Kas olete kunagi mõelnud, kuidas teie nutitelefon või arvuti tegelikult töötab? Kõik algab nn PCB -montaažiga - protsess, mis toob ellu elektroonilised vooluringid. Ilma selleta poleks tänapäevaseid seadmeid olemas.
PCB -komplekt ühendab kõik olulised komponendid vooluahelaga. Selle protsessi mõistmine aitab teil paremini kujundada, probleeme kiiremini lahendada ja kulukaid vigu vältida.
Selles postituses saate teada, mis on PCB assamblee, miks see on oluline ja kuidas iga samm töötab - algusest lõpuni.
Mis on PCB -komplekt?
Trükitud vooluahela tahvlid ehk PCB -d on kõikjal. Telefonidest kuni külmikuteni on need õhukesed, sageli vaskjoontega rohelised tahvlid, mis ühendavad erinevaid elektroonilisi osi. Kuid iseenesest ei tee PCB -d midagi. Nad on lihtsalt tühjad teed. Paneb nad tööle PCB kokkupaneku või PCBA protsessi.
Siin läheb see huvitavaks. PCB on lihtsalt alus - nagu tühi lõuend. PCBA tähendab, et lisame sellele tahvlile tegelikult komponendid, nagu takistid, laastud ja pistikud, et see saaks toimida. Seda kasutatakse erinevate tehnoloogiate, sageli SMT ja THT abil ning hõlmab jootmist, kontrollimist ja testimist.
PCB tootmist on lihtne segada kokkupanekuga, kuid need pole samad. Manufacturing keskendub palja tahvli valmistamisele, kasutades vase, klaaskiust, jootemaski ja siidistkraani. Kokkupanek juhtub pärast seda - see kõik on seotud osade paigutamise ja kinnitamisega, mis panevad lauale tööle.
Leiate kokkupandud PCB -sid igasuguste elektroonikas. Mõelge nutitelefonidele, teleritele, elektriratastele, pesumasinatele, ruuteritele või isegi masinatele. Mõni on pisikesed, pakitud väikeste laastudega. Teised on suured ja koormatud elektritööde osadega. Olenemata suurusest, muudab PCBA vaikse tahvli millekski, mis töötleb, ühendab või annab teie seadme.
Ülevaade PCB kokkupaneku protsessist
Enne kui vooluahela teeb midagi kasulikku, läbib see mitut võtmeetappi. PCB montaažiprotsess on segu automatiseeritud sammudest ja praktilistest töödest. Kõik algab eelkomplektist, liigub läbi SMT ja THT etapid ning lõpeb järeltöötlusega.
Eelkomplekti ajal keskendutakse disaini ülevaatamisele. See tähendab Gerberi failide ja pommi või materjalide arve kontrollimist. Need failid ütlevad monteerijale, mida ehitada, milliseid osi on vaja ja kuidas need kokku sobivad. Tahke pomm väldib viivitusi, puuduvaid osi või vigu hiljem. Insenerid käivitavad ka DFM -i kontrollid, et veenduda, et tahvel on tegelikult ehitatav. Kui vahed on välja lülitatud või padjad on liiga väikesed, hüppavad probleemid kiiresti.
Järgmisena tuleb SMT etapp. Siin asetatakse tahvli pinnale pisikesed komponendid. Masinad Kandke jootepasta konkreetsetele kohtadele, seejärel valige ja asetage komponendid robotite täpsusega. Pärast seda läheb laud tagasivooluahju, nii et pasta sulab ja kõveneks tahketeks liigesteks.
Kui on suuremaid osi, mida ei saa pinnale paigaldada, liigume THT -le. Siin käivad pikkade juhtmetega osad tahvli aukudest läbi. Need joodetakse kas käsitsi või laine jootmise teel, kus sula joote voolab üle tahvli põhja.
