Co je to PCBA?

Co je to PCBA?

Komplexní průvodce deskami plošných spojů, montáží DPS, metodami sestavování a výrobou elektroniky

Úvod

Desky plošných spojů (DPS) a sestavy desek plošných spojů (PCBA) jsou základem veškeré moderní elektroniky. Od chytrých telefonů v kapse po pokročilá lékařská zařízení a automobilové řídicí systémy – právě díky DPS a PCBA je možné elektronické funkce realizovat. Porozumění významu pojmu PCBA – sestava desky plošných spojů – a rozdílu oproti holé DPS je nezbytné pro inženýry, návrháře výrobků, výrobce elektroniky i nadšence do technologií, kteří chtějí porozumět základům i inovacím ve výrobě elektroniky.

Co je to PCB?

Deska s plošnými spoji (PCB) je tuhá deska vyrobená z nosného materiálu (často FR4), vrstev mědi a dalších materiálů. Slouží jako základ pro montáž a elektrické propojení elektronických součástek, jako jsou rezistory, kondenzátory a integrované obvody (IC). Desky PCB existují v mnoha formách, včetně jednostranných, oboustranných a složitých vícevrstvých variant, a jsou používány jak ve jednoduchých zařízeních, tak v pokročilých výpočetních systémech.

Co je to PCBA?

PCBA, neboli osazená deska s plošnými spoji, označuje proces i výsledek montáže a pájení elektronických součástek na holou desku PCB – čímž se tato pasivní platforma mění na plně funkční elektronické zařízení nebo modul. Tento proces montáže využívá různé metody, včetně povrchové montáže (SMT) a technologie vrtaných kontaktů (THT), a je podporován přísnými kroky kontroly kvality, jako je automatizovaná optická inspekce (AOI) a měření v obvodu.

Proč je porozumění PCBA nezbytné

• Klíč k moderní elektronice: Proces PCBA je základní pro hromadnou výrobu spolehlivých a vysoce výkonných produktů efektivně a v dostatečném rozsahu.
• Význam pro průmysl: Od spotřební elektroniky a průmyslové automatizace až po letecký průmysl, lékařské přístroje a řešení IoT jsou jak desky plošných spojů (PCB), tak osazené desky (PCBA) všudypřítomné.

Nanášení pájky Pájecí pasta se nanáší stěrkou na oblasti, kde budou umístěny součástky.

Umístění součástek Automatické stroje pro umisťování součástek je přesně umístí na desku.

Sváření Nejčastěji prováděno pomocí reflow soldering (reflow lepidlo) (pro povrchově montované součástky) nebo vlnové svařování (pro vrtané součástky).

Kontrola a kontrola kvality Vizuální kontrola, automatická optická inspekce (AOI), rentgenové testování a funkční testování zajišťují kvalitu.

• Rychlost uvedení na trh: Rychlé prototypování a škálovatelné výrobní linky urychlují časový plán vašeho projektu.
• Nákladová efektivita: Nákup součástek velkoobchodem a automatizace procesů vám pomáhají ušetřit na výrobních nákladech.

Více než 80 % veškeré elektroniky používá vícevrstvé desky plošných spojů (PCB).

FR4 je průmyslovým standardem pro většinu výroby desek plošných spojů z důvodu své ceny a vyvážených vlastností.

Co je to PCBA?

Definice, složení a funkce sestavy tištěných spojů

Při diskuzi o výrobě elektroniky je nezbytné rozlišovat mezi PCB (tištěný spoj) a PCBA (osazený tištěný spoj) . Zatímco deska plošných spojů (PCB) slouží jako platforma pro elektrické připojení, sestava desky plošných spojů (PCBA) tuto platformu prostřednictvím montáže a pájení elektronických součástek mění na funkční, připravený elektronický modul. Podívejme se podrobněji na význam, strukturu a důležitost PCBA ve výrobě elektroniky.

Definice PCBA

PCBA znamená Sestavy s plošnými obvodovými deskami . Je to výsledek pečlivě řízeného procesu, při kterém jsou všechny nezbytné elektronické součástky – jako rezistory, kondenzátory, diody, integrované obvody, konektory a další – připevněny, spájeny a integrovány na dříve vyrobený holý plošný spoj. Výsledný celek je plně funkční deska plošných spojů, která může být přímo začleněna do spotřební elektroniky, lékařských přístrojů, automobilových ovládacích systémů nebo průmyslových strojů.

