Pcb-Assembly-Process

Поетапен процес на сглобка на PCB

Успешен Монтаж на ПЧ е прецизно координирана операция, която превръща празна печатна платка — изработена според точния ви дизайн на PCB — в завършен, функционален хардуерен продукт. Този процес е сърцето на електронното производство и включва всичко от първоначални проверки на проектните файлове до тестове за качество на готовата сглобена платка. Ето подробен преглед на всеки основен етап от Процеса на сглобка на PCB , включващи както Технология за повърхностно монтиране (SMT) и Технология с преходни отвори (THT) елементи.

1. Проектиране за монтаж (DFA) и преглед преди производство

Преди да бъде поставен или запоен един-единствен компонент, партньорите за монтаж започват с DFA (Design for Assembly) проверка . Този преглед е от съществено значение за гладък и безгрешен PCBA:

• Цялостност на файловете: Преглед на Gerber файлове, ODB++ файлове и центроид/данни за позициониране.
• Валидиране на BOM: Осигуряване съвместимостта на списъка с материали (BOM) с контактните площи и топологията на PCB.
• Преглед на бележките за монтаж: Проверка за ясни указания за монтаж на PCBA; потвърждаване на изискванията на клиента.
• Проверка на размерите на контактните площи: Осигуряване на правилното разстояние между компоненти и отвори, точност на контактните шаблони и подходящи размери на контактните площи за SMT и THT компоненти.
• Топлинен режим и разстояние до ръба на платката: Проверка за правилното използване на топлинни релефи в медните площи и достатъчни зони без елементи около ръба на PCB платката — особено важно при автоматизирана обработка.
• Проверка за съответствие: Потвърждаване, че конструкцията отговаря на стандарти IPC-A-600 и IPC-6012 за производство и инспекция.

2. Процес на монтаж с повърхностно закрепване (SMT)

SMT монтаж е най-бързата и най-автоматизирана част от монтажа на PCB, която осигурява висока плътност и икономически ефективно поставяне на повърхностно монтирани устройства (SMD).

A. Нанасяне и проверка на лепило за лепене

Процесът започва с прецизното нанасяне на паста за запояване —смес от ултрафин прах за лепене и флюс—върху контактните площи на PCB.

• Тампонно печатане: Използват се стоманени тампони, за да се нанесе паста за лепене само там, където са отворени контактните площи за SMD.
• Проверка на пастата: Автоматизирани машини проверяват точното количество и позиция на пастата, което е от съществено значение за избягване на непълни връзки или къси съединения.

Б. Автоматично поставяне на компоненти чрез пик-енд-плейс

След като пастата за лепене е нанесена, напреднали машини за пик-ан-плейс точно позиционират SMD чипове, резистори, кондензатори, интегрални схеми (включително BGAs и QFNs) и други компоненти върху платката.

• Може да поставя десетки хиляди компонента на час .
• Прецизното поставяне подобрява добива и целостта на сигнала.
• Данните идват от файлове за поставяне (центроидни файлове), генерирани по време на проектирането на PCB.

В. Рефлуксно запояване

Попълнената платка след това се изпраща през печа за рефлоу :

• Множество топлинни зони: Постепенно загрява платката, за да разтопи частиците от лепенка в здрави електрически и механични запоени връзки, като едновременно защитава чувствителните компоненти.
• Атмосфера от азот: Сборките с висока надеждност често използват инертен азотен газ за по-чисти и по-здрави спойки.
• Оптимизация на профила: Контролирани температурни профили предотвратяват студени спойки, ефекта „гробница“ или деформация на платката от топлина.

D. Автоматизирана оптична инспекция (AOI)

Системите AOI правят високорезолюционни изображения на платката след рефлоу спояването, за да проверят за дефекти като:

• Спойки между проводници и прекъснати връзки
• Неправилно позиционирани компоненти
• Грешни или липсващи части
• Проблеми с обема на спойния паст

Автоматизираната инспекция значително увеличава добива, като открива проблеми навреме и позволява бързо коригиране.

E. Рентгенова инспекция (за фина стъпка и BGA)

Рентгенова инспекция е от съществено значение за BGA (Ball Grid Array) , микро-BGA , и други компоненти, при които спойните възли са скрити. Този процес разкрива:

• Студени или липсващи спойни топчета
• Празноти
• Вътрешни къси съединения
• Дефекти в многослойни сглобки

3. Сборка чрез технология с преходни отвори (THT)

Въпреки че SMT е доминираща, много платки включват компоненти с отвори за монтаж за разединители, големи кондензатори или елементи с високо механично напрежение.

A. Монтаж

• Ръчен монтаж: При малки серии или специални компоненти квалифицирани оператори монтират частите ръчно.
• Автоматизиран монтаж: Използва се при сериен производствен процес на вълново лесярвани сглобки.

B. Лейсване

• Вълново леене на лот: Цялата долната страна на THT платката преминава през вълна от разтопен припой за бързо и едновременно образуване на връзки.
• Селективно лейсване: При смесени сглобявания (SMT+THT), роботизирани дюзи извършват селективно леене само върху необходимите чепове с проводник.
• Ръчно леене: Използва се за поправки, деликатни или прототипи с нисък обем.

