PCBA (сборка печатных плат), а именно сборка электроники, — это процесс прикрепления электронных компонентов к печатной плате (PCB). Когда вы смотрите на печатную плату, задумывались ли вы когда-нибудь, как микросхемы и другие компоненты надежно закреплены на плате? Это то, что необходимо выполнить в процессе PCBA. Компоненты не только физически закреплены на плате, но и электрическое соединение между платой и электронными компонентами создается в процессе PCBA.
Процесс PCBA
- Трафаретная печать паяльной пасты
После изготовления пустой печатной платы, площадки остаются без покрытия паяльной маской для технологии поверхностного монтажа (SMT).
Паяльная паста будет нанесена на площадки в процессе перед тем, как на них будут размещены электронные компоненты. Паста состоит из 96,5% олова, 3% серебра и 0,5% меди. Они впоследствии будут способствовать физическим и электрическим соединениям между устройствами/компонентами и платой.
Профессиональная машина для нанесения паяльной пасты может удерживать печатную плату и наносить точное количество пасты на предназначенные области. Когда машина распределяет пасту по трафарету, паста равномерно наносится на площадки. Трафарет для паяльной пасты — это лист металла, например, нержавеющей стали или никеля, в котором очень точно вырезаны отверстия в соответствии с слоем паяльной пасты в дизайне печатной платы.
- Установка компонентов
После нанесения паяльной пасты, печатная плата отправляется в машину для установки компонентов. Роботизированное устройство размещает компоненты SMD на плате с очень высокой скоростью. Они запрограммированы для каждого проекта, чтобы знать, где размещать компоненты.
Сегодня компоненты становятся все меньше и меньше. Машины для установки компонентов будут иметь ограничение на самый маленький компонент, который они могут подобрать. Если ваши компоненты слишком малы, может потребоваться специальная машина для процесса установки компонентов.
- Рефлоу пайка
Когда паяльная паста и SMD компоненты установлены, начинается процесс рефлоу пайки. Когда паста затвердевает, компоненты SMD надежно удерживаются на плате.
Этот процесс выполняется в печи для рефлоу пайки с рядом нагревателей, постепенно нагревающих плату до 250 градусов Цельсия. Затем паяльная паста правильно плавится. После этого печатная плата продолжает движение через печь и постепенно охлаждается. Затем паста охлаждается и затвердевает в контролируемом режиме.
- Инспекция и контроль качества
После завершения процесса SMT проводится инспекция, проверяющая физические и электрические соединения между устройствами и платой. Плохие паяльные соединения часто приводят к серьезным проблемам качества.
Автоматическая оптическая инспекция (AOI) является обычной проверкой для больших партий PCBA. Машина AOI имеет ряд камер для проверки печатных плат. Камеры расположены под разными углами для просмотра паяльных соединений. Поскольку разные качественные паяльные соединения отражают свет по-разному, машина AOI может распознать плохие пайки.
Неисправные платы будут отправлены на очистку и доработку или утилизированы в зависимости от стандартных требований.
- Вставка компонентов в отверстия
Помимо площадок, на печатной плате также оставлены металлизированные отверстия (PTH) для процесса вставки компонентов в отверстия, когда печатная плата требует компонентов PTH. PTH — это отверстие, металлизированное через плату. Компоненты PTH могут передавать сигналы с одной стороны на другую.
Процесс сборки компонентов PTH требует больше рабочей силы, так как компоненты должны быть вставлены на плату вручную. Обычно на линии вставки компонентов PTH один рабочий вставляет только один компонент, затем плата передается другому рабочему для вставки другого компонента. Это продолжается до тех пор, пока все компоненты не будут вставлены на плату.
- Волновая пайка
Машина для волновой пайки состоит из аппликатора флюса, туннеля предварительного нагрева и паяльного котла с насосом. Машина подходит для массового производства, так как она устраняет ручную пайку, что приводит к более быстрому производству и более высокому качеству.
После того как все компоненты PTH установлены, платы загружаются на конвейер машины для волновой пайки. Сначала флюс наносится на соединения на нижней стороне печатной платы. Затем платы проходят через туннель нагрева для предварительного нагрева платы и активации флюса. Когда платы покидают туннель нагрева, начинается работа волнового насоса, и конвейер продолжает переносить платы, подвергая их воздействию волны расплавленного припоя снизу. Когда плата скользит вдоль края волны припоя, все соединения, подвергшиеся воздействию волны, будут припаяны по мере ее движения.
Готовые платы затем выходят из машины и охлаждаются для удаления.
Однако волновая пайка может не подходить для двухсторонних печатных плат, так как волна может повредить другие компоненты на той же стороне.
- Финальная инспекция и функциональный тест
После того как компоненты SMD и PTH установлены, проводится финальная инспекция для проверки функциональности печатной платы.
Тест помещает печатную плату на симуляционный тест. Питание и симулированные сигналы проходят через плату, чтобы показать электрические характеристики печатной платы при нормальных условиях работы.
Если какие-либо электрические характеристики, включая напряжение, ток или выходной сигнал, показывают неприемлемые колебания или достигают пиков за пределами заранее установленного диапазона, печатная плата не прошла тест.
Это финальный и самый важный шаг в процессе сборки печатной платы, так как он определяет успех или неудачу всего процесса PCBA.
После PCBA
Есть один финальный шаг после инспекции. После сборки останется остаток флюса от паяльной пасты, масла и грязь от пальцев. Готовая плата может выглядеть немного грязной. Поэтому требуется очистка. Во время очистки используется аппарат для высоко давления из нержавеющей стали с использованием деионизированной воды для удаления остатков с печатных плат. Поскольку вода деионизирована, она не может повредить плату. Наконец, чистая плата будет высушена и упакована.
