Jeste li se ikad zapitali kako vaš pametni telefon ili računalo zapravo radi? Sve započinje s nečim što se naziva PCB sklop - proces koji oživljava elektroničke krugove. Bez njega, moderni uređaji ne bi postojali.
PCB sklop povezuje sve bitne komponente na pločicu. Razumijevanje ovog postupka pomaže vam da bolje dizajnirate, brže riješite probleme i izbjegavate skupe pogreške.
U ovom postu naučit ćete što je sklop PCB -a, zašto je to važno i kako svaki korak funkcionira - od početka do kraja.
Što je sklop PCB -a?
PISPLATNE KRUGE ILI PCB -ovi su posvuda. Od telefona do hladnjaka, oni su tanke, često zelene ploče s bakrenim linijama koje povezuju različite elektroničke dijelove. Ali sama po sebi, PCB -ovi ne rade ništa. Oni su samo prazne ceste. Ono što ih natjera da djeluju je postupak sastavljanja PCB -a ili PCBA.
Evo gdje postaje zanimljivo. PCB je samo baza - poput praznog platna. PCBA znači da na tu ploču zapravo dodajemo komponente, poput otpornika, čipova i priključaka, tako da može funkcionirati. To se radi pomoću različitih tehnologija, često SMT i THT, a uključuje lemljenje, inspekciju i testiranje.
Lako je zbuniti proizvodnju PCB -a sa montažom, ali nisu isti. Proizvodnja se fokusira na izradu gole ploče pomoću slojeva bakra, stakloplastike, maske za lemljenje i svilenog zaslona. Sastavljanje se događa nakon toga - sve se radi o postavljanju i osiguranju dijelova koji čine da ploča funkcionira.
Naći ćete sastavljene PCB -ove u svim vrstama elektronike. Razmislite o pametnim telefonima, televizorima, električnim biciklima, perilicama, usmjerivačima ili čak strojevima u tvornicama. Neki su sitni, prepuni malih čipsa. Drugi su veliki i napunjeni dijelovima za upravljanje napajanjem. Bez obzira na veličinu, PCBA je ono što mirnu ploču pretvara u nešto što obrađuje, povezuje ili pokreće vaš uređaj.
Pregled postupka sastavljanja PCB -a
Prije nego što ploča napravi bilo što korisno, prolazi kroz nekoliko ključnih faza. Proces sklopa PCB-a je mješavina automatiziranih koraka i praktičnog rada. Sve započinje s prije sastavljanja, kreće se kroz SMT i THT faze, a završava u post-obradi.
Tijekom prije sastavljanja, fokus je na pregledu dizajna. To znači provjeru Gerber datoteka i bombe ili računa materijala. Ove datoteke govore Assembleru što izgraditi, koji su dijelovi potrebni i kako se uklapaju zajedno. Čvrsta BOM kasnije izbjegava kašnjenja, nedostajuće dijelove ili pogreške. Inženjeri također pokreću DFM čekove kako bi bili sigurni da je ploča zapravo izgrađena. Ako je razmak isključen ili su jastučići premali, problemi se brzo pojavljuju.
Slijedi SMT faza. Ovdje se na površinu ploče postavljaju sitne komponente. Strojevi primjenjuju pastu za lemljenje na određena mjesta, a zatim pokupite komponente s robotskom preciznošću. Nakon toga, ploča ulazi u pećnicu, pa se pasta topi i otvrdnjava u čvrste zglobove.
Ako postoje veći dijelovi koji se ne mogu montirati na površinu, prelazimo na THT. Ovdje dijelovi s dugim potencijalima prolaze kroz rupe u ploči. Oni su lemljeni ili ručno ili valnim lemljenjem, gdje rastopljeni lemljenje teče preko dna ploče.
Nakon montaže, vrijeme je za naknadnu obradu. To uključuje čišćenje ploče, programiranje bilo kojeg čipova, pokretanje funkcionalnih testova i ponekad dodavanje zaštitnog premaza. Ovi koraci osiguravaju da ploča ne samo da radi, već ostaje pouzdana kada se koristi u stvarnom svijetu.
Glavni koraci sklopa PCB -a
Faza 1: Priprema prije sastavljanja
Prije nego što bilo koja komponenta dodirne ploču, faza prije sastavljanja postavlja ton za sve što slijedi. U ovom su trenutku dizajnerske datoteke dvostruko provjerene, dijelovi se dobivaju, a temeljni su postavljeni kako bi se izbjegli problemi dolje.
Što je DFM/DFA analiza?
DFM označava dizajn za proizvodnju. To je postupak u kojem inženjeri pregledavaju raspored vašeg kruga i položaje komponenata kako bi primijetili bilo što škakljivo ili rizično za izgradnju. Možda su dva jastučića preblizu. Možda tragovi ne mogu podnijeti struju. DFM pomaže rano uhvatiti te probleme.
