을 의미합니다. SMT 구성 요소는 크기가 매우 작으며 저항 및 커패시터용 0402,0603 1608과 같은 다양한 패키지로 제공됩니다. 마찬가지로 집적 회로 IC의 경우 SOIC, TSSOP, QFP 및 BGA가 있습니다.

SMT 조립은 사람의 손에 매우 어렵고 시간 처리 프로세스가 될 수 있으므로 주로 자동 픽업 및 배치 로봇에 의해 수행됩니다.

THT: THT는 스루홀 기술을 의미합니다. Components with leads and wires, such as resistors, capacitors, inductors, PDIP ics, transformers, transistors, IGBT, MOSFET, etc.

구성 요소는 한 구성 요소의 PCB 한쪽에 삽입하고 다른 쪽 다리로 당겨 다리를 절단하고 용접해야 합니다. THT 조립은 일반적으로 손 용접으로 이루어지며 비교적 쉽습니다.

조립 프로세스 전제 조건:

실제 PCB 제작 및 PCB 조립 공정에 앞서 제조업체는 PCB에 결함을 일으킬 수 있는 결함이나 오류가 있는지 확인합니다. 이 프로세스를 제조 설계(DFM) 프로세스라고 합니다. 제조업체는 완벽한 PCB를 보장하기 위해 이러한 기본 DFM 단계를 수행해야 합니다.

1- Component layout considerations: Through-holes must be checked for components with polarity. 전해 커패시터와 마찬가지로 극성을 확인해야 하며, 다이오드 애노드 및 캐소드 극성을 확인하고, SMT 탄탈륨 커패시터의 극성을 확인해야 합니다. IC 노치/헤드 방향을 확인해야 합니다.

방열판이 필요한 요소는 방열판이 닿지 않도록 다른 요소를 수용할 수 있는 충분한 공간이 있어야 합니다.

2-구멍 및 관통 구멍 간격:

구멍 사이, 구멍과 트레이스 사이의 간격을 확인해야 합니다. 패드와 관통 구멍이 겹치지 않아야 합니다.

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

DFM 검사를 수행함으로써 제조업체는 스크랩 패널 수를 줄여 제조 비용을 쉽게 줄일 수 있습니다. This will help in fast steering by avoiding DFM level failures. At RayPCB, we provide DFM and DFT inspection in circuit assembly and prototyping. RayPCB에서는 최첨단 OEM 장비를 사용하여 PCB OEM 서비스, 웨이브 솔더링, PCB 카드 테스트 및 SMT 조립을 제공합니다.

PCB 어셈블리(PCBA) 단계별 프로세스:

1단계: 템플릿을 사용하여 솔더 페이스트 적용

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. 템플릿과 PCB는 기계적 고정 장치에 의해 함께 고정되고 솔더 페이스트는 애플리케이터를 통해 기판의 모든 개구부에 균일하게 도포됩니다. 어플리케이터로 솔더 페이스트를 균일하게 도포합니다. 따라서 도포기에는 적절한 솔더 페이스트를 사용해야 합니다. 도포기를 제거하면 페이스트가 PCB의 원하는 영역에 남습니다. 은 96.5%와 구리 3%를 포함하는 주석으로 만들어진 0.5%의 회색 솔더 페이스트, 무연. 3단계에서 가열하면 솔더 페이스트가 녹아서 강한 결합을 형성합니다.

Step 2: Automatic placement of components:

PCBA의 두 번째 단계는 PCB에 SMT 구성 요소를 자동으로 배치하는 것입니다. 이것은 픽 앤 플레이스 로봇을 사용하여 수행됩니다. 설계 단계에서 설계자는 파일을 생성하여 자동화 로봇에 제공합니다. 이 파일은 PCB에 사용되는 각 부품의 X, Y 좌표가 미리 프로그램되어 있으며 모든 부품의 위치를 ​​식별합니다. Using this information, the robot only needs to place the SMD device accurately on the board. 픽 앤 플레이스 로봇은 진공 고정 장치에서 구성 요소를 픽업하여 솔더 페이스트에 정확하게 배치합니다.

로봇 픽업 및 배치 기계가 출현하기 전에 기술자는 핀셋을 사용하여 구성 요소를 집고 위치를 주의 깊게 살펴보고 악수를 피함으로써 PCB에 배치했습니다. This results in high levels of fatigue and poor vision for technicians, and leads to a slow PCB assembly process for SMT parts. 따라서 오류 가능성이 높습니다.

기술이 발전함에 따라 구성 요소를 픽업하고 배치하는 자동화된 로봇은 기술자의 작업량을 줄여 빠르고 정확한 구성 요소 배치를 가능하게 합니다. 이 로봇은 피로 없이 24/7 일할 수 있습니다.

3단계: 리플로 용접

요소를 설정하고 솔더 페이스트를 적용한 후 세 번째 단계는 환류 용접입니다. 리플 로우 용접은 구성 요소와 함께 컨베이어 벨트에 PCB를 배치하는 프로세스입니다. 그런 다음 컨베이어는 PCB와 구성 요소를 250oC의 온도를 생성하는 대형 오븐으로 이동합니다. 온도는 땜납을 녹이기에 충분합니다. 녹은 솔더는 부품을 PCB에 고정하고 접합부를 형성합니다. After high temperature treatment, the PCB enters the cooler. These coolers then solidify the solder joints in a controlled manner. 이렇게 하면 SMT 구성 요소와 PCB 간에 영구적인 연결이 설정됩니다. 양면 PCB의 경우 위에서 설명한 것처럼 부품이 적거나 작은 PCB 쪽이 1~3단계에서 먼저 처리되고 다른 쪽이 처리됩니다.

