Pcb-Assembly-Process

Vaiheittainen PCB-asennusprosessi

Onnistunut PCB-yhdistys on huolellisesti suunniteltu prosessi, jossa tyhjästä piirilevystä – valmistettu tarkasti asiakkaan PCB-suunnittelun mukaan – muodostuu valmis, toimiva laite. Tämä prosessi on elektronisen valmistuksen ydin, ja se kattaa suunnitustiedostojen valmistelutarkistuksista valmiin asennetun levyn laadun testaukseen. Tässä on yksityiskohtainen katsaus jokaiseen tärkeään vaiheeseen PCB-asennusprosessin työnkulussa , sisältäen molemmat Pinnan kiinnitysteknologia (SMT) ja Läpivientitekniikka (THT) rakoitinten tuottajana.

1. Kokoamisen suunnittelu (DFA) ja tuotantoon valmistautumisen tarkastus

Ennen kuin yhtäkään komponenttia asetetaan tai juotetaan, asiantuntevat kokoamiskumppanit aloittavat DFA-tarkistuksella (Design for Assembly) . Tämä tarkistus on ratkaisevan tärkeä virheettömälle ja sujuvalle PCBA-kokoonpanolle:

• Tiedostojen eheys: Gerber-tiedostojen, ODB++-tiedostojen sekä centroid-/pick-and-place -tietojen tarkistus.
• BOM-tarkistus: Varmistetaan, että materiaaliluettelo (BOM) vastaa PCB:n jalanjälkeä ja asettelua.
• Kokoonpano-ohjeiden tarkistus: Tarkistetaan PCBA-asennusohjeiden selkeys; varmennetaan asiakkaan vaatimukset.
• Jalanjäljen mittojen tarkistus: Varmistetaan osien ja reikien välinen etäisyys, liitoskuvion tarkkuus sekä sopivat liitospadit sekä SMT- että THT-komponenteille.
• Lämmönhallinta ja levyn reunan vapaustilat: Tarkistetaan, että lämpöeristeet on toteutettu oikein kuparitasoilla ja että levyn reunalla on riittävät kieltotilat – erityisen tärkeää automatisoidulle käsittelylle.
• Vaatimustenmukaisuuden tarkistus: Varmistetaan, että suunnittelu noudattaa valmistusta ja tarkastusta varten IPC-A-600- ja IPC-6012 -standardeja.

2. SMT (Surface Mount Technology) -asennusprosessi

Smt kokoonpano on nopein ja eniten automatisoitu osa PCB-asennusta, mahdollistaen tiheän ja kustannustehokkaan pintaliitoskomponenttien (SMD) asentamisen.

A. Juotosmassan tulostus ja tarkastus

Prosessi alkaa tarkan soveltamisen kanssa juotospasta —seos erittäin hienosta juotosjauheesta ja juotteen aktivointiaineesta—kytkentälevyn padoille.

• Viapainatus: Ruostumattomasta teräksestä valmistetut viat levittävät juotosmassan vain sinne, missä SMD-padit ovat näkyvissä.
• Massatarkastus: Automaattiset koneet varmistavat täydellisen massamäärän ja sijoituksen, mikä on ratkaisevan tärkeää riittämättömien yhteyksien tai oikosulujen välttämiseksi.

B. Automatisoitu komponenttien nouto ja asetus

Juotosmassan ollessa paikoillaan edistyneet napautus- ja asettelu-koneet sijoittavat tarkasti SMD-piirit, vastukset, kondensaattorit, IC:t (mukaan lukien BGA:t ja QFN:t) ja muut laitteet levylle.

• Voi sijoittaa kymmeniätuhansia komponentteja tunnissa .
• Tarkka sijoitus parantaa tuottavuutta ja signaalin eheyttä.
• Tiedot perustuvat pick-and-place -tiedostoihin (sentroiditiedostot), jotka luodaan piirilevyn suunnittelun aikana.

C. Uudelleenlyöntipinnoitus

Täytetty levy siirretään läpi uudelleenlietoinnin uuni :

• Useita lämpövyöhykkeitä: Lämmitetään vähitellen levyn, jotta juotoshiukkaset sulavat muodostaakseen vahvat sähköiset ja mekaaniset liitokset samalla kun herkät komponentit suojataan.
• Typpiatmosfääri: Korkean luotettavuuden kokoonpanoissa käytetään usein inerttiä typpeä saadakseen puhtaampia ja kestävämpiä juotoksia.
• Profiilin optimointi: Tarkoin säädetyt lämpötilaprofiilit estävät kylmät juotokset, hautakivieffektit sekä lämmön aiheuttaman PCB:n vääntymisen.