Pärast kokkupanekut on aeg järeltöötluseks. See hõlmab tahvli puhastamist, mis tahes kiipide programmeerimist, funktsionaalsete testide käitamist ja mõnikord kaitsekatte lisamist. Need sammud veenduge, et juhatus mitte ainult ei tööta, vaid püsib usaldusväärselt, kui seda reaalses maailmas kasutatakse.
PCB -koostu peamised sammud
1. etapp: koosseisu eelne ettevalmistamine
Enne kui kõik komponendid tahvlit puudutavad, seab eelneva etapp kõige järgnevale tooni. Sel hetkel on disainifailid kahekordsed, osad hangitakse ja alused on pandud, et vältida probleeme.
Mis on DFM/DFA analüüs?
DFM tähistab tootmisvõime disaini. See on protsess, kus insenerid vaatavad teie vooluahela paigutuse ja komponentide paigutused üle, et märgata midagi keerulist või riskantset ehitamiseks. Võib -olla on kaks padjat liiga lähedal. Võib -olla ei saa jäljed vooluga hakkama. DFM aitab neid probleeme varakult tabada.
DFA ehk kokkupaneku kujundus vaatleb, kui lihtne on kõike tegelikult kokku panna. Isegi kui kujundus toimib paberil, kas see töötab kiire montaaži ajal? Kas midagi regrammi ajal nihkuda või kontrolli ajal blokeerida? Sellele aitab DFA vastata.
Nii DFM kui ka DFA takistavad kulukaid ümbertegemist, viivitusi ja puudusi. Need säästavad aega ja materjale, veendudes, et juhatuse kujundus ei põhjusta tootmise ajal probleeme.
Komponentide hankimine ja kvaliteedikontroll
Kui disain läbib kontrolli, on aeg koguda osi. Materjalide või BOM -i seaduseelnõu loetleb iga takisti, kondensaatori, kiibi ja pistiku, mida montaaž vajab. Kuid nende tellimine ei klõpsa ainult nuppu.
Tootjad peavad leidma usaldusväärseid tarnijaid, kes pakuvad originaalseid, testitud komponente. Ei mingeid koputusi. Kui osad saabuvad, saab sissetulev kvaliteedikontroll sisse. See samm kontrollib iga partii suurust, pakendit ja seisukorda. Painutatud juhtnööride või purustatud rullidega osad ei lähe lauale.
Komponentide kontrollimine tähendab, et SMT ja THT etapid võivad sujuvalt alata - ilma usaldusväärsuse või vastavuse riskimiseta.
2. etapp: Surface Mount Technology (SMT) montaaž
Pinna kinnitusdehnoloogia ehk SMT tegeleb pisikeste komponentidega, mis istuvad laua peal. Nende hulka kuuluvad enamik takistid, dioodid ja integreeritud vooluahelad. See on moodsa elektroonilise koostise jaoks kõige tõhusam ja laialdasemalt kasutatav meetod.
Mis on SMT PCB -koosseisus?
SMT võimaldab masinatel osi kiiresti uskumatu täpsusega paigutada. Erinevalt vanemast läbi augu meetodist, mis vajab pliid läbi surutud aukude kaudu, paigutab SMT osi otse tahvli pinnale. See on kiire, kompaktne ja suurepärane tihedusega paigutuste jaoks.
1. samm: jootepasta rakendus
Iga komponent vajab kleepuvat maandumiskohta. Seal tuleb jootepasta sisse. See pasta on segu pulbristatud metallist - enamasti tinast - koos natuke hõbeda ja vaskega. Voog lisatakse, et aidata sellel sulada ja voolata hiljem.
Metallist šabloon asetatakse palja PCB kohale ja pasta trükitakse hoolikalt padjadele. Masinad levitavad pasta tera ühtlaselt, kasutades tera. Kui šabloon on eemaldatud, hoiab laud väikesed pastaplombid ainult vajadusel.
Liiga palju pasta? See võib lühendada kahte padjat. Liiga vähe? Nõrk liigend või ühendus puudub. Sellepärast on see samm kriitiline.