Jednoduše řečeno, plošný spoj je plátno a PCBA je dokončený obraz. Montážní proces přidává funkční hodnotu, díky níž deska může plnit své určené elektrické úkoly v kompletním systému.

Složení PCBA

Typická Sestavy s plošnými obvodovými deskami se skládá z několika klíčových prvků:

Holý plošný spoj: Základ, vyrobený tak, jak je popsáno v předchozí části (obvykle FR4 substrát s měděnými spoji, pájecí maskou a šablonovým tiskem).

Elektronické součástky: Obou pasivní komponenty (rezistory, kondenzátory, cívky) a aktivní součástky (tranzistory, integrované obvody, diody, mikrořadiče atd.) jsou připojeny.

Sádra pro pájení: Nanáší se na plošky, kde budou komponenty umístěny; umožňuje pevné a vodivé spoje prostřednictvím pájení v troubě.

Vodivé dráhy a přechodové díry na desce plošných spojů (PCB): Trasy signálů a propojení zůstávají klíčové i ve sestavené desce.

Náklady na desku plošných spojů (PCB): Obecně nižší, protože zahrnují pouze výrobu a materiály (substrát, měď, pájivý lak). Náklady ovlivňují velikost desky, počet vrstev, šířku drah, počet přechodových děr a výtěžnost.

Náklady na osazenou desku plošných spojů (PCBA): Výrazně vyšší kvůli:

• Pořízení elektronických součástek (mohou kolísat podle tržní dodávky a vzácnosti součástek)
• Automatizovaná montáž a práce
• Pasta na pájení, šablona a materiály na pájení

Metody montáže PCBA

Přeměna desky plošných spojů (PCB) na sestavenou desku (PCBA) zahrnuje několik klíčových technologií a procesů, které jsou vybírány na základě koncového použití, typu součástek, složitosti desky a objemu výroby:

1. Technologie povrchové montáže (SMT)

Popis: Elektronické součástky jsou umisťovány přímo na povrch desky plošných spojů pomocí automatizovaných strojů pro umisťování součástek.

Kroky procesu:  

• Nanášení pasty na pájení na připojovací plošky součástek
• Automatizované umisťování součástek
• Loupací pájení pro upevnění a elektrické propojení součástek

Výhody: Rychlost, miniaturizace, vysoká hustota osazení – ideální pro kompaktní spotřební zařízení, chytré telefony, nositelné přístroje a desky IoT.

Kontrola kvality:  Kontrola pájecí pasty (SPI) a Automatizovaná optická inspekce (AOI) zajistit přesnost umístění a kvalitu pájených spojů.

2. Technologie vrtaných kontaktů (THT)

• Popis: Tradiční metoda, při které se vývody součástek vsunou do vyvrtaných otvorů a připájejí, obvykle pomocí vlnového pájení.
• Výhody: Pevnější mechanické spoje – klíčové pro konektory, těžké součástky nebo desky určené pro náročné prostředí (automobilový průmysl, letecký a kosmický průmysl, výkonové moduly).
• Nevýhody: Objemnější uspořádání a vyšší náklady na montáž ve srovnání se SMT.

3. Hybridní montáž

Často se u složitých desek používá kombinace SMT a THT – například SMT pro miniaturizovanou elektroniku a THT pro velké konektory nebo výkonovou elektroniku.

Testování PCBA: Zajištění kvality a spolehlivosti

Kontrola kvality je v procesu montáže desek plošných spojů nepostradatelná. Po dokončení montáže projde každá sestavená deska důkladnou kontrolou, včetně:

In-circuit test (ICT): Ověřuje správné umístění součástek, pájené spoje a základní funkčnost.

Funkční test obvodu (FCT): Simuluje provoz ve skutečných podmínkách, aby zajistil, že obvod pracuje tak, jak je zamýšleno.

Test letící sondou: Flexibilní test pomocí sond pro prototypy nebo malé série.

Rentgenová inspekce: Používá se ke kontrole kvality pájení u BGAs (Ball Grid Arrays) a skrytých spojů, zejména důležité pro aplikace vyžadující vysokou spolehlivost.

Stárnutí a simulace extrémních prostředí: Simuluje dlouhodobé provozní zatížení nebo náročné podmínky (teplota, vibrace) pro automobilové nebo průmyslové použití.

