Dari segi teknologi moden, dunia berkembang pada kadar yang sangat cepat, dan pengaruhnya dapat dengan mudah dimainkan dalam kehidupan seharian kita. 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. Inti dari peranti ini adalah kejuruteraan elektrik, dan intinya adalah papan litar bercetak (PCB).

PCB biasanya berwarna hijau dan badannya kaku dengan pelbagai komponen elektronik di atasnya. These components are welded to the PCB in a process called “PCB assembly” or PCBA. PCB terdiri daripada substrat yang terbuat dari kaca gentian, lapisan tembaga yang membentuk jejak, lubang yang membentuk komponen, dan lapisan yang dapat di dalam dan luar. Di RayPCB, kami dapat menyediakan hingga 1-36 lapisan untuk PROTOTYPES berbilang lapisan dan 1-10 lapisan untuk beberapa kumpulan PCB untuk pengeluaran isi padu. 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. Topeng kimpalan akan membolehkan komponen tersebut mengelakkan litar pintas ke trek atau komponen lain.

Jejak tembaga digunakan untuk memindahkan isyarat elektronik dari satu titik ke titik lain pada PCB. These signals can be high-speed digital signals or discrete analog signals. Kawat ini boleh dibuat tebal agar dapat memberikan daya / kuasa untuk bekalan kuasa komponen.

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”.

Components are assembled on the PCB to enable the PCB to operate as designed. The most important thing is PCB function. Walaupun perintang SMT kecil tidak diletakkan dengan betul, atau walaupun trek kecil dipotong dari PCB, PCB mungkin tidak berfungsi. Oleh itu, penting untuk memasang komponen dengan cara yang betul. PCB semasa memasang komponen dipanggil PCBA atau PCB pemasangan.

Bergantung pada spesifikasi yang dijelaskan oleh pelanggan atau pengguna, fungsi PCB mungkin rumit atau sederhana. PCB size also varies according to requirements.

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

Lapisan dan reka bentuk PCB

Seperti disebutkan di atas, terdapat beberapa lapisan isyarat antara lapisan luar. 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: Ini adalah plat kaku yang terbuat dari bahan FR-4 di mana komponennya “diisi” atau dikimpal. 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- Topeng pengelasan: Ia digunakan pada lapisan atas dan bawah PCB. This is used to create non-conducting areas of the PCB and insulate the copper traces from each other to protect against short circuits. Topeng kimpalan juga mengelakkan pengelasan bahagian yang tidak diingini dan memastikan bahawa pateri memasuki kawasan untuk pengelasan, seperti lubang dan alas. 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. Lapisan skrin memberikan maklumat penting mengenai PCB.

There are 3 types of PCBS according to the substrate classification

1- Rigid PCB:

PCB adalah sebahagian besar peranti PCB yang kita lihat dalam pelbagai jenis PCB. Ini adalah PCBS yang keras, kaku dan kukuh, dengan ketebalan yang berbeza. The main material is fiberglass or simple “FR4”. FR4 bermaksud “flame retarder-4”. Ciri pemadam diri FR-4 menjadikannya berguna untuk penggunaan banyak peranti elektronik industri keras. The FR-4 has thin layers of copper foil on both sides, also known as copper-clad laminates. Laminasi berpakaian tembaga Fr-4 digunakan terutamanya dalam penguat kuasa, bekalan kuasa mod beralih, pemandu motor servo, dll. Sebaliknya, substrat PCB tegar lain yang biasa digunakan dalam peralatan rumah tangga dan produk IT disebut PCB fenolik kertas. Mereka ringan, berketumpatan rendah, murah dan mudah ditebuk. Kalkulator, papan kekunci dan tikus adalah beberapa aplikasinya.

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.Jenis PCBS ini dapat digunakan untuk aplikasi yang memerlukan komponen termal seperti led daya tinggi, dioda laser, dll.

Installation technology type:

SMT: SMT bermaksud “teknologi pemasangan permukaan”. Komponen SMT berukuran sangat kecil dan terdapat dalam pelbagai bungkusan seperti 0402,0603 1608 untuk perintang dan kapasitor. Begitu juga, untuk rangkaian litar bersepadu, kami mempunyai SOIC, TSSOP, QFP dan BGA.

Pemasangan SMT sangat sukar untuk tangan manusia dan boleh menjadi proses pemprosesan masa, jadi ini terutama dilakukan oleh robot pengambilan dan penempatan automatik.

THT: THT bermaksud teknologi melalui lubang. 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.

Prasyarat proses pemasangan:

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. Pengilang mesti melakukan langkah asas DFM ini untuk memastikan PCB yang sempurna.

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. Kedudukan IC / kepala mesti diperiksa.

Elemen yang memerlukan pendingin harus mempunyai ruang yang cukup untuk menampung unsur-unsur lain supaya pendingin tidak menyentuh.

2-Hole and through-hole spacing:

The spacing between holes and between holes and traces should be checked. Pad dan lubang melalui lubang tidak boleh bertindih.

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. Di RayPCB, kami menggunakan peralatan OEM canggih untuk menyediakan perkhidmatan OEM PCB, pematerian gelombang, pengujian kad PCB dan pemasangan SMT.

Proses langkah demi langkah Perhimpunan PCB (PCBA):

Langkah 1: Sapukan solder paste menggunakan templat

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. Templat dan PCB disatukan oleh lekapan mekanikal, dan pasta solder digunakan secara merata ke semua bukaan di papan melalui aplikator. Apply solder paste evenly with applicator. Oleh itu, pasta pateri yang sesuai mesti digunakan di aplikator. Apabila aplikator dikeluarkan, pasta akan berada di kawasan PCB yang dikehendaki. Pasta solder kelabu 96.5% diperbuat daripada timah, mengandungi 3% perak dan 0.5% tembaga, bebas plumbum. After heating in Step 3, the solder paste will melt and form a strong bond.

