Sa mga tuntunin ng modernong teknolohiya, ang mundo ay lumalaki sa napakabilis na rate, at ang impluwensya nito ay madaling mai-play sa ating pang-araw-araw na buhay. 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. Ang core ng mga aparatong ito ay electrical engineering, at ang core ay printed circuit board (PCB).

Ang isang PCB ay karaniwang berde at isang matibay na katawan na may iba’t ibang mga elektronikong sangkap dito. These components are welded to the PCB in a process called “PCB assembly” or PCBA. Ang PCB ay binubuo ng isang substrate na gawa sa fiberglass, mga layer ng tanso na bumubuo sa bakas, mga butas na bumubuo sa sangkap, at mga layer na maaaring panloob at panlabas. Sa RayPCB, maaari kaming magbigay ng hanggang sa 1-36 na mga layer para sa multi-layer na PROTOTYPES at 1-10 na mga layer para sa maraming mga batch ng PCB para sa paggawa ng dami. 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. Papayagan ng welding mask ang sangkap na maiwasan ang maikling pag-ikot sa track o iba pang mga bahagi.

Ginagamit ang mga bakas ng tanso upang ilipat ang mga elektronikong signal mula sa isang punto patungo sa isa pa sa isang PCB. These signals can be high-speed digital signals or discrete analog signals. Ang mga wires na ito ay maaaring gawing makapal upang makapagbigay ng lakas / lakas para sa sangkap ng power supply.

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”.

Ang mga sangkap ay pinagsama sa PCB upang paganahin ang PCB upang gumana tulad ng nakadisenyo. The most important thing is PCB function. Kahit na ang maliliit na resisttor ng SMT ay hindi mailalagay nang tama, o kahit na ang mga maliliit na track ay pinutol mula sa PCB, maaaring hindi gumana ang PCB. Samakatuwid, mahalaga na tipunin ang mga sangkap sa isang maayos na paraan. Ang PCB kapag ang pagtitipon ng mga sangkap ay tinatawag na PCBA o pagpupulong PCB.

Nakasalalay sa mga pagtutukoy na inilarawan ng customer o gumagamit, ang pagpapaandar ng PCB ay maaaring maging kumplikado o simple. PCB size also varies according to requirements.

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

Layer at disenyo ng PCB

Tulad ng nabanggit sa itaas, maraming mga layer ng signal sa pagitan ng mga panlabas na layer. Now we will discuss the types of outer layers and functions.

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

1 – Substrate: Ito ay isang matibay na plato na gawa sa FR-4 na materyal kung saan ang mga sangkap ay “napuno” o hinang. 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- Welding mask: Ito ay inilapat sa tuktok at ilalim na mga layer ng 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. Iniiwasan din ng welding mask ang hinang na hindi nais na mga bahagi at tinitiyak na pumapasok ang solder sa lugar para sa hinang, tulad ng mga butas at pad. 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. Nagbibigay ang layer ng mahalagang impormasyon tungkol sa PCB.

There are 3 types of PCBS according to the substrate classification

1- Rigid PCB:

Ang mga PCB ay ang karamihan sa mga PCB device na nakikita natin sa iba’t ibang mga uri ng PCB. Ang mga ito ay mahirap, matibay at matibay PCBS, na may iba’t ibang mga kapal. The main material is fiberglass or simple “FR4”. Ang FR4 ay nangangahulugang “flame retarder-4”. Ang mga katangian ng self-extinguishing ng FR-4 ay ginagawang kapaki-pakinabang para sa paggamit ng maraming mga hard-core na pang-industriya na elektronikong aparato. The FR-4 has thin layers of copper foil on both sides, also known as copper-clad laminates. Ang mga fr-4 na tanso na nakasuot ng tanso ay pangunahing ginagamit sa mga power amplifier, mga switching power supply mode, servo motor driver, atbp. Sa kabilang banda, isa pang matibay na PCB substrate na karaniwang ginagamit sa mga gamit sa bahay at mga produktong IT ay tinatawag na paper phenolic PCB. Ang mga ito ay magaan, mababang density, mura at madaling masuntok. Ang mga calculator, keyboard at daga ay ilan sa mga application nito.

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.Ang mga ganitong uri ng PCBS ay maaaring magamit para sa mga application na nangangailangan ng mga thermal sangkap tulad ng mga high power leds, laser diode, atbp.

