了解PCB板組裝工藝 感受PCBD的綠色魅力

在現(xiàn)代技術(shù)方面，世界正以非?？斓乃俣仍鲩L(zhǎng)，其影響很容易在我們的日常生活中發(fā)揮作用。我們的生活方式發(fā)生了巨大變化這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)步帶來(lái)了許多我們?cè)?0年前沒(méi)有想到的先進(jìn)設(shè)備。這些設(shè)備的核心是電子工程，核心是印刷電路板（PCB）。

PCB通常是綠色的，是一個(gè)剛性的身體上面有各種電子元件。這些元件在稱為“PCB組裝”或PCBA的過(guò)程中焊接在PCB上。 PCB由玻璃纖維制成的基板，構(gòu)成痕跡的銅層，構(gòu)成組件的孔以及可以是內(nèi)層和外層的層組成。在RayPCB，我們可以為多層PCB原型提供高達(dá)1-36層，為多批PCB提供1-10層用于批量生產(chǎn)。對(duì)于單面PCB和雙面PCB，外層存在但沒(méi)有內(nèi)層。

基板和元件用阻焊膜絕緣，并用環(huán)氧樹脂固定在一起。該焊接掩?？梢允蔷G色，藍(lán)色或紅色，如PCB顏色中常見的那樣。焊接掩模將允許元件避免與軌道或其他元件短路。

銅跡線用于在PCB上將電子信號(hào)從一點(diǎn)傳送到另一點(diǎn)。這些信號(hào)可以是高速數(shù)字信號(hào)或離散模擬信號(hào)。這些走線可以做得很厚，以便為組件供電提供電力/電力。

在大多數(shù)提供高壓或電流的PCB中，都有一個(gè)單獨(dú)的接地平面。頂層上的元件通過(guò)“Vias”連接到內(nèi)部GND平面或內(nèi)部信號(hào)層。

元件組裝在PCB上，使PCB能夠按照設(shè)計(jì)運(yùn)行。最重要的是PCB功能。即使沒(méi)有正確放置微小的SMT電阻器，或者即使從PCB上切下小軌道，PCB也可能無(wú)法工作。因此，以適當(dāng)?shù)姆绞浇M裝組件非常重要。組裝元件時(shí)的PCB稱為PCBA或組裝PCB。

根據(jù)客戶或用戶描述的規(guī)格，PCB的功能可能很復(fù)雜或簡(jiǎn)單。 PCB尺寸也根據(jù)要求而不同。

PCB組裝過(guò)程具有自動(dòng)和手動(dòng)過(guò)程，我們將對(duì)此進(jìn)行討論。

PCB層和設(shè)計(jì)

如上所述，外層之間有多個(gè)信號(hào)層?，F(xiàn)在我們將討論外層和功能的類型。

1 -基材：這是由FR-4材料制成的剛性板，元件被“填充”或焊接在其上。這為PCB提供了剛性。

2-銅層：薄銅箔應(yīng)用于頂部和底部用于制作頂層和底層銅跡線的PCB。

3-焊接掩模：它是應(yīng)用在PCB頂部和底部的層。這用于創(chuàng)建PCB的非導(dǎo)電區(qū)域，并將銅跡線彼此隔離以保護(hù)短路。焊接掩模還避免焊接不需要的部件，并確保焊料進(jìn)入該區(qū)域，用于焊接，如孔和焊盤。這些孔將THT元件連接到PCB上，而PAD用于固定SMT元件。

4-絲網(wǎng)：我們?cè)赑CB上看到的用于元件代號(hào)的白色標(biāo)簽，如R1，C1或PCB或公司徽標(biāo)上的某種描述，全部由絲網(wǎng)層制成。該絲網(wǎng)層提供有關(guān)該P(yáng)CB的重要信息。

根據(jù)基材分類有3種類型的PCB

1-剛性PCB：

PCBs是我們?cè)诟鞣N類型的PCB中看到的大部分PCB設(shè)備。這些是硬質(zhì)，剛性和堅(jiān)固的PCB，具有不同的厚度。主要材料是玻璃纖維或簡(jiǎn)單的“FR4”。 FR4表示“阻燃劑-4”。 FR-4的自熄特性使其有利于許多硬核工業(yè)電子設(shè)備的使用。 FR-4的兩面層疊有薄層銅箔，也稱為覆銅層壓板。 FR-4覆銅層壓板的主要應(yīng)用是功率放大器，開關(guān)模式電源，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器等。另一方面，家用電器和IT產(chǎn)品中常用的另一種剛性PCB基板稱為紙酚醛PCB 。它們重量輕，密度低，價(jià)格便宜且易于打孔。計(jì)算器，鍵盤和鼠標(biāo)是它的一些應(yīng)用。

