Pcb-Assembly-Process

Trin-for-trin PCB-assemblyproces

Succesfuldt PCB-montage er en omhyggeligt koordineret operation, der omdanner et tomt printet kredsløbskort – fremstillet i henhold til dit præcise PCB-design – til et færdigt, fungerende hardwareprodukt. Denne proces er hjertet i elektronikproduktionen og dækker alt fra forberedende tjek af dine designfiler til kvalitetstest af det færdige samlede kredsløbskort. Her er et detaljeret kig på hver større fase i den PCB-assemblyproces , der kombinerer begge Overflademonterings teknologi (SMT) og Gennemhuls teknologi (THT) elementer.

1. Konstruktion til montage (DFA) og forproduktionsgennemgang

Før en enkelt komponent monteres eller loddes, starter ekspertpartnere inden for montage med en DFA-kontrol (Design for Assembly) . Denne gennemgang er afgørende for en problemfri og fejlfri PCBA:

• Filintegritet: Gennemgang af Gerber-filer, ODB++-filer samt centroid-/pick-and-place-data.
• BOM-validering: Sikring af, at materialelisten (BOM) stemmer overens med printpladens fodprint og layout.
• Gennemgang af montagenoter: Tjekker PCBA-monteringsnoter grundigt; bekræfter kundens krav.
• Verifikation af fodprintdimension Sikrer korrekt afstand mellem komponent og hul, nøjagtighed i landemønster og passende padstørrelser for både SMT- og THT-komponenter.
• Termisk styring og afstand til kanten af pladen Tjekker korrekt brug af termiske afbrydelser på kobberplaner og tilstrækkelige frizoner langs kanten af PCB’en – særlig vigtigt ved automatiseret håndtering.
• Overensstemmelseskontrol Bekræfter, at designet overholder IPC-A-600- og IPC-6012-standarder for produktion og inspektion.

2. SMT (overflademonterings teknologi) Monteringsproces

SMT-montage er den hurtigste og mest automatiserede del af PCB-monteringen, hvilket gør det muligt at placere overflademonterede enheder (SMD) med høj tæthed og omkostningseffektivt.

A. Udskrivning og inspektion af lodpasta

Processen starter med den præcise påførsel af soldepasta —en blanding af ekstremt fint loddpulver og flux—på PCB-pads.

• Stencil-tryk: Stålsstencil bruges til at påføre loddpasta kun der, hvor SMD-pads er eksponeret.
• Pasta-inspektion: Automatiserede maskiner verificerer perfekt pastamængde og placering, afgørende for at undgå utilstrækkelige forbindelser eller kortslutninger.

B. Automatisk opsamling og placering af komponenter

Med loddet pasta på plads placerer avancerede placeringmaskiner nøjagtigt SMD-chips, modstande, kondensatorer, integrerede kredsløb (herunder BGAs og QFNs) og andre komponenter på pladen.

• Kan placere titusinder af komponenter i timen .
• Præcisionsplacering forbedrer udbytte og signalintegritet.
• Data stammer fra pick-and-place-filer (centroidfiler) genereret under PCB-design.

C. Reflowsoldring

Den bestykkede plade sendes derefter gennem en reflow Ovn :

• Flere varmezoner: Opvarmer gradvist pladen, så loddepartikler smelter og danner stabile elektriske og mekaniske forbindelser, samtidig med at følsomme dele beskyttes.
• Nitrogenatmosfære: Monteringer med høj pålidelighed bruger ofte inaktivt kvælstofgas for renere og mere robuste loddeforbindelser.
• Profiloptimering: Styrede temperaturprofiler forhindrer kolde forbindelser, tombstoning eller varmeinducerede bøgninger af printkort.

D. Automatisk optisk inspektion (AOI)

AOI-systemer optager billeder med høj opløsning af det refloodede kort for at tjekke for defekter såsom:

• Loddeforbindelser og åbne forbindelser
• Komponenternes misjustering
• Forkerte eller manglende dele
• Problemer med mængden af loddepasta

Automatisk inspektion øger udbyttet markant ved at opdage problemer tidligt og muliggøre hurtig korrektion.

E. Røntgeninspektion (til fine-pitch og BGA)

Røntgenundersøgelse er kritisk for BGA (Ball Grid Array) , micro-BGA , og andre komponenter hvor lodforbindelserne er skjulte. Denne proces afslører:

• Kolde eller manglende lodkugler
• Luftindeslutninger
• Indvendige kortslutninger
• Fejl i flerlagsmontager

3. Gennemhuls-teknologi (THT) montageproces

Selvom SMT dominerer, indeholder mange kredsløbsplader gennemgående komponenter til stikforbindelser, store kondensatorer eller elementer med høj mekanisk belastning.

A. Indsættelse

• Manuel indsættelse: Til små serier eller specialkomponenter indsætter erfarne operatører dele i hånden.
• Automatisk indsættelse: Anvendes til storstilet produktion af bølgeloddede samlinger.

B. Lodning

• Bølgesolderværk: Hele bagsiden af THT-kortet føres hen over en bølge af smeltet lod for hurtig og simultan dannelses af forbindelser.
• Selektiv lodning: Ved blandede samlinger (SMT+THT) loddere robotdysener kun udvalgte gennemgående pinner.
• Håndlodning: Anvendes til reparation, følsomme komponenter eller prototyper i lille oplag.

