Διαδικασία-Συναρμολόγησης-Pcb

Βήμα-Βήμα Διαδικασία Συναρμολόγησης PCB

Επιτυχής Συνέλιξη PCB είναι μια επιμελώς οργανωμένη διαδικασία που μετατρέπει ένα κενό πλακάκι που έχει κατασκευαστεί σύμφωνα με το ακριβές σας σχέδιο PCB σε ένα ολοκληρωμένο, λειτουργικό υλικό προϊόν. Αυτή η διαδικασία αποτελεί τον πυρήνα της ηλεκτρονικής παραγωγής, καλύπτοντας το φάσμα από τους προετοιμαστικούς ελέγχους στα αρχεία σχεδίασής σας μέχρι τον έλεγχο ποιότητας του τελικού συναρμολογημένου πλακιδίου. Παρακάτω ακολουθεί μια λεπτομερής εξέταση κάθε βασικού σταδίου της Ροής διαδικασίας συναρμολόγησης PCB , συμπεριλαμβάνοντας και τις δύο Τεχνολογία Επιφανειακής Τοποθέτησης (SMT) και Τεχνολογία Διατρητών (THT) στοιχείων.

1. Σχεδιασμός για Συναρμολόγηση (DFA) και Προ-Παραγωγική Ανασκόπηση

Πριν τοποθετηθεί ή συγκολληθεί οποιοδήποτε εξάρτημα, οι ειδικοί εταίροι συναρμολόγησης ξεκινούν με έναν Έλεγχο DFA (Σχεδιασμός για Συναρμολόγηση) . Αυτή η ανασκόπηση είναι κρίσιμη για μια ομαλή και χωρίς σφάλματα PCBA:

• Ακεραιότητα Αρχείων: Έλεγχος αρχείων Gerber, αρχείων ODB++ και δεδομένων centroid/αυτόματης τοποθέτησης
• Επαλήθευση BOM: Διασφάλιση ότι η Λίστα Υλικών (BOM) ταιριάζει με το αποτύπωμα και τη διάταξη του PCB.
• Επισκόπηση Σημειώσεων Συναρμολόγησης: Διασταύρωση για σαφείς σημειώσεις συναρμολόγησης PCBA· επιβεβαίωση των απαιτήσεων του πελάτη.
• Επαλήθευση Διαστάσεων Αποτυπώματος: Διασφάλιση της κατάλληλης απόστασης εξαρτήματος-προς-τρύπα, της ακρίβειας του προτύπου επαφής και των σωστών διαστάσεων παδ για εξαρτήματα SMT και THT.
• Διαχείριση Θερμότητας και Απόσταση από την Άκρη του Πίνακα: Έλεγχος για τη σωστή χρήση θερμικών ανακουφίσεων στα επίπεδα χαλκού και επαρκείς ζώνες αποχής κοντά στην άκρη του πίνακα PCB — ιδιαίτερα σημαντικό για αυτοματοποιημένη χειριστική.
• Έλεγχος Συμμόρφωσης: Επιβεβαίωση ότι ο σχεδιασμός ακολουθεί τα πρότυπα IPC-A-600 και IPC-6012 για κατασκευή και επιθεώρηση.

2. Διαδικασία Συναρμολόγησης SMT (Surface Mount Technology)

Συναρμολόγηση Smt είναι το πιο γρήγορο και αυτοματοποιημένο στάδιο στη συναρμολόγηση PCB, επιτρέποντας την τοποθέτηση συσκευών επιφανειακής τοποθέτησης (SMDs) με υψηλή πυκνότητα και οικονομικότητα.

Α. Τύπωση και Έλεγχος Στεώρου Κολλήσεως

Η διαδικασία ξεκινά με την ακριβή εφαρμογή πάστα συγκόλλησης —μίγματος από εξαιρετικά λεπτή σκόνη κολλήσεως και ρητίνης—στις επιφάνειες του PCB.

• Τύπωση με Μάσκα: Χρησιμοποιούνται μάσκες από ανοξείδωτο χάλυβα για να τοποθετηθεί το στεώρ κολλήσεως μόνο στις περιοχές όπου είναι εκτεθειμένες οι επιφάνειες SMD.
• Έλεγχος Στεώρου: Αυτόματες μηχανές επαληθεύουν τον τέλειο όγκο και την ακριβή τοποθέτηση του στεώρ, κάτι κρίσιμο για την αποφυγή ανεπαρκών συνδέσεων ή βραχυκυκλωμάτων.

