Во однос на модерната технологија, светот расте со многу брзо темпо, и неговото влијание лесно може да се појави во нашиот секојдневен живот. 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. Јадрото на овие уреди е електротехниката, а јадрото е печатени коло (ПХБ).

ПХБ обично е зелено и е круто тело со разни електронски компоненти на него. These components are welded to the PCB in a process called “PCB assembly” or PCBA. ПХБ се состои од подлога направена од фиберглас, бакарни слоеви што ја сочинуваат трагата, дупки што ја сочинуваат компонентата и слоеви што можат да бидат внатрешни и надворешни. Во RayPCB, можеме да обезбедиме до 1-36 слоја за повеќеслојни ПРОТОТИПИ и 1-10 слоеви за повеќе серии на ПХБ за производство на волумен. 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. Маската за заварување ќе овозможи компонентата да избегне краток спој на патеката или другите компоненти.

Бакарни траги се користат за пренос на електронски сигнали од една до друга точка на ПХБ. These signals can be high-speed digital signals or discrete analog signals. Овие жици може да се направат дебели за да обезбедат моќ/енергија за напојување со компоненти.

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”.

Компонентите се собрани на ПХБ за да овозможат ПХБ да работи како што е дизајнирано. The most important thing is PCB function. Дури и ако малите отпорници SMT не се правилно поставени, или дури и ако се отсечени мали песни од ПХБ, ПХБ може да не работи. Therefore, it is important to assemble components in a proper way. PCB при склопување на компоненти се нарекува PCBA или склопувачки PCB.

Во зависност од спецификациите опишани од клиентот или корисникот, функцијата на ПХБ може да биде сложена или едноставна. PCB size also varies according to requirements.

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

Слој и дизајн на ПХБ

Како што споменавме погоре, постојат повеќе слоеви на сигнали помеѓу надворешните слоеви. Now we will discuss the types of outer layers and functions.

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

1-Подлога: Ова е крута плоча изработена од материјал FR-4 на која компонентите се „полни“ или заварени. Ова обезбедува ригидност за ПХБ.

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- Маска за заварување: Се нанесува на горните и долните слоеви на ПХБ. This is used to create non-conducting areas of the PCB and insulate the copper traces from each other to protect against short circuits. Маската за заварување, исто така, избегнува заварување на несакани делови и гарантира дека лемењето влегува во областа за заварување, како што се дупки и влошки. 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. Слојот на екранот обезбедува важни информации за ПХБ.

There are 3 types of PCBS according to the substrate classification

1- Rigid PCB:

ПХБ се повеќето од ПХБ уредите што ги гледаме во различни типови ПХБ. Овие се тврди, крути и цврсти PCBS, со различна дебелина. The main material is fiberglass or simple “FR4”. FR4 означува „забавувач на пламен-4“. Карактеристиките на само-гаснење на FR-4 го прават корисен за употреба на многу тврдокорни индустриски електронски уреди. The FR-4 has thin layers of copper foil on both sides, also known as copper-clad laminates. Ламинатите обложени со бакар Fr-4 главно се користат во засилувачи на енергија, напојување со прекинувачки режими, серво мотори, итн. Од друга страна, друга цврста подлога за ПХБ што најчесто се користи во апарати за домаќинство и ИТ производи се нарекува хартиена фенолна ПХБ. Тие се лесни, со мала густина, ефтини и лесни за удирање. Калкулатори, тастатури и глувци се некои од неговите апликации.

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.Овие типови PCBS може да се користат за апликации кои бараат термички компоненти, како што се сијалички со висока моќност, ласерски диоди, итн.

Installation technology type:

SMT: SMT stands for “surface mount technology”. SMT компонентите се многу мали по големина и доаѓаат во различни пакети како што се 0402,0603 1608 за отпорници и кондензатори. Слично на тоа, за интегрирано коло, имаме SOIC, TSSOP, QFP и BGA.

Склопувањето на SMT е многу тешко за човечките раце и може да биде процес на обработка на време, така што првенствено се прави со автоматски роботи за подигнување и поставување.

THT: THT означува технологија преку дупки. Components with leads and wires, such as resistors, capacitors, inductors, PDIP ics, transformers, transistors, IGBT, MOSFET, etc.

Компонентите мора да бидат вметнати на едната страна од ПХБ на едната компонента и да се повлечат за ногата од другата страна, да ја исечат ногата и да се заварат. THT assembly is usually done by hand welding and is relatively easy.

Предуслови за процесот на склопување:

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. Производителите мора да ги изведат овие основни чекори за DFM за да обезбедат беспрекорна ПХБ.

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. Мора да се провери насоката на IC засекот/главата.

Елементот што бара ладилник треба да има доволно простор за сместување на други елементи, така што ладилникот не допира.

2-Hole and through-hole spacing:

The spacing between holes and between holes and traces should be checked. Влошката и дупката не треба да се преклопуваат.

3- Се зема предвид подлогата за лемење, дебелината, ширината на линијата.

By performing DFM inspections, manufacturers can easily reduce manufacturing costs by reducing the number of scrap panels. Ова ќе помогне при брзо управување со избегнување на неуспеси на ниво на DFM. At RayPCB, we provide DFM and DFT inspection in circuit assembly and prototyping. Во RayPCB, ние користиме најсовремена OEM опрема за да обезбедиме OEM услуги за PCB, лемење со бранови, тестирање на PCB картички и склопување SMT.

