2 ноября 2023 г.

Основные вещи, которые вы должны знать о процессе сборки печатной платы

Основные вещи, которые вы должны знать о процессе сборки печатной платы

Процесс сборки печатных плат или печатных плат включает в себя различные этапы, рекомендации и правила, которые необходимо соблюдать, чтобы в конечном итоге получить точный и полностью функциональный продукт. Однако для успешного достижения этой цели сборщики печатных плат используют явления контролируемого охлаждения и нагрева, а также шаблоны экранов для регулирования размещения печатных плат. электрические компоненты

Сборщики должны выбрать правильную технологию сборки печатной платы в зависимости от типа компонента. Все детали и детали должны правильно располагаться в отведенном месте. Более того, любое незначительное смещение компонента может привести к его неисправности. Чтобы понять начальные шаги, см. Что такое изготовление печатных плат?.

Как работает сборка печатной платы?

Сборка печатной платы (печатной платы) — это процесс объединения важнейших частей печатной платы. Это привело к развитию коммерческих электронных устройств и бытовой техники. Первым этапом сборки печатной платы является изготовление. Он включает травление медных дорожек и площадок на поверхности подложки. После этого технические специалисты приступают к фактической сборке печатной платы. Если вы разрабатываете собственную печатную плату, вы можете найти Как разработать макет печатной платы полезный.

Паяльная паста важен для этого процесса, и для него используется трафарет. Припой изготавливается из различных гранул припоя и паяльных флюсов. Он повышает прочность паяльной смеси и прилипает к компонентам печатной платы. Также очень важно аккуратно разместить детали печатной платы на плате и расположить их в нужных местах во время пайки. Это происходит с помощью подъемно-транспортных машин, которые очень точны и быстры в этой работе. 

После того, как машины разместили все детали печатной платы, пришло время приступить к работе. Печатная плата через процесс оплавления. Обычно для этой цели используется печь оплавления. 

Цель состоит в том, чтобы полностью нагреть печатную плату вместе с ее компонентами. Паяльная паста плавится от тепла, а затем затвердевает. Это создаст прочные связи между компонентами печатной платы и поверхностью печатной платы, что одновременно повысит качество работы печатной платы. Следующим шагом является осмотр печатных плат и проверка наличия дефектов или их отсутствия. В этом отношении доступны различные методы проверки печатных плат. АОИ — распространенный метод. Узнайте больше о машинах, используемых в этом процессе, прочитав Руководство по автоматизированному оптическому контролю (AOI).

Ручная проверка также используется различными производителями печатных плат, что помогает выявить возможные ошибки в печатных платах перед их отправкой. После проверки эти печатные платы подвергаются дальнейшим процедурам улучшения, таким как заливка и защитное покрытие. Эти дополнительные шаги важны для того, чтобы сделать печатные платы невосприимчивыми к неблагоприятному воздействию окружающей среды и возможным негативным воздействиям. Узнать больше о как идентифицировать компоненты на печатных платах.

Таким образом производители делают печатные платы долговечными и надежными в долгосрочной перспективе. Последний шаг — проверить печатные платы, чтобы увидеть, смогут ли они правильно функционировать в неблагоприятных обстоятельствах или нет. Распространенными примерами являются функциональное тестирование, сканирование и внутрисхемное тестирование. 

Типы сборки печатной платы и термины

Производители электроники склонны сталкиваться со многими проблемами при разработке своих прототипов. По мере развития технологий растет и потребность в разработке высококачественного прототипа. 

Поэтому существует несколько технических подходов, которые делают процесс сборки печатной платы намного проще и эффективнее. Чтобы понять феномен сборки печатных плат, вам необходимо изучить следующие технологии, которые играют жизненно важную роль в процессе сборки печатных плат.

Крупный план процесса сборки SMT на печатной плате
  • Сборка СМТ

Этот тип сборки представляет собой процесс сборки электрических компонентов на поверхности платы непосредственно с помощью паяльной пасты. Подробную информацию о технологии поверхностного монтажа см. Сборка СМТ.

  • Механическая сборка

Этот процесс помогает собирать электрические компоненты печатной платы на производственных или сборочных линиях. Кроме того, здесь также представлены все собранные изделия и компоненты, изготовленные таким образом. Проще говоря, это указывает на явление соединения частей для выполнения определенной функции.

