Co je montáž PCB?

Co je montáž PCB?

Montáž PCBse týká procesu montáže všech elektronických součástek, jako jsou rezistory, tranzistory, diody atd., na desku s plošnými spoji, přičemž způsob montáže může být ruční nebo mechanický.   Lidé si často pletou montáž DPS s výrobou DPS, jde o úplně jiné procesy.   Pokud jde o výrobu desek plošných spojů, zahrnuje velmi širokou škálu procesů včetně návrhu a prototypování, zatímco montáž desek plošných spojů začíná po výrobě desek plošných spojů a je to vše o umístění součástek.

3 Typy technologií montáže DPS

Pokrok elektronických technologií přinesl další možnosti osazování DPS.   Nyní existují tři běžně používané montážní technologie, jedna je SMT (Surface Mount Technology), druhá je THT (Technologie Thru-Hole) a třetí je kombinací předchozích dvou.

Technologie povrchové montáže

Sestava SMT PCB

Sestava SMT se sestavuje hlavně pájením zařízení pro povrchovou montáž (SMD) na desce plošných spojů.   Vzhledem k tomu, že standardní balení SMD součástek je malé, musí být celý proces pečlivě kontrolován, aby byla zajištěna vysoká přesnost a správná teplota pájených spojů.   Naštěstí je SMT plně automatizovaná montážní technologie, která automaticky sbírá jednotlivé součástky a umísťuje je na PCB s extrémní přesností.

Technologie Thru-Hole

THT je tradičnější technologie montáže desek plošných spojů, při které instalační technik vkládá elektronické součástky, jako jsou kondenzátory, cívky a velké odpory a induktory, do desky plošných spojů skrz otvory.   Ve srovnání s SMT umožňuje montáž skrz otvory montáž komponent velkých rozměrů a poskytuje pevnější mechanické spojení, které je také vhodnější pro testování a prototypování.   více Sestava THT PCB>>

Technologie sestavení smíšené desky plošných spojů

Elektronické produkty mají tendenci být navrženy tak, aby byly menší velikosti a měly více funkcí, což klade vyšší nárokymontáž desky plošných spojů.  Lidé potřebují sestavit vysoce složité obvody v omezeném prostoru, je obtížné dosáhnout požadovaného efektu pouze pomocí SMD nebo PTH, musíme kombinovat technologii SMT a THT.   Při použití technologie smíšené montáže desek plošných spojů je třeba provést příslušné úpravy pro zjednodušení pájení a montáže.

Proces montáže PCB

Krok 1: Šablony pájecí pasty

V prvním kroku by se na desku nanesla pájecí pasta.  Pájecí pasta je šedá a skládá se z malých kovových kuliček složených z 96,5 % cínu, 3 % stříbra a 0,5 % mědi, ujistěte se, že ji používáte v kontrolovaném množství a ujistěte se, že je aplikována na přesné místo.  V aMontáž PCBlinka, desky plošných spojů a pájecí šablony jsou drženy mechanickými svorkami a přesné množství pájecí pasty je aplikováno na požadovaná místa.  Stroj bude nanášet kaši na šablonu, dokud rovnoměrně nepokryje každou otevřenou plochu.   Nakonec, když šablonu odstraníme, můžeme vidět, že pájecí pasta zůstává na správném místě.

Krok 2: Vyberte a umístěte

Ve druhém kroku musíme použít vychystávací stroj, který umí umístit součástky pro povrchovou montáž na desky plošných spojů automaticky.   V současné době jsou SMD součástky široce používány na druzích desek plošných spojů, které lze skládat s vysokou účinností.  V minulosti se pick and place aplikovalo ručně a montér musí během procesu věnovat velkou pozornost tomu, aby se ujistil, že všechny komponenty jsou umístěny ve správné poloze.  Zatímco automatické vychystávání a umísťování je řízeno roboty, kteří mohou pracovat 24 hodin denně, 7 dní v týdnu bez únavy, zlepšilo to produktivitu a do značné míry omezilo chyby.   Stroj nabere desky plošných spojů pomocí vakuové rukojeti a poté je přesune do stanice pick and place.  Robot pak umístí desku plošných spojů na stanici a SMD součástky se umístí na pájecí pastu v zamýšlených místech.

Krok 3: Přetavovací pájení

Po výběru a umístění by se sestava PCB přesunula do procesu pájení přetavením.  Desky plošných spojů by byly přeneseny do velké přetavovací pece přes dopravníkový pás.  Pec by zahřívala kance na vysoké teploty, normálně asi 250 stupňů Celsia, aby se pájka roztavila v pájecí pastě.   Po ukončení tepelného procesu by se obvodové kanvice pohybovaly pecí, která se skládá z řady chladičů ohřívačů, což by pomohlo ochladit a ztuhnout roztavenou pájku.  Při přetavovacím pájení bychom měli věnovat pozornost některým speciálním deskám, například oboustranným DPS.   Každá strana oboustranných desek plošných spojů musí být šablonou a přetavením připájena samostatně, normálně by se nejprve přetavila strana s méně součástkami, pak druhá strana.

