Mūsdienu tehnoloģiju ziņā pasaule aug ļoti strauji, un tās ietekme var viegli izpausties mūsu ikdienas dzīvē. 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. Šo ierīču kodols ir elektrotehnika, un kodols ir drukātās shēmas plate (PCB).

PCB parasti ir zaļā krāsā un ir ciets korpuss ar dažādām elektroniskām sastāvdaļām. These components are welded to the PCB in a process called “PCB assembly” or PCBA. PCB sastāv no substrāta, kas izgatavots no stikla šķiedras, vara slāņiem, kas veido pēdas, caurumiem, kas veido sastāvdaļu, un slāņiem, kas var būt iekšēji un ārēji. RayPCB mēs varam nodrošināt līdz 1-36 slāņiem daudzslāņu PROTOTIPIEM un 1-10 slāņus vairākām PCB partijām apjoma ražošanai. 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. Metināšanas maska ​​ļaus detaļai izvairīties no īssavienojuma ar sliežu ceļu vai citām sastāvdaļām.

Vara pēdas tiek izmantotas elektronisko signālu pārsūtīšanai no viena punkta uz citu PCB. These signals can be high-speed digital signals or discrete analog signals. Šos vadus var padarīt biezus, lai nodrošinātu strāvas padevi komponentu barošanai.

Lielākajā daļā PCBS, kas nodrošina augstspriegumu vai strāvu, ir atsevišķa zemējuma plakne. Components on the top layer are connected to the internal GND plane or internal signal layer via “Vias”.

Komponenti ir samontēti uz PCB, lai ļautu PCB darboties, kā paredzēts. The most important thing is PCB function. Pat ja mazie SMT rezistori nav pareizi novietoti vai pat ja no PCB ir izgriezti mazi celiņi, PCB var nedarboties. Tāpēc ir svarīgi pareizi salikt detaļas. PCB, saliekot komponentus, sauc par PCBA vai montāžas PCB.

Atkarībā no klienta vai lietotāja aprakstītajām specifikācijām PCB funkcija var būt sarežģīta vai vienkārša. PCB size also varies according to requirements.

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

PCB slānis un dizains

Kā minēts iepriekš, starp ārējiem slāņiem ir vairāki signāla slāņi. Now we will discuss the types of outer layers and functions.

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

1-Pamatne: Šī ir stingra plāksne, kas izgatavota no FR-4 materiāla, uz kuras sastāvdaļas ir “piepildītas” vai metinātas. Tas nodrošina PCB stingrību.

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- Metināšanas maska: tā tiek uzklāta uz PCB augšējā un apakšējā slāņa. This is used to create non-conducting areas of the PCB and insulate the copper traces from each other to protect against short circuits. Metināšanas maska ​​arī izvairās no nevēlamu detaļu metināšanas un nodrošina lodēšanas iekļūšanu metināšanas vietā, piemēram, caurumos un spilventiņos. 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. Ekrāna slānis sniedz svarīgu informāciju par PCB.

There are 3 types of PCBS according to the substrate classification

1- Rigid PCB:

PCB ir lielākā daļa PCB ierīču, kuras mēs redzam dažāda veida PCB. Tās ir cietas, stingras un izturīgas PCBS ar dažādu biezumu. The main material is fiberglass or simple “FR4”. FR4 apzīmē “liesmas slāpētāju-4”. FR-4 pašdziestošās īpašības padara to noderīgu daudzu cieto kodolu rūpniecisko elektronisko ierīču lietošanai. The FR-4 has thin layers of copper foil on both sides, also known as copper-clad laminates. Fr-4 vara pārklāti lamināti galvenokārt tiek izmantoti jaudas pastiprinātājos, komutācijas režīma barošanas blokos, servomotoru draiveros utt. No otras puses, citu stingru PCB substrātu, ko parasti izmanto sadzīves tehnikā un IT izstrādājumos, sauc par papīra fenola PCB. Tās ir vieglas, zema blīvuma, lētas un viegli štancējamas. Daži no tās lietojumiem ir kalkulatori, tastatūras un peles.

