Pcb-Assembly-Process

Postupný proces montáže tištěných spojů

Úspěšný Sestavování PCB je pečlivě orchestrální operace, která přeměňuje holý tištěný spojový obvod — vyrobený podle přesného návrhu vašeho DPS — na dokončený, funkční hardwarový produkt. Tento proces je srdcem výroby elektroniky a zahrnuje vše od přípravných kontrol souborů vašeho návrhu až po kontrolu kvality dokončeného osazeného desky. Níže naleznete podrobný přehled každé hlavní fáze Průběhu procesu osazování DPS , zahrnující jak Technologie povrchové montáže (SMT) a Technologie vrtaných otvorů (THT) prvků.

1. Návrh pro osazení (DFA) a kontrolu před výrobou

Než bude umístěna nebo připevněna jediná součástka, odborní partneři v osazování provedou Kontrolu DFA (návrh pro osazení) . Tato kontrola je klíčová pro hladký a bezchybný průběh výroby DPS:

• Integrita souborů: Revize souborů Gerber, souborů ODB++ a středových/osazovacích dat
• Ověření seznamu součástek (BOM): Zajištění shody seznamu materiálu (BOM) s plošným spojem a jeho rozložením.
• Poznámky k montáži: Kontrola jasné dokumentace montáže PCBA; ověření požadavků zákazníka.
• Ověření rozměrů plošiny: Zajištění správného rozestupu součástek a děr, přesnosti vzorů plošek a vhodných rozměrů pájecích plôch pro součástky SMT i THT.
• Termální management a odstup od okraje desky: Kontrola správného použití tepelných izolací na měděných plochách a dostatečných vyloučených zón u okraje desky plošného spoje – obzvláště důležité pro automatizované manipulování.
• Kontrola souladu: Ověření, že návrh splňuje normy IPC-A-600 a IPC-6012 pro výrobu a inspekci.

2. Proces montáže SMT (Surface Mount Technology)

Montáž SMT je nejrychlejší a nejvíce automatizovanou částí montáže desek plošných spojů, která umožňuje vysokou hustotu a nákladově efektivní montáž povrchově montovaných součástek (SMD).

A. Tisk a kontrola pájecí pasty

Proces začíná přesnou aplikací lepidlová pasta —směsi extrémně jemného pájekového prášku a tavidla—na pájecí plošky na desce plošných spojů.

• Tisk šablonou: K nanášení pájecí pasty se používají nerezové šablony, které zajistí, že pasta bude nanášena pouze tam, kde jsou expozovány plošky pro SMD součástky.
• Kontrola pasty: Automatické stroje ověřují přesný objem a umístění pasty, což je klíčové pro zabránění nedostatečným spojům nebo zkratům.

B. Automatické umisťování součástek

Po nanášení pájecí pasty pokračují pokročilé stroje na výběr a umístění přesně umisťuje SMD čipy, rezistory, kondenzátory, integrované obvody (včetně BGAs a QFNs) a další součástky na desku.

• Může umístit desetitisíce součástek za hodinu .
• Přesné umístění zvyšuje výtěžnost a integritu signálu.
• Data pocházejí z souborů pro umisťování (centroidní soubory) vygenerované během návrhu desky plošných spojů.

C. Lepení refluxem

Deska po osazení je následně provedena přes reflow pec :

• Více tepelných zón: Postupně ohřívá desku, aby roztavila částice pájky a vytvořila pevné elektrické a mechanické pájené spoje, a současně chrání citlivé součástky.
• Atmosféra dusíku: Sestavy vysoké spolehlivosti často používají inertní dusíkový plyn pro čistší a odolnější pájené spoje.
• Optimalizace profilu: Kontrolované teplotní profily zabraňují chladným spojům, jevům typu ‚hrob‘ (tombstoning) nebo deformaci desky plošných spojů způsobené teplem.

D. Automatická optická kontrola (AOI)

Systémy AOI zachycuje snímky s vysokým rozlišením ojeté desky za účelem kontroly vad, jako jsou:

• Pájecí mosty a přerušené spoje
• Nesprávné zarovnání součástek
• Chybné nebo chybějící součástky
• Problémy s objemem pájivé pasty

Automatizovaná kontrola výrazně zvyšuje výtěžnost tím, že odhalí problémy v rané fázi a umožní rychlou opravu.

E. Rentgenová kontrola (pro jemné rozteče a BGA)

Rentgenová inspekce je kritická pro BGA (Ball Grid Array) , mikro-BGA , a další součástky, u kterých jsou pájené spoje skryté. Tento proces odhaluje:

• Studené nebo chybějící pájecí kuličky
• Vznik pórů
• Vnitřní zkraty
• Vady ve vícenásobných sestavách

3. Proces montáže technologií skrz díry (THT)

Ačkoli SMT dominuje, mnoho desek obsahuje prvky s vývody do otvorů pro konektory, velké kondenzátory nebo prvky s vysokým mechanickým zatížením.

A. Vkládání

• Ruční vkládání: U malých sérií nebo speciálních součástek zkušení operátoři součástky vkládají ručně.
• Automatické vkládání: Používá se pro velkosériovou výrobu sestav s vlnovým pájením.

B. Pájení

• Vlnové pájení: Celá spodní strana desky s vývody do otvorů prochází nad vlnou roztavené pájky pro rychlé a současné vytvoření spojů.
• Selektivní pájení: U smíšených sestav (SMT+THT) robotické trysky selektivně spájejí pouze požadované průchozí vývody.
• Ruční pájení: Používá se pro opravy, jemné komponenty nebo prototypy malého objemu.