2. samm: SMD komponentide valimine
Nüüd, kui juhatus on ettevalmistatud, lähevad robotrelvad tööle. Vaakumpihustite abil haarab valimismasin iga osa rullist ja asetab selle tahvlile. Iga käik on disainifaili põhjal eelprogrammeeritud. Masin teab täpselt, kuhu iga osa kuulub.
Väikesed osad, näiteks 01005 takistid, mis on vaevalt suuremad kui tolmutera, pole probleem. Samuti asetatakse suuremad laastud või pistikud, lihtsalt erinevate pihustitega.
See protsess võib toimuda välkkiirusel - asetades tuhandete komponentide tunnis - ilma vigade või väsimuseta.
3. samm: jootmise jootmise protsess
Nüüd tuleb osad kinnitada. See on tagasivooluahju ülesanne. Kogu laud sõidab konveierilindil läbi pika kambri, mis soojeneb lavadel.
Alguses tõuseb temperatuur järk -järgult laua soojendamiseks. Siis on see joodise sulatamiseks tipptasemel üle 217 ° C. Lõpuks jahtub see aeglaselt, nii et joodise tahkub pragunemata.
Tulemus? Iga komponent lukustatakse oma kohale puhta, läikiva joodise liigendiga. Kahepoolsetel tahvlitel tehakse kõigepealt üks külg, seejärel kordub protsess teise külje jaoks. Hoolikas planeerimine hoiab ära osade teisel käigul maha kukkumise.
4. samm: optiline kontroll (AOI)
Pärast tagasivoolu on aeg kontrollida probleeme. Komponendid võivad pisut nihkuda või joodeta. Seal tuleb ülevaatus sisse.
Väikesed partiid võivad saada käsitsi ilme luubide alla. Suuremate mahtude jaoks võtab automaatne optiline kontrollimine või AOI üle. Need masinad skaneerivad tahvlit kiirkaameratega. Nad tunnevad joote peegeldusi külmade vuukide või valesti paigutatud osadeni.
Varjatud vuukide jaoks nagu BGA-de all kasutatakse röntgenikiirgust. See võimaldab tehnikutel läbi tahvli näha, et saada defekte, mida te pinnalt märgata ei saa.
3. etapp: läbi augu tehnoloogia (THT) kokkupanek
Kõik komponendid pole pinnale kinnitatud. Mõni peab ikkagi lauast läbi minema. Siit tuleb sisse läbi augutehnoloogia. Toitekomponendid, pistikud või trafod kasutavad seda meetodit sageli.
Mis on PCB -koosseisus THT?
THT hõlmab pikkade juhtmetega komponente, mis läbivad PCB -s auke. Need juhtmed on teisel pool joodetud, et luua tugev mehaaniline ja elektriline ühendus. See sobib suurepäraselt kõrge stressiga osade jaoks, mis võivad silmitsi vibratsiooni või kuumuse.
Läbi augu komponentide käsitsi sisestamine
Enamik THT algab sellega, et tehnik paigutab osad käsitsi. See pole nii kiire kui SMT, kuid pakub paindlikkust. Komplekteerija järgib paigutusjuhendit, jälgides orienteerumist, polaarsust ja vahekaugust.
Antistaatilised ettevaatusabinõud on kohustuslikud, eriti tundlike laastude puhul. Üks vale ZAP võib rikkuda kallist komponendi.
Pärast paigutamist viidi laud jootmispiirkonda.
Laine jootmine selgitas
Suuremate partiide jaoks on lainejootmine meetod. Lauad reisivad üle sula joote vanni. Laine tõuseb ja puudutab alumist osa, jootdes sekunditega kõik paljastatud müügivihjed.
See meetod on kiire ja usaldusväärne, kuid see on mõeldud ainult ühepoolsete või valikuliste sõlmede jaoks. Kahepoolsed tahvlid vajavad spetsiaalset käitlemist või käsitsi jootmist, et vältida juba paigas olevate osade kahjustamist.