Β. Αυτόματη Τοποθέτηση Εξαρτημάτων με Σύστημα Pick and Place

Με το στεώρ κολλήσεως στη θέση του, προηγμένες μηχανές παραλαβής και τοποθέτησης τοποθετεί με ακρίβεια SMD τσιπς, αντιστάσεις, πυκνωτές, ολοκληρωμένα κυκλώματα (συμπεριλαμβανομένων BGAs και QFNs) και άλλες συσκευές πάνω στο χαρτονάκι.

• Μπορεί να τοποθετήσει δεκάδες χιλιάδες εξαρτήματα ανά ώρα .
• Η ακριβής τοποθέτηση βελτιώνει την απόδοση και την ακεραιότητα του σήματος.
• Τα δεδομένα προέρχονται από αρχεία pick-and-place (centroid files) που δημιουργούνται κατά το σχεδιασμό του PCB.

Γ. Συγκόλληση με αναχώρηση

Η πληρωμένη πλακέτα στέλνεται στη συνέχεια μέσω φούρνος Αναπλάσματος :

• Πολλαπλές Ζώνες Θέρμανσης: Θερμαίνει σταδιακά την πλακέτα για να τήξει τα σωματίδια κολλιού και να δημιουργηθούν ισχυρές ηλεκτρικές και μηχανικές συγκολλήσεις, προστατεύοντας παράλληλα ευαίσθητα εξαρτήματα.
• Ατμόσφαιρα αζώτου: Οι συναρμολογήσεις υψηλής αξιοπιστίας χρησιμοποιούν συχνά αδρανές αέριο αζώτου για καθαρότερες και πιο ανθεκτικές συγκολλήσεις.
• Βελτιστοποίηση προφίλ: Ελεγχόμενα προφίλ θερμοκρασίας αποτρέπουν τις ψυχρές συγκολλήσεις, το φαινόμενο «ταφόπλακα» ή τη στρέβλωση της πλακέτας λόγω θερμότητας.

Δ. Αυτόματη Οπτική Επιθεώρηση (AOI)

Συστήματα AOI λαμβάνει εικόνες υψηλής ανάλυσης της πλακέτας μετά την αναρροφητική συγκόλληση για να ελέγξει τυχόν ελαττώματα όπως:

• Γέφυρες και ανοιχτές συγκολλήσεις
• Μη σωστή ευθυγράμμιση εξαρτημάτων
• Λανθασμένα ή απούσα εξαρτήματα
• Προβλήματα όγκου συγκολλητικής πάστας

Η αυτόματη επιθεώρηση αυξάνει σημαντικά την απόδοση, ανιχνεύοντας έγκαιρα τα προβλήματα και επιτρέποντας γρήγορη διόρθωση.

Ε. Επιθεώρηση με ακτίνες Χ (Για λεπτές βηματικές αποστάσεις και BGA)

Επιθεώρηση με ακτίνες Χ είναι κρίσιμη για BGA (Ball Grid Array) , micro-BGA , και άλλα εξαρτήματα όπου οι συγκολλήσεις είναι κρυφές. Αυτή η διαδικασία αποκαλύπτει:

• Κρύες ή απούσες σφαίρες συγκόλλησης
• Αφηρημένα (Voiding)
• Εσωτερικά βραχυκυκλώματα
• Ελαττώματα σε πολύστρωτες συναρμολογήσεις

3. Διαδικασία Συναρμολόγησης Μέσω Οπών (THT)

Παρόλο που η SMT επικρατεί, πολλά κυκλώματα περιλαμβάνουν εξαρτήματα μέσω οπών για συνδέσεις, μεγάλους πυκνωτές ή στοιχεία υψηλής μηχανικής τάσης.

Α. Τοποθέτηση

• Χειροκίνητη Τοποθέτηση: Για μικρές παρτίδες ή ειδικά εξαρτήματα, εξειδικευμένοι χειριστές τοποθετούν τα εξαρτήματα χειροκίνητα.
• Αυτόματη Τοποθέτηση: Χρησιμοποιείται για μεγάλης κλίμακας παραγωγή συναρμολογήσεων με κύμα συγκόλλησης.

B. Συγκόλληση

• Κύμα κολλήσεως: Το κάτω μέρος της THT πλακέτας διέρχεται από ένα κύμα μολυβδούχου κολλαδιού για γρήγορη και ταυτόχρονη δημιουργία συνδέσεων.
• Επιλεκτική Συγκόλληση: Για μικτές συναρμολογήσεις (SMT+THT), ρομποτικά ακροφύσια επιλεκτικά συγκολλούν μόνο τα απαιτούμενα ακροφύσια διαμπέρασης.
• Συγκόλληση με το χέρι: Χρησιμοποιείται για επισκευές, ευαίσθητα εξαρτήματα ή πρωτότυπα χαμηλού όγκου.