D. Automaattinen optinen tarkastus (AOI)

AOI-järjestelmät ottavat korkean resoluution kuvia reflow-tuotannossa valmistetusta piirikortista tarkistaakseen virheet, kuten:

• Juotosilat ja avoimet liitokset
• Komponenttien epätarkka asento
• Väärät tai puuttuvat osat
• Juoteliudan tilavuusongelmat

Automaattinen tarkastus lisää huomattavasti tuottavuutta havaitsemalla ongelmat varhain ja mahdollistaen nopean korjauksen.

E. Röntgentarkastus (tarkoitus: pienelle viileälle ja BGA:lle)

Röntgentarkastus on kriittistä BGA (Ball Grid Array) , micro-BGA :lle sekä muille komponenteille, joissa juotesaumat ovat piilossa. Tämä prosessi paljastaa:

• Kylmät tai puuttuvat juotepallot
• Huokoinnit
• Sisäiset oikosulut
• Virheet monikerroskokoonpanoissa

3. Läpivientitekniikka (THT) -asennusprosessi

Vaikka SMT hallitsee markkinoita, monet levyt sisältävät läpivientikomponentit liittimiä, suuria kondensaattoreita tai suuret mekaaniset rasitukset kestäviä elementtejä varten.

A. Asennus

• Manuaalinen asennus: Pienten erien tai erikoiskomponenttien kohdalla osaavat operaattorit asentavat osat käsin.
• Automaattinen asennus: Käytetään suurten sarjojen valmistuksessa aaltohitsatuista kokoonpanoista.

B. Hitsaus

• Aaltopinnat Koko THT-kortin alapuoli ohjataan sulan juotteen yli aallon läpi nopeaa, samanaikaista liitoksen muodostusta varten.
• Valikoiva juottaminen: Sekalista asennusta (SMT+THT) varten robottisuuttimet valitsevat vain tarvittavat reikäpinnat juottamaan.
• Käsijuoitus: Käytetään korjaustyöhön, herkille tai pienille sarjoille tarkoitettuihin prototyyppeihin.

D. Puhdistus

Juottamisen jälkeen levyt puhdistetaan poistamaan juoksupaperijäämät —ellei puhdistamaton juotin ole määritelty, jolloin jäämät ovat turvallisia jättää paikoilleen.

E. Pesemättömien komponenttien juottaminen

Herkille tai pesemättömille komponenttityypeille käytetään erityisiä juottamismenetelmiä ja juoksulia, jotka eivät vaadi lisäpuhdistusta.

4. Lopullinen tarkastus ja testaus

• Visuaalinen tarkastus: Koulutetut tarkastajat tarkistavat näkyvät virheet, huonot juotosliitokset ja mekaaniset vauriot.
• AOI ja röntgensäteily (toistettu): Takaa johdonmukaisuuden tuotantoserioissa.
• Flying Probe -testaus (FPT): Automaattiset testiprobes varmistavat jatkuvuuden ja mittaavat sähköisiä parametreja, kuten resistanssia ja kapasitanssia; ideaali prototyypeille ja pienille volyymeille.
• Piirilevyn sisäinen testaus (ICT) ja toiminnallinen testaus: Erä- ja massatuotantoon soveltuvaa: toiminnalliset testit ja ICT (kun testityökalu on ohjelmoitu tarkastamaan erityiset napit) varmentavat signaalien reitityksen, komponenttien arvot ja valmiin tuotteen suorituskyvyn.

5. Konformikäsittely ja lopulliset vaiheet

Kortit, jotka on tarkoitettu rajoisiin tai kosteuteen alttiisiin ympäristöihin, käyvät usein läpi kattava siilteily :

• Suojakerros: Ohut polymeerikerros (akryyli-, silicone- tai uretaanipohjainen) suojaa kokoonpanoa kosteudelta, suolaiselta sumulta, pölyltä ja syövyttäviltä kaasuilta.
• Valikoiva tai täydellinen: Kerros voidaan levittää koko piirilevylle tai vain tietyille alueille tuotteen tarpeiden mukaan.