4. etapp: koosseisujärgsed protseduurid
Kui kõik osad on sisse lülitatud ja joodetud, on veel rohkem teha. Järeltöötlus tagab, et tahvel on puhas, funktsionaalne ja kaitstud.
Puhastamine ja voo eemaldamine
Jootumine jätab maha voo. See näeb välja kahjutu, kuid võib aja jooksul liigeseid söövitada. See püüab ka niiskuse ja tolmu. Sellepärast on puhastamine hädavajalik.
Tehnikud kasutavad deioniseeritud vett ja kõrgsurve seibid. Ükski ioonid ei tähenda lühikesi vooluahelaid. Seejärel eemaldab suruõhk niiskuse, et laud kuivaks ja valmis.
Lõppkontroll ja puudutus
Enne kui midagi tarnib, on veel üks kontroll. Tehnikud otsivad jootesildu, puuduvaid osi või kosmeetilisi defekte. Vajadusel kasutatakse uuesti röntgenikiirgust.
Kui probleeme leitakse, on need fikseeritud käsitsi. Jootmisraud ja mõned vood võivad parandada külmade vuugid või täita nõrgad alad.
IC -programmeerimine
Mõned tahvlid vajavad aju. Seal tuleb püsivara sisse. USB -liidese abil laaditakse tarkvara üles tahvli IC -le.
See samm võib sisaldada kalibreerimist või versiooni kontrollimisi, sõltuvalt projektist. Ilma programmeerimiseta võib juhatus tunduda täiuslik, kuid midagi ei tee.
Funktsionaalne testimine (FCT)
Viimane suur test simuleerib reaalse maailma kasutamist. Rakendatakse võimsust. Signaalid saadetakse. Tehnikud jälgivad, kuidas juhatus reageerib. Kas pinge on püsiv? Kas ekraan süttib? Kas nupud töötavad?
Kui midagi on välja lülitatud, on see märgitud ja fikseeritud. See on viimane samm enne, kui tahvlid tooted lähevad - või ebaõnnestuvad ja lammuvad.
PCB -komplekt võib alguses tunduda lihtne, kuid iga samm on pakitud detailide ja täpsusega. Iga osa, liigend ja jäljed mängivad rolli elektroonika toimimisel nii, nagu me neid ootame.
SMT vs tht vs segatehnoloogia PCB -koosseisus
PCB-de kokkupanemisel pole ühele sobivale meetodile sobivat meetodit. Surface Mount Technology (SMT), läbi augu tehnoloogia (THT) ja segatehnoloogia on sõltuvalt projektist oma tugevused ja piirid.
SMT on kiire, kompaktne ja väga automatiseeritud. See sobib suurepäraselt väikeste osade, näiteks takistite või IC -de jaoks, eriti kui tootte suuri partiid. Masinad käsitlevad peaaegu kõike, mis hoiab tööjõukulud madalad. Kuid see ei toimi hästi suurte raskete komponentide puhul, mis vajavad mehaanilist tugevust.
Seal tuleb sisse. See sobib suurepäraselt pistikute, mähiste või elektriosade jaoks, mis peavad kindlalt kinni jääma. Komponendid käivad lauast läbi ja on joodetud teisel pool. See võtab kauem ja maksab rohkem, eriti kui seda tehakse käsitsi, kuid pakub tugevamat füüsilist tuge.
Segatehnoloogia kasutab mõlemat. See on tavaline tänapäevastes kujundustes, kus laudadel on väikesed loogikakrõpsud ja suured võimsused. Planeeritava õige korral töötavad mõlemad meetodid koos. Asetage esmalt SMT osad, kasutades tagasivoolu, seejärel lisage THT osad ja käivitage laine jootmine või kasutage käte jootmist, kui kogus on väike.
Probleemide vältimiseks peaksid disainerid eraldama osade kõrval, vältima aukude tihedat vahekaugust ja järgima õiget monteerimisjärjestust. See hoiab ehitust sujuvalt ja vähendab kulukat ümbertöötamist.