Сетка шариков на печатной плате
  • БГА-сборка

Сборка BGA относится к корпусу для поверхностного монтажа. В этом процессе используются интегральные схемы и контакты. Более того, BGA позволяет использовать HDI-платы по доступной цене, что делает его лучшим вариантом для сборки электрических компонентов на поверхностях платы с максимальной тщательностью и точностью. Узнайте больше о BGA и его роли в многослойных печатных платах в нашем Полное руководство по многослойной печатной плате.

  • Кабельная сборка

Сборка кабеля включает в себя процесс объединения большого количества кабелей в одну группу. Кабельные сборки обладают способностью передавать мощность. Эта изысканная особенность кабельной сборки позволяет передавать сигналы и мощность по всем направлениям. Кроме того, использование собранной группы кабелей также упрощает обслуживание и замену по сравнению с использованием одного кабеля. Чтобы понять компоненты, входящие в состав кабельных сборок, посетите Компоненты электронной платы.

  • Осевая горизонтальная сборка

Осевые выводы выступают из каждого конца коробчатых или цилиндрических компонентов. Группа осевых кабелей имеет ту же форму, что и проволочные перемычки. Эти оси в основном используются в печатных платах небольшого размера. Кроме того, осевой горизонтальный узел имеет два различных типа настроек: SMT под прямым углом и PTH. В этих настройках выводы идут с другого конца (противоположного) электронных компонентов.

Выполнена сборка печатной платы под ключ с компонентами.
  • Сборка под ключ

«Под ключ» представляет собой готовый к использованию продукт, который позволяет человеку использовать сразу после его приобретения. Производителям и сборщикам необходимо уделять предельное внимание каждому элементу сборки и изготовления печатной платы. Сюда также входит размещение электрических компонентов и производство печатных плат. Узнайте о готовых решениях в Сборка печатной платы под ключ.

  • Ассамблея радикальной вертикали

Сборщики используют этот процесс, когда места на плате ограничено, но компоненты еще остаются для комплектации платы. Этот процесс позволяет им размещать электрические компоненты вертикально над поверхностью печатной платы. Компоненты размещены в вертикальной форме. Однако при радикальной вертикальной сборке провода выходят только с одной стороны конца компонента.

Крупный план процесса сборки коробки

Box-build представляет собой коробку, состоящую из закрытой небольшой кабины, наполненной тоннами проводов, полностью включенных в электромеханическую систему. Сборщики используют это поле для оценки уже изготовленной печатной платы. 

  • Бессвинцовая пайка

В этом виде пайки используются такие металлы, как медь, висмут, сурьма, индий, олово, цинк, серебро, олово и некоторые другие. Бессвинцовая пайка, как следует из названия, не требует использования свинца в процессе пайки. Причем пайка производится паяльником. Когда жало паяльника нагревается, в воздух могут выделяться пыль и дым, что может оказаться вредным для здоровья монтажника и находящихся рядом людей.

  • Печать 

Печать плат — это процесс преобразования цифровой схемы и дизайна печатной платы в глянцевый лист бумаги. Чтобы получить наилучшие результаты, отпечаток должен быть на блестящей стороне бумаги. Печать играет жизненно важную роль при сборке печатной платы. Однако любая небольшая ошибка при печати может в конечном итоге привести к неисправности или повреждению печатной платы.

  • Система N2

N2 или газообразный азот, представляет собой химическую молекулу. Он не имеет запаха и цвета и играет весьма важную роль в производстве печатных плат. Система N2 представляет собой использование газа при производстве печатных плат, включая оплавление и некоторую селективную пайку. N2 имеет уникальный подход к защите от проблем конвекционного оплавления и окисления.

  • Лакировка

Лакирование наносится на поверхность печатной платы. Основная цель лакировки – создание на поверхности платы защитного слоя, предохраняющего ее от повреждений и коррозии, вызванных внешними факторами. Проще говоря, лакирование помогает печатным платам противостоять суровым факторам окружающей среды.