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.Šāda veida PCBS var izmantot lietojumprogrammām, kurām nepieciešami termiski komponenti, piemēram, lieljaudas gaismas diodes, lāzera diodes utt.

Installation technology type:

SMT: SMT apzīmē “virsmas montāžas tehnoloģiju”. SMT komponenti ir ļoti mazi un ir pieejami dažādos iepakojumos, piemēram, 0402,0603 1608 XNUMX rezistoriem un kondensatoriem. Līdzīgi integrētajām shēmām ir arī SOIC, TSSOP, QFP un BGA.

SMT montāža cilvēka rokām ir ļoti sarežģīta un var būt laika apstrādes process, tāpēc to galvenokārt veic automatizēti uzņemšanas un izvietošanas roboti.

THT: THT apzīmē caurumu tehnoloģiju. 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.

Montāžas procesa priekšnoteikumi:

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. Ražotājiem ir jāveic šīs DFM pamata darbības, lai nodrošinātu nevainojamu PCB.

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. Jāpārbauda IC iecirtums/galvas virziens.

Elementam, kuram nepieciešama siltuma izlietne, jābūt pietiekami daudz vietas citu elementu izvietošanai, lai radiators nesaskartos.

2-Hole and through-hole spacing:

The spacing between holes and between holes and traces should be checked. Spilventiņš un caurums nedrīkst pārklāties.

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. Uzņēmumā RayPCB mēs izmantojam vismodernākās OEM iekārtas, lai nodrošinātu PCB OEM pakalpojumus, viļņu lodēšanu, PCB karšu pārbaudi un SMT montāžu.

PCB montāžas (PCBA) soli pa solim process:

1. darbība: uzklājiet lodēšanas pastu, izmantojot veidni

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. Veidni un PCB tur kopā mehānisks stiprinājums, un lodēšanas pasta vienmērīgi tiek uzklāta uz visām plāksnes atverēm caur aplikatoru. Apply solder paste evenly with applicator. Tāpēc aplikatorā jāizmanto piemērota lodēšanas pasta. Kad aplikators ir noņemts, pasta paliks vēlamajā PCB apgabalā. Pelēka lodēšanas pasta 96.5% no alvas, kas satur 3% sudraba un 0.5% vara, bez svina. After heating in Step 3, the solder paste will melt and form a strong bond.

Step 2: Automatic placement of components:

PCBA otrais solis ir automātiski novietot SMT komponentus uz PCB. Tas tiek darīts, izmantojot robotu pick and place. Projektēšanas līmenī dizainers izveido failu un nodrošina to automatizētajam robotam. Šajā failā ir ieprogrammētas katra PCB izmantotā komponenta X, Y koordinātas un tā identificē visu komponentu atrašanās vietu. 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.

Pirms robotu savākšanas un ievietošanas mašīnu parādīšanās tehniķi, izmantojot pinceti, paņēma komponentus un novietoja tos uz PCB, rūpīgi aplūkojot atrašanās vietu un izvairoties no rokas kratīšanas. This results in high levels of fatigue and poor vision for technicians, and leads to a slow PCB assembly process for SMT parts. Tātad kļūdu iespējamība ir augsta.

Tehnoloģijai nobriestot, automatizēti roboti, kas paņem un ievieto komponentus, samazina tehniķu slodzi, ļaujot ātri un precīzi izvietot detaļas. Šie roboti var strādāt visu diennakti bez noguruma.

3. solis: atkārtota metināšana

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. Temperatūra ir pietiekama, lai izkausētu lodmetālu. Izkausētais lodmetāls tur sastāvdaļu pie PCB un veido savienojumu. After high temperature treatment, the PCB enters the cooler. These coolers then solidify the solder joints in a controlled manner. Tādējādi tiks izveidots pastāvīgs savienojums starp SMT komponentu un PCB. Divpusējas PCB gadījumā, kā aprakstīts iepriekš, PCB puse ar mazākām vai mazākām sastāvdaļām vispirms tiks apstrādāta no 1. līdz 3. darbībai un pēc tam uz otru pusi.

