Wat is PCB-assemblage?

Wat is PCB-assemblage?

PCB-assemblageverwijst naar het proces van het assembleren van alle elektronische componenten zoals weerstanden, transistors, diodes, enz. op een printplaat, en de assemblagemethode kan handmatig of mechanisch zijn.   Mensen verwarren PCB-assemblage vaak met PCB-productie; er zijn totaal verschillende processen bij betrokken.   Wat de PCB-productie betreft, gaat het om een ​​zeer breed scala aan processen, waaronder ontwerp en prototyping, terwijl de assemblage van printplaten begint na de PCB-fabricage en het allemaal om de plaatsing van componenten gaat.

3 soorten PCB-assemblagetechnologieën

De vooruitgang van de elektronische technologieën heeft meer mogelijkheden voor PCB-assemblage gebracht.   Nu zijn er drie veelgebruikte assemblagetechnologieën: de ene is SMT (Surface Mount Technology), de tweede is THT (Thru-Hole Technology) en de derde is een combinatie van de eerste twee.

Surface Mount-technologie

SMT-PCB-assemblage

SMT-assemblage wordt voornamelijk geassembleerd door Surface Mount Devices (SMD) op de PCB te solderen.   Omdat het standaardpakket aan SMD-componenten klein is, moet het hele proces zorgvuldig worden gecontroleerd om de hoge nauwkeurigheid en de juiste temperatuur van de soldeerverbindingen te garanderen.   Gelukkig is SMT een volledig geautomatiseerde assemblagetechnologie die individuele componenten automatisch oppakt en met uiterste precisie op de printplaat plaatst.

Thru-Hole-technologie

THT is een meer traditionele PCB-assemblagetechnologie waarbij de installateur elektronische componenten zoals condensatoren, spoelen en grote weerstanden en inductoren via gaten in de printplaat steekt.   Vergeleken met SMT maakt montage door gaten de assemblage van componenten van grote afmetingen mogelijk en zorgt het voor een sterkere mechanische verbinding, die ook geschikter is voor testen en prototyping.   meer THT PCB-montage >>

Gemengde PCB-assemblagetechnologie

Elektronische producten zijn doorgaans ontworpen om kleiner van formaat te zijn en meer functies te hebben, waardoor er hogere eisen aan worden gesteldprintplaatmontage.  Mensen moeten zeer complexe circuits in een beperkte ruimte assembleren, het is moeilijk om het gewenste effect te bereiken met alleen SMD of PTH, we moeten SMT- en THT-technologie combineren.   Bij het gebruik van gemengde printmontagetechnologie moeten de juiste aanpassingen worden gedaan om het solderen en de montage te vereenvoudigen.

PCB-assemblageproces

Stap 1: Soldeerpasta stencilen

In de eerste stap werd soldeerpasta op het bord aangebracht.  De soldeerpasta is grijs en bestaat uit kleine metalen balletjes bestaande uit 96,5% tin, 3% zilver en 0,5% koper. Zorg ervoor dat u deze in een gecontroleerde hoeveelheid gebruikt en zorg ervoor dat deze op de exacte locatie wordt aangebracht.  In eenPCB-assemblagelijn, printplaten en soldeerstencils worden vastgehouden door mechanische klemmen en de exacte hoeveelheid soldeerpasta wordt op de gewenste gebieden aangebracht.  De machine brengt de slurry op het sjabloon aan totdat deze elk open gebied gelijkmatig bedekt.   Als we tenslotte het sjabloon verwijderen, zien we dat de soldeerpasta op de juiste plaats blijft zitten.

Stap 2: Kiezen en plaatsen

In de tweede stap moeten we de pick-and-place-machine gebruiken die componenten voor opbouwmontage automatisch op printplaten kan plaatsen.   Momenteel worden SMD-componenten veel gebruikt op soorten PCB's, die met een hoog rendement kunnen worden geassembleerd.  In het verleden werd pick-and-place handmatig toegepast en moest de assembleur tijdens het proces veel aandacht besteden om ervoor te zorgen dat alle componenten in de juiste positie worden geplaatst.  Hoewel de automatische pick-and-place wordt bediend door robots die 24/7 kunnen werken zonder vermoeidheid, verbetert het de productiviteit en worden fouten aanzienlijk verminderd.   De machine pakt printplaten op met zijn vacuümgreep en verplaatst ze vervolgens naar het pick-and-place-station.  De robot positioneert vervolgens de PCB op het station en de SMD-componenten worden op de daarvoor bestemde locaties bovenop de soldeerpasta geplaatst.