Krok 4: Kontrola

Sestavené desky plošných spojů je třeba otestovat na funkčnost, proces přetavení může mít za následek špatné připojení nebo dokonce nedostatek připojení.  Pohyb během pájení přetavením může také způsobit zkrat. Kontrola je tedy klíčovým krokem během procesu montáže. Existuje celá řada metod kontroly chyb a běžně používané jsou manuální kontroly, rentgenová kontrola a automatická optická kontrola.  Po pájení přetavením lze provádět pravidelné kontroly, takže lze identifikovat případné problémy, dokud sestava obvodové karty nepřejde k dalšímu procesu.  Taková kontrola může výrobcům pomoci ušetřit spoustu peněz, protože čím dříve problém odhalí, tím dříve jej lze vyřešit bez plýtvání časem, lidskými zdroji a materiály.

Krok 5: Vložení součásti skrz otvor

Kromě SMD součástek může být nutné některé obvodové desky sestavit s jinými druhy součástek, jako jsou průchozí nebo PTH součástky.  Jak tedy tyto komponenty sestavit?  No, v deskách plošných spojů jsou pokovené otvory, které umožňují přístup komponentům PCB k přenosu signálů z jedné strany na druhou stranu desky.  Pájecí pasta je tedy v tomto případě použitelná, takže pro vkládání PTH součástek musíme použít jiné metody pájení, jako je ruční pájení a pájení vlnou.

Krok 6: Funkční test

V posledním kroku bude provedena výstupní kontrola pro testování funkčnosti PCBA, tento proces nazýváme „funkční test“.  Tento test bude simulovat normální provoz PCB a bude monitorovat elektrické charakteristiky PCB, když napájecí zdroj a analogový signál procházejí PCB, aby se posoudilo, zda je PCBA způsobilá.

Návrhy na lepší provedení montáže PCB

Po vysvětlení podrobného procesu montáže tištěných obvodů bychom nyní rádi nabídli několik návrhů, které mohou zlepšit kvalitu PCBA.

Velikost součásti

Je velmi důležité vybrat správnou velikost pouzdra pro každou součást na deskách během období návrhu PCB, obecně řečeno doporučujeme zvolit větší pouzdra. Volba menších obalů může mít za následek potenciální problémy ve fázi sestavování obvodové karty, což by zabralo mnoho času na úpravu obvodu. Zatímco u některých komplikovaných úprav, jako je demontáž a pájení součástek, je opětovné sestavení celé desky plošných spojů mnohem jednodušší.

Stopa komponentu

Stopa součástky je dalším klíčovým faktorem při montáži PCB.  Každá stopa musí být vytvořena přesně podle vzoru pozemku specifikovaného v datovém listu každé integrované součásti. Mnoho problémů může vzniknout v důsledku nesprávného otisku, například způsobení nerovnoměrného tepla aplikovaného na integrovanou součást během procesu pájení, což způsobí, že se přilepí pouze na jednu stranu desky plošných spojů místo na obě strany.  Kromě toho by pasivní součástky SMD, jako jsou rezistory, kondenzátory a induktory, byly také ovlivněny, a to zejména kvůli nesprávným rozměrům zemského vzoru spojeného s komponentou a různé velikosti stop připojených ke dvěma podložkám součástky nebo stopy. šířka je příliš široká.

Rozestupy mezi komponenty

Přehřívání způsobené nedostatečným prostorem mezi součástkami je jednou z hlavních příčin selhání DPS a tento problém je výraznější u některých vysoce složitých obvodů. Umístění jedné součástky příliš blízko k druhé může způsobit řadu problémů, z nichž nejzávažnější může vést k přepracování a nové výrobě desky plošných spojů, což je časově náročný proces, který zvyšuje zbytečné náklady.  Když používáme automatizované montážní a testovací stroje, je důležité zajistit, aby každá součást byla udržována v dostatečné vzdálenosti od mechanických částí, okraje desky a všech ostatních součástí.  Příliš malá vzdálenost mezi součástmi nebo součástky, které jsou otočeny nesprávně, mohou způsobit problémy během procesu pájení vlnou.  Pokud například vyšší komponenta předchází komponentu s nižší výškou podél cesty, kterou vlna prochází, svar zeslábne.

Aktualizovaný kusovník

U procesu návrhu a montáže desek plošných spojů je důležité zajistit, aby byl kusovník (BOM) vždy aktualizován. Jakékoli chyby nebo nepřesnosti kusovníku mohou přinést velké problémy, které mohou oddálit celou fázi montáže, protože výrobci musí strávit mnoho času, aby zjistili a vyřešili problém.  Abyste se ujistili o přesnosti a platnosti kusovníku, pokaždé, když aktualizujete návrh desky plošných spojů, měli byste kusovník důkladně a pečlivě zkontrolovat.  Pokud je například do existujícího projektu přidána nová komponenta, je nutné se ujistit, že je kusovník odpovídajícím způsobem aktualizován.

Použití referenčních značek

Referenční čísla jsou zaoblené měděné tvary, plnily by roli orientačních bodů pro montážní stroje typu pick and place. Pomocí referenčních značek může automatizované zařízení identifikovat orientaci desky a sestavit komponenty pro povrchovou montáž s jemným roztečím. Fiducials lze rozdělit do dvou tříd, které jsou globální fiducials a lokální fiducials. Globální referenční značky se používají k umístění na okraj desek s plošnými spoji, takže orientace desky v rovině X-Y může být detekována stroji pick and place. Pokud jde o místní referenční značky, jsou umístěny v blízkosti rohů čtvercových SMD součástek, což umožňuje strojům s výběrem a umístěním přesně lokalizovat stopu součásti, což může pomoci snížit chyby umístění během montáže PCB. Jedním slovem, referenční značky jsou velmi důležité pro montáž PCB, zvláště když je na desce mnoho součástek, které nejsou daleko od sebe.