Технические специалисты тестируют печатные платы в лаборатории
  • Тестирование

Тестирование печатных плат играет решающую роль в производстве печатных плат. Тестирование позволяет производителям выявлять ошибки и заранее их исправлять. Этот процесс позволяет производителям сэкономить дополнительные деньги, которые могут возникнуть при переделке. Более того, тестирование также позволяет обнаружить ошибки, которые приводят к неисправности печатных плат.

  • Упаковка

Для печатных плат необходима упаковка, которая защитит их от влаги и физического повреждения. Неправильная упаковка может привести к повреждению платы и повлиять на ее функциональность. Однако адекватная упаковка считается жизненно важной для целостности печатной платы. Поэтому всегда выбирайте производителя, который поставляет печатные платы в надлежащей упаковке.

Этапы процесса сборки печатной платы

Процесс сборки печатной платы не считается завершенным, несмотря на несколько ручных и автоматических шагов. PCBA всегда начинается с базового блока печатной платы.

Шаг 1. Нанесение паяльной пасты на печатную плату

Машинное нанесение паяльной пасты на трафарет печатной платы

Прежде всего, с помощью механического агрегата нанесите на поверхность пластины тонкий лист модели из нержавеющей стали. Обязательно распределите паяльную пасту равномерно в нужном месте печатной платы. 

  • Ингредиенты паяльной пасты

Паяльная паста представляет собой серый материал, состоящий из крошечных металлических шариков, который называется припоем. Эти мини-металлические шарики содержат медь 0,5%, серебро 3% и олово 96,5%. Затем к припою добавляется флюс для создания паяльной пасты. Флюс — это химическое вещество, которое помогает припою плавиться и создавать связь. Паяльную пасту необходимо нанести в достаточном количестве в нужном месте поверхности платы. Более подробную информацию о типах и применении паяльной пасты см. Паяльная паста в производстве электроники.

На промышленной линии сборки печатных плат механические держатели удерживают паяльную пасту и печатную плату на месте. Затем аппликатор наносит пасту на нужную поверхность участка. После этого машина равномерно нанесла суспензию на модель. После снятия модели паяльная паста фиксируется на нужном месте. 

Шаг 2: Выберите и разместите машину

Автоматизированная машина для сборки и размещения SMT-компонентов

После завершения пайки наступает этап комплектации и размещения электрических компонентов на плате. Робот-перехватчик устанавливает сборку SMD или поверхностного монтажа на готовую печатную плату. SMD помогают размещать на печатных платах электрические компоненты, не имеющие разъемов.

Раньше этот шаг выполнялся вручную с помощью щипцов. Сборщик вручную подбирал и устанавливал каждый электрический компонент. Однако сегодня производителям просто необходим робот, который автоматически выполнит эту задачу. Кроме того, размещение компонентов требует предельной точности. Следовательно, это изменение необходимо как производителю, так и печатной плате.

  • Технология поверхностного монтажа

Устройство SMT запускает процесс захвата и размещения с помощью вакуумных зажимов. Зажим захватывает печатную плату и помещает ее внутрь станции. Там робот начинает наносить SMT на поверхность печатной платы. Эти электрические компоненты размещаются поверх паяльной пасты в заранее заданном положении.

Шаг 3. Затвердевание паяльной пасты

Затвердевание паяльной пасты на печатной плате во время оплавления

Для надежного внедрения электрических компонентов, паяльная паста должны пройти процесс оплавления, чтобы компоненты оставались на своих местах в течение более длительного времени. 

После процесса размещения печатная плата передается на конвейерную ленту. Этот ремень проходит через длинную печь оплавления, содержащую ряд нагревателей. Когда печатная плата проходит через эти нагреватели, они медленно нагревают ее до 250 градусов, что приводит к плавлению припоя. Подробные технологии можно найти в Пайка печатных плат.

  • Пайка оплавлением

После плавления припоя печатная плата проходит через большую печь. Когда печатная плата проходит через несколько систем охлаждения, расплав начинает остывать, что приводит к затвердеванию припоя и образованию паяного соединения. Это создает прочное и постоянное соединение, которое используется для соединения печатной платы и SMD. 

Многие печатные платы требуют особого внимания во время пайки оплавлением, особенно при двусторонней сборке печатных плат. Этот тип сборки особенно нуждается в моделировании и пайке оплавлением обеих сторон по отдельности. Однако сначала моделируется, размещается, а затем переплавляется сторона платы с меньшим количеством компонентов; затем он переходит на вторую сторону.