Installation technology type:

SMT: Ang SMT ay nangangahulugang “teknolohiyang mount mount”. Ang mga bahagi ng SMT ay napakaliit ng laki at may iba’t ibang mga pakete tulad ng 0402,0603 1608 para sa mga resistor at capacitor. Katulad nito, para sa integrated circuit ics, mayroon kaming SOIC, TSSOP, QFP at BGA.

Ang pagpupulong ng SMT ay napakahirap para sa mga kamay ng tao at maaaring maging proseso ng pagproseso ng oras, kaya’t pangunahing ginagawa ito ng mga automated na pickup at mga robot ng pagkakalagay.

THT: Ang THT ay kumakatawan sa through-hole na teknolohiya. 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.

Mga kinakailangan sa proseso ng pagpupulong:

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. Dapat gawin ng mga tagagawa ang mga pangunahing hakbang na ito ng DFM upang matiyak ang isang walang kamaliang PCB.

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. Dapat suriin ang direksyon ng IC notch / head.

Ang elemento na nangangailangan ng heat sink ay dapat magkaroon ng sapat na puwang upang mapaunlakan ang iba pang mga elemento upang ang hawaw ng init ay hindi hawakan.

2-Hole and through-hole spacing:

The spacing between holes and between holes and traces should be checked. Ang pad at sa pamamagitan ng butas ay hindi dapat mag-overlap.

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. Sa RayPCB, gumagamit kami ng mga makabagong kagamitan sa OEM upang magbigay ng mga serbisyo ng PCB OEM, paghihinang ng alon, pagsubok sa PCB card at pagpupulong ng SMT.

Proseso ng sunud-sunod na PCB Assembly (PCBA):

Hakbang 1: Mag-apply ng solder paste gamit ang template

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. Ang template at PCB ay pinagsama-sama ng isang mekanikal na kabit, at ang solder paste ay inilapat nang pantay-pantay sa lahat ng mga bukana sa board sa pamamagitan ng isang aplikator. Apply solder paste evenly with applicator. Samakatuwid, ang naaangkop na solder paste ay dapat gamitin sa aplikator. Kapag ang aplikator ay tinanggal, ang i-paste ay mananatili sa nais na lugar ng PCB. Ang grey solder paste na 96.5% na gawa sa lata, naglalaman ng 3% pilak at 0.5% na tanso, walang lead. After heating in Step 3, the solder paste will melt and form a strong bond.

Step 2: Automatic placement of components:

Ang pangalawang hakbang ng PCBA ay upang awtomatikong ilagay ang mga bahagi ng SMT sa PCB. Ginagawa ito sa pamamagitan ng paggamit ng pick and place robot. Sa antas ng disenyo, lumilikha ang taga-disenyo ng isang file at ibibigay ito sa awtomatikong robot. Ang file na ito ay may paunang naka-program na X, Y na mga coordinate ng bawat sangkap na ginamit sa PCB at kinikilala ang lokasyon ng lahat ng mga bahagi. 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.

Bago ang pagdating ng robotic pickup at mga pagkakalagay machine, ang mga tekniko ay kukuha ng mga sangkap gamit ang sipit at ilagay ito sa PCB sa pamamagitan ng maingat na pagtingin sa lokasyon at pag-iwas sa anumang mga kamay na nakikipagkamay. This results in high levels of fatigue and poor vision for technicians, and leads to a slow PCB assembly process for SMT parts. Kaya’t ang potensyal para sa error ay mataas.

Habang tumatanda ang teknolohiya, ang mga awtomatikong robot na kumukuha at naglalagay ng mga bahagi ay nagbabawas ng workload ng mga technician, na nagpapagana ng mabilis at tumpak na paglalagay ng bahagi. Ang mga robot na ito ay maaaring gumana 24/7 nang walang pagkapagod.

Hakbang 3: Reflow welding

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. Sapat ang temperatura upang matunaw ang panghinang. Ang natunaw na solder pagkatapos ay humahawak ng sangkap sa PCB at bumubuo ng magkasanib. After high temperature treatment, the PCB enters the cooler. These coolers then solidify the solder joints in a controlled manner. Ito ay magtataguyod ng isang permanenteng koneksyon sa pagitan ng bahagi ng SMT at ng PCB. Sa kaso ng isang dalwang panig na PCB, tulad ng inilarawan sa itaas, ang panig ng PCB na may mas kaunti o mas maliit na mga bahagi ay gagamot muna mula sa mga hakbang 1 hanggang 3, at pagkatapos ay sa kabilang panig.

