När det gäller modern teknik växer världen i mycket snabb takt, och dess inflytande kan lätt spela in i vårt dagliga liv. Hur vi lever har förändrats dramatiskt och detta tekniska framsteg har lett till många avancerade enheter som vi inte ens tänkte på för tio år sedan. Kärnan i dessa enheter är elektroteknik, och kärnan är kretskort (PCB).

Ett kretskort är vanligtvis grönt och är en styv kropp med olika elektroniska komponenter på. Dessa komponenter svetsas till kretskortet i en process som kallas “PCB -montering” eller PCBA. PCB består av ett underlag av glasfiber, kopparlager som utgör spåret, hål som utgör komponenten och lager som kan vara inre och yttre. På RayPCB kan vi tillhandahålla upp till 1-36 lager för flera lager PROTOTYPER och 1-10 lager för flera partier PCB för volymproduktion. För enkel- och dubbelsidig PCBS finns ett yttre lager men inget inre lager.

The substrate and components are insulated with solder film and held together with epoxy resin.Svetsmasken kan vara grön, blå eller röd, vilket är vanligt i PCB -färger. Svetsmasken gör att komponenten kan undvika kortslutning till spåret eller andra komponenter.

Kopparspår används för att överföra elektroniska signaler från en punkt till en annan på ett kretskort. Dessa signaler kan vara digitala höghastighetssignaler eller diskreta analoga signaler. Dessa trådar kan göras tjocka för att ge ström/ström för komponentströmförsörjning.

I de flesta PCBS som ger hög spänning eller ström finns det ett separat jordningsplan. Komponenter på det översta lagret är anslutna till det interna GND -planet eller interna signalskiktet via “Vias”.

Komponenter monteras på kretskortet för att kretskortet ska fungera som det är utformat. Det viktigaste är PCB -funktion. Även om de små SMT -motstånden inte är korrekt placerade, eller om små spår klipps från kretskortet, kanske inte kretskortet fungerar. Därför är det viktigt att montera komponenter på ett korrekt sätt. Kretskortet vid montering av komponenter kallas PCBA eller monterings -kretskort.

Beroende på specifikationerna som beskrivs av kunden eller användaren kan kretskortets funktion vara komplex eller enkel. PCB -storleken varierar också beroende på kraven.

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

PCB -lager och design

Som nämnts ovan finns det flera signalskikt mellan de yttre skikten. Now we will discuss the types of outer layers and functions.

Förstå PCB -kortmonteringsprocessen och känna den gröna charmen med PCBD

1-Substrat: Detta är en styv platta av FR-4-material på vilket komponenterna är ”fyllda” eller svetsade. Detta ger styvhet för kretskortet.

2- Kopparlager: Tunt kopparfolie appliceras på PCB: s topp och botten för att göra kopparspårets topp och botten.

3- Svetsmask: Den appliceras på de övre och nedre skikten på kretskortet. This is used to create non-conducting areas of the PCB and insulate the copper traces from each other to protect against short circuits. Svetsmasken undviker också svetsning av oönskade delar och säkerställer att lödet kommer in i området för svetsning, till exempel hål och kuddar. Dessa hål ansluter THT -komponenten till kretskortet medan PAD används för att hålla SMT -komponenten.

4- Skärm: De vita etiketterna vi ser på PCBS för komponentkoder, till exempel R1, C1 eller någon beskrivning på PCBS eller företagslogotyper, är alla gjorda av skärmlager. Skärmskiktet ger viktig information om kretskortet.

Det finns 3 typer av PCBS enligt substratklassificeringen

1- Rigid PCB:

PCB är de flesta PCB -enheter vi ser i olika typer av PCB. Dessa är hårda, styva och robusta PCBS, med olika tjocklekar. Huvudmaterialet är glasfiber eller enkelt ”FR4”. FR4 står för ”flame retarder-4”. De självsläckande egenskaperna hos FR-4 gör den användbar för användning av många industriella elektroniska enheter. FR-4 har tunna lager kopparfolie på båda sidor, även kända som kopparklädda laminat. Fr-4 kopparklädda laminat används huvudsakligen i effektförstärkare, strömförsörjningsläge, servomotordrivrutiner etc. Å andra sidan kallas ett annat styvt PCB -substrat som vanligen används i hushållsapparater och IT -produkter pappersfenoliskt PCB. De är lätta, låga densitet, billiga och lätta att slå. Kalkylatorer, tangentbord och möss är några av dess applikationer.

2- Flexibel PCB:

Flexibel PCBS är tillverkad av substratmaterial som Kapton och tål mycket höga temperaturer samtidigt som den är så tjock som 0.005 tum. Den kan enkelt böjas och användas i kontakter för bärbar elektronik, LCD -skärmar eller bärbara datorer, tangentbord och kameror, etc.

3-metallskärna PCB:

Dessutom kan ett annat PCB -substrat användas som aluminium, vilket är mycket effektivt för kylning.Dessa typer av PCBS kan användas för applikationer som kräver termiska komponenter som högeffekts -lysdioder, laserdioder etc.

