Am Sënn vun der moderner Technologie wiisst d’Welt mat engem ganz séieren Taux, an hiren Afloss kann einfach an eisem Alldag spillen. 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. De Kär vun dësen Apparater ass Elektrotechnik, an de Kär ass gedréckt Circuit Verwaltungsrot (PCB).

E PCB ass normalerweis gréng an ass e steife Kierper mat verschiddene elektronesche Komponenten drop. These components are welded to the PCB in a process called “PCB assembly” or PCBA. De PCB besteet aus engem Substrat aus Glasfaser, Kupfer Schichten, déi d’Spuer ausmaachen, Lächer, déi d’Komponent ausmaachen, a Schichten, déi bannen a baussen kënne sinn. Bei RayPCB kënne mir bis zu 1-36 Schichten fir Multi-Layer PROTOTYPES an 1-10 Schichten fir verschidde Charge PCB fir Volumenproduktioun ubidden. 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. D’Schweissmaske erlaabt d’Komponent Kuerzschluss op d’Streck oder aner Komponenten ze vermeiden.

Kupfer Spure gi benotzt fir elektronesch Signaler vun engem Punkt op en aneren op enger PCB ze transferéieren. These signals can be high-speed digital signals or discrete analog signals. Dës Drot kënnen déck gemaach gi fir Kraaft/Kraaft fir Komponent Energieversuergung ze liwweren.

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”.

Komponente ginn op der PCB zesummegesat fir datt de PCB funktionnéiert wéi entwéckelt. The most important thing is PCB function. Och wann déi kleng SMT Widderstänn net richteg plazéiert sinn, oder och wann kleng Bunnen aus der PCB geschnidden sinn, funktionnéiert de PCB vläicht net. Dofir ass et wichteg Komponenten op eng korrekt Manéier ze montéieren. D’PCB beim Montage vun Komponente gëtt PCBA oder Assemblée PCB genannt.

Ofhängeg vun de Spezifikatioune vum Client oder Benotzer beschriwwen, kann d’Funktioun vum PCB komplex oder einfach sinn. PCB size also varies according to requirements.

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

PCB Layer an Design

Wéi uewen ernimmt, ginn et verschidde Signalschichten tëscht de baussenzege Schichten. Now we will discuss the types of outer layers and functions.

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

1-Substrat: Dëst ass eng steiwe Platte aus FR-4 Material op deem d’Komponente “gefüllt” oder verschweißt sinn. 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- Schweessmaske: Et gëtt uewen an ënnen Schichten vun der PCB applizéiert. This is used to create non-conducting areas of the PCB and insulate the copper traces from each other to protect against short circuits. D’Schweissmaske vermeit och Schweißen vun ongewollten Deeler a garantéiert datt d’Löt an d’Géigend fir d’Schweessen erakënnt, sou wéi Lächer a Pads. 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. D’Screen Layer bitt wichteg Informatioun iwwer de PCB.

There are 3 types of PCBS according to the substrate classification

1- Rigid PCB:

PCB sinn déi meescht vun de PCB Apparater déi mir a verschiddenen Aarte vu PCB gesinn. Dës si schwéier, steif a robust PCBS, mat verschiddene Dicken. The main material is fiberglass or simple “FR4”. FR4 steet fir “Flame Retarder-4”. Déi selbstläschend Charakteristike vum FR-4 maachen et nëtzlech fir d’Benotzung vu ville hard-core industriellen elektroneschen Apparater. The FR-4 has thin layers of copper foil on both sides, also known as copper-clad laminates. Fr-4 Kupfer verkleed Laminate ginn haaptsächlech a Kraaftverstärker benotzt, Schaltmodus Energieversuergung, Servomotordriver, asw. Op der anerer Säit gëtt en anere steife PCB Substrat, dat allgemeng an Haushaltsapparater an IT Produkter benotzt gëtt, Pabeier phenolescht PCB genannt. Si si liicht, niddereg Dicht, bëlleg an einfach ze punchen. Rechner, Tastatur a Mais sinn e puer vu senge Uwendungen.