2-靈活的PCB：

柔性PCB由Kapton等基板材料制成，可承受非常高的溫度，同時(shí)厚度低至0.005英寸。它可以輕松彎曲，用于可穿戴電子產(chǎn)品，LCD顯示器或筆記本電腦的連接器，鍵盤和相機(jī)的連接器等。

3-金屬芯PCB：

另外，另一種PCB基材可以像鋁一樣使用，非常有效地散熱。這些類型的PCB可用于需要熱敏元件的應(yīng)用，如高功率LED，激光二極管等。

安裝技術(shù)類型：

SMT：SMT代表“表面貼裝技術(shù)”即可。 SMT元件尺寸非常小，有各種封裝，如0402,0603,1608封裝，用于電阻和電容。類似地，對(duì)于集成電路IC，我們有SOIC，TSSOP，QFP和BGA。

SMT組件組裝對(duì)于人手來(lái)說(shuō)非常困難，并且可以是時(shí)間處理過(guò)程，因此它主要由自動(dòng)拾取和放置機(jī)器人完成。

THT：THT代表“通孔技術(shù)”。具有引線和電線的元件，如電阻器，電容器，電感器，PDIP IC，變壓器，晶體管，IGBT，MOSFET等。

元件必須插在一個(gè)元件上PCB的一面，另一邊用腿拉，切斷腿并焊接。 THT組件裝配通常通過(guò)手工焊接完成，并且相對(duì)容易。

裝配過(guò)程先決條件：

在進(jìn)行實(shí)際PCB制造和PCB組裝過(guò)程之前，制造商會(huì)檢查PCB是否存在可能導(dǎo)致故障的PCB中的任何缺陷或錯(cuò)誤。此過(guò)程稱為制造設(shè)計(jì)（DFM）過(guò)程。制造商必須執(zhí)行這些基本的DFM步驟以確保完美無(wú)瑕的PCB。

1-組件布局考慮：通孔必須檢查具有極性的元件。像電解電容一樣必須檢查極性，二極管陽(yáng)極和陰極極性檢查，SMT鉭電容極性檢查。必須檢查IC的缺口/頭部方向。

需要散熱片的元件應(yīng)該有足夠的空間容納其他元件，這樣散熱片就不會(huì)碰到。

2-孔和過(guò)孔間距：

應(yīng)檢查孔之間的間距以及孔與跡線之間的間距。焊盤和通孔不得重疊。

3-銅焊盤，厚度，走線寬度應(yīng)予以考慮。

執(zhí)行DFM檢查后，制造商可以通過(guò)減少報(bào)廢板的數(shù)量輕松降低制造成本。這將有助于通過(guò)避免DFM級(jí)別的故障來(lái)快速轉(zhuǎn)向。在RayPCB，我們?cè)陔娐方M裝和原型設(shè)計(jì)中提供DFM和DFT檢查。在RayPCB，我們使用最先進(jìn)的OEM設(shè)備提供PCB OEM服務(wù)，波峰焊接，PCB卡測(cè)試和SMT組裝。

PCB組裝（PCBA）分步流程：

步驟1：使用模板應(yīng)用焊膏

首先，我們將焊膏涂抹在PCB板上適合元件的區(qū)域。這是通過(guò)在不銹鋼模板上涂上焊膏來(lái)完成的。通過(guò)機(jī)械夾具將模板和PCB固定在一起，然后通過(guò)涂敷器將焊膏均勻地施加到板中的所有開口。涂抹器均勻地涂抹焊膏。因此，必須在涂抹器中使用適量的焊膏。當(dāng)移除涂抹器時(shí)，糊狀物將保留在PCB的所需區(qū)域中?；疑父?6.5％由錫制成，含有3％的銀和0.5％的銅，無(wú)鉛。在步驟3中加熱后，該焊膏將熔化并產(chǎn)生強(qiáng)烈的接合。