Чекор-по-чекор процес на PCB Assembly (PCBA):

Чекор 1: Нанесете паста за лемење користејќи шаблон

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. Шаблонот и ПХБ се држат заедно со механички прицврстувања, а пастата за лемење се нанесува рамномерно на сите отвори на таблата преку апликатор. Apply solder paste evenly with applicator. Затоа, во апликаторот мора да се користи соодветна паста за лемење. Кога апликаторот е отстранет, пастата ќе остане во саканата област на ПХБ. Сива паста за лемење 96.5% изработена од калај, која содржи 3% сребро и 0.5% бакар, без олово. After heating in Step 3, the solder paste will melt and form a strong bond.

Step 2: Automatic placement of components:

Вториот чекор на PCBA е автоматски да ги поставите компонентите SMT на PCB. Ова е направено со користење на робот за избор и место. На ниво на дизајн, дизајнерот создава датотека и ја обезбедува на автоматизираниот робот. Оваа датотека има однапред програмирани X, Y координати на секоја компонента што се користи во ПХБ и ја идентификува локацијата на сите компоненти. 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.

Пред појавата на роботски машини за подигнување и поставување, техничарите ги земаа компонентите користејќи пинцета и ги ставаа на ПХБ со внимателно разгледување на локацијата и избегнување на какво било ракување. This results in high levels of fatigue and poor vision for technicians, and leads to a slow PCB assembly process for SMT parts. Значи, потенцијалот за грешка е висок.

Како што созрева технологијата, автоматизираните роботи што собираат и поставуваат компоненти го намалуваат обемот на работа на техничарите, овозможувајќи брзо и точно поставување на компонентите. Овие роботи можат да работат 24/7 без замор.

Чекор 3: Заварување со повратна струја

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. Температурата е доволна за да се стопи лемењето. Топениот лемење потоа ја држи компонентата на ПХБ и го формира спојот. After high temperature treatment, the PCB enters the cooler. These coolers then solidify the solder joints in a controlled manner. Ова ќе воспостави трајна врска помеѓу компонентата SMT и PCB. Во случај на двострана ПХБ, како што е опишано погоре, страната на ПХБ со помалку или помали компоненти ќе се третира прво од чекорите 1 до 3, а потоа на другата страна.

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

Чекор 4: Квалитетна инспекција и инспекција

По лемење со повратно напојување, можно е компонентите да се погрешно порамнети поради некое неправилно движење во фиоката за ПХБ, што може да резултира со кратки или отворени врски. These defects need to be identified, and this identification process is called inspection. Инспекциите можат да бидат рачни и автоматски.

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. Затоа, овој метод не е изводлив за однапред SMT плочи поради неточни резултати. Сепак, овој метод е изводлив за плочи со ТХТ компоненти и помала густина на компонентите.

B. Оптичка детекција:

Овој метод е изводлив за големи количини на PCBS. Методот користи автоматизирани машини со камери со голема моќност и висока резолуција поставени под различни агли за да ги видат спојниците за лемење од сите страни. Во зависност од квалитетот на спојката за лемење, светлината ќе се рефлектира од спојката за лемење под различни агли. 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. Потребно е редовно да се вршат инспекции за да се избегнат одложувања, работна сила и материјални трошоци.

Чекор 5: Фиксација и заварување на компонентата THT

Компонентите низ дупките се вообичаени на многу плочи со ПХБ. These components are also called plated through holes (PTH). Водите на овие компоненти ќе поминат низ дупки во ПХБ. Овие дупки се поврзани со други дупки и преку дупки со бакарни траги. Кога овие THT елементи се вметнуваат и се заваруваат во овие дупки, тие се електрично поврзани со други дупки на истата ПХБ како и дизајнираното коло. Овие PCBS може да содржат некои THT компоненти и многу SMD компоненти, така што методот за заварување опишан погоре не е соодветен за компонентите на THT во случај на SMT компоненти како што е заварување со повратна струја. Значи, двата главни типа на ТХТ компоненти што се заварени или склопени се

A. Рачно заварување:

Manual welding methods are common and often require more time than an automated setup for SMT. Обично се доделува техничар да вметнува една компонента одеднаш и да ја предаде таблата на други техничари, вметнувајќи друга компонента на истата табла. Затоа, плочата ќе се помести околу склопувачката линија за да се наполни компонентата PTH. Ова го прави процесот долг и многу компании за дизајн и производство на ПХБ избегнуваат користење на компоненти на ПТХ во нивните дизајни на кола. Но, компонентата PTH останува омилена и најчесто користена компонента од повеќето дизајнери на кола.

B. Лемење со бранови:

Автоматизираната верзија на рачно заварување е брановидно заварување. Во овој метод, откако елементот PTH ќе се стави на ПХБ, ПХБ се става на подвижна лента и се преместува во специјална печка. Тука, бранови од стопено лемење се прскаат во подлогата на ПХБ каде што се присутни водните компоненти. Ова веднаш ќе ги завари сите иглички. 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. По ова, поместете ја ПХБ за конечна инспекција.

Чекор 6: Конечна инспекција и функционално тестирање

ПХБ сега е подготвен за тестирање и инспекција. 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

Овој тест се користи за да се проверат функционалните и електричните карактеристики на ПХБ и да се потврдат тековните, напонски, аналогни и дигитални сигнали и дизајни на кола опишани во барањата за ПХБ

Ако некој од параметрите на ПХБ покаже неприфатливи резултати, ПХБ ќе биде отфрлен или отфрлен според стандардните процедури на компанијата. Фазата на тестирање е важна бидејќи го одредува успехот или неуспехот на целиот процес на PCBA.

Чекор 7: Конечно чистење, завршна обработка и испорака:

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. Алатките за чистење под висок притисок од нерѓосувачки челик со помош на јонизирана вода се доволни за чистење на сите видови нечистотија. Деонизираната вода не го оштетува колото на ПХБ. По миењето, исушете ја ПХБ со компримиран воздух. Конечниот PCB сега е подготвен за пакување и испраќање.