Mikä on PCB-kokoonpano?

Mikä on PCB-kokoonpano?

PCB kokoonpanoTermi "kokoaminen" viittaa prosessiin, jossa kaikki elektroniset komponentit, kuten vastukset, transistorit, diodit jne. kootaan painetulle piirilevylle, ja kokoonpanomenetelmä voi olla manuaalinen tai mekaaninen.   Ihmiset sekoittavat usein piirilevyjen kokoonpanon piirilevyjen valmistukseen, niissä on täysin erilaisia ​​prosesseja.   Mitä tulee piirilevyjen valmistukseen, se sisältää erittäin laajan valikoiman prosesseja, mukaan lukien suunnittelu ja prototyyppien valmistus, kun taas piirilevyjen kokoonpano alkaa piirilevyn valmistuksen jälkeen, ja kyse on komponenttien sijoittamisesta.

3 PCB-kokoonpanoteknologian tyyppiä

Elektronisten teknologioiden kehitys on tuonut enemmän mahdollisuuksia piirilevyjen kokoonpanoon.   Nykyään on kolme yleisesti käytettyä kokoonpanotekniikkaa, joista yksi on SMT (Surface Mount Technology), toinen on THT (Thru-Hole Technology) ja kolmas on kahden edellisen yhdistelmä.

Pinta-asennustekniikka

SMT-piirilevykokoonpano

SMT Assembly kootaan pääasiassa juottamalla pintaliitoslaitteita (SMD) piirilevylle.   Koska SMD-komponenttien vakiopaketti on pieni, koko prosessia on valvottava huolellisesti juotosliitosten korkean tarkkuuden ja oikean lämpötilan varmistamiseksi.   Onneksi SMT on täysin automatisoitu kokoonpanotekniikka, joka poimii automaattisesti yksittäiset komponentit ja sijoittaa ne piirilevylle äärimmäisen tarkasti.

Thru-Hole tekniikka

THT on perinteisempi piirilevyjen kokoonpanotekniikka, jossa asentaja asettaa elektronisia komponentteja, kuten kondensaattoreita, keloja ja suuria vastuksia ja induktoreja piirilevyyn reikien kautta.   SMT:hen verrattuna läpireikäkiinnitys mahdollistaa suurikokoisten komponenttien kokoamisen ja se tarjoaa vahvemman mekaanisen sidoksen, joka soveltuu myös paremmin testaukseen ja prototyyppien tekemiseen.   lisää THT PCB Assembly>>

Mixed PCB Assembly Technology

Elektroniikkatuotteet suunnitellaan yleensä pienemmiksi ja niissä on enemmän toimintoja, mikä asettaa niille korkeampia vaatimuksiapainetun piirilevyn kokoonpano.  Ihmisten on koottava erittäin monimutkaisia ​​piirejä rajoitettuun tilaan, haluttua vaikutusta on vaikea saavuttaa käyttämällä vain SMD:tä tai PTH:ta, meidän on yhdistettävä SMT- ja THT-tekniikka.   Käytettäessä sekapiirilevyn kokoonpanotekniikkaa on tehtävä asianmukaiset säädöt juottamisen ja kokoonpanon yksinkertaistamiseksi.

PCB:n kokoonpanoprosessi

Vaihe 1: Juotospastan leikkaaminen

Ensimmäisessä vaiheessa levylle levitetään juotospastaa.  Juotospasta on harmaa ja koostuu pienistä metallipalloista, jotka koostuvat 96,5 % tinasta, 3 % hopeasta ja 0,5 % kuparista. Muista käyttää sitä kontrolloidusti ja varmista, että se levitetään tarkasti oikeaan paikkaan.  Vuonna aPCB kokoonpanolinja, painetut piirilevyt ja juotosstensiilit pidetään mekaanisilla puristimilla ja tarkka määrä juotospastaa levitetään halutuille alueille.  Kone levittää lietteen stensiiliin, kunnes se peittää tasaisesti jokaisen avoimen alueen.   Lopuksi, kun poistamme stensiilin, voimme nähdä, että juotospasta jää oikeaan paikkaan.