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.Dës Aarte vu PCBS kënne benotzt ginn fir Uwendungen déi thermesch Komponenten erfuerderen wéi High Power Leds, Laser Dioden, etc.

Installation technology type:

SMT: SMT steet fir “Surface Mount Technology”. SMT Komponente si ganz kleng a Gréisst a kommen a verschidde Packagen wéi 0402,0603 1608 fir Widderstänn a Kondensatoren. Ähnlech hu mir fir integréiert Circuit ics SOIC, TSSOP, QFP a BGA.

SMT Assemblée ass ganz schwéier fir mënschlech Hänn a kann en Zäitveraarbechtungsprozess sinn, sou datt et haaptsächlech vun automatiséierte Pickup a Placement Roboter gemaach gëtt.

THT: THT steet fir duerch Loch Technologie. 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.

Assemblée Prozess Viraussetzungen:

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. Hiersteller musse dës Basis DFM Schrëtt ausféieren fir e fehlerhafte PCB ze garantéieren.

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 Notch/Kapprichtung muss gepréift ginn.

D’Element dat de Kühlschrank erfuerdert sollt genuch Plaz hunn fir aner Elementer z’empfänken sou datt de Kühlschrank net beréiert.

2-Hole and through-hole spacing:

The spacing between holes and between holes and traces should be checked. Pad an duerch Loch däerfen net iwwerlappt.

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. Bei RayPCB benotze mir modernst OEM Ausstattung fir PCB OEM Servicer, Welle Solderen, PCB Kaarten Testen a SMT Assemblée ze bidden.

PCB Assemblée (PCBA) Schrëtt fir Schrëtt Prozess:

Schrëtt 1: Fëllt d’Lodderpaste mat Schabloun un

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. D’Schabloun an d’PCB ginn zesumme vun enger mechanescher Armatur gehal, an d’Solderpaste gëtt gläichméisseg op all Ouverturen am Board ugewannt duerch en Applikator. Apply solder paste evenly with applicator. Dofir muss déi entspriechend Lödpaste am Applikator benotzt ginn. Wann den Applikator ewechgeholl gëtt, bleift d’Paste am gewënschten Beräich vum PCB. Groer Soldepaste 96.5% aus Zinn, enthält 3% Sëlwer an 0.5% Kupfer, blyfräi. After heating in Step 3, the solder paste will melt and form a strong bond.

Step 2: Automatic placement of components:

Den zweete Schrëtt vu PCBA ass automatesch d’SMT Komponenten op de PCB ze placéieren. Dëst gëtt gemaach mat engem Pick and Place Roboter. Um Designniveau erstellt den Designer eng Datei a liwwert den automateschen Roboter. Dës Datei huet déi virprogramméiert X, Y Koordinaten vun all Komponent, deen am PCB benotzt gëtt an identifizéiert de Standuert vun alle Komponenten. 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.

Virun der Entstoe vu Roboter Pickup a Placement Maschinnen, géifen d’Techniker Komponente mat engem Pinzette ophuelen an se op de PCB leeën andeems se suergfälteg op d’Plaz kucken an all Handschüchter vermeiden. This results in high levels of fatigue and poor vision for technicians, and leads to a slow PCB assembly process for SMT parts. Also de Potenzial fir Feeler ass héich.

Wéi d’Technologie reift, reduzéieren automatiséiert Roboter déi Komponenten ophuelen a placéieren d’Aarbechtslaascht vun Techniker, déi séier a präzis Komponentplazéierung erméiglechen. Dës Roboter kënne 24/7 ouni Müdegkeet schaffen.

Schrëtt 3: Reflow Schweess

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. D’Temperatur ass genuch fir d’Lot ze schmëlzen. De geschmëlzene Löt hält dann d’Komponent un der PCB a bildt d’Gelenk. After high temperature treatment, the PCB enters the cooler. These coolers then solidify the solder joints in a controlled manner. Dëst wäert eng permanent Verbindung tëscht der SMT Komponent an der PCB etabléieren. Am Fall vun enger doppelseiteger PCB, wéi uewe beschriwwen, gëtt d’PCB Säit mat manner oder méi klenge Komponente fir d’éischt vu Schrëtt 1 bis 3 behandelt, an dann op déi aner Säit.