DFA, ili dizajn za montažu, gleda kako je jednostavno sve sastaviti sve zajedno. Čak i ako funkcije dizajna na papiru, hoće li to raditi tijekom montaže velike brzine? Može li se nešto pomaknuti tijekom ponovnog reprodukcije ili biti blokirano tijekom inspekcije? To je ono što DFA pomaže odgovoriti.
I DFM i DFA sprječavaju skupo prerade, kašnjenja i nedostatke. Oni štede vrijeme i materijale osiguravajući da dizajn ploče neće stvoriti probleme tijekom proizvodnje.
Komponentna nabava i kontrola kvalitete
Jednom kada dizajn prođe inspekciju, vrijeme je za prikupljanje dijelova. Račun materijala ili bom, navodi svaki otpornik, kondenzator, čip i priključak koji će trebati. Ali njihovo naručivanje nije samo klikom na gumb.
Proizvođači trebaju pronaći pouzdane dobavljače koji nude originalne, testirane komponente. Nema udaraca. Jednom kada dijelovi stignu, započinje dolazna kontrola kvalitete. Ovaj korak provjerava veličinu, pakiranje i stanje svake serije. Dijelovi sa savijenim potencijalima ili slomljenim kolutima ne idu na ploču.
Imajući provjerene komponente u ruci znači da SMT i THT faze mogu započeti glatko - bez riskiranja pouzdanosti ili usklađenosti.
Faza 2: sklop površinskog montaže (SMT)
Tehnologija površinskog nosača ili SMT obrađuje sitne komponente koje sjede na ploči. Oni uključuju većinu otpornika, diode i integriranih krugova. To je najučinkovitija i široko korištena metoda za moderno elektroničko sastavljanje.
Što je SMT u sklopu PCB -a?
SMT omogućuje strojevima da brzo postave dijelove s nevjerojatnom točnošću. Za razliku od starije metode rupe, koja je potrebna vodstva gurnuta kroz rupe, SMT dijelove postavlja izravno na površinu ploče. Brz je, kompaktan i izvrstan za izgled visoke gustoće.
Korak 1: Prijava za paste za lemljenje
Svaka komponenta treba ljepljivo mjesto za slijetanje. Tu dolazi pasta za lemljenje. Ova pasta je mješavina metala u prahu - uglavnom limenka - s malo srebra i bakra. Dodaje se tok kako bi se kasnije rastopio i protok.
Metalna šablona postavljena je preko golog PCB -a, a pasta se pažljivo ispisuje na jastučiće. Strojevi ravnomjerno šire pastu pomoću oštrice. Jednom kada se šabloni ukloni, ploča drži male mrlje od paste samo ako je potrebno.
Previše zalijepiti? Moglo bi se kratak dva jastučića. Premalo? Slab spoj ili nema veze. Zbog toga je ovaj korak presudan.
Korak 2: Pick-and-Place of SMD komponente
Sad kad je ploča pripremljena, robotske ruke idu na posao. Koristeći vakuumske mlaznice, stroj za pick-i mjesto hvata svaki dio s koluta i stavlja ga na ploču. Svaki je potez unaprijed programiran na temelju datoteke dizajna. Stroj točno zna gdje svaki dio pripada.
Mali dijelovi poput 01005 otpornika, koji su jedva veći od zrna prašine, nisu problem. Postavljaju se i veći čipovi ili konektori, samo s različitim mlaznicama.
Taj se postupak može dogoditi brzinom munje - postavljajući tisuće komponenti na sat - bez pogrešaka ili umora.
Korak 3: Proces reflow -a za lemljenje
Sada se dijelove trebaju osigurati. To je posao reflow pećnice. Čitava ploča putuje na transportnu traku kroz dugu komoru koja se zagrijava u fazama.
U početku se temperatura postepeno raste kako bi se ugrijala ploča. Zatim doseže vrhunac iznad 217 ° C kako bi se otopio lemljenje. Konačno, hladi se polako tako da se lemljenje učvrsti bez pucanja.
Rezultat? Svaka komponenta zaključana je na mjestu čistim, sjajnim spojem za lemljenje. Na dvostranim pločama prvo se vrši jedna strana, a zatim se postupak ponavlja za drugu stranu. Pažljivo planiranje sprječava pad dijelova tijekom drugog prolaza.
Korak 4: Optička inspekcija (AOI)
Nakon ponovnog resta, vrijeme je za provjeru problema. Komponente se mogu lagano pomaknuti ili ne proći za lemljenje. Tu dolazi inspekcija.