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

Hakbang 4: Marka ng inspeksyon at inspeksyon

Matapos ang pag-solder ng reflow, posible na ang mga sangkap ay hindi nakahanay dahil sa ilang maling paggalaw sa tray ng PCB, na maaaring magresulta sa maikli o bukas na mga koneksyon sa circuit. These defects need to be identified, and this identification process is called inspection. Ang mga inspeksyon ay maaaring maging manu-manong at awtomatiko.

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. Samakatuwid, ang pamamaraang ito ay hindi magagawa para sa paunang mga board ng SMT dahil sa hindi tumpak na mga resulta. Gayunpaman, ang pamamaraang ito ay magagawa para sa mga plato na may mga bahagi ng THT at mas mababang mga density ng bahagi.

B. Pagtuklas ng optikal:

Magagawa ang pamamaraang ito para sa maraming dami ng PCBS. Gumagamit ang pamamaraan ng mga awtomatikong machine na may mataas na lakas at mataas na resolusyon ng mga camera na naka-mount sa iba’t ibang mga anggulo upang matingnan ang mga solder joint mula sa lahat ng direksyon. Nakasalalay sa kalidad ng magkasanib na panghinang, ang ilaw ay magpapakita ng magkasanib na solder sa iba’t ibang mga anggulo. 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. Ang mga inspeksyon ay kailangang isagawa nang regular upang maiwasan ang mga pagkaantala, gastos sa paggawa at materyal.

Hakbang 5: Ang pag-aayos at hinang ng bahagi ng THT

Ang mga bahagi ng through-hole ay karaniwan sa maraming mga board ng PCB. These components are also called plated through holes (PTH). Ang mga lead ng mga sangkap na ito ay dadaan sa mga butas sa PCB. Ang mga butas na ito ay konektado sa iba pang mga butas at sa pamamagitan ng mga butas ng mga bakas ng tanso. Kapag ang mga elementong THT na ito ay ipinasok at hinang sa mga butas na ito, nakakakonekta ang mga ito sa ibang mga butas sa parehong PCB tulad ng dinisenyo na circuit. 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. Ang isang tekniko ay karaniwang itinalaga na magsingit ng isang bahagi nang paisa-isa at ipasa ang board sa iba pang mga tekniko na nagpapasok ng isa pang bahagi sa parehong board. Therefore, the circuit board will be moved around the assembly line to get the PTH component to fill on it. Ginagawa nitong mahaba ang proseso, at maraming mga kumpanya ng disenyo at pagmamanupaktura ng PCB ang umiwas sa paggamit ng mga bahagi ng PTH sa kanilang mga disenyo ng circuit. Ngunit ang bahagi ng PTH ay nananatiling paborito at pinakakaraniwang ginagamit na sangkap ng karamihan sa mga taga-disenyo ng circuit.

B. Paghihinang ng alon:

Ang awtomatikong bersyon ng manu-manong hinang ay hinang ng alon. Sa pamamaraang ito, sa sandaling mailagay ang elemento ng PTH sa PCB, ang PCB ay inilalagay sa isang conveyor belt at inilipat sa isang nakatuong oven. Dito, ang mga alon ng tinunaw na solder ay nagwisik sa substrate ng PCB kung saan naroroon ang mga lead lead. Ito ay agad na magwelding ng lahat ng mga pin. 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. Pagkatapos nito, ilipat ang PCB para sa huling inspeksyon.

Hakbang 6: Pangwakas na inspeksyon at pagganap na pagsubok

Handa na ang PCB para sa pagsubok at inspeksyon. 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

Ang pagsubok na ito ay ginagamit upang suriin ang mga katangian ng pagganap at elektrikal ng PCB at patunayan ang kasalukuyang, boltahe, analog at digital signal at mga disenyo ng circuit na inilarawan sa mga kinakailangan sa PCB

Kung ang alinman sa mga parameter ng PCB ay nagpapakita ng hindi katanggap-tanggap na mga resulta, ang PCB ay itatapon o i-scrapped alinsunod sa karaniwang mga pamamaraan ng kumpanya. Mahalaga ang yugto ng pagsubok sapagkat tinutukoy nito ang tagumpay o pagkabigo ng buong proseso ng PCBA.

Hakbang 7: Pangwakas na paglilinis, pagtatapos at pagpapadala:

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. Hindi kinakalawang na asero batay sa mga tool sa paglilinis ng mataas na presyon gamit ang deionized na tubig ay sapat upang linisin ang lahat ng mga uri ng dumi. Ang deionized na tubig ay hindi makapinsala sa circuit ng PCB. Pagkatapos hugasan, tuyo ang PCB sa naka-compress na hangin. Ang huling PCB ay handa na ngayong mai-pack at maipadala.