Wraz ze wzrostem zapotrzebowania na urządzenia elektroniczne, ważne jest, aby poznać złożoność montażu płytek drukowanych (PCBA). Zagłębimy się w proces montażu płytek drukowanych, rodzaje montażu płytek drukowanych oraz różne techniki i metody. Ponadto, zbadamy również znaczenie PCBA w produktach elektronicznych, gwarantując lepsze zrozumienie tego kluczowego komponentu.

Czym jest PCBA?

PCBA odnosi się do montażu płytek drukowanych, który jest procesem lutowania elementów elektronicznych na płytce drukowanej (PCB) w celu utworzenia funkcjonalnego obwodu. Zasadniczo PCB służy jako główny korpus elektroniki, zapewniając solidną podstawę dla komponentów i ułatwiając połączenia między nimi. Proces montażu obejmuje lutowanie komponentów na płytce, a gotowy montaż to PCBA.

Typy montażu PCB:

Zestawy płytek drukowanych występują w różnych typach, aby spełnić różne wymagania, budżety i poziomy złożoności. Omówmy najpopularniejsze typy:

1. Jednostronny montaż obwodów drukowanych:

W przypadku tego typu elementy są instalowane tylko po jednej stronie płytki PCB. Ze względu na swoją prostotę montaż jednostronny jest wysoce odpowiedni do niedrogiej produkcji na dużą skalę.

2. Dwustronny montaż PCB:

Produkcja PCB ma 2 strony, które są najczęstsze i montowane przez elementy. W rzeczywistości dwustronny jest szerzej stosowany w większości branż o wyższej gęstości i bardziej zaawansowanej elektronice.

3. Technologia otworów przelotowych (THT) PCBA:

Technologia otworów przelotowych (THT) odnosi się do wstawiania wyprowadzeń elementów elektronicznych do wstępnie wywierconych otworów na płytce PCB producenta i mocowania ich do tylnej części płytki drukowanej za pomocą lutowania. THT jest zwykle montowany za pomocą ręcznego spawania lub lutowania falowego. Montaż otworów przelotowych zapewnia silne połączenie mechaniczne i doskonałą przewodność, co czyni go idealnym wyborem dla ciężkich elementów lub urządzeń, które mogą wytrzymać naprężenia mechaniczne.

4. Montaż płyt drukowanych w technologii montażu powierzchniowego (SMT):

Obecnie SMT jest powszechnie stosowany przez wielu producentów, którzy bezpośrednio instalują komponenty na powierzchni płytki drukowanej bez konieczności wykonywania otworów przelotowych. SMT ma wiele zalet, takich jak zmniejszenie rozmiaru, wagi i złożoności, zwiększenie gęstości komponentów i poprawa wydajności przy wysokiej częstotliwości.

5. Mieszany montaż płytek drukowanych:

Mieszony montaż obejmuje technologię otworów przelotowych i SMT, aby spełnić określone wymagania urządzeń elektronicznych. Mieszany montaż jest zwykle stosowany w sytuacjach, w których dwie techniki muszą być połączone, aby spełnić wymagane standardy wydajności i projektowania.

Czym są komponenty montażu płyt PCB?

Komponenty składają się z PCB i montażu. Komponenty PCBA można podzielić na dwa typy: komponenty aktywne i komponenty pasywne. Takie jak układy scalone, tranzystory, należą do komponentów aktywnych, które potrzebują źródła zasilania, aby działać. Komponenty pasywne to komponenty, które mogą działać bez potrzeby źródła zasilania, takie jak rezystory, kondensatory i induktory.

Wybór komponentów zespołu PCB jest ważny, ponieważ kryteria obejmują charakterystykę elektryczną, rozmiar i koszt. Zoptymalizuj charakterystykę elektryczną komponentów, aby upewnić się, że zespół PCB spełnia specyfikacje dotyczące użytkowania. Zoptymalizuj wymiary komponentów, aby upewnić się, że mogą być na PCB. Zoptymalizuj koszt komponentów, aby zapewnić opłacalną produkcję zmontowanej płytki drukowanej.