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

4. solis: kvalitātes pārbaude un pārbaude

Pēc atkārtotas lodēšanas var gadīties, ka komponenti ir nepareizi novietoti nepareizas kustības dēļ PCB teknē, kā rezultātā var rasties īss vai atvērts ķēdes savienojums. These defects need to be identified, and this identification process is called inspection. Pārbaudes var būt manuālas un automatizētas.

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. Tāpēc šī metode nav iespējama iepriekšējiem SMT dēļiem neprecīzu rezultātu dēļ. Tomēr šī metode ir iespējama plāksnēm ar THT komponentiem un mazāku komponentu blīvumu.

B. Optiskā noteikšana:

Šī metode ir iespējama lieliem PCBS daudzumiem. Metodē tiek izmantotas automatizētas mašīnas ar lieljaudas un augstas izšķirtspējas kamerām, kas uzstādītas dažādos leņķos, lai aplūkotu lodēšanas savienojumus no visiem virzieniem. Atkarībā no lodēšanas savienojuma kvalitātes gaisma no leņķa savienojuma atstarosies dažādos leņķos. 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. Pārbaudes jāveic regulāri, lai izvairītos no kavēšanās, darbaspēka un materiālu izmaksām.

5. solis: THT komponentu fiksācija un metināšana

Caurcauruļu komponenti ir izplatīti daudzās PCB plāksnēs. These components are also called plated through holes (PTH). Šo komponentu vadi izies caur caurumiem PCB. Šie caurumi ir savienoti ar citiem caurumiem un caur caurumiem ar vara pēdām. Kad šie THT elementi tiek ievietoti un metināti šajos caurumos, tie ir elektriski savienoti ar citiem caurumiem tajā pašā PCB, kurā ir paredzēta shēma. 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. Tātad ir divi galvenie metinātie vai samontētie THT komponentu veidi

A. Manuālā metināšana:

Manual welding methods are common and often require more time than an automated setup for SMT. Tehniķim parasti tiek uzdots ievietot vienu komponentu vienlaikus un nodot tāfelīti citiem tehniķiem, ievietojot citu komponentu tajā pašā plāksnē. Tāpēc shēmas plate tiks pārvietota ap montāžas līniju, lai iegūtu PTH komponentu. Tas padara procesu garu, un daudzi PCB projektēšanas un ražošanas uzņēmumi izvairās no PTH komponentu izmantošanas savos shēmu projektos. Bet PTH komponents joprojām ir iecienītākais un visbiežāk izmantotais komponents lielākajā daļā shēmu dizaineru.

B. Viļņu lodēšana:

Manuālās metināšanas automatizētā versija ir viļņu metināšana. Šajā metodē, kad PTH elements ir novietots uz PCB, PCB tiek novietots uz konveijera lentes un pārvietots uz īpašu krāsni. Šeit izkausēta lodēšanas viļņi izšļakstās PCB pamatnē, kur atrodas komponentu vadi. Tas nekavējoties sametinās visas tapas. 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. Pēc tam pārvietojiet PCB galīgajai pārbaudei.

6. darbība. Galīgā pārbaude un funkcionālā pārbaude

PCB tagad ir gatavs testēšanai un pārbaudei. 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

Šo testu izmanto, lai pārbaudītu PCB funkcionālās un elektriskās īpašības un apstiprinātu PCB prasībās aprakstīto strāvas, sprieguma, analogā un digitālā signāla un shēmas dizainu

Ja kāds no PCB parametriem uzrāda nepieņemamus rezultātus, PCB tiks izmests vai nodots metāllūžņos saskaņā ar uzņēmuma standarta procedūrām. Pārbaudes posms ir svarīgs, jo tas nosaka visa PCBA procesa panākumus vai neveiksmi.

7. darbība. Galīgā tīrīšana, apdare un nosūtīšana:

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. Visu veidu netīrumu tīrīšanai pietiek ar nerūsējošā tērauda bāzes augstspiediena tīrīšanas instrumentiem, izmantojot dejonizētu ūdeni. Dejonizēts ūdens nebojā PCB ķēdi. Pēc mazgāšanas nožāvējiet PCB ar saspiestu gaisu. Pēdējais PCB ir gatavs iesaiņošanai un nosūtīšanai.