6. Pakkaus, merkinnät ja toimitus

Lopulliset testatut ja päällystetyt kortit merkitään, numeroitavat, varustetaan tarvikkeineen ja pakataan huolellisesti tyypin ja säädösten mukaisesti – valmiina integrointiin, laajamittaiseen käyttöönottoon tai suoraan loppukäyttäjille toimitettavaksi.

Yhteenveto: Moderni Pcb-assyppäisyprosessi on tarkka, monivaiheinen prosessi, joka alkaa datan validoinnista ja DFA/DFM-tarkistuksista ja jatkuu SMT- ja THT-kokoonpanolla , automatisoidut ja manuaaliset tarkastukset, edistyneeseen sähköiseen testaukseen, pinnoitukseen ja toimitukseen. Jokainen vaihe on suunniteltu maksimoimaan sähköinen suorituskyky, luotettavuus ja valmistettavuus jokaiselle PCBA:lle, olipa kyse nopeista PCB-prototypoista tai laajassa tuotannossa olevista määrinöistä.

Pinnanliitoskokoamisprosessi

Pinnanliitoskokoaminen (SMA) on keskeinen PCBA-prosessi lääketieteellisiin, automaati-, teollisuudenohjaukseen ja kuluttajaelektroniikkaan. Se hyödyntää pinnanliitoskomponentteja (SMD), jotka liitetään suoraan PCB:n pintakontakteihin, mahdollistaen miniatyrisoinnin, korkean komponenttitiheyden ja automatisoidun massatuotannon, noudattaen IPC-A-610- ja IPC-J-STD-001 -standardeja.

Printed Circuit Board -kokoamisprosessin työnkulku:

Tuotannonvalmistelu ja PCB:n esikäsittely: Tarkista CAD-suunnittelu SMD-yhteensopivuuden varmistamiseksi; tarkasta saapuvat PCB:t (ei vääntymää, puhtaat kontaktit) ja SMD:t (autenttisuus, ei vaurioita); uunikuivata korkean Tg:n FR4-PCB:t (125 °C, 4–8 h) ja säilytä kosteudensietoisia SMD-komponentteja kuivakaapeissa estämällä juotosten virheiden syntymistä.
Soluliimapinnat: Käytä stensiliä juotteen levitykseen padoille; säädä stensilin paksuus (0,12–0,15 mm), terän paine (15–25 N) ja nopeus (20–50 mm/s); käytä 3D SPI:tä hienojaksoisille komponenteille juotteen määrän ja muodon tarkistamiseen.
SMD-asennus: Nopeaottelulaite CCD-kameroin asentaa komponentit (±0,03 mm tarkkuudella). Nopeaottelulaite passiivikomponenteille (jopa 100 000/k, tarkka asennus IC:ille/antureille; käytä ESD-suojausta ja voimakalibrointia herkkien autoteollisuuden/mediteknisten komponenttien kohdalla.
Liu'utuspinnatys: RoHS-yhdistelmäinen SAC305-juote kulkee läpi neljän vaiheen uuniprofiilin: esilämmitys (150–180 °C), kastelu (180–200 °C, 60–90 s), sulatus (huippulämpö 245–260 °C, 10–20 s), jäähdytys (2–4 °C/s). Säädä jäähdytysnopeutta korkean Tg:n FR4-levyillä vähentääksesi lämpöjännitystä.
Jälkisulatus-tarkastus (PRI): AOI havaitsee oikosulut, kylmät liitokset ja hautakiviefektit; röntgen tarkistaa piilotetut BGA-/CSP-liitokset tyhjien kohdalle. 100 % tarkastus mediteknisille/autoteollisuuden levyille, otannainen tarkastus kuluttajaelektroniikalle.
Korjaustyö ja kosketus: Korjaa virheet juotosraudalla/kuuman ilman laitteella; vaihda vaurioituneet komponentit; puhdista juoteliuoksen jäämät isopropyylialkoholilla; dokumentoi uudelleenjalostus arvokkaille piireille.
Pinnemateriaali (valinnainen): Käytä akryyli/silikoni/uretaanipinnoitetta suihkeuttamalla tai upottamalla rajuissa olosuhteissa (auton moottoritilat, teollisuusympäristöt). Käytä biologisesti yhteensopivia pinnoitteita lääketieteellisiin piireihin.
Lopullinen toimintatestaus ja laadunvarmistus: Suorita toimintatestit (anturin lähtö, viestintämoduulit, signaalin eheys); suorita mittojen ja jatkuvuuden tarkistukset; pakkaa kelpaavat piirit antistaattisiin/kosteussuojapusseihin.