Tavalised PCB kokkupanekud ja kuidas neid vältida
Isegi kõige arenenumad monteerimisliinid võivad raskustesse sattuda. Kõige tavalisemate PCB kokkupanekute defektide tundmine aitab probleeme varakult tabada ja vältida raisatud laudu. Siin on mõned, mis ilmuvad sageli.
Külma jooteliigendid
See juhtub siis, kui joodis ei sula täielikult ega sidet. See näeb välja tuhm või teraline ja põhjustab nõrgad või ebausaldusväärsed elektriühendused. Tavaliselt tuleneb see kehvast kuumutamisest reflow või laine jootmise ajal. Selle vältimiseks kontrollige temperatuuriprofiile ja veenduge, et ahi oleks korralikult kalibreeritud.
Haukas
Tombstoning saab oma nime sellest, kuidas väikesed osad, näiteks takistid, ühe otsa püsti tõusevad, nagu peakivi. Komponendi üks külg tõstab ebaühtlase kuumutamise või joodise liiga suure pindpinevuse tõttu padjalt maha. See on tavaline pisikestel laastudel, kui pastat ebaühtlaselt rakendatakse. Hea šablooni kujundamine ja tagasivoolu juhtimine aitavad seda vältida.
Joote silla
Kui joote ühendab kaks padjat, mis ei tohiks puudutada, loob see silla. See võib põhjustada lühikesi vooluahelaid. Liiga palju jootepastat või kehva joondamist paigutamise ajal on tavalised põhjused. AOI masinate kasutamine ja šablooni paksuse reguleerimine võib seda riski vähendada.
Valesti paigutatud komponendid
Kui komponent nihkub paigutuse või tagasivõtmise ajal, ei pruugi see üldse ühendada. Masinad peavad olema hästi kalibreeritud ja pasta tuleb ühtlaselt kanda, et osi paigal hoida, kuni jootmine need maha lukustab.
Järeldus
PCB kokkupaneku protsess hõlmab mitut etappi alates kujunduskontrollidest ja komponentide paigutamisest kuni jootmise ja lõpliku testimiseni. Iga etapp - olgu see siis SMT, THT või segu - korvab tähelepanu detailidele ja täpsusele. Õige meetodi valimine, sageli kontrollimine ja puhta montaaži tagamine aitab vältida kulukaid probleeme. Keerukate projektide jaoks on alati tark teha koostööd spetsialistidega, kes mõistavad nii tehnoloogia- kui ka kvaliteedistandardeid, mis tagavad iga PCB -le ootuspäraselt. Tere tulemast vaatama meie ettevõtte toetavaid tooteid, näiteks PCB lihvimismasin, UV -kuivatamisseadmed.
KKK -d
Mis vahe on PCB ja PCBA vahel?
PCB viitab palja trükitud vooluringi tahvlile ilma komponentideta. PCBA tähendab, et tahvlil on kõik komponendid kokku pandud ja on kasutamiseks valmis.
Miks kasutatakse nii SMT -d kui ka THT PCB -koosseisus?
SMT sobib suurepäraselt väikeste, kergete komponentide jaoks. THT on parem osade jaoks, mis vajavad tugevat mehaanilist tuge. Paljud juhatused kasutavad mõlemat meetodit.
Mis on jootmise jootmise eesmärk?
Jooled jooted sulatab jootepasta, nii et see seob komponendid juhatusele. See on võti pinnale kinnitatud seadmete kinnitamiseks.
Kuidas vältida jootmisdefekte nagu silda?
Kasutage õiget šablooni paksust, kandke pasta ettevaatlikult ja tehke regulaarselt kontrollimisi nagu AOI, et probleeme varakult tabada.
Kas ühel PCB -l on mõlemal küljel komponendid?
Jah, kahepoolsed tahvlid on tavalised. Mõlemad küljed on kokku pandud ja joodetud eraldi, alustades sageli lihtsamast küljest.