D. Почистване

След леенето платките се почистват, за да се премахне остатъчен флюс —освен ако флюс без почистване не е указано друго, при което остатъците могат да останат върху платката.

D. Леење на компоненти, които не подлежат на почистване

За чувствителни или компоненти, които не подлежат на почистване, се използват специални техники за леене и флюсове, които не изискват допълнително почистване.

4. Финална инспекция и тестване

• Визуална проверка: Обучени инспектори проверяват за видими дефекти, лоши спойки и механични повреди.
• AOI и рентген (повторено): Осигурява последователност в серийното производство.
• Тестване с летяща проба (FPT): Автоматизирани тестови проби потвърждават непрекъснатостта и измерват електрически параметри като съпротивление и капацитет, идеално за прототипи и малки серии.
• Тестване по верига (ICT) и функционално тестване: За серийно и масово производство, функционални тестове и ICT (когато тестова конструкция е програмирана да сканира специални контактни площи) проверяват маршрутизацията на сигнали, стойности на компоненти и работоспособността на крайния продукт.

5. Конформно покритие и окончателни стъпки

Платките, предназначени за сурови или влажни среди, често преминават през конформно покритие :

• Защитен бариера: Тънък слой полимер (акрил, силикон, уретан) предпазва монтажа от влага, солена мъгла, прах и корозивни изпарения.
• Селективно или пълно: Може да се нанася по цялата платка или само в определени зони, в зависимост от изискванията на продукта.

6. Опаковане, етикетиране и доставка

Крайните тествани и покрити платки се маркират, сериализират, комплектоват и внимателно опаковат според типа и регулаторните изисквания — готови за интеграция, мащабно разверзване или директна доставка до крайните потребители.

Обобщение: Съвременната Процес за монтаж на ПЛС е прециозен, многостапков процес, започващ от валидиране на данни и проверки DFA/DFM, през SMT и THT монтаж , автоматизирани и ръчни инспекции, до напреднали електрически тестове, покритие и пратка. Всеки етап е проектиран да осигури максимална електрическа производителност, надеждност и възможност за производство за всяка сглобена платка (PCBA) – независимо дали изграждате бързи прототипи на платки или увеличавате обема за масово производство.

Процес на повърхностно монтиране

Повърхностното монтиране (SMA) е основен процес при сглобяването на печатни платки (PCBA) за медицински, автомобилни, индустриални системи за управление и битова електроника. Използва компоненти за повърхностно монтиране (SMD), прикачени директно към контактните площи на платката, което позволява миниатюризация, висока плътност на компоненти и автоматизирано масово производство, съответстващо на стандарти IPC-A-610 и IPC-J-STD-001.

Процесен поток при сглобяване на печатни платки:

Подготовка преди производство и предварителна обработка на платките: Проверка на CAD проекта за съвместимост с SMD компоненти; инспекция на входящите PCB платки (без деформации, чисти контактни площи) и SMD компоненти (автентичност, липса на повреди); изпичане на високотемпературни FR4 PCB платки (125°C, 4–8 часа) и съхранение на чувствителни към влага SMD компоненти в сухи шкафове, за предотвратяване на дефекти при леенето.
Нанасяне на лепящ паста за лемене: Използвайте шаблон за нанасяне на лепило за лека на контактните площи; контролирайте дебелината на шаблона (0,12–0,15 мм), налягането на ракелата (15–25 N) и скоростта (20–50 мм/с); прилагайте 3D SPI за прецизни компоненти с малка стъпка, за да се провери обемът и формата на лепилото.
Поставяне на SMD: Високоскоростни машини за поставяне с CCD камери поставят компоненти (точност ±0,03 мм). Високоскоростно поставяне за пасивни компоненти (до 100 000/час), прецизно поставяне за ИС/сензори; използвайте ESD защита и калибриране на силата за чувствителни автомобилни/медицинските компоненти.
Рефлуксно леене: Лекът SAC305, съвместим с RoHS, преминава през 4-етапен профил в пещ: предварително нагряване (150–180°C), изравняване (180–200°C, 60–90 s), рефлоу (максимална температура 245–260°C, 10–20 s), охлаждане (2–4°C/s). Регулирайте скоростта на охлаждане за FR4 платки с висока Tg, за да се намали топлинното напрежение.
Инспекция след рефлоу (PRI): AOI засича мостове, студени връзки, ефекта 'гробница'; рентгеновата инспекция проверява скрити BGA/CSP връзки за празноти. 100% инспекция за медицински/автомобилни PCB, пробна инспекция за битова електроника.
Поправка и довършителна обработка: Отстрани дефектите с леярски пистолети/горещ въздух; замени повредените компоненти; почисти остатъците от флюс с изопропилов спирт; документирай поправката за високостойностни PCBs.
Конформно покритие (по избор): Нанеси акрилно/силиконово/уретаново покритие чрез пръскане/потапяне за сурови среди (моторни отделения на автомобили, индустриални подове). Използвай биосъвместими покрития за медицински PCBs.
Финално функционално тестване и контрол на качеството: Извърши оперативни тестове (изход на сензори, комуникационни модули, цялостност на сигнала); извърши проверки за размери и непрекъснатост; опаковай годните PCBs в антистатични/влагозащитни торбички.