V smislu sodobne tehnologije svet raste zelo hitro in njegov vpliv lahko zlahka pride v poštev v našem vsakdanjem življenju. Način, kako živimo, se je dramatično spremenil in ta tehnološki napredek je pripeljal do številnih naprednih naprav, na katere pred 10 leti sploh nismo pomislili. Jedro teh naprav je elektrotehnika, jedro pa je tiskano vezje (PCB).

PCB je običajno zelen in je trdno telo z različnimi elektronskimi komponentami. Te komponente so varjene na tiskano vezje v postopku, imenovanem “montaža PCB” ali PCBA. PCB je sestavljen iz podlage iz steklenih vlaken, bakrenih plasti, ki sestavljajo sled, lukenj, ki sestavljajo komponento, in plasti, ki so lahko notranje in zunanje. Pri RayPCB lahko zagotovimo do 1-36 slojev za večplastne PROTOTIPE in 1-10 slojev za več serij PCB za obsežno proizvodnjo. Za enostranske in dvostranske PCBS obstaja zunanja plast, notranja pa ne.

The substrate and components are insulated with solder film and held together with epoxy resin.Varilna maska ​​je lahko zelena, modra ali rdeča, kar je običajno v barvah PCB. Varilna maska ​​bo komponenti omogočila, da se izogne ​​kratkemu stiku na progi ali drugih sestavnih delih.

Bakrove sledi se uporabljajo za prenos elektronskih signalov iz ene točke v drugo na tiskanem vezju. Ti signali so lahko hitri digitalni signali ali diskretni analogni signali. Te žice so lahko debele, da se zagotovi moč/moč za napajanje komponent.

V večini PCBS, ki zagotavljajo visoko napetost ali tok, obstaja ločena ozemljitvena ravnina. Komponente na zgornji plasti so povezane z notranjo ravnino GND ali notranjo plastjo signala prek “Vias”.

Komponente so sestavljene na tiskanem vezju, da lahko tiskano vezje deluje po načrtih. Najpomembnejša je funkcija tiskanega vezja. Tudi če drobni upori SMT niso pravilno nameščeni ali če so majhne sledi odrezane s tiskanega vezja, tiskano vezje morda ne bo delovalo. Zato je pomembno, da sestavne dele sestavite na pravilen način. PCB pri sestavljanju komponent se imenuje PCBA ali montažna PCB.

Odvisno od specifikacij, ki jih je opisal kupec ali uporabnik, je lahko delovanje tiskanega vezja zapleteno ali preprosto. Velikost PCB se razlikuje tudi glede na zahteve.

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

PCB plast in oblika

Kot je navedeno zgoraj, je med zunanjimi plastmi več signalnih plasti. Now we will discuss the types of outer layers and functions.

Razumeti postopek montaže PCB plošč in občutiti zeleni čar PCBD

1-Podlaga: To je trdna plošča iz materiala FR-4, na kateri so sestavni deli “napolnjeni” ali varjeni. To zagotavlja togost tiskanega vezja.

2- Bakrena plast: Tanka bakrena folija se nanese na zgornji in spodnji del tiskanega vezja, da naredi zgornjo in spodnjo sled bakra.

3- Varilna maska: nanese se na zgornjo in spodnjo plast tiskanega vezja. This is used to create non-conducting areas of the PCB and insulate the copper traces from each other to protect against short circuits. Varilna maska ​​prav tako preprečuje varjenje neželenih delov in zagotavlja, da spajka vstopi na območje varjenja, kot so luknje in blazinice. Te luknje povezujejo komponento THT s tiskanim vezjem, medtem ko se PAD uporablja za držanje komponente SMT.

4- Zaslon: Bele oznake, ki jih vidimo na PCBS za kode komponent, kot so R1, C1 ali kakšen opis na PCBS ali logotipih podjetij, so vse narejene iz slojev zaslona. Zaslonski sloj nudi pomembne informacije o tiskanem vezju.