D. Čištění

Po pájení jsou desky očištěny od zbytků tavidla —pokud není tok bez nutnosti očištění uvedeno jinak, v takovém případě je bezpečné zbytky ponechat.

D. Pájení součástek, které nelze čistit

U citlivých nebo nepřímo myjících se typů komponent se používají speciální pájecí techniky a pájivé přípravky, které nevyžadují další čištění.

4. Konečná kontrola a testování

• Vizuální inspekce: Zkvalifikovaní inspektoři kontrolují viditelné vady, vadné pájené spoje a mechanické poškození.
• AOI a rentgenové snímkování (opakovaně): Zajišťuje konzistenci napříč výrobními sériemi.
• Testování létající sondou (FPT): Automatické testovací sondy ověřují spojitost a měří elektrické parametry, jako jsou odpor a kapacita, což je ideální pro prototypy a malé série.
• Testování ve vlastním obvodu (ICT) a funkční testování: Pro sériovou a hromadnou výrobu funkční testy a ICT (pokud je testovací zařízení naprogramováno pro sondování vyhrazených plošek) ověřují vedení signálů, hodnoty součástek a výkon hotového výrobku.

5. Konformní povlak a závěrečné kroky

Desky určené do náročných nebo vlhkostí zatížených prostředí často procházejí konformní nátěr :

• Ochranná bariéra: Tenká vrstva polymeru (akryl, silikon, uretan) chrání sestavu před vlhkostí, mořskou solí, prachem a koroze způsobujícími výpary.
• Selektivně nebo kompletne: Může být aplikována po celé desce nebo pouze na vybrané oblasti, v závislosti na požadavcích výrobku.

6. Balení, štítkování a expedice

Finálně otestované a oplechované desky jsou označeny, sériově očíslovány, sestaveny do kompletních sad a pečlivě zabaleny podle typu a předpisů – připraveny k integraci, rozsáhlému nasazení nebo přímému odeslání koncovým uživatelům.

Shrnutí: Moderní Proces montáže PCB je přesný, víceetapový proces od ověření dat a kontrol DFA/DFM, přes SMT a THT montáž , automatizované a manuální inspekce, pokročilé elektrické testování, povlaky a expedice. Každý krok je navržen tak, aby maximalizoval elektrický výkon, spolehlivost a výrobní přehlednost každého PCBA – ať již vyrábíte rychlé prototypy desek plošných spojů nebo rozšiřujete výrobu do velké série.

Proces montáže povrchové montáže

Montáž povrchové montáže (SMA) je základním procesem PCBA pro lékařskou techniku, automobilový průmysl, průmyslovou automatizaci a spotřební elektroniku. Využívá součástky pro povrchovou montáž (SMD), které jsou přímo připevňovány na plošky na povrchu desky plošných spojů, čímž umožňuje miniaturizaci, vysokou hustotu součástek a automatizovanou sériovou výrobu, a to v souladu se standardy IPC-A-610 a IPC-J-STD-001.

Tok procesu montáže tištěného spoje:

Příprava před výrobou a předběžná úprava desek plošných spojů: Ověřte konstrukci CAD na kompatibilitu se SMD; zkontrolujte dodávané desky plošných spojů (bez deformací, čisté plošky) a SMD součástky (autentičnost, bez poškození); vysušte desky z vysokotepelně odolného FR4 materiálu ohřevem (125 °C, 4–8 hodin) a uchovávejte vlhkostně citlivé SMD součástky ve vysoušecích skříních, aby se předešlo vadám při pájení.
Tisk pájecí pasty: Použijte stencily k nanášení pájecí pasty na plošky; nastavte tloušťku stencily (0,12–0,15 mm), tlak hladítko (15–25 N) a rychlost (20–50 mm/s); použijte 3D SPI pro součástky s jemným roztečením za účelem kontroly objemu a tvaru pasty.
Umístění SMD: Rychlé automatické osazovací stroje s CCD kamerami umisťují součástky (přesnost ±0,03 mm). Vysokorychlostní osazování pro pasivní součástky (až 100 000 /hod), přesné umístění pro integrované obvody/senzory; použijte ESD ochranu a kalibraci síly pro citlivé automobilové/ lékařské součástky.
Loupací pájení: Bezolovnatá pájka SAC305 vyhovující směrnici RoHS prochází čtyřstupňovým režimem v peci: předehřátí (150–180 °C), vyrovnání teploty (180–200 °C, 60–90 s), tavení (max. 245–260 °C, 10–20 s), chlazení (2–4 °C/s). Upravte rychlost chlazení u desek z vysokotepelně odolného FR4 materiálu, aby se snížilo tepelné namáhání.
Inspekce po přetavení (PRI): AOI detekuje můstky, studené pájení, jev známý jako tombstoning; rentgenová inspekce kontroluje skryté spoje BGA/CSP na pórózy. 100% inspekce u lékařských/automobilových desek plošných spojů, výběrová kontrola u spotřební elektroniky.
Dodatečná oprava a retušování: Odstraňte vady pomocí pájecích pistolí/zařízení s horkým vzduchem; nahraďte poškozené součástky; odstraňte zbytky pájecího přípravku izopropylalkoholem; dokumentujte opravy u náročných desek plošných spojů.
Konformní povlak (volitelné): Naneste akrylový/silikonový/uretanový povlak postříkáním/neškrtnutím pro náročné prostředí (motory automobilů, průmyslové provozy). U lékařských desek používejte biokompatibilní povlaky.
Závěrečná funkční zkouška a kontrola kvality: Proveďte provozní testy (výstup senzorů, komunikační moduly, integrita signálu); proveďte kontrolu rozměrů a spojitosti; balte kvalifikované desky do antistatických/vlhkostních bariérových obalů.