Kalbant apie šiuolaikines technologijas, pasaulis auga labai sparčiai, ir jo įtaka gali lengvai atsirasti mūsų kasdieniame gyvenime. Gyvenimo būdas labai pasikeitė ir dėl šios technologinės pažangos atsirado daug pažangių įrenginių, apie kuriuos prieš 10 metų net nepagalvojome. Šių prietaisų esmė yra elektrotechnika, o šerdis yra spausdintinė plokštė (PCB).

PCB paprastai yra žalia ir yra standus korpusas, ant kurio yra įvairių elektroninių komponentų. Šie komponentai suvirinami prie PCB proceso, vadinamo „PCB surinkimu“ arba PCBA. PCB sudaro substratas, pagamintas iš stiklo pluošto, vario sluoksniai, sudarantys pėdsaką, skylės, sudarančios komponentą, ir sluoksniai, kurie gali būti vidiniai ir išoriniai. „RayPCB“ galime pateikti iki 1-36 sluoksnių daugiasluoksniams PROTOTIPAMS ir 1-10 sluoksnių kelioms PCB partijoms, kad būtų galima gaminti didelius kiekius. Vienpusio ir dvipusio PCBS atveju išorinis sluoksnis yra, bet vidinio sluoksnio nėra.

The substrate and components are insulated with solder film and held together with epoxy resin.Suvirinimo kaukė gali būti žalia, mėlyna arba raudona, kaip įprasta PCB spalvose. Suvirinimo kaukė leis komponentui išvengti trumpojo jungimo prie bėgių kelio ar kitų komponentų.

Vario pėdsakai naudojami elektroniniams signalams perkelti iš vieno PCB taško į kitą. Šie signalai gali būti didelės spartos skaitmeniniai signalai arba atskiri analoginiai signalai. Šiuos laidus galima padaryti storus, kad būtų galima tiekti elektros energiją komponentams.

Daugelyje PCBS, tiekiančių aukštą įtampą ar srovę, yra atskira įžeminimo plokštuma. Viršutinio sluoksnio komponentai yra prijungti prie vidinės GND plokštumos arba vidinio signalo sluoksnio per „Vias“.

Komponentai surenkami ant PCB, kad PCB veiktų taip, kaip numatyta. Svarbiausia yra PCB funkcija. Net jei smulkūs SMT rezistoriai nėra tinkamai įdėti arba net jei iš PCB yra nukirpti nedideli takeliai, PCB gali neveikti. Todėl svarbu tinkamai surinkti komponentus. Surinkus komponentus, PCB vadinamas PCBA arba surinkimo PCB.

Priklausomai nuo kliento ar vartotojo aprašytų specifikacijų, PCB funkcija gali būti sudėtinga arba paprasta. PCB dydis taip pat skiriasi priklausomai nuo reikalavimų.

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

PCB sluoksnis ir dizainas

Kaip minėta aukščiau, tarp išorinių sluoksnių yra keli signaliniai sluoksniai. Now we will discuss the types of outer layers and functions.

Supraskite PCB plokštės surinkimo procesą ir pajuskite žalią PCBD žavesį

1-Pagrindas: tai standi plokštė, pagaminta iš FR-4 medžiagos, ant kurios komponentai yra „pripildomi“ arba suvirinami. Tai suteikia PCB standumo.

2- Vario sluoksnis: Plona vario folija uždedama ant PCB viršaus ir apačios, kad viršutinė ir apatinė vario pėdsakai.

3- Suvirinimo kaukė: ji uždedama ant viršutinio ir apatinio PCB sluoksnių. This is used to create non-conducting areas of the PCB and insulate the copper traces from each other to protect against short circuits. Suvirinimo kaukė taip pat vengia suvirinti nepageidaujamas dalis ir užtikrina, kad lydmetalis patektų į suvirinimo vietą, pvz., Skyles ir įklotus. Šios skylės sujungia THT komponentą su PCB, o PAD naudojamas SMT komponentui laikyti.

4- Ekranas: baltos etiketės, kurias mes matome PCBS komponentų kodams, pvz., R1, C1 arba kai kurie PCBS ar įmonės logotipų aprašymai, yra pagamintos iš ekrano sluoksnių. Ekrano sluoksnyje pateikiama svarbi informacija apie PCB.