Věděli jste, že? Pokročilé testovací protokoly PCBA přispěly ke zvýšení spolehlivosti automobilové a lékařské elektroniky, což výrazně snižuje poruchy v provozu a reklamace na záruce.

Výhody a hodnota PCBA

Rychlé prototypování: Rychlá výroba plošných spojů urychluje cestu od návrhu schématu k funkčnímu prototypu – klíčové pro start-upy a vývojové týmy.

Konzistence a škálovatelnost: Automatická montáž zajišťuje vysokou opakovatelnost, úzké tolerance a nízkou variabilitu mezi jednotlivými kusy – klíčové pro kvalitu a dodržování předpisů.

Výhoda: I když montáž plošných spojů přidává náklady oproti holé desce plošného spoje, ušetří čas, pracovní sílu a snižuje chyby ve srovnání s ručním bodovým zapojováním.

Flexibilita: Moderní linky pro montáž plošných spojů zvládnou výrobu od jediného prototypu až po sériovou výrobu produktů pro spotřební elektroniku, automobilový průmysl, obranný průmysl a IoT.

PCB vs. PCBA: Klíčové rozdíly

Kritické body srovnání, funkce a aplikace

Pochopení nuancovaných rozdíly mezi PCB (tiskovou deskou) a PCBA (sestava desek) je zásadní pro dělání informovaných rozhodnutí při vývoji elektroniky, tvorbě prototypů nebo sériové výrobě. Ačkoli jsou oba termíny propojené, představují zřetelně odlišná stadia cesty od návrhu k funkčnímu elektronickému zařízení. Níže se podrobně zaměříme na tyto rozdíly, a to z hlediska stavu, funkčnosti, výrobních kroků, požadavků na testování, nákladů a reálných aplikací.

1. Stav a funkčnost

PCB (tištěný spoj) Tištěné spoje vycházejí jako prázdné vícevrstvé podložky s vyrytými měděnými spoji. V této fázi deska nemá žádnou elektrickou funkci, pouze umožňuje propojení, jakmile jsou připojeny součástky. PCB je pasivní a samo o sobě nefunkční.

PCBA (osazený tištěný spoj) Jakmile jsou elektronické součástky namontovány, spájeny a otestovány, deska se stává PCBA. Funkce PCBA se velmi liší, od obvodů pro správu napájení v zařízeních IoT po pokročilé výpočetní moduly v hardwaru umělé inteligence. Jedná se o „aktivovaný“ tvar, který je připraven provádět složité operace v reálných zařízeních.

2. Porovnání výrobního procesu

Výroba PCB

• Návrh PCB: Začíná návrhem schématu, uspořádáním desky plošných spojů a generováním souborů Gerber pomocí specializovaného softwaru.
• Výroba PCB: Procesy, jako je výběr materiálu (substrát FR4), tvorba měděných vrstev, přenos obrazu, leptání, vrtání, vytváření přechodových děr (vias), aplikace pájecí masky a potisk legendy.
• Elektrické testování PCB: Obvykle omezeno na kontrolu rozpojení / zkratů za účelem ověření integrity měděných spojů.

Výrobu pcba

• Zajištění součástek: Zahrnuje pořízení všech stanovených aktivních a pasivních elektronických součástek.
• Nanesení pájecí pasty: Desky jsou pokryty tenkou, přesně nanášenou vrstvou pájivé pasty u povrchově montovaných sestav.
• Umístění součástek: Pro montáž součástek se používají pokročilé stroje pro automatické umisťování nebo ruční vkládání u technologie THT.
• Pájení: Sestavy SMT používají reflow soldering (reflow lepidlo) zatímco THT může využívat vlnové svařování nebo ruční techniky.
• Kontrola po pájení: AOI, rentgenová kontrola (pro husté desky, BGAs) a vizuální kontroly.
• Funkční testování:  Kontrola ve smyčce (ICT) , Funkční kontrola obvodu (FCT) , a příležitostně i testy prostředí/stárnutí pro ověření spolehlivosti.

4. Testování a kontrola kvality

5. Rozhodovací body: Kdy objednat desku plošných spojů nebo osazenou DPS

6. Shrnutí: PCB vs. PCBA

Co je to PCB?

Definice, funkce, typy a složení tištěných spojů

A Tištěný spoj (PCB) je základní stavební kámen téměř každého elektronického zařízení. V jádru jde o tenkou desku vyrobenou z izolačního materiálu, nejčastěji FR4 (sklolaminátový epoxidový laminát), s jednou nebo více vrstvami vodivých měděných spojů. Tyto spoje fungují jako „zapojení“, které propojuje a směruje elektrické signály mezi jednotlivými elektronické součástky – včetně pasivních součástek (jako jsou rezistory a kondenzátory) a aktivních součástek (například tranzistory a integrované obvody).