Proces montażu PCB:

Proces montażu płytki drukowanej PCBA jest bardzo skomplikowany i obejmuje wiele etapów. Poniżej przedstawiono ogólny zarys typowego procesu:

1. Krok pierwszy: Projekt i układ: Ten krok polega na użyciu profesjonalnego oprogramowania w celu stworzenia szczegółowego projektu układu produkcji płytki PCB klienta, w tym lokalizacji komponentów, okablowania połączeń elektrycznych i ogólnej funkcjonalności obwodu.

2. Krok drugi: Produkcja PCB: Producent PCB wykorzystuje włókno szklane pokryte miedzią i stosuje szereg procesów, w tym wiercenie, nakładanie maski lutowniczej, miedziowanie, cynowanie, niklowanie, srebrzenie i złocenie, trawienie, wypalanie, usuwanie powłok chemicznych, utwardzanie włókna szklanego i żywicy epoksydowej pod próżnią i ciśnieniem, okablowanie i testowanie, aby wyprodukować trwałe płytki drukowane o długiej żywotności.

3. Krok trzeci: Pasta lutownicza: Pasta lutownicza to materiał stosowany w technologii montażu powierzchniowego (SMT) do mocowania komponentów do płytki drukowanej (PCB). Jest to mieszanka sproszkowanego stopu lutowniczego i spoiwa topnikowego. Pasta jest nakładana na zespół płytki drukowanej za pomocą szablonu, zapewniając, że pokrywa ona tylko pady, na których zostaną umieszczone komponenty. Po zamontowaniu komponentów płytka przechodzi proces reflow, w którym pasta topi się, tworząc stałe połączenia lutownicze, które zabezpieczają komponenty.Pasta lutownicza występuje w różnych formułach, w zależności od rodzaju stopu lutowniczego i topnika, i odgrywa kluczową rolę w zapewnianiu niezawodnych połączeń elektrycznych.

4. Krok czwarty: Umieszczenie komponentów: Zgodnie z początkowym projektem i układem płytki drukowanej oraz montażu, komponenty elektroniczne są montowane w płytkach PCB za pomocą zautomatyzowanych maszyn lub ręcznie.

5. Krok piąty: Lutowanie rozpływowe: Lutowanie rozpływowe jest powszechną technologią lutowania powierzchniowego (SMT). Ta metoda wykorzystuje temperaturę topnienia w wysokiej temperaturze i cyrkulację gorącego powietrza do lutowania komponentów elektronicznych do zespołu płytek drukowanych. Jest to wydajna, szybka i ekonomiczna technologia lutowania, dlatego jest szeroko stosowana w produkcji masowej.

6. Krok szósty: Testowanie: Testowanie PCBA obejmuje ICT, FCT, test starzenia i AOI itp., aby zapewnić jakość i niezawodność płytki drukowanej. Testowanie online ICT wykrywa przerwę w obwodzie, zwarcie itp.; Testowanie funkcjonalne FCT potwierdza jakość płytki drukowanej; test starzenia symuluje warunki użytkowania produktu; automatyczna inspekcja optyczna AOI wykonuje zdjęcia PCB i porównuje je ze schematem.

Kontrole zespołu PCB (PCBA):

1. Kontrola wizualna: sprawdź powierzchnię zespołu PCB gołym okiem lub pod mikroskopem, aby sprawdzić, czy nie ma widocznych wad, takich jak złe połączenia lutownicze, źle ustawione elementy, brakujące części itp.

2. Automatyczna kontrola optyczna (AOI): użyj kamer o wysokiej rozdzielczości i oprogramowania do przetwarzania obrazu, aby automatycznie wykryć wady na powierzchni zespołu płytki drukowanej PCB, takie jak słabe połączenia lutownicze, źle ustawione elementy, brakujące części itp.