Vaihe 2: Valitse ja aseta

Toisessa vaiheessa meidän on käytettävä pick and place -konetta, joka voi asettaa pinta-asennuskomponentit painetuille piirilevyille automaattisesti.   Tällä hetkellä SMD-komponentteja käytetään laajalti erilaisissa piirilevyissä, jotka voidaan koota suurella tehokkuudella.  Aiemmin poiminta ja paikka asetettiin manuaalisesti, ja kokoajan on kiinnitettävä paljon huomiota prosessin aikana varmistaakseen, että kaikki komponentit ovat oikeissa paikoissa.  Automaattista poimintaa ja paikkaa käyttävät robotit, jotka voivat työskennellä 24/7 ilman väsymystä, mutta se paransi tuottavuutta ja vähensi virheitä suuressa määrin.   Kone poimii painetut piirilevyt tyhjiökahvallaan ja siirtää ne sitten keräilyasemalle.  Sitten robotti sijoittaa piirilevyn asemalle, ja SMD-komponentit sijoitettaisiin juotospastan päälle tarkoituksenmukaisiin paikkoihin.

Step 3: Reflow Soldering

Poiminnan ja paikantamisen jälkeen piirilevykokoonpano siirtyisi uudelleenvirtausjuottoprosessiin.  Piirilevyt siirrettäisiin suureen reflow-uuniin kuljetushihnan kautta.  Uuni lämmitti karjut korkeissa lämpötiloissa, normaalisti noin 250 celsiusasteessa, jotta juote sulaisi juotospastassa.   Kun lämpöprosessi on valmis, piirikarjut siirrettäisiin uunin läpi, joka koostuu sarjasta viileämpiä lämmittimiä, mikä auttaisi jäähdyttämään ja jähmettymään sulanutta juotetta.  Reflow-juottamisen aikana kannattaa kiinnittää huomiota joihinkin erikoislevyihin, esimerkiksi kaksipuolisiin piirilevyihin.   Kaksipuolisten piirilevyjen kumpikin puoli on stensiili ja reflow juotettava erikseen, normaalisti se puoli, jossa on vähemmän komponentteja, juotetaan ensin uudelleen, sitten toinen puoli.

Vaihe 4: Tarkastus

Koottujen piirilevyjen toimivuus on testattava, koska uudelleenvirtausprosessi voi johtaa huonoon liitäntään tai jopa yhteyden puutteeseen.  Myös liike uudelleenvirtausjuottamisen aikana voi aiheuttaa oikosulkuja. Näin ollen tarkastus on keskeinen vaihe kokoonpanoprosessin aikana. Virheiden tarkastamiseen on useita menetelmiä, ja yleisesti käytettyjä ovat manuaaliset tarkastukset, röntgentarkastus ja automaattinen optinen tarkastus.  Säännölliset tarkastukset voidaan suorittaa uudelleenvirtausjuottamisen jälkeen, joten mahdolliset ongelmat voidaan tunnistaa, kunnes piirikorttikokoonpano siirtyy seuraavaan prosessiin.  Tällainen tarkastus voi auttaa valmistajia säästämään paljon rahaa, koska mitä nopeammin he havaitsevat ongelman, sitä nopeammin se voidaan ratkaista ilman aikaa, henkilöresursseja ja materiaaleja.

Vaihe 5: Läpireiän osan asennus

SMD-komponentteja lukuun ottamatta jotkin piirilevyt on ehkä asennettava muuntyyppisten komponenttien, kuten läpimenevien tai PTH-komponenttien, kanssa.  Joten kuinka koota nämä komponentit?  No, piirilevyissä on pinnoitettuja reikiä, jotka mahdollistavat PCB-komponenttien pääsyn signaalien siirtämiseen levyn yhdeltä puolelta toiselle puolelle.  Siksi juotospasta on käyttökelpoinen tässä tapauksessa, joten meidän on käytettävä muita juotosmenetelmiä PTH-komponenttien lisäämiseen, kuten manuaalinen juottaminen ja aaltojuotto.

Vaihe 6: Toimintatesti

Viimeisessä vaiheessa suoritetaan lopputarkastus PCBA:n toimivuuden testaamiseksi, kutsumme tätä prosessia "toimintatestiksi".  Tämä testi simuloi piirilevyn normaalia toimintaa ja tarkkailee piirilevyn sähköisiä ominaisuuksia, kun virtalähde ja analoginen signaali kulkevat piirilevyn läpi, jotta voidaan arvioida, onko PCBA pätevä.

Ehdotuksia piirilevyn kokoonpanon parantamiseksi

Painettujen piirien kokoonpanon yksityiskohtaisen prosessin selityksen jälkeen haluaisimme tarjota joitain ehdotuksia, jotka voivat parantaa PCBA:n laatua.