Glede na razvrstitev substratov obstajajo 3 vrste PCBS

1- Rigid PCB:

PCB so večina PCB naprav, ki jih vidimo v različnih vrstah PCB. To so trdi, togi in trdni PCBS z različnimi debelinami. Glavni material je steklena vlakna ali preprost “FR4”. FR4 pomeni “zaviralec gorenja-4”. Zaradi samogasljivih lastnosti FR-4 je uporaben za uporabo številnih trdih jedrskih industrijskih elektronskih naprav. FR-4 ima na obeh straneh tanke plasti bakrene folije, znane tudi kot laminati, prevlečeni z bakrom. Laminati, prevlečeni z bakrom Fr-4, se večinoma uporabljajo v ojačevalnikih moči, napajalnikih za preklopni način, gonilnikih servo motorjev itd. Po drugi strani pa se drugi togi substrat PCB, ki se običajno uporablja v gospodinjskih aparatih in izdelkih IT, imenuje papirna fenolna PCB. So lahke, nizke gostote, poceni in jih je enostavno udariti. Nekatere njegove aplikacije so kalkulatorji, tipkovnice in miši.

2- Prilagodljivo tiskano vezje:

Narejen iz substratnih materialov, kot je Kapton, fleksibilen PCBS lahko prenese zelo visoke temperature, medtem ko je debel do 0.005 palca. Lahko se enostavno upogne in uporablja v priključkih za nosljivo elektroniko, LCD monitorje ali prenosne računalnike, tipkovnice in kamere itd.

3-kovinsko jedro PCB:

Poleg tega je mogoče uporabiti drugo podlago iz PCB, kot je aluminij, ki je zelo učinkovita pri hlajenju.Te vrste PCBS se lahko uporabljajo za aplikacije, ki zahtevajo termične komponente, kot so LED z veliko močjo, laserske diode itd.

Installation technology type:

SMT: SMT pomeni “tehnologijo površinske montaže”. Komponente SMT so zelo majhne in so na voljo v različnih paketih, na primer 0402,0603 1608 za upore in kondenzatorje. Podobno imamo za ics integriranih vezij SOIC, TSSOP, QFP in BGA.

Sestavljanje SMT je zelo težko za človeške roke in je lahko proces obdelave časa, zato ga v prvi vrsti izvajajo avtomatizirani roboti za pobiranje in nameščanje.

THT: THT pomeni tehnologijo skozi luknje. Komponente s kabli in žicami, kot so upori, kondenzatorji, induktorji, PDIP ics, transformatorji, tranzistorji, IGBT, MOSFET itd.

Sestavni deli morajo biti vstavljeni na eni strani tiskanega vezja na eni komponenti in potegnjeni za nogo na drugi strani, prerezani nogo in varjeni. Montaža THT se običajno izvaja z ročnim varjenjem in je relativno enostavna.

Predpogoji za postopek montaže:

Pred dejanskim postopkom izdelave tiskanega vezja in postopkom montaže tiskanega vezja proizvajalec preveri tiskovno vezje glede morebitnih napak ali napak v tiskanem vezju, ki bi lahko povzročile okvaro. Ta proces se imenuje proces izdelave proizvodne zasnove (DFM). Proizvajalci morajo izvesti te osnovne korake DFM, da zagotovijo brezhibno tiskano vezje.

1- Upoštevanje postavitve komponent: Preveriti morate luknje za komponente s polarnostjo. Tako kot elektrolitske kondenzatorje je treba preveriti polarnost, preveriti polarnost diodne anode in katode, preveriti polariteto tantalskega kondenzatorja SMT. IC zarezo/smer glave je treba preveriti.

Element, ki potrebuje hladilnik, mora imeti dovolj prostora za namestitev drugih elementov, tako da se hladilnik ne dotika.

Razmik med dvema luknjama in luknjami:

Preveriti je treba razmik med luknjami ter med luknjami in sledi. Podloga in luknja se ne smeta prekrivati.

3- Upoštevati je treba spajkalno ploščo, debelino in širino črte.

Z inšpekcijskim pregledom DFM lahko proizvajalci enostavno zmanjšajo proizvodne stroške z zmanjšanjem števila odpadnih plošč. This will help in fast steering by avoiding DFM level failures. At RayPCB, we provide DFM and DFT inspection in circuit assembly and prototyping. V podjetju RayPCB uporabljamo najsodobnejšo opremo OEM za zagotavljanje storitev OEM PCB, spajkanje valov, testiranje kartic PCB in montažo SMT.