Installation technology type:

SMT: SMT står för ”ytmonterad teknik”. SMT -komponenter är mycket små i storlek och finns i olika paket som 0402,0603 1608 XNUMX för motstånd och kondensatorer. På samma sätt har vi för integrerade kretsar SOIC, TSSOP, QFP och BGA.

SMT -montering är mycket svårt för mänskliga händer och kan vara en tidsbearbetningsprocess, så det görs främst av automatiserade pickup- och placeringsrobotar.

THT: THT står för genomgående hålteknik. Komponenter med ledningar och ledningar, såsom motstånd, kondensatorer, induktorer, PDIP -ics, transformatorer, transistorer, IGBT, MOSFET, etc.

Komponenterna måste sättas in på ena sidan av kretskortet på en komponent och dras i benet på den andra sidan, klippa av benet och svetsas. THT -montering sker vanligtvis med handsvetsning och är relativt lätt.

Förutsättningar för montering:

Innan själva PCB -tillverkningen och PCB -monteringsprocessen kontrollerar tillverkaren kretskortet för eventuella defekter eller fel i kretskortet som kan orsaka felet. Denna process kallas Manufacturing design (DFM) -processen. Tillverkare måste utföra dessa grundläggande DFM -steg för att säkerställa ett felfritt kretskort.

1- Komponentlayout-överväganden: Genomgående hål måste kontrolleras för komponenter med polaritet. Liksom elektrolytkondensatorer måste kontrolleras polaritet, diodanod och katodpolaritetskontroll, SMT tantal kondensatorpolaritetskontroll. IC -spår/huvudriktning måste kontrolleras.

Elementet som kräver kylflänsen ska ha tillräckligt med utrymme för att rymma andra element så att kylflänsen inte vidrör.

Avstånd mellan två hål och genomgående hål:

Avståndet mellan hål och mellan hål och spår bör kontrolleras. Pad och genomgående hål får inte överlappa varandra.

3- Brazing pad, thickness, line width shall be taken into account.

Genom att utföra DFM -inspektioner kan tillverkare enkelt minska tillverkningskostnaderna genom att minska antalet skrotpaneler. This will help in fast steering by avoiding DFM level failures. At RayPCB, we provide DFM and DFT inspection in circuit assembly and prototyping. På RayPCB använder vi toppmodern OEM-utrustning för att tillhandahålla PCB-OEM-tjänster, våglödning, test av PCB-kort och SMT-montering.

PCB-montering (PCBA) steg-för-steg-process:

Steg 1: Applicera lödpasta med hjälp av mall

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. Mallen och kretskortet hålls samman av en mekanisk fixtur, och lödpastan appliceras jämnt på alla öppningar i brädet genom en applikator. Applicera lödpasta jämnt med applikator. Därför måste lämplig lödpasta användas i applikatorn. När applikatorn har tagits bort kommer pastan att förbli i det önskade området på kretskortet. Grå lodpasta 96.5% av tenn, innehållande 3% silver och 0.5% koppar, blyfritt. Efter uppvärmning i steg 3 smälter lödpastan och bildar en stark bindning.

Step 2: Automatic placement of components:

Det andra steget i PCBA är att automatiskt placera SMT -komponenterna på kretskortet. Detta görs med hjälp av en pick and place -robot. På designnivå skapar designern en fil och tillhandahåller den till den automatiserade roboten. Denna fil har de förprogrammerade X, Y-koordinaterna för varje komponent som används i kretskortet och identifierar platsen för alla komponenter. Using this information, the robot only needs to place the SMD device accurately on the board. Plocka och placera roboten kommer att plocka upp komponenter från dess vakuumarmatur och placera dem exakt på lödpastan.

Före tillkomsten av robothämtnings- och placeringsmaskiner skulle tekniker plocka upp komponenter med en pincett och placera dem på kretskortet genom att noggrant titta på platsen och undvika att skaka hand. This results in high levels of fatigue and poor vision for technicians, and leads to a slow PCB assembly process for SMT parts. Så risken för fel är hög.

När tekniken mognar minskar automatiserade robotar som plockar upp och placerar komponenter arbetsmängden för tekniker, vilket möjliggör snabb och exakt komponentplacering. Dessa robotar kan arbeta dygnet runt utan trötthet.

Steg 3: Reflow -svetsning

Det tredje steget efter installation av elementen och applicering av lödpastan är återflödessvetsning. Återflödessvetsning är processen för att placera kretskortet på ett transportband med komponenter. Transportören flyttar sedan kretskortet och komponenterna till en stor ugn, som ger en temperatur på 250 o C. Temperaturen är tillräcklig för att smälta lödet. Det smälta lodet håller sedan komponenten vid kretskortet och bildar fogen. After high temperature treatment, the PCB enters the cooler. Dessa kylare stelnar sedan lödfogarna på ett kontrollerat sätt. Detta kommer att skapa en permanent anslutning mellan SMT -komponenten och kretskortet. I fallet med ett dubbelsidigt kretskort, såsom beskrivits ovan, behandlas kretskortssidan med färre eller mindre komponenter först från steg 1 till 3 och sedan till andra sidan.

