Процесс сборки печатных плат (PCBA) 

В эту электрическую эпоху все потребности зависят от электронных продуктов. Каждое электронное устройство имеет печатную плату, называемую PCB. В этой статье будет обсуждаться процесс сборки печатных плат (PCBA).

В каждом электронном устройстве можно увидеть зеленую деталь, в которую установлено множество маленьких компонентов. Эта зеленая плата называется PCB. Поэтому продолжайте читать, чтобы узнать подробный процесс сборки PCB.

Основы проектирования печатных плат
В проектировании печатных плат базовой единицей является многослойная плата. Эти слои играют важную роль в общей функциональности печатной платы. Однако мы обсудим эти слои более подробно.

Плата представляет собой основную жесткую плату, на которой размещены различные компоненты печатной платы. Этот слой изготовлен из материала FR-4 и обеспечивает общую прочность печатной платы.

1. Медная фольга: это второй слой, который покрывает верхнюю и нижнюю части PCB в виде медной фольги.
2. Маска пайки: третий слой на верхней и нижней части PCB обеспечивает недиэлектрические области, способствуя разделению медных трасс, чтобы избежать короткого замыкания.
3. Шелкография: мы обычно видим на PCB белые маркировки, такие как C1, R1 или логотип компании. Эти белые маркировки выполнены методом трафаретной печати.

Следовательно, это слои, содержащиеся в PCB. Сейчас мы обсудим три основных типа PCB.

Жёсткие PCB являются основным покрытием большинства процессов сборки печатных плат (PCBA). Однако они состоят из немногих материалов. Эти материалы включают FR-4, стекловолокно, фенольную смолу или эпоксидную смолу.
Гибкие платы: они изготовлены из материалов, подобных Kapton. Они также могут выдерживать высокие температуры при толщине около 0,005 дюйма.
PCB с металлическим сердечником: это альтернатива жёстким PCB. Они сделаны из металлического сердечника, такого как алюминий. Однако они очень эффективны в теплоотведении.

Перед процессом сборки
Прежде чем начать процесс сборки печатных плат (PCBA), необходимо предпринять определенные меры. Эти основные шаги помогают производителям сборки печатных плат проверить общую функциональность. Разные компании по сборке печатных плат требуют проектную документацию с некоторыми дополнительными требованиями. Таким образом, производитель может проверить проектные файлы и устранить любые проблемы, которые могут повлиять на функциональность компонентов печатной платы.

Таким образом, это шаги проверки DFM для печатной платы. Производитель сканирует весь дизайн во время проверки DFM, чтобы выявить любые недостающие функции или ошибки. В зависимости от характера проблемы эти ошибки могут в той или иной мере нарушить функционирование печатной платы.

Кроме того, сборка печатной платы начинается после углубленного сканирования этих проблем или ошибок. Когда производитель решает каждую проблему, начинается сам процесс, который вы можете увидеть ниже.

Этапы процесса PCBA
До начала сборки плата называется прототипной платой. Этот процесс сборки печатных плат (PCBA) включает нанесение паяльной пасты на прототипную плату, а также на другие компоненты, такие как резисторы и конденсаторы.

Шаг 1: Трафаретная паста
На первом этапе нанесите припой на все участки платы PCB, на которые будут установлены компоненты. Нанесите пасту на трафарет из нержавеющей стали. Затем механический фиксатор соединяет трафарет и PCB. Эта работа выполняется с помощью аппликатора.

Теперь аппликатор равномерно распределяет пасту по PCB, заполняя все целевые участки. Однако припой содержит 96,5% олова, 3% серебра и 0,5% меди. При этом свинец в составе отсутствует.

Шаг 2: Подбор и размещение
После подготовки мест для пайки следующим шагом является размещение компонентов на печатной плате с помощью монтажного оборудования. Для этого производители сборки печатных плат вводят файлы проектирования в устройство. Сканируя файлы проектирования, машина подбирает компоненты и размещает их в точном положении.

Ранее, до появления таких машин, эта работа выполнялась профессиональными техническими специалистами с высокой степенью внимательности. В результате технические специалисты сталкивались с проблемами зрения, сильной усталостью и медленным процессом.

Таким образом, процесс был более подвержен ошибкам. Однако с появлением этих машин сборка печатных плат теперь стала точной и удобной. Кроме того, эти машины могут работать круглосуточно.