Postopek postopnega sestavljanja PCB (PCBA):

1. korak: Uporabite spajkalno pasto s predlogo

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. Predlogo in tiskano vezje držita skupaj z mehansko pritrditvijo, spajkalna pasta pa se z aplikatorjem enakomerno nanese na vse odprtine na plošči. Spajkalno pasto enakomerno nanesite z aplikatorjem. Zato je treba v aplikatorju uporabiti ustrezno spajkalno pasto. Ko odstranite aplikator, bo pasta ostala na želenem območju PCB. Siva spajkalna pasta 96.5% iz kositra, ki vsebuje 3% srebra in 0.5% bakra, brez svinca. Po segrevanju v 3. koraku se spajkalna pasta stopi in tvori močno vez.

Step 2: Automatic placement of components:

Drugi korak PCBA je samodejno namestitev komponent SMT na tiskano vezje. To naredite z uporabo robota za izbiro in namestitev. Na ravni oblikovanja oblikovalec ustvari datoteko in jo posreduje avtomatiziranemu robotu. Ta datoteka ima vnaprej programirane koordinate X, Y vsake komponente, uporabljene v tiskanem vezju, in označuje lokacijo vseh komponent. Using this information, the robot only needs to place the SMD device accurately on the board. Robot za izbiranje in pobiranje bo sestavne dele pobral iz svoje vakuumske napeljave in jih natančno položil na spajkalno pasto.

Pred prihodom robotskih strojev za pobiranje in nameščanje so tehniki s pinceto pobrali sestavne dele in jih položili na tiskano vezje, tako da so pozorno pogledali lokacijo in se izognili tresenju rok. This results in high levels of fatigue and poor vision for technicians, and leads to a slow PCB assembly process for SMT parts. Torej je možnost napake velika.

Z zorenjem tehnologije avtomatizirani roboti, ki pobirajo in nameščajo komponente, zmanjšujejo delovno obremenitev tehnikov, kar omogoča hitro in natančno namestitev komponent. Ti roboti lahko delujejo 24 ur na dan brez utrujenosti.

Korak 3: Ponovno varjenje

Tretji korak po nastavitvi elementov in nanosu spajkalne paste je varjenje z refluksom. Varjenje s ponovnim polnjenjem je postopek polaganja tiskanega vezja na tekoči trak s sestavnimi deli. Transportni trak nato premakne tiskano vezje in komponente v veliko pečico, ki proizvede temperaturo 250 o C. Temperatura zadostuje za taljenje spajkanja. Taljena spajka nato drži komponento na tiskanem vezju in tvori spoj. Po obdelavi z visoko temperaturo PCB vstopi v hladilnik. Ti hladilniki nato kontrolirano utrjujejo spajkalne spoje. To bo vzpostavilo trajno povezavo med komponento SMT in tiskano vezje. V primeru dvostranskega tiskanega vezja, kot je opisano zgoraj, bo stran tiskane plošče z manj ali manjšimi komponentami obdelana najprej od korakov 1 do 3, nato pa na drugo stran.

Razumeti postopek montaže PCB plošč in občutiti zeleni čar PCBD

4. korak: Pregled in pregled kakovosti

Po ponovnem spajkanju je možno, da so komponente nepravilno poravnane zaradi nepravilnega premikanja v pladnju za tiskano vezje, kar lahko povzroči kratke ali odprte povezave. These defects need to be identified, and this identification process is called inspection. Pregledi so lahko ročni in avtomatizirani.

A. Ročno preverjanje:

Because the PCB has small SMT components, visual inspection of the board for any misalignment or malfunction can cause technician fatigue and eye strain. Zato ta metoda zaradi netočnih rezultatov ni možna za napredne plošče SMT. Vendar je ta metoda izvedljiva za plošče s sestavinami THT in manjšo gostoto komponent.

B. Optično zaznavanje:

Ta metoda je izvedljiva za velike količine PCBS. Metoda uporablja avtomatizirane stroje z visoko močjo in kamerami visoke ločljivosti, nameščenimi pod različnimi koti, za ogled spajkalnih spojev iz vseh smeri. Odvisno od kakovosti spajkalnega spoja se bo svetloba od spajkalnega spoja odbijala pod različnimi koti. Ta avtomatski optični pregledni stroj (AOI) je zelo hiter in lahko v zelo kratkem času obdeluje velike količine PCBS.