Stap 3: Reflow-solderen

Na het oppakken en plaatsen zou de PCB-assemblage overgaan naar het reflow-soldeerproces.  De printplaten zouden via de transportband naar een grote reflow-oven worden overgebracht.  De oven verhitte de zwijnen op hoge temperaturen, normaal gesproken ongeveer 250 graden Celsius, om het soldeer in de soldeerpasta te smelten.   Wanneer het verwarmingsproces is voltooid, worden de printplaten door de oven bewogen, die bestaat uit een reeks koelere verwarmingselementen, die zouden helpen het gesmolten soldeer af te koelen en te laten stollen.  Tijdens het reflow-solderen moeten we letten op enkele speciale printplaten, bijvoorbeeld dubbelzijdige printplaten.   Elke kant van dubbelzijdige PCB's moet afzonderlijk worden gestencild en opnieuw worden gesoldeerd. Normaal gesproken wordt de kant met minder componenten eerst opnieuw gesoldeerd en daarna de andere kant.

Stap 4: Inspectie

De geassembleerde printplaten moeten worden getest op functionaliteit. Het reflow-proces kan resulteren in een slechte verbinding of zelfs het ontbreken van een verbinding.  De beweging tijdens het reflow-solderen kan ook kortsluiting veroorzaken. Inspectie is dus een belangrijke stap tijdens het assemblageproces. Er zijn verschillende methoden om fouten te inspecteren, en de meest gebruikte zijn handmatige controles, röntgeninspectie en automatische optische inspectie.  Na het reflow-solderen kunnen periodieke inspecties worden uitgevoerd, zodat eventuele problemen kunnen worden geïdentificeerd totdat de printkaart doorgaat naar het volgende proces.  Dergelijke inspecties kunnen fabrikanten helpen veel geld te besparen, want hoe eerder ze een probleem ontdekken, hoe eerder het probleem kan worden opgelost zonder tijd, personeel en materiaal te verspillen.

Stap 5: Inbrengen van componenten door het gat

Naast SMD-componenten moeten sommige printplaten mogelijk worden geassembleerd met andere soorten componenten, zoals through-hole- of PTH-componenten.  Dus hoe assembleer je deze componenten?  Welnu, er zitten geplateerde gaten in de printplaten, die toegang bieden aan PCB-componenten om signalen van de ene naar de andere kant van het bord over te brengen.  Soldeerpasta is in dit geval dus werkbaar, dus we moeten andere soldeermethoden gebruiken om PTH-componenten in te voegen, zoals handmatig solderen en golfsolderen.

Stap 6: Functionele test

In de laatste stap wordt de eindinspectie uitgevoerd om de functionaliteit van PCBA te testen, dit proces noemen we een “functionele test”.  Deze test simuleert de normale werking van de PCB en bewaakt de elektrische kenmerken van de PCB wanneer de voeding en het analoge signaal door de PCB gaan om te beoordelen of de PCBA gekwalificeerd is.

Suggesties om de PCB-assemblage beter uit te voeren

Nadat we het gedetailleerde proces van de assemblage van gedrukte schakelingen hebben uitgelegd, willen we nu enkele suggesties doen die de kwaliteit van de PCBA kunnen verbeteren.

Componentgrootte

Het is van groot belang om tijdens de PCB-ontwerpperiode voor elk onderdeel op de printplaten de juiste verpakkingsgrootte te selecteren. Over het algemeen raden we aan grotere pakketten te kiezen. Het kiezen van kleinere pakketten kan resulteren in potentiële problemen tijdens de assemblagefase van de printkaart, waardoor het veel tijd zou kosten om het circuit aan te passen. Terwijl voor sommige ingewikkelde aanpassingen, zoals het demonteren en solderen van componenten, het opnieuw monteren van de hele printplaat veel eenvoudiger is.