Pagal substrato klasifikaciją yra 3 PCBS tipai

1- Rigid PCB:

PCB yra dauguma PCB įrenginių, kuriuos matome įvairių tipų PCB. Tai kieti, standūs ir tvirti įvairaus storio PCBS. Pagrindinė medžiaga yra stiklo pluoštas arba paprastas „FR4“. FR4 reiškia „antipirenas-4“. Dėl savaime gesiančių FR-4 savybių jis yra naudingas daugeliui kietų pramoninių elektroninių prietaisų. FR-4 iš abiejų pusių turi plonus vario folijos sluoksnius, dar žinomus kaip variu dengti laminatai. „Fr-4“ variu dengti laminatai daugiausia naudojami galios stiprintuvuose, maitinimo šaltiniuose, perjungimo režimuose, servo variklių tvarkyklėse ir kt. Kita vertus, kitas standus PCB substratas, dažniausiai naudojamas buitiniuose prietaisuose ir IT gaminiuose, vadinamas popieriniu fenoliniu PCB. Jie yra lengvi, mažo tankio, pigūs ir lengvai perforuojami. Kai kurios jo programos yra skaičiuotuvai, klaviatūros ir pelės.

2- Flexible PCB:

Lankstus PCBS, pagamintas iš substrato medžiagų, tokių kaip Kapton, gali atlaikyti labai aukštą temperatūrą ir būti 0.005 colio storio. Jis gali būti lengvai sulenktas ir naudojamas nešiojamos elektronikos, LCD monitorių ar nešiojamųjų kompiuterių, klaviatūrų ir fotoaparatų ir kt.

3-metalo šerdies PCB:

Be to, galima naudoti kitą PCB pagrindą, pavyzdžiui, aliuminį, kuris yra labai efektyvus aušinimui.Šio tipo PCBS galima naudoti tose srityse, kuriose reikalingi šiluminiai komponentai, tokie kaip didelės galios šviesos diodai, lazeriniai diodai ir kt.

Installation technology type:

SMT: SMT reiškia „paviršiaus montavimo technologiją“. SMT komponentai yra labai maži ir pateikiami įvairiose pakuotėse, tokiose kaip 0402,0603 1608 XNUMX rezistoriams ir kondensatoriams. Panašiai integruotų grandinių ics atveju turime SOIC, TSSOP, QFP ir BGA.

SMT surinkimas yra labai sunkus žmogaus rankoms ir gali būti laiko apdorojimo procesas, todėl jį pirmiausia atlieka automatiniai paėmimo ir išdėstymo robotai.

THT: THT reiškia per skylę technologiją. Komponentai su laidais ir laidais, tokie kaip rezistoriai, kondensatoriai, induktoriai, PDIP ics, transformatoriai, tranzistoriai, IGBT, MOSFET ir kt.

Komponentai turi būti įkišti vienoje PCB pusėje ant vieno komponento, o iš kitos pusės traukti už kojos, nupjauti koją ir suvirinti. THT surinkimas paprastai atliekamas rankiniu būdu ir yra gana lengvas.

Būtinos surinkimo proceso sąlygos:

Prieš faktinį PCB gamybą ir PCB surinkimą gamintojas patikrina, ar nėra PCB defektų ar klaidų, galinčių sukelti gedimą. Šis procesas vadinamas gamybos projektavimo (DFM) procesu. Gamintojai turi atlikti šiuos pagrindinius DFM veiksmus, kad užtikrintų nepriekaištingą PCB.

1- Komponentų išdėstymas: reikia patikrinti, ar nėra skylių poliškumo. Kaip ir elektrolitiniai kondensatoriai, reikia patikrinti poliškumą, diodo anodo ir katodo poliškumą, patikrinti SMT tantalo kondensatoriaus poliškumą. Turi būti patikrinta IC įpjova/galvos kryptis.

Elementas, kuriam reikalingas radiatorius, turi turėti pakankamai vietos kitiems elementams sutalpinti, kad radiatorius nesiliestų.

Tarpas tarp dviejų skylių ir skylių:

Reikėtų patikrinti atstumą tarp skylių ir tarp skylių bei pėdsakų. Padas ir skylė neturi sutapti.

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

Atlikdami DFM patikrinimus, gamintojai gali lengvai sumažinti gamybos išlaidas, sumažindami laužo plokščių skaičių. 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“ mes naudojame moderniausią OEM įrangą, kad galėtume teikti PCB OEM paslaugas, bangų litavimą, PCB kortelių testavimą ir SMT surinkimą.