Шаг 4. Проверьте сборку печатной платы

Техник, проверяющий сборку печатной платы под микроскопом

После завершения третьего этапа — пайки установленных электронных компонентов — следует этап проверки печатной платы. Плате необходимо пройти несколько анализов и тестов, подтверждающих ее функциональность. Однако проверка качества печатных плат включает в себя:

  • Ручная проверка

Проектировщик выполняет визуальный анализ для подтверждения качества печатной платы, который называется ручной проверкой.

  • Автоматический оптический контроль

Этот тип проверки считается наиболее подходящим для массовых печатных плат. AOI означает автоматизированный оптический контроль. В этом подходе к тестированию используются мощные детекторы камер, которые просматривают паяные соединения под разными углами. Узнайте о методах проверки, таких как AOI, в Что такое автоматизированный оптический контроль (AOI) печатных плат?.

  • Рентгеновский контроль

Эта проверка включает в себя глубокий анализ путем выявления проблем в слоях печатной платы.

Шаг 5. Вставьте металлизированный компонент сквозного отверстия

Установка металлизированного сквозного компонента в печатную плату

Выбор типа пайки зависит исключительно от типа платы. Сборщики используют и другие подходы к пайке. Помимо компонентов SMT, они используют сборку PTS.

PTH относится к типу отверстия, которое расположено в печатной плате по всей схеме. Эти отверстия используются для передачи сигналов от одного края к другому краю печатной платы. В таких случаях паяльная паста не подходит, поскольку паста может пройти через зазоры и не оставить возможности для прилипания. Более того, ПТХ нуждается в более профессиональном методе сварки. 

  • Ручная пайка

Это предполагает ручное введение проводов через отверстия.

  • Волновая пайка

Пайка волной отличается от ручной пайки. Это автоматизированный подход, при котором для сверления отверстий в печатной плате используется расплав.

Завершить финальную проверку

После завершения пайки остается последний этап, который предполагает функциональный анализ и тестирование печатной платы. Производители используют аналоговые сигналы и питание для проверки электрических характеристик печатной платы. Если при проверке печатная плата обнаруживает колебания в передаче сигналов, то в ней есть неисправности. По какой-то причине, если проверка не удалась, производителю приходится начинать весь процесс.

Тестирование играет решающую роль во всем процессе сборки печатной платы, поскольку оно позволяет определить, работает ли плата правильно или нет. 

Процесс сборки печатной платы — проверка и тестирование

Мы не можем отрицать тот факт, что проверка печатных плат оказывается не только эффективной, но и безопасной для пользователей. Полностью проверенные печатные платы обеспечивают большую защиту и служат дольше. 

Поставщики печатных плат используют различные методы проверки, чтобы убедиться, что печатные платы находятся в хорошем месте. Поэтому для розничных продавцов печатных плат крайне важно полностью проанализировать печатные платы и посмотреть, есть ли в них какие-либо дефекты или нет. 

Техник, осматривающий печатную плату с помощью рентгеновского аппарата

Распространенными методами в этом отношении являются рентгеновский контроль и ручной контроль для интенсивного контроля качества печатных плат. Имейте в виду одну вещь: эти методы различаются в зависимости от вашего бюджета; поэтому решающее значение будет иметь предварительное определение их бюджета. 

  1. Рентгеновский контроль является обычным явлением, и многие поставщики его также предоставляют, при этом проводится глубокий анализ печатных плат на наличие дефектов. 
  2. Ручной осмотр является наиболее доступным методом и не требует какого-либо специального оборудования. 
  3. AOI — еще один вариант, который точно проверяет печатные платы и выявляет в них скрытые неисправности, что в конечном итоге повышает их качество при длительном использовании. 

Заключение

В конце концов, в вашей работе вам придется полагаться на печатные платы промышленного уровня. Дефектные печатные платы не только опасны, но и менее устойчивы к долгосрочной зависимости. 

По этой причине мы приглашаем вас один раз проверить наши печатные платы, а затем решить, будет ли вам выгодно сотрудничество с нами или нет. Мы знаем, что ваши инвестиции важны, и наши печатные платы полностью соответствуют вашим потребностям и требованиям. 

Статья написана Элис Ли