3. Automatyczna kontrola rentgenowska (AXI): użyj technologii rentgenowskiej, aby sprawdzić wewnętrzną strukturę zespołu płytki drukowanej PCB, aby sprawdzić jakość połączeń lutowniczych, wypełnienie otworów, wyrównanie elementów itp.

4. Testowanie w obwodzie (ICT): użyj sond testowych lub łóżka z gwoździami, aby przetestować wydajność elektryczną każdego elementu, w tym rezystorów, kondensatorów, diod, induktorów itp., gdy obwód nie jest zasilany.

5. Testowanie funkcjonalne: Zintegruj płytkę drukowaną PCBA z produktem i przeprowadź rzeczywiste testy operacyjne, aby zweryfikować jej funkcje i wydajność.

6. Testowanie lutowalności: Przetestuj wydajność lutowania połączeń lutowanych i otworów, aby zapewnić płynny proces lutowania

7. Testowanie środowiskowe: Przetestuj wydajność projektu PCB i PCBA w różnych warunkach środowiskowych (takich jak wysoka temperatura, niska temperatura, wilgotność, wibracje itp.)

8. Test obrazowania termicznego: Użyj sprzętu do obrazowania termicznego w podczerwieni, aby wykryć rozkład temperatury zmontowanej płytki PCB podczas pracy i znaleźć gorące punkty i problemy z przegrzewaniem

9. Testowanie czystości: Wykryj zanieczyszczenia jonowe na powierzchniach płytki drukowanej i połączeniach lutowanych, aby upewnić się, że czystość spełnia wymagania

Opakowanie PCBA:

1. Ochrona antystatyczna: Wszystkie zespoły PCB (PCBA) powinny być pakowane w antystatyczne torby lub antystatyczne opakowania piankowe, aby zapobiec uszkodzeniu komponentów przez elektryczność statyczną. Zapieczętowane płytki drukowane można umieścić w antystatycznych torebkach bąbelkowych lub torebkach antystatycznych.
2. Opakowanie odporne na wilgoć: Aby zapobiec wpływowi wilgoci na płytkę drukowaną, należy dołączyć pochłaniacze wilgoci i stosować opakowania próżniowe lub pudełka, zwłaszcza w przypadku transportu na duże odległości lub długoterminowego przechowywania. Opakowanie próżniowe pomaga ograniczyć wnikanie wilgoci, chroniąc w ten sposób elementy projektu płytki PCB przed utlenianiem lub uszkodzeniem przez wilgoć.
3. Ochrona amortyzująca: należy stosować materiały takie jak pianka, EPE (spieniony polietylen) lub folia bąbelkowa, aby zapobiec uderzeniom fizycznym i wibracjom podczas transportu. Dodatkowe materiały amortyzujące można dodać do opakowania zewnętrznego, aby zmniejszyć siły zewnętrzne działające na produkt.
4. Opakowanie kategoryzowane: w przypadku dużych ilości zespołów PCB należy je kategorizować według specyfikacji, modeli i partii oraz przymocować wyraźne etykiety. Każde opakowanie powinno zawierać listę produktów (BOM), raport z inspekcji lub certyfikat zgodności w celu łatwego liczenia i śledzenia.
5. Wymagania dotyczące opakowania zewnętrznego: opakowanie zewnętrzne jest zazwyczaj wykonane z tektury lub pudeł drewnianych, które powinny mieć wystarczającą wytrzymałość i odporność na ściskanie, aby zapobiec odkształceniom podczas transportu. Opakowanie powinno być oznaczone etykietą „Odporne na wilgoć”, „Ostrożnie obchodzić się”, „Antystatyczne” i innymi symbolami.

Wnioski:

Podsumowując, PCBA (Printed Circuit Board Assembly) odgrywa kluczową rolę w wielu branżach, takich jak motoryzacja, automatyka przemysłowa, telekomunikacja, medycyna itp., w których montuje się elementy elektroniczne na płytkach drukowanych. Na przestrzeni lat proces PCBA szybko się rozwinął, aby sprostać zapotrzebowaniu na mniejsze, mocniejsze i bardziej wydajne urządzenia elektroniczne.