PCB surinkimo (PCBA) žingsnis po žingsnio procesas:

1 žingsnis: Naudokite šabloną litavimo pasta

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. Šablonas ir PCB laikomi kartu su mechaniniu tvirtinimu, o litavimo pasta tolygiai padengiama ant visų plokštės angų per aplikatorių. Aplikatoriumi tolygiai užtepkite litavimo pastą. Todėl aplikatoriuje turi būti naudojama tinkama litavimo pasta. Nuėmus aplikatorių, pasta liks norimoje PCB srityje. Pilka litavimo pasta 96.5% iš alavo, kurioje yra 3% sidabro ir 0.5% vario, be švino. Po kaitinimo 3 žingsnyje lydmetalio pasta ištirps ir sukurs tvirtą ryšį.

Step 2: Automatic placement of components:

Antrasis PCBA žingsnis yra automatiškai įdėti SMT komponentus į PCB. Tai atliekama naudojant paėmimo ir įdėjimo robotą. Projektavimo lygmeniu dizaineris sukuria failą ir pateikia jį automatizuotam robotui. Šis failas turi iš anksto užprogramuotas kiekvieno komponento, naudojamo PCB, X, Y koordinates ir nustato visų komponentų vietą. Using this information, the robot only needs to place the SMD device accurately on the board. Rinkimo ir įdėjimo robotas paims komponentus iš vakuuminio įtaiso ir tiksliai padės juos ant litavimo pastos.

Prieš atsirandant robotizuotoms paėmimo ir išdėstymo mašinoms, technikai, naudodamiesi pincetu, paimdavo komponentus ir padėdavo juos ant PCB, atidžiai žiūrėdami į vietą ir vengdami drebėti rankomis. This results in high levels of fatigue and poor vision for technicians, and leads to a slow PCB assembly process for SMT parts. Taigi klaidų tikimybė yra didelė.

Kai technologija bręsta, automatiniai robotai, kurie paima ir įdeda komponentus, sumažina technikų darbo krūvį ir leidžia greitai ir tiksliai sudėti komponentus. Šie robotai gali dirbti visą parą be nuovargio.

3 žingsnis: grįžtamasis suvirinimas

Trečias žingsnis po elementų nustatymo ir litavimo pastos uždėjimo yra suvirinimas su grįžtamuoju šaldytuvu. Atkaitinis suvirinimas yra PCB uždėjimo ant konvejerio su komponentais procesas. Tada konvejeris perkelia PCB ir komponentus į didelę orkaitę, kuri sukuria 250 o C temperatūrą. Temperatūra yra pakankama lydmetaliui ištirpinti. Tada išlydytas lydmetalis laiko komponentą prie PCB ir sudaro jungtį. After high temperature treatment, the PCB enters the cooler. Tada šie aušintuvai kontroliuojamai sukietina lydmetalio jungtis. Taip bus sukurtas nuolatinis ryšys tarp SMT komponento ir PCB. Dvipusio PCB atveju, kaip aprašyta aukščiau, PCB pusė, kurioje yra mažiau ar mažiau komponentų, pirmiausia apdorojama nuo 1 iki 3 žingsnių, o paskui į kitą pusę.

Supraskite PCB plokštės surinkimo procesą ir pajuskite žalią PCBD žavesį

4 žingsnis: kokybės patikrinimas ir tikrinimas

Po litavimo litavimo gali būti, kad komponentai yra netinkamai sulygiuoti dėl netinkamo PCB dėklo judesio, dėl kurio gali atsirasti trumpojo jungimo arba atviro jungimo jungčių. These defects need to be identified, and this identification process is called inspection. Patikrinimai gali būti rankiniai ir automatizuoti.

A. Rankinis patikrinimas:

Because the PCB has small SMT components, visual inspection of the board for any misalignment or malfunction can cause technician fatigue and eye strain. Todėl šis metodas neįmanomas išankstinėms SMT plokštėms dėl netikslių rezultatų. Tačiau šis metodas yra tinkamas plokštėms su THT komponentais ir mažesniu komponentų tankiu.

B. Optinis aptikimas:

Šis metodas yra įmanomas dideliems PCBS kiekiams. Šis metodas naudoja automatines mašinas su didelės galios ir didelės skiriamosios gebos kameromis, sumontuotomis įvairiais kampais, kad būtų galima peržiūrėti lydmetalio jungtis iš visų pusių. Priklausomai nuo lydmetalio kokybės, šviesa atsispindės nuo lydmetalio jungties skirtingais kampais. Ši automatinio optinio tikrinimo (AOI) mašina yra labai greita ir gali apdoroti didelius PCBS kiekius per labai trumpą laiką.

