У смислу савремене технологије, свет расте веома брзим темпом, а његов утицај може лако доћи у обзир у нашем свакодневном животу. 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. Језгро ових уређаја је електротехника, а језгро јесте штампаних плоча (ПЦБ).

ПЦБ је обично зелене боје и круто је тело са разним електронским компонентама. These components are welded to the PCB in a process called “PCB assembly” or PCBA. ПЦБ се састоји од подлоге направљене од фибергласа, бакарних слојева који чине траг, рупа које чине компоненту и слојева који могу бити унутрашњи и спољашњи. У РаиПЦБ-у можемо обезбедити до 1-36 слојева за вишеслојне ПРОТОТИПЕ и 1-10 слојева за више серија ПЦБ-а за обимну производњу. 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. Маска за заваривање ће омогућити компоненти да избегне кратки спој на пругу или друге компоненте.

Бакарни трагови се користе за пренос електронских сигнала са једне тачке на другу на штампаној плочи. These signals can be high-speed digital signals or discrete analog signals. Ове жице могу бити дебеле како би се обезбедила снага/снага за напајање 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”.

Компоненте су састављене на ПЦБ -у како би омогућиле да ПЦБ ради како је дизајнирано. The most important thing is PCB function. Чак и ако мали СМТ отпорници нису правилно постављени, или чак и ако су мале трачнице изрезане са ПЦБ -а, ПЦБ можда неће радити. Therefore, it is important to assemble components in a proper way. ПЦБ приликом састављања компоненти назива се ПЦБА или монтажна ПЦБ.

У зависности од спецификација које је описао купац или корисник, функција штампане плоче може бити сложена или једноставна. PCB size also varies according to requirements.

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

Слој ПЦБ -а и дизајн

Као што је горе поменуто, постоји више слојева сигнала између спољних слојева. 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: Ово је чврста плоча израђена од материјала ФР-4 на коју су компоненте „напуњене“ или заварене. Ово обезбеђује чврстину ПЦБ -у.

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 заваривање: Наноси се на горњи и доњи слој ПЦБ-а. This is used to create non-conducting areas of the PCB and insulate the copper traces from each other to protect against short circuits. Маска за заваривање такође избегава заваривање нежељених делова и осигурава да лем уђе у простор за заваривање, као што су рупе и јастучићи. 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. Слој екрана пружа важне информације о ПЦБ -у.

There are 3 types of PCBS according to the substrate classification

1- Rigid PCB:

ПЦБ -и су већина ПЦБ уређаја које видимо у различитим врстама ПЦБ -а. Ово су тврди, чврсти и чврсти ПЦБС, различите дебљине. The main material is fiberglass or simple “FR4”. ФР4 означава „успоривач пламена-4“. Карактеристике самогасивости ФР-4 чине га корисним за употребу многих хард-цоре индустријских електронских уређаја. The FR-4 has thin layers of copper foil on both sides, also known as copper-clad laminates. Ламинат обложен бакром Фр-4 углавном се користи у појачалима снаге, изворима напајања за пребацивање, управљачким програмима серво мотора итд. С друге стране, друга крута ПЦБ подлога која се обично користи у кућним апаратима и ИТ производима назива се фенол ПЦБ од папира. Лагани су, ниске густине, јефтини и лако се пробијају. Калкулатори, тастатуре и мишеви неке су од његових апликација.

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.Ове врсте ПЦБС -а могу се користити за апликације које захтевају термичке компоненте као што су ЛЕД диоде велике снаге, ласерске диоде итд.

Installation technology type:

SMT: SMT stands for “surface mount technology”. СМТ компоненте су врло мале величине и долазе у различитим пакетима као што је 0402,0603 1608 за отпорнике и кондензаторе. Слично, за интегрисане микроконтролере имамо СОИЦ, ТССОП, КФП и БГА.

СМТ монтажа је веома тешка за људске руке и може бити процес обраде времена, па се првенствено врши помоћу аутоматизованих робота за преузимање и постављање.

ТХТ: ТХТ означава технологију кроз рупе. Components with leads and wires, such as resistors, capacitors, inductors, PDIP ics, transformers, transistors, IGBT, MOSFET, etc.

Компоненте морају бити уметнуте на једној страни штампане плоче на једној компоненти и повучене за ногу на другој страни, пресечене ножице и заварене. THT assembly is usually done by hand welding and is relatively easy.

Предуслови за процес монтаже:

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. Произвођачи морају извршити ове основне кораке ДФМ -а како би осигурали беспрекорну ПЦБ.

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. ИЦ зарез/смер главе мора се проверити.

Елемент који захтева хладњак треба да има довољно простора за смештај других елемената тако да се хладњак не додирује.

2-Hole and through-hole spacing:

The spacing between holes and between holes and traces should be checked. Јастучић и пролазна рупа не смеју се преклапати.

3- Треба узети у обзир лемљење, дебљину, ширину линије.

By performing DFM inspections, manufacturers can easily reduce manufacturing costs by reducing the number of scrap panels. Ово ће помоћи у брзом управљању тако што ће се избећи кварови на нивоу ДФМ -а. At RayPCB, we provide DFM and DFT inspection in circuit assembly and prototyping. У РаиПЦБ-у користимо најсавременију ОЕМ опрему за пружање ПЦБ ОЕМ услуга, лемљење таласима, тестирање ПЦБ картица и монтажу СМТ-а.