D. Rengøring

Efter lodning rengøres kredsløbskortene for at fjerne flusrester —medmindre flux uden rengøring det er angivet, hvilket betyder, at rester må forblive på plads.

D. Lodning af komponenter, der ikke kan vaskes

For følsomme eller ikke-vaskbare komponenttyper anvendes specielle lodneteknikker og flus, som ikke kræver yderligere rengøring.

4. Afsluttende inspektion og test

• Visuel inspektion: Uddannede inspektører tjekker for synlige defekter, dårlige lodninger og mekanisk skade.
• AOI og røntgen (gentaget): Sikrer konsistens gennem hele produktionsserierne.
• Flying Probe-test (FPT): Automatiserede testprober bekræfter kontinuitet og måler elektriske parametre såsom modstand og kapacitans, ideel til prototyper og lav produktion.
• In-circuit-test (ICT) og funktions-test: Til batch- og masseproduktion validerer funktions-test og ICT (når en test-fixtur er programmeret til at teste dedikerede pads) signalruting, komponentværdier og færdige produkters ydeevne.

5. Konform-belægning og sidste trin

Plader, der er beregnet til krævende eller fugtige miljøer, gennemgår ofte konform coating :

• Beskyttende barriere: Tynd polylag (acryl, silikone, urethan) beskytter samlingen mod fugt, saltstøv, støv og ætsende dampe.
• Selektiv eller komplet: Kan påføres over hele pladen eller kun over udvalgte områder, afhængigt af produktets behov.

6. Pakning, mærkning og forsendelse

Endelig testede og belagte plader mærkes, forsynes med serienummer, samles i sæt og pakkes omhyggeligt i henhold til type og reguleringskrav – klar til integration, storstilet implementering eller direkte forsendelse til slutbrugere.

Kortfattet: Den moderne PCB-monteringsproces er en præcis, flertrins proces, der starter med datavalidering og DFA/DFM-checks og går igennem SMT- og THT-assembly , automatiske og manuelle inspektioner, til avanceret elektrisk testning, belægning og forsendelse. Hvert trin er designet til at maksimere elektrisk ydeevne, pålidelighed og producibilitet for hver enkelt PCBA – uanset om du udvikler hurtige PCB-prototyper eller skalerer op til stort set producerede serier.

Overflademonteringsproces

Overflademontering (SMA) er en kerneproces inden for PCBA til medicinske, automobil-, industrielle styreenheder og forbrugerelektronik. Den anvender overflademonterede komponenter (SMD'er), som monteres direkte på loddekontakterne på kredsløbskortets overflade, hvilket muliggør miniatyrisering, høj komponenttæthed og automatiseret masseproduktion i overensstemmelse med IPC-A-610 og IPC-J-STD-001 standarder.

Procesflow for samling af printkredsløb:

Forberedelse før produktion & forbehandling af printkredsløb: Bekræft CAD-design for SMD-kompatibilitet; inspicer indkomne printkredsløb (ingen bøjning, rene kontakter) og SMD-komponenter (autenticitet, intet beskadiget materiale); bag højt-Tg FR4-printkredsløb (125°C, 4–8 timer) og opbevar fugtfølsomme SMD-komponenter i tørrum for at forhindre lodefelter.
Lodpasta-printning: Brug en skabelon til at påføre loddepasta på kontaktflader; kontroller skabelontykkelse (0,12–0,15 mm), rakelpåtryk (15–25 N) og hastighed (20–50 mm/s); brug 3D SPI til komponenter med fin pitch for at kontrollere pastamængde og form.
SMD-opsætning: Højhastighedsrobotter med CCD-kameraer placerer komponenter (±0,03 mm nøjagtighed). Højhastighedsopsætning til passive komponenter (op til 100.000/time), præcisionsopsætning til IC'er/sensorer; brug ESD-beskyttelse og kraftkalibrering til følsomme automobil-/medicinske komponenter.
Reflovlodning: RoHS-kompatibelt SAC305-lod gennemgår en ovnprofil i 4 trin: forvarmning (150–180 °C), holdetemperatur (180–200 °C, 60–90 s), omdannelse (top 245–260 °C, 10–20 s), afkøling (2–4 °C/s). Justér afkølingshastigheder for høj-Tg FR4 PCB'er for at mindske termisk spænding.
Efterlodningsinspektion (PRI): AOI registrerer brodannelse, kolde lodninger og tombstoning; røntgen inspicerer skjulte BGA/CSP-forbindelser for porøsitet. 100 % inspektion for medicinske/automobil-PCB'er, stikprøver for forbruger-elektronik.
Reparation og touch-up: Ret fejl med loddejern/varmluftsstationer; udskift beskadigede komponenter; rengør fluxrester med isopropylalkohol; dokumentér omarbejdning for højværdi PCB'er.
Konform-belægning (valgfri): Anvend akryl/silikon/urethan-belægning via spray/dyppning til krævende miljøer (automobil-motorrum, industrielle gulve). Brug biokompatible belægninger til medicinske PCB'er.
Afsluttende funktionsprøvning og kvalitetskontrol: Udfør driftstests (sensoroutput, kommunikationsmoduler, signalkvalitet); gennemfør dimensionelle og kontinuitetstests; pak godkendte PCB'er i antistatiske/fugtspærrerposer.