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

Step 4: Quality inspection and inspection

Nom Reflowlotung ass et méiglech datt Komponente falsch ausgeriicht sinn wéinst enger falscher Beweegung am PCB Schacht, wat zu kuerzen oder oppene Circuitverbindunge kënnt. These defects need to be identified, and this identification process is called inspection. Inspektiounen kënne manuell an automatiséiert sinn.

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. Dofir ass dës Method net machbar fir viraus SMT Boards wéinst ongenau Resultater. Wéi och ëmmer, dës Method ass machbar fir Placken mat THT Komponenten a méi nidderegen Komponent Dichten.

B. Optesch Detektioun:

Dës Method ass machbar fir grouss Quantitéite PCBS. D’Method benotzt automatiséiert Maschinnen mat Héichkraaft an Héichopléisende Kameraen, déi a verschiddene Winkele montéiert sinn, fir d’Solderverbindunge vun alle Richtungen ze gesinn. Ofhängeg vun der Qualitéit vum Lötverbindung reflektéiert d’Liicht d’Lotgelenk a verschiddene Winkelen. 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. Inspektioune musse reegelméisseg duerchgefouert ginn fir Verspéidungen, Aarbechts- a Materialkäschten ze vermeiden.

Schrëtt 5: THT Komponent Fixatioun a Schweißen

Duerch-Lach Komponente sinn üblech op ville PCB Boards. These components are also called plated through holes (PTH). D’Leads vun dëse Komponente passéiere duerch Lächer am PCB. Dës Lächer si mat anere Lächer ugeschloss an duerch Lächer duerch Kupfer Spuren. Wann dës THT Elementer agebaut a verschweißt an dës Lächer sinn se elektresch mat anere Lächer op der selwechter PCB verbonne wéi den designéierte Circuit. 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. En Techniker ass typesch zougewisen fir een Komponent gläichzäiteg anzeginn an de Board un aner Techniker ofzeginn, déi en anere Komponent op deeselwechte Board setzen. Therefore, the circuit board will be moved around the assembly line to get the PTH component to fill on it. Dëst mécht de Prozess laang, a vill PCB Design a Produktiounsfirmen vermeiden d’Benotzung vu PTH Komponenten an hire Circuit Designs. Awer de PTH Komponent bleift de Liiblings a meescht benotzt Komponent vun de meeschte Circuit Designer.

B. Wellelodéierung:

Déi automatiséiert Versioun vum manuellen Schweess ass Welle Schweißen. An dëser Method, eemol de PTH Element op der PCB gesat gëtt, gëtt de PCB op engem Fërderband gesat an an en dedizéierten Uewen geréckelt. Hei sprëtzen Wellen vu geschmoltenem Solder an de Substrat vun der PCB wou d’Komponentleit präsent sinn. Dëst wäert all Pins direkt verschweessen. 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. Duerno réckelt de PCB fir déi lescht Inspektioun.

Schrëtt 6: Finale Inspektioun a funktionell Tester

PCB ass elo prett fir ze testen an ze kontrolléieren. 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

Dësen Test gëtt benotzt fir d’funktionnell an elektresch Charakteristike vun der PCB ze kontrolléieren an déi aktuell, Spannung, Analog an Digital Signal a Circuitdesigner ze beschreiwen, déi an de PCB Ufuerderunge beschriwwe sinn

Wann ee vun de PCB Parameteren inakzeptabel Resultater weisen, gëtt de PCB entsuergt oder verschrott no Standard Firmeprozeduren. D’Testphase ass wichteg well se den Erfolleg oder den Echec vum ganze PCBA Prozess bestëmmt.

Schrëtt 7: Finale Botzen, Ofschloss a Versand:

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. Edelstol baséiert Héichdrockreinigungsinstrumenter mat deioniséiertem Waasser si genuch fir all Dreck ze botzen. Deioniséiert Waasser beschiedegt de PCB Circuit net. Nom wäschen, dréit d’PCB mat kompriméierter Loft. Déi lescht PCB ass elo prett fir gepackt a verschéckt ze ginn.