Pcb-Assembly-Process

Lépésről lépésre: PCB-szerelési folyamat

Sikeres PCB gyártásban egy aprólékosan szervezett művelet, amely egy üres nyomtatott áramköri lapból – amelyet pontosan az Ön PCB-tervezése alapján gyártottak – kész, működőképes hardverterméket állít elő. Ez a folyamat az elektronikai gyártás központi eleme, és magában foglalja tervezési fájlok előkészítő ellenőrzésétől kezdve a kész szerelt áramkör minőségellenőrzéséig minden lépést. Itt részletesen bemutatjuk a PCB-szerelési folyamat lépéseit , mindkettő beépítésével Felületre szerelt technológia (SMT) és Átfúrt lyukas technológia (THT) elemek terén.

1. Szerelésre tervezés (DFA) és gyártáselőtti felülvizsgálat

Mielőtt egyetlen alkatrész is helyére kerülne vagy forrasztásra kerülne, a szakértő szerelési partnerek egy DFA (szerelésre tervezés) ellenőrzéssel kezdenek. Ez az ellenőrzés alapvető fontosságú a zökkenőmentes, hibamentes PCBA gyártáshoz:

• Fájl integritás: Gerber fájlok, ODB++ fájlok és centroid/szedési adatok ellenőrzése.
• Anyagjegyzék ellenőrzése: Az anyagjegyzék (BOM) megfelelőségének biztosítása a nyomtatott áramkör (PCB) lábkiosztásához és elrendezéséhez.
• Szerelési megjegyzések áttekintése: Átfogó ellenőrzés a PCBA-szerelési megjegyzések egyértelműségéért; az ügyfélkövetelmények megerősítése.
• Lábnyom méret ellenőrzése: A komponens-lyuk közötti távolság, a rácsminta pontossága és a megfelelő padméretek biztosítása SMT és THT alkatrészek esetén egyaránt.
• Hőkezelés és a nyomtatott áramkör széleinek szabad területe: A hőelvezető elemek megfelelő alkalmazásának ellenőrzése a rétegeken, valamint elegendő tiltott zóna kialakítása a PCB-n a szélek mentén – különösen fontos az automatizált kezelés szempontjából.
• Megfelelőségi ellenőrzés: A tervezésnek az IPC-A-600 és az IPC-6012 szabványoknak való megfelelésének megerősítése gyártási és vizsgálati szempontból.

2. SMT (Felületre szerelt technológia) szerelési folyamat

SMT Szerelés ez a PCB-szerelés leggyorsabb és leginkább automatizált része, lehetővé téve a felületre szerelhető eszközök (SMD) sűrű, költséghatékony elhelyezését.

A. Forrasztópaszta nyomtatás és ellenőrzés

A folyamat a pontosan felmért solder pasta —az ultrafinom forrasztópor és fluxus keveréke—felvitele a nyomtatott áramkör (PCB) padjaira.

• Maszknyomtatás: Rozsdamentes acél maszkokat használnak a forrasztópaszta felvitelekor, kizárólag az SMD padok nyílásainál.
• Pasztaellenőrzés: Automatizált gépek ellenőrzik a paszta tökéletes mennyiségét és helyzetét, ami elengedhetetlen a hiányos kapcsolatok vagy rövidzárlatok elkerüléséhez.

B. Automatikus alkatrészbehelyezés (Pick and Place)

A forrasztópaszta felhelyezését követően korszerű kiválasztó és elhelyező gépek pontosan helyezik az SMD chipeket, ellenállásokat, kondenzátorokat, IC-ket (beleértve a BGA és QFN kivitelűeket), valamint egyéb alkatrészeket a nyákra.

• Elhelyezhet több tízezer alkatrész óránként .
• A precíz elhelyezés növeli a kitermelést és a jelminőséget.
• Az adatok forrása pick-and-place fájlok (centroid fájlok), amelyeket a NYÁK tervezése során hoznak létre.

C. Reflow forrasztás

Ezután a szerelt lapot egy reflow Sülő :

• Több hőzóna: Fokozatosan felmelegíti a lapot, hogy az ón részecskéi erős elektromos és mechanikai forraszkapcsolatokká olvadjanak, miközben védik az érzékeny alkatrészeket.
• Nitrogén atmoszféra: A magas megbízhatóságú összeszerelések gyakran nemes, inaktív nitrogén gázt használnak tisztább és erősebb forrasztott kötések érdekében.
• Profil optimalizálása: A szabályozott hőmérsékleti profilok megelőzik a hideg forrasztásokat, a sírkőhatást vagy a hő okozta NYÁK-deformálódást.