Шаг 3: Лужение пайкой с обратным потоком
После того как компоненты и паяльная паста размещены на печатной плате (PCB), следующим шагом является лужение пайкой с обратным потоком. В этом процессе PCB и компоненты помещаются на конвейер, который перемещает их в печь и обеспечивает температуру в 250°C.

Этой температуры достаточно для расплавления паяльной пасты. Это расплавление поможет PCB корректно разместить все компоненты и сформировать соединения. После этого платы поступают в охладитель, где соединения охлаждаются контролируемым образом.

Такое охлаждение позволяет сформировать постоянные соединения между компонентами и PCB. Однако, если PCB двусторонняя, после этого процесса аналогичная обработка проводится с другой стороны. Первой обрабатывается та сторона, на которой меньше компонентов.

Шаг 4: Проверка и контроль качества
После завершения процесса пайки в печи необходимо провести некоторые проверки. Из-за перемещений мелкие компоненты на PCB могут вызывать некоторые дефекты, которые необходимо устранить с помощью проверок. На этом этапе производитель сборки PCB может провести три типа инспекции.

Ручная проверка: из-за маленького размера компонентов ручная проверка может быть невозможна. Для технического персонала работа на таком уровне плотности будет затруднительной. Однако если плата оснащена функцией THT, это будет применимо.
Оптическая проверка: этот метод пригоден для больших объемов PCB. В машины встроены различные высококачественные камеры, которые могут наблюдать соединения с разных направлений. Поскольку эта проверка выполняется точно и быстро, требуемое время минимально.
Рентгеновская проверка: эта проверка проводится для выявления внутренних дефектов. Требуется, чтобы технический персонал анализировал наличие неисправностей или проблем во внутренних слоях. Неправильное сканирование может привести к сбою PCB.

Шаг 5: Вставка сквозных компонентов
На пятом шаге сборки PCB завершена вставка сквозных компонентов. Эти компоненты также называются электролитическими сквозными отверстиями. Они проходят через отверстия на PCB. Каждое отверстие соединено медными дорожками с другой точкой.

Когда эти компоненты вставлены в отверстия, формируется электрическая сеть между отверстиями и компонентами.

Шаг 6: Финальная проверка и функциональное тестирование
После выполнения всех вышеуказанных шагов, последним этапом является проверка функциональности. Доступные тесты будут подавать электрические сигналы для проверки выходов и определённых разъёмов.

Для этого требуются некоторые лабораторные приборы, такие как цифровой мультиметр, генератор функций и осциллограф. Этот тест имеет решающее значение для проверки наличия каких-либо неисправностей, проблем или ошибок.

Технология сквозного монтажа (THT)

Под технологией сквозного монтажа понимается процесс введения выводов компонента в отверстия на печатной плате (PCB). Для выполнения этой задачи требуется координация как ручных, так и автоматических процессов.

1. Размещение компонентов: этот этап требует ручного вмешательства инженера. Инженер быстро размещает компоненты в целевых позициях в соответствии с проектной документацией. Однако для достижения точных результатов размещение должно осуществляться в соответствии с установленной процедурой.
2. Проверка и корректировка: после размещения всех компонентов печатная плата помещается в соответствующую транспортную рамку для сканирования точности расположения компонентов. Это облегчает исправление возможных ошибок.
3. Волнопайка: наконец, компоненты припаиваются с помощью волновой пайки. Плата медленно проходит через волну с температурой около 500°F. После этого все детали надежно закреплены на плате.

Технология поверхностного монтажа (SMT) и процесс сборки
В процессе сборки с использованием технологии поверхностного монтажа все этапы автоматизированы по сравнению с предыдущими методами.

Печать паяльной пасты: Компоненты устанавливаются на плату с помощью печати паяльной пасты. Шаблон используется для точного нанесения пасты. Однако высококачественные изделия проверяются при помощи инспектора паяльной пасты.
Установка компонентов: После печати паяльной пасты плата отправляется на монтажный автомат, где устанавливаются компоненты.
Реконтный пайка: После установки компонентов плата проходит через печь с температурой около 500°F. Это обеспечивает надежное закрепление деталей на плате.

Заключение

После завершения процесса сборки печатных плат (PCBA) все изделия отправляются в указанное место. На протяжении всего этого процесса все сотрудники усердно трудятся, тщательно проверяя каждый этап, чтобы избежать любых ошибок. Работа выполняется с высокой точностью, а продукция изготавливается для удовлетворения потребностей клиентов.