C. Καθαρισμός

Μετά τη συγκόλληση, οι πλακέτες καθαρίζονται για την αφαίρεση υπολειμμάτων ρευστοποιητή —εκτός αν ρητίνωμα χωρίς καθαρισμό ορίζεται, οπότε το κατάλοιπο είναι ασφαλές να μείνει.

Δ. Συγκόλληση Μη-Πλένσιμων Εξαρτημάτων

Για ευαίσθητους ή μη-πλένσιμους τύπους εξαρτημάτων, χρησιμοποιούνται ειδικές τεχνικές συγκόλλησης και ρητίνες που δεν απαιτούν περαιτέρω καθαρισμό.

4. Τελική Επιθεώρηση και Δοκιμή

• Οπτική επιθεώρηση: Εκπαιδευμένοι επιθεωρητές ελέγχουν για ορατά ελαττώματα, κακές συγκολλήσεις και μηχανικές βλάβες.
• AOI και ακτινογραφία (επαναλαμβανόμενα): Διασφαλίζει τη συνέπεια σε όλες τις παραγωγικές παρτίδες.
• Δοκιμή Κινούμενης Κεφαλής (FPT): Αυτόματα δοκιμαστικά άκρα επιβεβαιώνουν τη συνέχεια και μετρούν ηλεκτρικές παραμέτρους όπως η αντίσταση και η χωρητικότητα, ιδανικό για πρωτότυπα και χαμηλό όγκο παραγωγής.
• Δοκιμή Κυκλώματος (ICT) και Λειτουργική Δοκιμή: Για παρτίδες και μαζική παραγωγή, οι λειτουργικές δοκιμές και η ICT (όταν ένας προγραμματισμένος δοκιμαστής ελέγχει αφιερωμένες επιφάνειες) επικυρώνουν τη δρομολόγηση σημάτων, τις τιμές των εξαρτημάτων και την απόδοση του τελικού προϊόντος.

5. Συμμορφωτική επίστρωση και τελικά βήματα

Κάρτες που προορίζονται για σκληρά ή υγρά περιβάλλοντα υποβάλλονται συχνά σε επιπολή συμπεριφοράς :

• Προστατευτικό φράγμα: Λεπτή στρώση πολυμερούς (ακρυλικό, πυριτικό, ουρεθάνη) που προστατεύει την πλακέτα από υγρασία, αλμυρό αέρα, σκόνη και διαβρωτικές αναθυμιάσεις.
• Επιλεκτική ή πλήρης: Μπορεί να εφαρμοστεί σε ολόκληρη την πλακέτα ή μόνο σε συγκεκριμένες περιοχές, ανάλογα με τις ανάγκες του προϊόντος.

6. Συσκευασία, Ετικέτες και Αποστολή

Τα τελικά ελεγμένα και επικαλυμμένα κυκλώματα ετικετάρονται, αριθμούνται σειριακά, τοποθετούνται σε κιτ και συσκευάζονται προσεκτικά σύμφωνα με τον τύπο και τις κανονιστικές απαιτήσεις—έτοιμα για ενσωμάτωση, μεγάλης κλίμακας εγκατάσταση ή άμεση αποστολή στους τελικούς χρήστες.

Συνοπτικά: Το σύγχρονο Διαδικασία συνέλευσης pcb είναι μια ακριβής, πολυσταδιακή διαδικασία που ξεκινά από την επικύρωση δεδομένων και ελέγχους DFA/DFM, μέχρι τη Συναρμολόγηση SMT και THT , αυτόματους και χειροκίνητους ελέγχους, και φτάνει στην προηγμένη ηλεκτρική δοκιμή, επίστρωση και αποστολή. Κάθε βήμα σχεδιάζεται για να μεγιστοποιήσει την ηλεκτρική απόδοση, την αξιοπιστία και τη δυνατότητα παραγωγής για κάθε PCBA—είτε δημιουργείτε γρήγορα πρωτότυπα PCB είτε μεταβαίνετε σε παραγωγή υψηλού όγκου.