Dobře navržený tištěný spoj je více než pouhá náhrada tradičního zapojení. Zajišťuje integritu signálu, mechanickou podporu, elektrickou izolaci a odvod tepla, což jsou všechno klíčové faktory pro dlouhodobou Spolehlivost PCB a výkon. Mechanické uspořádání desky plošných spojů nejen podporuje umístění součástek, ale také určuje elektrické vlastnosti, jako je impedance spojů, Vrstvená struktura desky plošných spojů a izolace signálů.

Běžné typy desek plošných spojů

Moderní obvody vyžadují různé Uspořádání vrstev desky plošných spojů a návrhy v závislosti na složitosti, provozní frekvenci a prostředí.

Hlavní součásti desky plošných spojů (PCB)

Substrát (dielektrická vrstva): Zajišťuje strukturální pevnost a izolaci. Nejběžnější je FR4, známý svou rovnováhou mezi pevností, náklady a elektrickým výkonem.

Měděné vrstvy: Tenké vrstvy měděné fólie upravené do podoby vodivých drah. Počet měděných vrstev určuje výkon desky – vícevrstvé PCB jsou standardem ve vysokovýkonných elektronických zařízeních.

Lepidlová maska: Zelený (nebo někdy červený, modrý nebo černý) pryskyřičný povlak, který izoluje měděné dráhy a zabraňuje vzniku cest při pájení pájení součástek .

Silkotisk: Bílé tištěné nálepky pro součástky a označení poloh, klíčové pro přesnost umístění součástek během montáže desky plošných spojů.

Vias: Malé metalizované díry, které elektricky propojují měděné vrstvy – nezbytné pro vedení signálů na složitých vícevrstvých deskách.

Hranové konektory (zlaté kontakty): Zlatem pokovené kontakty používané pro připojení deska-deska nebo deska-zařízení s hranou, nezbytné u rozšiřovacích karet a paměťových modulů.

Naše služby PCBA

Společnost KINGFIELD nabízí komplexní PCBA služby řešení pro potřeby inovátorů, inženýrů a výrobců z různých odvětví. Naše řešení zajišťují vysokou kvalitu, spolehlivost a efektivitu sestavy s plošnými obvodovými deskami pro každý projekt.

Naše služby PCBA zahrnují:

PCBA prototypů: Rychlé prototypování a rychlé sestavení umožňují rychle testovat a vylepšovat nové návrhy.

Kompletní výroba PCBA: Komplexní kompletační služba „klíč od dveří“ – počínaje nákupem součástek, výrobou desek plošných spojů, montáží, testováním až po dodání.

Montáž povrchové montáže (SMT): Vysokorychlostní automatizovaná montáž SMT pro malé, složité nebo velkosériové projekty.

Skladba průchozích děr: Ruční nebo automatická skladba průchozích děr pro součástky vyžadující pevné mechanické spoje.

Skladba smíšených technologií: Bezproblémová integrace SMT a součástek s průchozími dírami v jedné sestavě.

Zajištění součástek a správa BOM: Profesionální zajištění součástek za účelem zabezpečení kvality, dostupnosti a cenové efektivity.

Funkční testování a kontrola: Testování ve spínacím obvodu, automatizovaná optická inspekce (AOI), rentgenová kontrola a funkční testování pro zajištění kvality a výkonu.

Sestava krabice a konečná montáž výrobku: Kompletní montáž skříně, zapojování a řešení sub-skladeb pro dodání hotového elektronického výrobku připraveného k použití.

Proč si vybrat nás pro vaše potřeby PCBA?

• Zkušený inženýrský tým pro podporu při návrhu a doprovodné pokyny DFM (Design for Manufacturability)
• ISO certifikované zařízení zajišťujeme nejvyšší průmyslové standardy
• Rychlé doby dodání a flexibilní objednávací množství
• Přísná kvalitní kontrola v každé fázi montáže

Ať už potřebujete prototypů , malé šarže , nebo hromadná výroba , naše služby PCBA jsou navrženy tak, aby bylo zajištěno, že vaše produkty budou vyráběny tak, aby fungovaly – včas a dle rozpočtu.