D. Automatizált optikai ellenőrzés (AOI)

AOI rendszerek nagy felbontású képeket készítenek az újrakövetkeztetett nyomtatott áramkörös lapról a hibák, például:

• Forrasztási hidak és szakadások
• Alkatrész-elhelyezkedési hibák
• Helytelen vagy hiányzó alkatrészek
• Forrasztópaszta-mennyiségi problémák

Az automatizált ellenőrzés jelentősen növeli a kitermelést, mivel korai szakaszban azonosítja a hibákat, lehetővé téve a gyors javítást.

E. Röntgenvizsgálat (finom rácstagolású és BGA esetén)

Röntgenellenőrzés kritikus fontosságú BGA (Ball Grid Array) , mikro-BGA , valamint egyéb alkatrészek esetén, ahol a forraszkapcsolatok rejtettek. Ez az eljárás feltárja:

• Hideg vagy hiányzó forraszgolyók
• Üregképződés
• Belső rövidzárlatok
• Hibák többrétegű szerelvényeken

3. Furattechnológia (THT) összeszerelési folyamata

Bár az SMT dominál, számos nyomtatott áramkör tartalmaz átfúrt lyukas alkatrészeket csatlakozókhoz, nagy kondenzátorokhoz vagy nagy mechanikai igénybevételnek kitett elemekhez.

A. Behelyezés

• Kézi behelyezés: Kis sorozatok vagy speciális alkatrészek esetén képzett operátorok kézzel helyezik be az alkatrészeket.
• Automatizált behelyezés: Nagy sorozatú hullámforgatással forrasztott egységek gyártásához használják.

B. Forrasztás

• Hullámpapír-forrasztás: A THT-szerelvény teljes alsó oldalát forró forrasz hullámon vezetik át, így gyorsan, egyszerre kialakulnak az összes forraszöntvények.
• Szelektív forrasztás: Vegyes szerelvényekhez (SMT+THT) robotizált fúvókák kizárólag a szükséges átmenő furatos lábakat forrasztják.
• Kézi forrasztás: Átjavításhoz, finom vagy alacsony mennyiségű prototípusokhoz használják.

C. Tisztítás

A forrasztás után a lemezeket megtisztítják a fluxmaradék eltávolítására maradékmentes paszta —kivéve, ha

D. Moshatatlan alkatrészek forrasztása

Érzékeny vagy nem mosható alkatrész-típusok esetén speciális forrasztási technikákat és olyan fluxokat használnak, amelyek további tisztítást nem igényelnek.

4. Végső ellenőrzés és tesztelés

• Vizuális ellenőrzés: Képzett ellenőrök látható hibák, rossz forrasztások és mechanikai sérülések szempontjából vizsgálják a termékeket.
• AOI és röntgen (ismételt): Biztosítja az egységességet a gyártási sorozatok során.
• Repülő proba tesztelés (FPT): Automatizált tesztproba igazolja a folytonosságot, és méri az elektromos paramétereket, mint például az ellenállás és kapacitás, ideális prototípusokhoz és kis sorozatgyártáshoz.
• Áramkörön belüli tesztelés (ICT) és funkcionális tesztelés: Sorozat- és tömeggyártáshoz funkcionális tesztek és ICT (amikor a tesztfoglalat programozott, hogy dedikált padokat ellenőrizzen), amelyek igazolják a jelvezetést, alkatrészértékeket és a késztermék teljesítményét.

5. Konform bevonat és végső lépések

A kemény vagy nedvességveszélyes környezetekre szánt nyomtatott áramkörök gyakran átesnek konform térkép :

• Védőréteg: Vékony polimer (akrilikus, szilikon, uretán) réteg védi az egységet a páratartalomtól, sótól, portól és káros gázoktól.
• Szelektív vagy teljes: Az egész nyomtatott áramkörre vagy csak meghatározott területekre felvihető, a termék igényei szerint.

6. Csomagolás, címkézés és szállítás

A végleges tesztelt és bevonatolt nyomtatott áramköröket megcímkézik, sorozatszámot kapnak, készleteket alkotnak belőlük, majd gondosan becsomagolják típusuknak és a szabályozási előírásoknak megfelelően – készen az integrációra, nagy léptékű telepítésre vagy közvetlen szállításra a végfelhasználókhoz.

