PCBA (montáž desek plošných spojů), tedy montáž elektroniky, je proces připojování elektronických komponentů na PCB (desku plošných spojů). Když se podíváte na PCB, přemýšleli jste někdy, jak jsou čipy a další komponenty pevně připevněny na desku? To je to, co je třeba dosáhnout během procesu PCBA. Nejenže jsou komponenty fyzicky připevněny na desku, ale během procesu PCBA je vytvořeno elektrické spojení mezi deskou a elektronickými komponenty.
Proces PCBA
- Nanášení pájecí pasty
Po výrobě holé PCB zůstávají pady bez krycí masky pro SMT (technologii povrchové montáže).
Během tohoto procesu bude na pady nanesena pájecí pasta před tím, než na ně budou umístěny elektronické komponenty. Pasta se skládá z 96,5 % cínu, 3 % stříbra a 0,5 % mědi. Později usnadní fyzické a elektrické spojení mezi zařízeními/komponenty a deskou.
Profesionální stroj na nanášení pájecí pasty může držet PCB a nanášet přesné množství pasty na určené oblasti. Jak stroj roztírá pastu přes šablonu, pasta bude rovnoměrně nanesena na pady. Šablona pro pájecí pastu je plech z kovu, jako je nerezová ocel nebo nikl, který má velmi přesně vyřezané otvory podle vrstvy pájecí pasty v návrhu PCB.
- Umístění a montáž
Po nanesení pájecí pasty jde PCB do stroje pro umístění a montáž. Robotické zařízení umisťuje SMD na desku velmi rychle. Jsou předprogramovány pro každý projekt, takže vědí, kam umístit komponenty.
Dnes se komponenty stále zmenšují. Stroje pro umístění a montáž budou mít kapacitu na nejmenší komponenty, které mohou zvednout. Pokud jsou vaše komponenty příliš malé, můžete potřebovat speciální stroj pro proces umístění a montáže.
- Reflow pájení
Jakmile jsou pájecí pasty a SMD na svém místě, přichází proces reflow pájení. Jak pasta tuhne, SMD jsou pevně drženy na desce.
Tento proces se provádí v reflow peci s řadou ohřívačů, které postupně zahřívají desku na 250 stupňů Celsia. Poté se pájecí pasta správně roztaví. Poté PCB pokračuje v pohybu skrz pec a postupně se ochlazuje. Poté se pasta ochladí a ztuhne kontrolovaným způsobem.
- Inspekce a kontrola kvality
Jakmile je proces SMT dokončen, proběhne inspekce zkoumající fyzické a elektrické spojení mezi zařízeními a deskou. Špatné pájecí spoje často vedou k vážným problémům s kvalitou.
Automatická optická inspekce (AOI) je běžná inspekce pro velké série PCBAs. AOI stroj má řadu kamer pro zkoumání PCB. Kamery jsou uspořádány pod různými úhly, aby viděly pájecí spoje. Jak různé kvalitní pájecí spoje odrážejí světlo různě, AOI stroj může rozpoznat špatné pájení.
Vadné desky budou vráceny k vyčištění a přepracování nebo zlikvidovány podle standardních požadavků.
- Vložení komponentů s průchozími otvory
Kromě padů jsou na PCB ponechány také pokovené průchozí otvory (PTH) pro proces vložení komponentů s průchozími otvory, když PCB vyžaduje PTH komponenty. PTH je otvor pokovený skrz desku. PTH komponenty mohou přenášet signály z jedné strany na druhou.
Proces montáže PTH komponentů vyžaduje více pracovních sil, protože komponenty musí být na desku vloženy ručně. Obvykle v linii vložení PTH komponentů jeden pracovník vkládá pouze jeden komponent, a pak se deska předává dalšímu pracovníkovi, aby vložil další komponent. Toto pokračuje, dokud nejsou všechny komponenty vloženy do desky.
- Vlnové pájení
Stroj na vlnové pájení se skládá z aplikátoru tavidla, tunelu pro předehřev a pájecího hrnce s čerpadlem. Stroj je vhodný pro hromadnou výrobu, protože eliminuje ruční pájení, což vede k rychlejší výrobě a vyšší kvalitě.
Jakmile jsou všechny PTH komponenty na svém místě, desky se naloží na dopravník stroje na vlnové pájení. Nejprve se na spoje na spodní straně desky nanese tavidlo. Poté desky cestují skrz tunel pro předehřev, aby se deska předehřála a aktivovalo tavidlo. Jak desky opouštějí tunel pro předehřev, začíná čerpadlo vlny a dopravník pokračuje v přepravě desek, které jsou vystaveny vlně roztaveného pájky pod nimi. Jak deska klouže po okraji pájecí vlny, všechny spoje vystavené vlně budou pájeny během její cesty.
Hotové desky pak opustí stroj a ochladí se pro odstranění.
Nicméně, vlnové pájení nemusí být použitelné pro oboustranné PCB, protože vlna může poškodit další komponenty na stejné straně.
- Konečná inspekce a funkční test
Po umístění SMD a PTH komponentů proběhne konečná inspekce k otestování funkčnosti PCB.
Test umístí PCB na simulační test. Napájení a simulované signály budou procházet deskou, aby se ukázaly elektrické vlastnosti PCB, když deska běží za normálních okolností.
Pokud jakékoliv elektrické vlastnosti včetně napětí, proudu nebo výstupu signálu vykazují nepřijatelnou fluktuaci nebo dosáhnou vrcholů mimo předem stanovený rozsah, PCB neprošla testem.
Toto je konečný a nejdůležitější krok v procesu montáže PCB, protože určuje úspěch nebo selhání celého procesu PCBA.
Po PCBA
Existuje jeden poslední krok po inspekci. Po montáži zůstane z pájecí pasty zbytkový tavidlo, oleje a špína z prstů. Hotová deska může vypadat trochu zašle. Proto je nutné čištění. Během čištění se používá nerezová vysokotlaká mycí aparatura s deionizovanou vodou k odstranění zbytků z PCB. Protože je voda deionizovaná, nemůže poškodit desku. Nakonec bude čistá deska vysušena a zabalena.