CX – rentgenski pregled:

Rentgenski aparat omogoča tehnikom, da skenirajo tiskano vezje, da bi videli notranje napake. To ni običajna metoda pregleda in se uporablja samo za kompleksne in napredne PCBS. Če se ne uporabljajo pravilno, lahko te metode pregleda povzročijo predelavo ali zastarelo tiskano vezje. Da bi se izognili zamudam, stroškom dela in materiala, je treba redno izvajati preglede.

5. korak: pritrditev in varjenje komponent THT

Sestavni deli skozi luknje so pogosti na mnogih ploščah PCB. These components are also called plated through holes (PTH). Kabli teh komponent bodo šli skozi luknje v tiskanem vezju. Te luknje so povezane z drugimi luknjami in skozi luknje z bakrenimi sledovi. Ko so ti elementi THT vstavljeni in varjeni v te luknje, so električno povezani z drugimi luknjami na istem tiskanem vezju kot načrtovano vezje. Ti PCBS lahko vsebujejo nekatere komponente THT in številne komponente SMD, zato zgoraj opisana metoda varjenja ni primerna za komponente THT v primeru komponent SMT, kot je varjenje z reflowom. Torej sta dve glavni vrsti komponent THT, ki sta varjeni ali sestavljeni

A. Ročno varjenje:

Ročne metode varjenja so običajne in pogosto zahtevajo več časa kot avtomatska nastavitev za SMT. Tehnik je običajno dodeljen, da vstavi eno komponento naenkrat in posreduje ploščo drugim tehnikom, ki vstavljajo drugo komponento na isto ploščo. Zato se bo vezje premaknilo po montažni liniji, da se bo komponenta PTH napolnila. Zaradi tega je postopek dolgotrajen in številna podjetja za načrtovanje in proizvodnjo tiskanih vezij se izogibajo uporabi komponent PTH pri načrtovanju vezij. Toda komponenta PTH ostaja priljubljena in najpogosteje uporabljena komponenta večine oblikovalcev vezij.

B. Spajanje valov:

Avtomatizirana različica ročnega varjenja je valovno varenje. Pri tej metodi, ko je element PTH postavljen na tiskano vezje, se tiskano vezje položi na tekoči trak in premakne v namensko peč. Tu valovi staljene spajke brizgajo v podlago PCB, kjer so prisotni sestavni vodi. Tako boste takoj zavarili vse zatiče. Vendar ta metoda deluje le z enostranskimi PCBS in ne dvostranskimi PCBS, saj lahko staljeno spajkanje na eni strani tiskanega vezja poškoduje komponente na drugi. Po tem premaknite tiskano vezje za končni pregled.

Korak 6: Končni pregled in funkcionalno testiranje

PCB je zdaj pripravljen za testiranje in pregled. 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. Ta preskus zahteva običajne laboratorijske instrumente, kot so osciloskopi, digitalni multimetri in funkcijski generatorji

Ta preskus se uporablja za preverjanje funkcionalnih in električnih značilnosti tiskanega vezja ter potrditev tokovnih, napetostnih, analognih in digitalnih signalov ter modelov vezij, opisanih v zahtevah za tiskano vezje

Če kateri od parametrov tiskanega vezja pokaže nesprejemljive rezultate, se tiskano vezje zavrže ali razreže v skladu s standardnimi postopki podjetja. Faza testiranja je pomembna, ker določa uspeh ali neuspeh celotnega procesa PCBA.

7. korak: Končno čiščenje, dodelava in odprema:

Zdaj, ko je bilo tiskano vezje preizkušeno v vseh pogledih in razglašeno za normalno, je čas, da očistimo neželeni preostali tok, umazanijo in olje. Visokotlačna orodja za čiščenje na osnovi nerjavečega jekla z deionizirano vodo zadostujejo za čiščenje vseh vrst umazanije. Deionizirana voda ne poškoduje vezja tiskanega vezja. Po pranju PCB posušite s stisnjenim zrakom. Končni PCB je zdaj pripravljen za pakiranje in odpremo.