Komponentin koko

Piirilevyjen suunnitteluvaiheessa on erittäin tärkeää valita jokaiselle komponentille oikea pakkauskoko, yleisesti ottaen suosittelemme valitsemaan isommat paketit. Pienempien pakettien valinta voi johtaa mahdollisiin ongelmiin piirikortin kokoonpanovaiheessa, mikä vie paljon aikaa piirin muuttamiseen. Vaikka joissakin monimutkaisissa muokkauksissa, kuten komponenttien purkamisessa ja juottamisessa, koko piirilevyn kokoaminen uudelleen on paljon helpompaa.

Komponenttien jalanjälki

Komponenttien jalanjälki on toinen keskeinen näkökohta piirilevyn kokoonpanossa.  Jokainen jalanjälki on luotava tarkasti kunkin integroidun komponentin tietolomakkeessa määritellyn maakuvion mukaan. Väärästä jalanjäljestä voi johtua monia ongelmia, kuten epätasaisen lämmön aiheuttaminen integroituun komponenttiin juotosprosessin aikana, jolloin se tarttuu vain piirilevyn toiselle puolelle molempien puolen sijaan.  Lisäksi passiiviset SMD-komponentit, kuten vastukset, kondensaattorit ja induktorit, vaikuttaisivat myös pääasiassa komponenttiin liittyvän maakuvion virheellisten mittojen vuoksi ja komponentin tai raiteen kahteen tyynyyn kytkettyjen raitojen erilaisesta suuruudesta. leveys on liian leveä.

Komponenttien välinen etäisyys

Komponenttien välisen riittämättömän tilan aiheuttama ylikuumeneminen on yksi tärkeimmistä piirilevyhäiriöiden syistä, ja tämä ongelma on selvempi joissakin erittäin monimutkaisissa piireissä. Yhden komponentin sijoittaminen liian lähelle toista voi aiheuttaa erilaisia ​​ongelmia, joista vakavimmat voivat johtaa piirilevyn uudelleensuunnitteluun ja uudelleenvalmistukseen, mikä on aikaa vievä prosessi, joka lisää tarpeettomia kustannuksia.  Kun käytämme automatisoituja kokoonpano- ja testauskoneita, on tärkeää varmistaa, että jokainen komponentti pidetään kaukana mekaanisista osista, levyn reunasta ja kaikista muista komponenteista.  Liian pieni etäisyys komponenttien välillä tai komponenttien välillä, jotka on pyöritetty väärin, voi aiheuttaa ongelmia aaltojuottoprosessin aikana.  Jos esimerkiksi korkeampi komponentti edeltää matalammalla olevaa komponenttia aallon kulkemalla reitillä, hitsi heikkenee.

Päivitetty BOM

Sekä piirilevyjen suunnittelussa että kokoonpanoprosesseissa on tärkeää varmistaa, että materiaaliluettelo (BOM) päivitetään aina. Mahdolliset virheet tai epätarkkuudet BOM:ssa voivat aiheuttaa suuria ongelmia, jotka voivat lykätä koko kokoonpanovaihetta, koska valmistajien on käytettävä paljon aikaa ongelman selvittämiseen ja ratkaisemiseen.  Varmistaaksesi BOM:n tarkkuuden ja pätevyyden joka kerta kun päivität PCB-suunnittelun, sinun tulee tarkistaa materiaaliluettelo perusteellisesti ja huolellisesti.  Jos esimerkiksi olemassa olevaan projektiin lisätään uusi komponentti, on tarpeen varmistaa, että tuoteluettelo päivitetään vastaavasti.

Luottamusmiesten käyttö

Fiduaalit ovat pyöristettyjä kuparimuotoja, ne toimisivat maamerkkinä poiminta- ja paikkakokoonpanokoneissa. Fiduaalien avulla automatisoidut laitteet voivat tunnistaa levyn suunnan ja koota hienojakoisia pinta-asennuskomponentteja. Luottamushenkilöt voidaan jakaa kahteen luokkaan, jotka ovat globaalit fiduaalit ja paikalliset luottamushenkilöt. Painettujen piirilevyjen reunoihin sijoitetaan globaaleja fiduciaaleja, jotta levyn suunta X-Y-tasossa voidaan havaita pick and place -koneilla. Paikalliset fiduaalit sijoitetaan lähelle neliömäisten SMD-komponenttien kulmia, jolloin poiminta- ja sijoituskoneet voivat paikantaa komponentin jalanjäljen tarkasti, mikä voi auttaa vähentämään paikannusvirheitä piirilevyn kokoonpanon aikana. Sanalla sanoen, fiduaalit ovat erittäin tärkeitä piirilevyn kokoonpanossa, varsinkin kun levyssä on monia komponentteja, jotka eivät ole kaukana toisistaan.