Voetafdruk van componenten

De voetafdruk van de componenten is een andere belangrijke overweging bij PCB-assemblage.  Elke voetafdruk moet precies worden gecreëerd volgens het landpatroon dat is gespecificeerd in de datasheet van elk geïntegreerd onderdeel. Veel problemen kunnen voortkomen uit een onjuiste footprint, zoals het veroorzaken van ongelijkmatige warmte die tijdens het soldeerproces op de geïntegreerde component wordt uitgeoefend, waardoor deze aan slechts één kant van de PCB blijft plakken in plaats van aan beide kanten.  Bovendien zouden passieve SMD-componenten zoals weerstanden, condensatoren en inductoren ook worden beïnvloed, voornamelijk als gevolg van onjuiste afmetingen van het landpatroon dat bij de component hoort, en de verschillende grootte van de sporen die zijn verbonden met de twee pads van de component, of de spoorbreedte. breedte is te breed.

Afstand tussen componenten

Oververhitting veroorzaakt door onvoldoende ruimte tussen componenten is een van de belangrijkste oorzaken van PCB-storingen, en dit probleem is meer uitgesproken in sommige zeer complexe circuits. Het te dicht bij elkaar plaatsen van een component kan een verscheidenheid aan problemen veroorzaken, waarvan de ernstigste kunnen leiden tot herontwerp en herfabricage van de PCB, wat een tijdrovend proces is dat onnodige kosten met zich meebrengt.  Wanneer we geautomatiseerde montage- en testmachines toepassen, is het belangrijk ervoor te zorgen dat elk onderdeel op grote afstand wordt gehouden van mechanische onderdelen, de rand van het bord en alle andere componenten.  Een te kleine afstand tussen componenten of verkeerd gedraaide componenten kunnen problemen veroorzaken tijdens het golfsoldeerproces.  Als bijvoorbeeld een hogere component voorafgaat aan een component met een lagere hoogte langs het pad dat de golf aflegt, zal de las verzwakken.

Bijgewerkte stuklijst

Voor zowel PCB-ontwerp- als assemblageprocessen is het van cruciaal belang om ervoor te zorgen dat de stuklijst (BOM) altijd wordt bijgewerkt. Eventuele fouten of onnauwkeurigheden in de stuklijst kunnen grote problemen met zich meebrengen, waardoor de hele assemblagefase kan worden uitgesteld, omdat fabrikanten veel tijd moeten besteden aan het uitzoeken en oplossen van het probleem.  Om de nauwkeurigheid en geldigheid van de stuklijst te garanderen, moet u elke keer dat u uw PCB-ontwerp bijwerkt, de stuklijst grondig en zorgvuldig beoordelen.  Als er bijvoorbeeld een nieuw onderdeel wordt toegevoegd aan een bestaand project, dan is het noodzakelijk om ervoor te zorgen dat de stuklijst dienovereenkomstig wordt bijgewerkt.

Gebruik van vertrouwenspersonen

Fiducials zijn afgeronde koperen vormen, ze zouden de rol spelen van oriëntatiepunten voor pick-and-place-assemblagemachines. Door gebruik te maken van vaste waarden kan geautomatiseerde apparatuur de oriëntatie van het bord identificeren en componenten voor opbouwmontage met fijne steek assembleren. Fiducials kunnen worden onderverdeeld in twee klassen: globale fiducials en lokale fiducials. Globale referenties worden gebruikt om op de rand van de printplaten te plaatsen, zodat de oriëntatie van de plaat in het X-Y-vlak kan worden gedetecteerd door pick-and-place-machines. Wat de lokale referenties betreft, deze worden dicht bij de hoeken van vierkante SMD-componenten geplaatst, waardoor pick-and-place-machines de voetafdruk van een component nauwkeurig kunnen lokaliseren, wat de positioneringsfouten tijdens de PCB-assemblage kan helpen verminderen. Kortom, referentiepunten zijn erg belangrijk bij het assembleren van PCB's, vooral als er veel componenten op het bord zijn die niet ver van elkaar verwijderd zijn.