Male serije mogu se ručni izgled pod povećanjem. Za veće količine, automatski optički pregled - ili AOI - prelazi. Ovi strojevi skeniraju ploču brzim kamerama. Oni prepoznaju odraz s lemljenja kako bi uočili hladne zglobove ili neusklađene dijelove.
Za skrivene spojeve pod čipovima poput BGA-a koristi se rendgenski pregled. Omogućuje tehničarima da vide kroz ploču da uhvate nedostatke koje ne možete primijetiti s površine.
Faza 3: Skupština tehnologije za rupe (THT)
Nisu sve komponente površinski montirane. Neki još uvijek trebaju proći kroz ploču. Tu dolazi do tehnologije kroz rupu. Komponente napajanja, konektori ili transformatori često koriste ovu metodu.
Što je THT u sklopu PCB -a?
THT uključuje komponente s dugim potencijalima koji prolaze kroz rupe u PCB -u. Ti su vodiči lemljeni s druge strane kako bi stvorili snažnu mehaničku i električnu vezu. Izvrsno je za dijelove visokog stresa koji bi se mogli suočiti s vibracijama ili toplinom.
Ručno umetanje komponenti za rupe
Većina THT -a započinje s tehničarom koji dijelove postavlja ručno. Nije tako brzo kao SMT, ali nudi fleksibilnost. Assembler prati vodič za postavljanje, gledajući orijentaciju, polaritet i razmak.
Anti-statičke mjere opreza su neophodne, posebno za osjetljive čipove. Jedan pogrešan ZAP može upropastiti skupu komponentu.
Nakon što se postavi, ploča se premješta u područje za lemljenje.
Objašnjeno lemljenje valova
Za veće serije, lemljenje valova je metoda GO-TO-a. Ploče putuju uz kupanje rastaljenog lemljenja. Val se diže i dodiruje donju stranu, ležeći sve izložene vodiče u sekundi.
Ova je metoda brza i pouzdana-ali to je samo za jednostrane ili selektivne sklopove. Dvostrane ploče trebaju posebno rukovanje ili ručno lemljenje kako bi se izbjeglo oštećenje već na mjestu.
Faza 4: Postupci nakon sastavljanja
Jednom kada su svi dijelovi uključeni i lemljeni, još uvijek ima još posla. Post-obrada osigurava da je ploča čista, funkcionalna i zaštićena.
Čišćenje i uklanjanje fluksa
Lemljenje ostavlja iza toka. Izgleda bezopasno, ali može s vremenom korodirati zglobove. Također zarobljava vlagu i prašinu. Zbog toga je čišćenje neophodno.
Tehničari koriste deioniziranu podlogu i perilice visokog pritiska. Nijedan ioni ne znači da nema kratkih spojeva. Nakon toga, komprimirani zrak uklanja vlagu kako bi ploča ostavila suhu i spremnu.
Konačni pregled i dodir
Prije bilo čega broda, postoji još jedan pregled. Tehničari traže mostove za lemljenje, nedostajuće dijelove ili kozmetičke nedostatke. Po potrebi se koristi rendgen.
Ako se pronađu bilo kakvi problemi, oni se ručno popravljaju. Lemljivo željezo i neki tok mogu popraviti hladne spojeve ili ispuniti slaba područja.
IC programiranje
Nekim odborima treba mozak. Tu dolazi firmver. Koristeći USB sučelje, softver se prenosi na IC na ploči.
Ovaj korak može uključivati provjere kalibracije ili verzije, ovisno o projektu. Bez programiranja, ploča može izgledati savršeno, ali ne radi ništa.
Funkcionalno testiranje (FCT)
Posljednji veliki test simulira upotrebu u stvarnom svijetu. Primjenjuje se snaga. Signali se šalju. Tehničari gledaju kako odbor reagira. Je li napon stabilan? Osvjetljava li se zaslon? Rade li gumbi?
Ako je išta isključeno, to je zabilježeno i popravljeno. Ovo je posljednji korak prije nego što ploče uđu u proizvode - ili ne uspiju i ukinu.
Sastavljanje PCB -a u početku može zvučati jednostavno, ali svaki je korak prepun detalja i preciznosti. Svaki dio, zajednički i trag igra ulogu u tome da elektroniku radi onako kako to očekujemo.
SMT vs THT vs Mješovita tehnologija u sklopu PCB -a
Prilikom sastavljanja PCB-a, ne postoji metoda jedne veličine. Tehnologija površinskog montaže (SMT), tehnologija kroz rupe (THT) i miješana tehnologija imaju svoje snage i ograničenja ovisno o projektu.
SMT je brz, kompaktan i visoko automatiziran. Savršen je za male dijelove poput otpornika ili IC -a, posebno kada proizvodite velike serije. Strojevi se bave gotovo svim, što smanjuje troškove rada. Ali to ne djeluje dobro za velike, teške komponente kojima je potrebna mehanička čvrstoća.