PCB 기판 조립 공정을 이해하고 PCBD의 친환경적인 매력을 느껴보세요.

4단계: 품질 검사 및 검사

리플 로우 솔더링 후 PCB 트레이의 잘못된 움직임으로 인해 구성 요소가 잘못 정렬되어 단락 또는 개방 회로 연결이 발생할 수 있습니다. These defects need to be identified, and this identification process is called inspection. 검사는 수동 및 자동화가 가능합니다.

A. 수동 확인:

Because the PCB has small SMT components, visual inspection of the board for any misalignment or malfunction can cause technician fatigue and eye strain. 따라서 이 방법은 부정확한 결과로 인해 고급 SMT 보드에 적합하지 않습니다. 그러나 이 방법은 THT 구성요소와 구성요소 밀도가 낮은 플레이트에 적합합니다.

B. 광학 감지:

이 방법은 대량의 PCBS에 적합합니다. 이 방법은 모든 방향에서 솔더 조인트를 보기 위해 다양한 각도로 장착된 고출력 및 고해상도 카메라가 있는 자동화된 기계를 사용합니다. 솔더 조인트의 품질에 따라 빛은 다른 각도에서 솔더 조인트에서 반사됩니다. 이 자동 광학 검사(AOI) 기계는 매우 빠르며 매우 짧은 시간에 많은 양의 PCBS를 처리할 수 있습니다.

CX – 광선 검사:

X선 기계를 사용하면 기술자가 PCB를 스캔하여 내부 결함을 확인할 수 있습니다. 이것은 일반적인 검사 방법이 아니며 복잡하고 고급 PCBS에만 사용됩니다. 이러한 검사 방법을 제대로 사용하지 않으면 재작업이나 PCB 노후화가 발생할 수 있습니다. 지연, 인건비 및 재료비를 피하기 위해 정기적으로 검사를 수행해야 합니다.

5단계: THT 부품 고정 및 용접

스루 홀 구성 요소는 많은 PCB 보드에서 일반적입니다. These components are also called plated through holes (PTH). 이러한 구성 요소의 리드는 PCB의 구멍을 통과합니다. 이 구멍은 구리 트레이스로 다른 구멍과 관통 구멍에 연결됩니다. 이러한 THT 소자를 이 구멍에 삽입하고 용접하면 설계된 회로와 동일한 PCB의 다른 구멍과 전기적으로 연결됩니다. 이러한 PCBS는 일부 THT 부품과 많은 SMD 부품을 포함할 수 있으므로 위에서 설명한 용접 방법은 리플로우 용접과 같은 SMT 부품의 경우 THT 부품에 적합하지 않습니다. 따라서 용접되거나 조립되는 두 가지 주요 유형의 THT 구성 요소는 다음과 같습니다.

A. 수동 용접:

수동 용접 방법은 일반적이며 종종 SMT의 자동 설정보다 더 많은 시간이 필요합니다. 기술자는 일반적으로 한 번에 하나의 구성 요소를 삽입하고 동일한 보드에 다른 구성 요소를 삽입하는 다른 기술자에게 보드를 전달하도록 지정됩니다. 따라서 회로 기판은 PTH 구성 요소가 채워지도록 조립 라인 주위로 이동합니다. 이로 인해 프로세스가 길어지고 많은 PCB 설계 및 제조 회사에서 회로 설계에 PTH 구성 요소를 사용하지 않습니다. 그러나 PTH 부품은 대부분의 회로 설계자들이 가장 선호하고 가장 일반적으로 사용하는 부품으로 남아 있습니다.

B. 웨이브 납땜:

수동 용접의 자동화된 버전은 웨이브 용접입니다. 이 방식은 PTH 소자를 PCB에 올려놓으면 PCB가 컨베이어 벨트에 올려져 전용 오븐으로 옮겨지는 방식이다. 여기에서 용융 솔더의 파동이 부품 리드가 있는 PCB의 기판으로 튀게 됩니다. 이렇게 하면 모든 핀이 즉시 용접됩니다. 그러나 이 방법은 단면 PCBS에서만 작동하고 양면 PCBS에서는 작동하지 않습니다. PCB 한 면의 땜납이 녹으면 다른 면의 부품이 손상될 수 있기 때문입니다. 그런 다음 최종 검사를 위해 PCB를 이동합니다.

6단계: 최종 검사 및 기능 테스트

이제 PCB를 테스트하고 검사할 준비가 되었습니다. 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

이 테스트는 PCB의 기능 및 전기적 특성을 확인하고 PCB 요구 사항에 설명된 전류, 전압, 아날로그 및 디지털 신호 및 회로 설계를 검증하는 데 사용됩니다.

PCB의 매개변수가 허용할 수 없는 결과를 나타내는 경우, PCB는 표준 회사 절차에 따라 폐기되거나 폐기됩니다. 테스트 단계는 전체 PCBA 프로세스의 성공 또는 실패를 결정하기 때문에 중요합니다.

7단계: 최종 청소, 마무리 및 배송:

이제 PCB가 모든 측면에서 테스트되고 정상으로 선언되었으므로 원치 않는 잔류 플럭스, 손가락 때 및 기름을 청소할 때입니다. 탈이온수를 사용하는 스테인리스 스틸 기반 고압 세척 도구는 모든 유형의 먼지를 세척하기에 충분합니다. 탈이온수는 PCB 회로를 손상시키지 않습니다. 세척 후 압축 공기로 PCB를 건조시킵니다. 이제 최종 PCB가 포장 및 배송될 준비가 되었습니다.