Step 2: Automatic placement of components:

Langkah kedua PCBA adalah meletakkan komponen SMT secara automatik pada PCB. Ini dilakukan dengan menggunakan robot pick and place. Pada peringkat reka bentuk, pereka membuat fail dan memberikannya kepada robot automatik. Fail ini mempunyai koordinat X, Y yang telah diprogramkan setiap komponen yang digunakan dalam PCB dan mengenal pasti lokasi semua komponen. 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.

Sebelum munculnya mesin pengambilan dan penempatan robot, juruteknik akan mengambil komponen menggunakan pinset dan meletakkannya di PCB dengan melihat lokasi dengan teliti dan mengelakkan berjabat tangan. This results in high levels of fatigue and poor vision for technicians, and leads to a slow PCB assembly process for SMT parts. Jadi potensi kesilapan adalah tinggi.

Apabila teknologi semakin matang, robot automatik yang mengambil dan meletakkan komponen mengurangkan beban kerja juruteknik, memungkinkan penempatan komponen yang cepat dan tepat. Robot ini boleh berfungsi 24/7 tanpa penat.

Langkah 3: Pengimpalan aliran semula

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. Suhu mencukupi untuk mencairkan pateri. Pateri cair kemudian memegang komponen ke PCB dan membentuk sambungan. After high temperature treatment, the PCB enters the cooler. These coolers then solidify the solder joints in a controlled manner. Ini akan mewujudkan hubungan tetap antara komponen SMT dan PCB. Dalam kes PCB dua sisi, seperti yang dijelaskan di atas, bahagian PCB dengan komponen yang lebih sedikit atau lebih kecil akan dirawat terlebih dahulu dari langkah 1 hingga 3, dan kemudian ke sisi lain.

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

Step 4: Quality inspection and inspection

Selepas pematerian reflow, ada kemungkinan komponen tidak sejajar kerana pergerakan yang tidak betul di dulang PCB, yang boleh mengakibatkan sambungan litar pintas atau terbuka. These defects need to be identified, and this identification process is called inspection. Pemeriksaan boleh dilakukan secara manual dan automatik.

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. Oleh itu, kaedah ini tidak dapat dilaksanakan untuk papan SMT yang maju kerana hasil yang tidak tepat. Walau bagaimanapun, kaedah ini dapat dilaksanakan untuk plat dengan komponen THT dan kepadatan komponen yang lebih rendah.

B. Pengesanan optik:

Kaedah ini dapat dilaksanakan untuk PCBS dalam jumlah besar. Kaedah ini menggunakan mesin automatik dengan kamera berkuasa tinggi dan resolusi tinggi yang dipasang pada pelbagai sudut untuk melihat sendi pateri dari semua arah. Bergantung pada kualiti sendi pateri, cahaya akan memantulkan sambungan pateri pada sudut yang berbeza. 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. Pemeriksaan perlu dilakukan secara berkala untuk mengelakkan kelewatan, tenaga kerja dan kos bahan.

Langkah 5: Pemasangan dan pengelasan komponen THT

Komponen melalui lubang adalah biasa di banyak papan PCB. These components are also called plated through holes (PTH). Sambungan komponen ini akan melalui lubang di PCB. Lubang-lubang ini dihubungkan ke lubang lain dan melalui lubang dengan jejak tembaga. Apabila elemen THT ini dimasukkan dan dikimpal ke dalam lubang ini, ia disambungkan secara elektrik ke lubang lain pada PCB yang sama dengan litar yang dirancang. 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. Seorang juruteknik biasanya ditugaskan untuk memasukkan satu komponen pada satu masa dan menyerahkan papan kepada juruteknik lain memasukkan komponen lain pada papan yang sama. Therefore, the circuit board will be moved around the assembly line to get the PTH component to fill on it. This makes the process lengthy, and many PCB design and manufacturing companies avoid using PTH components in their circuit designs. Tetapi komponen PTH tetap menjadi komponen kegemaran dan paling biasa digunakan oleh kebanyakan pereka litar.

B. Pematerian gelombang:

Versi automatik pengelasan manual adalah kimpalan gelombang. Dalam kaedah ini, setelah elemen PTH diletakkan pada PCB, PCB diletakkan pada tali sawat dan dipindahkan ke oven khusus. Di sini, gelombang pateri lebur masuk ke dalam substrat PCB di mana petunjuk komponen ada. Ini akan mengimpal semua pin dengan segera. 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. Selepas ini, pindahkan PCB untuk pemeriksaan akhir.

Langkah 6: Pemeriksaan akhir dan ujian berfungsi

PCB kini sudah siap untuk ujian dan pemeriksaan. 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

Ujian ini digunakan untuk memeriksa ciri fungsional dan elektrik PCB dan mengesahkan reka bentuk isyarat dan litar arus, voltan, analog dan digital yang dijelaskan dalam keperluan PCB

Sekiranya salah satu parameter PCB menunjukkan hasil yang tidak dapat diterima, PCB akan dibuang atau dibatalkan mengikut prosedur syarikat standard. Fasa pengujian adalah penting kerana ia menentukan kejayaan atau kegagalan keseluruhan proses PCBA.

Langkah 7: Pembersihan, penamat dan penghantaran akhir:

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. Alat pembersih tekanan tinggi berasaskan keluli tahan karat menggunakan air deionisasi cukup untuk membersihkan semua jenis kotoran. Air deionisasi tidak merosakkan litar PCB. Selepas mencuci, keringkan PCB dengan udara termampat. PCB akhir kini siap dibungkus dan dihantar.