Tu dolazi THT. Izvrsno je za konektore, zavojnice ili dijelove snage koji trebaju ostati čvrsto pričvršćeni. Komponente prolaze kroz ploču i leže se s druge strane. Potrebno je duže i košta više, pogotovo ako se radi ručno, ali nudi jaču fizičku podršku.
Mješovita tehnologija koristi oboje. To je uobičajeno u modernim dizajnima gdje ploče nose male logičke čipove i velike dijelove snage. Ako je planirano ispravno, obje metode rade zajedno. Prvo stavite SMT dijelove pomoću Redlow -a, a zatim dodajte dijelove i pokrenite lemljenje vala - ili upotrijebite ručno lemljenje ako je količina mala.
Da bi izbjegli probleme, dizajneri bi trebali odvojiti dijelove pored drugog, izbjegavati tijesan razmak u blizini rupa i slijediti pravi slijed sklopa. Na taj način gradnja glatka i smanjuje skupo preradu.
Uobičajene nedostatke sklopa PCB -a i kako ih izbjeći
Čak i najnaprednije montažne linije mogu naići na probleme. Poznavanje najčešćih oštećenja sklopa PCB -a pomaže rano uhvatiti probleme i izbjegavati izgubljene ploče. Evo nekoliko koji se često pojavljuju.
Hladni spojevi za lemljenje
To se događa kada se lemljenje ne rastopi ili obvezuje. Izgleda dosadno ili zrno i uzrokuje slabe ili nepouzdane električne veze. Obično dolazi od lošeg grijanja tijekom lemljenja reflow ili valova. Da biste ga izbjegli, provjerite profile temperature i osigurajte da se pećnica pravilno kalibrira.
Nadgroban
Grobnica dobiva ime po tome što mali dijelovi poput otpornika stoje na jednom kraju, poput nadgrobnog spomenika. Jedna strana komponente podiže jastučić zbog neravnomjernog grijanja ili previše površinske napetosti od lemljenja. Uobičajeno je na sitnim čipovima kada se pasta nanese neravnomjerno. Dobar dizajn šablona i kontrola reflow -a pomažu u sprječavanju.
Premošćivanje lemljenja
Kad lemljenje povezuje dva jastučića koja ne bi trebala dodirnuti, to stvara most. To može uzrokovati kratke spojeve. Previše paste za lemljenje ili loše usklađivanje tijekom postavljanja uobičajeni su uzroci. Korištenje AOI strojeva i podešavanje debljine šablona može smanjiti ovaj rizik.
Neusklađene komponente
Ako se komponenta pomakne tijekom postavljanja ili reflow, možda se uopće neće povezati. Strojevi moraju biti dobro kalibrirani, a pastu se treba nanijeti ravnomjerno kako bi se dijelovi držali na mjestu dok ih lemljenje ne zaključa.
Zaključak
Proces sklopa PCB uključuje više koraka, od provjere dizajna i postavljanja komponenti do lemljenja i konačnog testiranja. Svaka faza - bilo da je SMT, THT ili mješavina - zahtijeva pažnju na detalje i preciznost. Odabir prave metode, često pregledavanje i osiguravanje čistog montaže pomaže u sprječavanju skupih problema. Za složene projekte uvijek je pametno surađivati s profesionalcima koji razumiju i tehnologiju i standarde kvalitete koji osiguravaju da svaki PCB funkcionira kako se i očekivalo. Dobrodošli da provjerimo potporne proizvode naše tvrtke, poput Stroj za brušenje PCB, UV oprema za sušenje.
Česta pitanja
Koja je razlika između PCB -a i PCBA?
PCB se odnosi na golu tiskanu ploču bez ikakvih komponenti. PCBA znači da je ploča sastavljena sve komponente i spremna je za upotrebu.
Zašto se i SMT i THT koriste u sklopu PCB -a?
SMT je izvrstan za male, lagane komponente. THT je bolji za dijelove koji trebaju snažnu mehaničku podršku. Mnoge odbore koriste obje metode.
Koja je svrha lemljenja reflova?
Ponovno lemljenje topi zalijep za lemljenje tako da obvezuje komponente na ploču. Ključno je za osiguravanje uređaja montiranih na površinu.
Kako spriječiti oštećenja lemljenja poput premošćivanja?
Upotrijebite pravu debljinu šablona, pažljivo nanesite pastu i obavite redovite inspekcije poput AOI kako biste rano uhvatili probleme.
Može li jedan PCB imati komponente s obje strane?
Da, dvostrane ploče su uobičajene. Svaka se strana sastavlja i lemlje odvojeno, često započinjući s jednostavnijom stranom.