CX spindulių patikrinimas:

Rentgeno aparatas leidžia technikams nuskaityti PCB ir pamatyti vidinius defektus. Tai nėra įprastas tikrinimo metodas ir naudojamas tik sudėtingiems ir pažangiems PCBS. Jei netinkamai naudojami šie tikrinimo metodai, jie gali būti pertvarkyti arba PCB gali būti sustabdytas. Tikrinimai turi būti atliekami reguliariai, kad būtų išvengta vėlavimo, darbo ir medžiagų išlaidų.

5 žingsnis: THT komponentų fiksavimas ir suvirinimas

Skylių komponentai yra paplitę daugelyje PCB plokščių. These components are also called plated through holes (PTH). Šių komponentų laidai praeis per skyles PCB. Šios skylės yra sujungtos su kitomis skylėmis ir per skylutes vario pėdsakais. Kai šie THT elementai įkišami ir suvirinami į šias skyles, jie yra elektriškai prijungti prie kitų skylių tame pačiame PCB, kaip ir suprojektuota grandinė. Šiuose PCBS gali būti keletas THT komponentų ir daug SMD komponentų, todėl aukščiau aprašytas suvirinimo metodas netinka THT komponentams, kai naudojami SMT komponentai, tokie kaip pakartotinis suvirinimas. Taigi yra du pagrindiniai suvirintų ar surinktų THT komponentų tipai

A. Rankinis suvirinimas:

Rankiniai suvirinimo būdai yra paplitę ir dažnai reikalauja daugiau laiko nei automatinė SMT sąranka. Technikas paprastai yra įpareigotas įterpti vieną komponentą vienu metu ir perduoti plokštę kitiems technikams, įterpdamas kitą komponentą toje pačioje plokštėje. Todėl plokštė bus perkelta aplink surinkimo liniją, kad PTH komponentas būtų užpildytas. Dėl to procesas yra ilgas, o daugelis PCB projektavimo ir gamybos įmonių vengia naudoti PTH komponentus savo grandinių konstrukcijose. Tačiau PTH komponentas išlieka mėgstamiausias ir dažniausiai naudojamas komponentas daugumos grandinių dizainerių.

B. Bangų litavimas:

Automatinė rankinio suvirinimo versija yra bangų suvirinimas. Taikant šį metodą, kai PTH elementas dedamas ant PCB, PCB dedamas ant konvejerio juostos ir perkeliamas į tam skirtą orkaitę. Čia išlydyto lydmetalio bangos patenka į PCB substratą, kur yra komponentų laidai. Tai iš karto suvirins visus kaiščius. Tačiau šis metodas veikia tik su vienpusiais PCBS, o ne su dvipusiu PCBS, nes išlydyta lydmetalis vienoje PCB pusėje gali pažeisti kitos dalies komponentus. Po to perkelkite PCB galutiniam patikrinimui.

6 žingsnis: galutinis patikrinimas ir funkciniai bandymai

Dabar PCB yra paruoštas bandymams ir tikrinimui. 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

Šis bandymas naudojamas patikrinti PCB funkcines ir elektrines charakteristikas ir patvirtinti srovės, įtampos, analoginio ir skaitmeninio signalo bei grandinės konstrukcijas, aprašytas PCB reikalavimuose

Jei kuris nors iš PCB parametrų rodo nepriimtinus rezultatus, PCB bus išmetamas arba pašalinamas pagal įprastas įmonės procedūras. Testavimo etapas yra svarbus, nes jis lemia viso PCBA proceso sėkmę ar nesėkmę.

7 žingsnis: galutinis valymas, apdaila ir pristatymas:

Dabar, kai PCB buvo išbandyta visais atžvilgiais ir paskelbta normalia, atėjo laikas išvalyti nepageidaujamą liekamąjį srautą, pirštų nešvarumus ir aliejų. Nerūdijančio plieno pagrindo aukšto slėgio valymo įrankiai, naudojant dejonizuotą vandenį, yra pakankami visų tipų nešvarumams valyti. Dejonizuotas vanduo nepažeidžia PCB grandinės. Po plovimo išdžiovinkite PCB suslėgtu oru. Galutinė PCB yra paruošta supakuoti ir išsiųsti.