Поступак састављања ПЦБ-а (ПЦБА) корак по корак:

Корак 1: Нанесите пасту за лемљење помоћу шаблона

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. Шаблон и ПЦБ се држе заједно помоћу механичког учвршћења, а паста за лемљење се равномерно наноси на све отворе на плочи путем апликатора. Apply solder paste evenly with applicator. Због тога се у апликатору мора користити одговарајућа паста за лемљење. Када се апликатор уклони, паста ће остати у жељеној области ПЦБ -а. Сива лемна паста 96.5% од калаја, која садржи 3% сребра и 0.5% бакра, без олова. After heating in Step 3, the solder paste will melt and form a strong bond.

Step 2: Automatic placement of components:

Други корак ПЦБА је аутоматско постављање СМТ компоненти на ПЦБ. То се ради помоћу робота за одабир и постављање. На нивоу дизајна, дизајнер ствара датотеку и доставља је аутоматизованом роботу. Ова датотека има унапред програмиране координате Кс, И сваке компоненте која се користи у штампаној плочи и идентификује локацију свих 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.

Пре појаве роботских машина за прикупљање и постављање, техничари би пинцетом покупили компоненте и поставили их на ПЦБ пажљиво посматрајући локацију и избегавајући руковање. This results in high levels of fatigue and poor vision for technicians, and leads to a slow PCB assembly process for SMT parts. Дакле, могућност грешке је велика.

Како технологија сазрева, аутоматизовани роботи који скупљају и постављају компоненте смањују оптерећење техничара, омогућавајући брзо и прецизно постављање компоненти. Ови роботи могу радити 24 сата дневно без умора.

Корак 3: Поновно заваривање

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. Температура је довољна да се лемило истопи. Растопљени лем затим држи компоненту за ПЦБ и формира спој. After high temperature treatment, the PCB enters the cooler. These coolers then solidify the solder joints in a controlled manner. Ово ће успоставити сталну везу између СМТ компоненте и ПЦБ -а. У случају двостраног ПЦБ-а, као што је горе описано, ПЦБ страна са мање или мање компоненти ће се прво третирати од корака 1 до 3, а затим на другу страну.

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

Корак 4: Инспекција квалитета и инспекција

Након поновног лемљења, могуће је да се компоненте погрешно поравнају због неког неправилног померања у лежишту ПЦБ -а, што може довести до кратког или отвореног споја. These defects need to be identified, and this identification process is called inspection. Прегледи могу бити ручни и аутоматизовани.

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. Због тога ова метода није изводљива за напредне СМТ плоче због нетачних резултата. Међутим, ова метода је изводљива за плоче са ТХТ компонентама и мањом густином компоненти.

B. Оптичко откривање:

Ова метода је изводљива за велике количине ПЦБС -а. Метода користи аутоматизоване машине са камерама велике снаге и високе резолуције постављеним под различитим угловима за преглед лемних спојева из свих праваца. У зависности од квалитета лемног споја, светлост ће се од лемног зглоба одбијати под различитим угловима. 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. Да би се избегла одлагања, трошкови рада и материјала, потребно је редовно вршити инспекције.

Корак 5: Фиксирање и заваривање ТХТ компоненте

Компоненте са провртима су уобичајене на многим ПЦБ плочама. These components are also called plated through holes (PTH). Каблови ових компоненти ће проћи кроз рупе на ПЦБ -у. Ове рупе су повезане са другим рупама и кроз рупе помоћу бакарних трагова. Када су ти ТХТ елементи уметнути и заварени у ове рупе, они су електрично повезани са другим рупама на истој штампаној плочи као и пројектовано коло. Ови ПЦБС могу садржати неке ТХТ компоненте и многе СМД компоненте, тако да горе описана метода заваривања није погодна за ТХТ компоненте у случају СМТ компоненти, као што је заваривање рефловом. Дакле, два главна типа ТХТ компоненти које су заварене или састављене јесу

A. Ручно заваривање:

Manual welding methods are common and often require more time than an automated setup for SMT. Техничару је обично додељено да убацује једну по једну компоненту и прослеђује плочу другим техничарима који убацују другу компоненту на исту плочу. Због тога ће се штампана плоча померати по монтажној линији како би се ПТХ компонента напунила на њој. Ово чини процес дугим, а многе компаније за пројектовање и производњу ПЦБ -а избегавају да користе ПТХ компоненте у својим дизајном кола. Али ПТХ компонента остаје омиљена и најчешће коришћена компонента већине дизајнера кола.

B. Таласно лемљење:

Аутоматизована верзија ручног заваривања је таласно заваривање. У овој методи, након што се ПТХ елемент постави на ПЦБ, ПЦБ се поставља на транспортну траку и премешта у наменску пећницу. Овде таласи растопљеног лема прскају у подлогу ПЦБ -а где су присутни одводи компоненти. Ово ће одмах заварити све игле. 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. Након тога преместите ПЦБ на коначну проверу.

Корак 6: Завршна инспекција и функционално тестирање

ПЦБ је сада спреман за тестирање и инспекцију. 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

Овај тест се користи за проверу функционалних и електричних карактеристика ПЦБ -а и проверу струјног, напонског, аналогног и дигиталног сигнала и дизајна кола описаних у захтевима за ПЦБ

Ако било који од параметара ПЦБ -а покаже неприхватљиве резултате, ПЦБ ће бити одбачен или одбачен у складу са стандардним процедурама компаније. Фаза тестирања је важна јер одређује успех или неуспех читавог процеса ПЦБА.

Корак 7: Завршно чишћење, дорада и отпрема:

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. Алати за чишћење под високим притиском на бази нерђајућег челика који користе деионизовану воду довољни су за чишћење свих врста прљавштине. Дејонизована вода не оштећује коло ПЦБ -а. Након прања, осушите ПЦБ компримованим ваздухом. Коначни ПЦБ је сада спреман за паковање и испоруку.