Διαδικασία Συναρμολόγησης Επιφανειακής Τοποθέτησης

Η Συναρμολόγηση Επιφανειακής Τοποθέτησης (SMA) είναι μια βασική διαδικασία PCBA για ιατρικές, αυτοκινητοβιομηχανία, βιομηχανικό έλεγχο και καταναλωτικά ηλεκτρονικά. Χρησιμοποιεί συσκευές επιφανειακής τοποθέτησης (SMDs) που συνδέονται απευθείας σε παδς επιφάνειας του PCB, επιτρέποντας τη μικροελάττωση, την υψηλή πυκνότητα εξαρτημάτων και την αυτοματοποιημένη μαζική παραγωγή, σύμφωνα με τα πρότυπα IPC-A-610 και IPC-J-STD-001.

Διαδικασία Ροής Συναρμολόγησης Πλακέτας Τυπωμένου Κυκλώματος:

Προετοιμασία Πριν από την Παραγωγή & Προ-επεξεργασία Πλακέτας: Επαληθεύστε το σχέδιο CAD ως προς τη συμβατότητα με SMD· ελέγξτε τις εισερχόμενες πλακέτες (χωρίς στρέβλωση, καθαρά pads) και τα SMD (γνησιότητα, χωρίς ζημιές)· ξηράνετε πλακέτες FR4 υψηλού Tg (125°C, 4–8 ώρες) και φυλάσσετε ευαίσθητα στην υγρασία SMD σε ξηρούς θαλάμους για να αποφευχθούν ελαττώματα συγκόλλησης.
Εκτύπωση Κολλητικής Πάστας: Χρησιμοποιήστε καλούπι για να εφαρμόσετε συγκολλητική πάστα στα pads· ελέγξτε το πάχος του καλουπιού (0,12–0,15 mm), την πίεση της λεπίδας (15–25 N) και την ταχύτητα (20–50 mm/δευτερόλεπτο)· χρησιμοποιήστε 3D SPI για εξαρτήματα λεπτού βήματος για έλεγχο όγκου και σχήματος της πάστας.
Τοποθέτηση SMD: Μηχανές υψηλής ταχύτητας pick-and-place με κάμερες CCD τοποθετούν εξαρτήματα (ακρίβεια ±0,03 mm). Υψηλής ταχύτητας για παθητικά (έως 100.000/ώρα), ακριβής τοποθέτηση για ολοκληρωμένα κυκλώματα/αισθητήρες· χρησιμοποιήστε προστασία ESD και βαθμονόμηση δύναμης για ευαίσθητα αυτοκινητιστικά/ιατρικά εξαρτήματα.
Κολλήσιμο με αναρρόφηση: Το συμμορφούμενο με τη RoHS SAC305 κολλητικό υποβάλλεται σε προφίλ φούρνου 4 σταδίων: προθέρμανση (150–180°C), εμπότιση (180–200°C, 60–90 s), αναρρόφηση (μέγιστη θερμοκρασία 245–260°C, 10–20 s), ψύξη (2–4°C/s). Ρυθμίστε τους ρυθμούς ψύξης για PCBs FR4 υψηλής Tg για να μειωθεί η θερμική τάση.
Έλεγχος μετά την αναρρόφηση (PRI): Η AOI ανιχνεύει βραχυκυκλώματα, κρύες κολλήσεις, tombstoning· η ακτινογραφία ελέγχει κρυφές συνδέσεις BGA/CSP για κενά. Έλεγχος 100% για ιατρικές/αυτοκινητιστικές πλακέτες PCB, δειγματοληψία για καταναλωτικά ηλεκτρονικά.
Επανεργασία & Διόρθωση: Διορθώστε ελαττώματα με κολλητικά σίδερα/σταθμούς θερμού αέρα· αντικαταστήστε κατεστραμμένα εξαρτήματα· καθαρίστε τα υπολείμματα ρητίνης με ισοπροπυλική αλκοόλ· τεκμηριώστε την επανεργασία για πλακέτες PCB υψηλής αξίας.
Προστατευτική Επίστρωση (Προαιρετικό): Εφαρμόστε επίστρωση ακρυλικού/σιλικόνης/ουρεθάνης με ψεκασμό/βύθιση για δύσκολα περιβάλλοντα (θαλάμους κινητήρα αυτοκινήτων, βιομηχανικούς χώρους). Χρησιμοποιήστε βιοσυμβατές επιστρώσεις για ιατρικές πλακέτες PCB.
Τελικός Λειτουργικός Έλεγχος & Ποιότητα: Πραγματοποίηση λειτουργικών δοκιμών (έξοδος αισθητήρα, μόντουλα επικοινωνίας, ακεραιότητα σήματος)· εκτέλεση δοκιμών διαστάσεων και συνέχειας· συσκευασία εγκεκριμένων PCB σε αντιστατικές/φραγμούς υγρασίας σακούλες.