Összefoglalva: A modern Printed circuit board gyártási folyamat pontos, többfázisú folyamat az adatérvényesítéstől és a DFA/DFM ellenőrzésektől kezdve SMT és THT gyártáson , automatizált és manuális ellenőrzéseken, haladva az előrehaladott elektromos tesztelésig, bevonatolásig és szállításig. Minden lépés arra irányul, hogy maximalizálja az elektromos teljesítményt, megbízhatóságot és gyártási egyszerűséget minden PCBA esetében – akár gyors prototípusokat készít, akár nagy sorozatgyártásra készül.

Felületre szerelési összeszerelési folyamat

A felületre szerelési összeszerelés (SMA) egy alapvető PCBA-folyamat orvosi, autóipari, ipari vezérlési és fogyasztási elektronikai alkalmazásokhoz. A felületre szerelhető eszközöket (SMD-ket) közvetlenül a nyomtatott áramkörök (PCB) felületén lévő padokra helyezi, lehetővé téve a miniatürizálást, nagy sűrűségű alkatrész-elhelyezést és az automatizált tömeggyártást, az IPC-A-610 és az IPC-J-STD-001 szabványoknak megfelelően.

Nyomtatott áramkör-összeszerelési folyamat folyamata:

Gyártás előtti előkészítés és PCB előkondicionálás: Ellenőrizze a CAD tervezést az SMD kompatibilitásért; vizsgálja meg a beérkező nyomtatott áramköröket (deformációmentesek, tiszták a padok); ellenőrizze az SMD-ket (eredetiség, sérülésmentesség); szárítsa a magas hőmérsékleti ellenállású FR4 anyagú nyomtatott áramköröket (125°C-on, 4–8 órán keresztül), és tárolja a nedvességérzékeny SMD-ket száraz szekrényekben, hogy elkerülje a forrasztási hibákat.
Forrasztópaszta nyomtatás: Használjon sablont a forrasztópaszta felvitelezéséhez a padokra; szabályozza a sablon vastagságát (0,12–0,15 mm), a gumiélt nyomását (15–25 N) és sebességét (20–50 mm/s); finom rácsozású alkatrészeknél használjon 3D SPI-t a paszta mennyiségének és alakjának ellenőrzésére.
SMD elhelyezés: Nagysebességű pick-and-place gépek CCD-kamerákkal helyezik el az alkatrészeket (±0,03 mm-es pontossággal). Nagysebességű passzív alkatrészekhez (akár 100 000/óra), precíziós elhelyezés IC-khez/szenzorokhoz; ESD-védelem és erőkalibráció használata érzékeny autóipari/orvostechnikai alkatrészeknél.
Reflow forrasztás: RoHS-megfelelő SAC305 forrasztóanyag négyfokozatú kemencében történő hőprofilon megy keresztül: előmelegítés (150–180 °C), átforrósítás (180–200 °C, 60–90 mp), reflow (csúcs 245–260 °C, 10–20 mp), hűtés (2–4 °C/mp). Hűtési sebesség módosítása nagy Tg-jű FR4 lemezeknél a hőfeszültség csökkentése érdekében.
Reflow utáni ellenőrzés (PRI): AOI észleli az összeköttetéseket, hideg forrasztásokat, tombstoning jelenséget; röntgen vizsgálja a rejtett BGA/CSP kapcsolatokat üregek szempontjából. 100%-os ellenőrzés orvosi/autóipari nyomtatott áramköri lapoknál, mintavételes ellenőrzés fogyasztói elektronikánál.
Utómunkálatok és javítás: Hibák kijavítása forrasztópálcával/forrólevegős állomásokkal; sérült alkatrészek cseréje; fluxusmaradék eltávolítása izopropil-alkohollal; az utómunkálat dokumentálása magas értékű nyomtatott áramköri lapoknál.
Konform bevonat (opcionális): Akril/szilikon/uretán bevonat felvitele permetezéssel/mártással kemény körülmények között (gépkocsik motorháztartománya, ipari padlók). Biokompatibilis bevonatok használata orvosi nyomtatott áramkörök esetén.
Végső funkcionális tesztelés és minőségbiztosítás: Működési tesztek végzése (érzékelőkimenet, kommunikációs modulok, jelintegritás); méretek és folytonosság ellenőrzése; a megfelelő nyomtatott áramkörök csomagolása antiszttikus/párazáró zacskókba.