Förstå PCB -kortmonteringsprocessen och känna den gröna charmen med PCBD

Steg 4: Kvalitetskontroll och inspektion

Efter återlödning är det möjligt att komponenterna är felriktade på grund av felaktig rörelse i kretskortet, vilket kan resultera i kortslutning eller öppen kretsanslutning. These defects need to be identified, and this identification process is called inspection. Inspektioner kan vara manuella och automatiserade.

A. Manuell kontroll:

Because the PCB has small SMT components, visual inspection of the board for any misalignment or malfunction can cause technician fatigue and eye strain. Därför är denna metod inte möjlig för avancerade SMT -brädor på grund av felaktiga resultat. Denna metod är dock genomförbar för plattor med THT -komponenter och lägre komponenttätheter.

B. Optisk detektion:

Denna metod är möjlig för stora mängder PCBS. Metoden använder automatiserade maskiner med hög effekt och högupplösta kameror monterade i olika vinklar för att se lödfogarna från alla håll. Beroende på lödfogens kvalitet reflekterar ljuset av lödfogen i olika vinklar. Denna automatiska optiska inspektionsmaskin (AOI) är mycket snabb och kan bearbeta stora mängder PCBS på mycket kort tid.

CX – stråleinspektion:

Röntgenmaskinen tillåter tekniker att skanna kretskortet för att se interna defekter. Detta är inte en vanlig inspektionsmetod och används endast för komplexa och avancerade PCBS. Om de inte används på rätt sätt kan dessa inspektionsmetoder resultera i omarbetning eller föråldrad kretskort. Inspektioner måste utföras regelbundet för att undvika förseningar, arbetskraft och materialkostnader.

Steg 5: Fixering och svetsning av THT -komponenter

Genomgående hålskomponenter är vanliga på många kretskort. These components are also called plated through holes (PTH). Ledningarna för dessa komponenter passerar genom hål i kretskortet. Dessa hål är kopplade till andra hål och genomgående hål med kopparspår. När dessa THT -element sätts in och svetsas i dessa hål, är de elektriskt anslutna till andra hål på samma kretskort som den konstruerade kretsen. Dessa PCBS kan innehålla vissa THT -komponenter och många SMD -komponenter, så svetsmetoden som beskrivs ovan är inte lämplig för THT -komponenter när det gäller SMT -komponenter, såsom reflow -svetsning. Så de två huvudtyperna av THT -komponenter som är svetsade eller monterade är

A. Manuell svetsning:

Manuella svetsmetoder är vanliga och kräver ofta mer tid än en automatisk installation för SMT. En tekniker tilldelas vanligtvis att sätta in en komponent i taget och skicka kortet till andra tekniker som sätter in en annan komponent på samma kort. Därför kommer kretskortet att flyttas runt löpande band för att få PTH -komponenten att fylla på den. Detta gör processen lång och många PCB -design- och tillverkningsföretag undviker att använda PTH -komponenter i sina kretskonstruktioner. Men PTH -komponenten är fortfarande den favorit- och vanligaste komponenten av de flesta kretsdesigners.

B. Våglödning:

Den automatiska versionen av manuell svetsning är vågsvetsning. I denna metod, när PTH -elementet placerats på kretskortet, placeras kretskortet på ett transportband och flyttas till en dedikerad ugn. Här stänker vågor av smält lödning in i PCB -substratet där komponentledningarna finns. Detta kommer att svetsa alla stift omedelbart. Denna metod fungerar dock bara med ensidig PCBS och inte dubbelsidig PCBS, eftersom smält lod på ena sidan av kretskortet kan skada komponenter på den andra. Efter detta, flytta kretskortet för slutinspektion.

Steg 6: Slutkontroll och funktionstestning

PCB är nu redo för testning och inspektion. 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

Detta test används för att kontrollera funktionella och elektriska egenskaper hos kretskortet och validera ström, spänning, analog och digital signal och kretsdesign som beskrivs i kretskortets krav

Om någon av kretskortets parametrar visar oacceptabla resultat, kommer kretskortet att kasseras eller skrotas enligt standardföretagets standardförfaranden. Testfasen är viktig eftersom den avgör framgången eller misslyckandet av hela PCBA -processen.

Steg 7: Slutstädning, efterbehandling och frakt:

Nu när kretskortet har testats i alla aspekter och förklarats normalt, är det dags att rensa upp oönskat restflöde, fingerskrapor och olja. Rostfritt stålbaserade högtrycksrengöringsverktyg med avjoniserat vatten är tillräckliga för att rengöra alla typer av smuts. Avjoniserat vatten skadar inte kretskortet. Efter tvätt, torka kretskortet med tryckluft. Det sista kretskortet är nu klart att packas och skickas.