步驟2：組件的自動(dòng)放置：

PCBA的第二步是在PCB板上自動(dòng)放置SMT元件。這是通過(guò)使用拾取和放置機(jī)器人完成的。在設(shè)計(jì)級(jí)別，設(shè)計(jì)人員創(chuàng)建一個(gè)文件，將其提供給自動(dòng)化機(jī)器人。該文件具有PCB中使用的每個(gè)組件的預(yù)編程X，Y坐標(biāo)，并標(biāo)識(shí)所有組件的位置。使用此信息，機(jī)器人只需將SMD設(shè)備準(zhǔn)確放置在板上即可。拾取和放置機(jī)器人將從其真空夾具中拾取組件并準(zhǔn)確放置在焊膏上。

之前機(jī)器人拾取和放置機(jī)器的出現(xiàn)，技術(shù)人員將使用鑷子拾取組件，并通過(guò)仔細(xì)查看位置并避免任何抖動(dòng)的手將其放置在PCB上。這導(dǎo)致技術(shù)人員的高度疲勞和視力弱化，并導(dǎo)致SMT部件的PCB組裝過(guò)程減慢。因此，錯(cuò)誤的可能性很高。

隨著技術(shù)的成熟，拾取和放置組件的自動(dòng)化機(jī)器人減輕了技術(shù)人員的工作量，從而實(shí)現(xiàn)了快速準(zhǔn)確的元件放置。這些機(jī)器人可以全天候工作而不會(huì)疲勞。

第3步：回流焊接

設(shè)置元件并施加焊膏后的第三步是回流焊接?；亓骱附邮菍CB與組件一起放在傳送帶上的過(guò)程。然后，這個(gè)傳送帶將PCB和組件移動(dòng)到一個(gè)大烤箱中，這會(huì)產(chǎn)生250 o C的溫度。該溫度足以使焊料熔化。然后熔化的焊料將元件固定在PCB上并形成接頭。 PCB經(jīng)過(guò)高溫處理后，進(jìn)入冷卻器。然后，這些冷卻器以受控方式固化焊點(diǎn)。這將在SMT元件和PCB之間建立永久性連接。在雙面PCB的情況下，如上所述，具有更少或更小元件的PCB側(cè)將首先從步驟1到3處理，然后到另一側(cè)。

第4步：質(zhì)檢和檢驗(yàn)

回流焊接后，有可能由于PCB托盤中的某些錯(cuò)誤移動(dòng)，組件未對(duì)準(zhǔn)，可能導(dǎo)致短路或開路連接。需要識(shí)別這些缺陷，這種識(shí)別過(guò)程稱為檢查。檢查可以手動(dòng)和自動(dòng)化。

a。手動(dòng)檢查：

由于PCB具有小型SMT元件，因此目視檢查電路板是否存在任何不對(duì)中或故障會(huì)導(dǎo)致技術(shù)人員疲勞和眼睛疲勞。因此，由于結(jié)果不準(zhǔn)確，這種方法對(duì)于提前的SMT板是不可行的。然而，這種方法對(duì)于具有THT組分和較低組分密度的板是可行的。

b。光學(xué)檢測(cè)：

對(duì)于大批量的PCB，這種方法是可行的。該方法使用自動(dòng)化機(jī)器，其具有以各種角度安裝的高功率和高分辨率相機(jī)，以從各個(gè)方向觀察焊點(diǎn)。根據(jù)焊點(diǎn)的質(zhì)量，光線將以不同的角度反射焊點(diǎn)。這種自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)（AOI）機(jī)器速度非常快，處理大批量的PCB需要很短的時(shí)間。

cX-ray檢查：

X光機(jī)允許技術(shù)人員瀏覽PCB以查看內(nèi)層缺陷。這不是一種常見的檢查方法，僅用于復(fù)雜和先進(jìn)的PCB。如果使用不當(dāng)，這些檢查方法可能會(huì)導(dǎo)致返工或報(bào)廢PCB。檢查需要定期進(jìn)行，以避免延誤，人工和材料成本。

第5步：THT元件固定和焊接

通孔元件常見于許多PCB板上。這些組件也稱為鍍通孔（PTH）。這些元件的引線將穿過(guò)PCB中的孔。這些孔通過(guò)銅跡線連接到其他孔和通孔。當(dāng)這些THT元件插入并焊接在這些孔中時(shí)，它們與設(shè)計(jì)的電路在同一PCB上的其他孔電連接。這些PCB可能包含一些THT元件和許多SMD元件，因此如上所述的焊接方法在SMT元件（如回流焊接）的情況下不適用于THT元件。因此THT元件焊接或組裝的兩種主要類型是

的A。手動(dòng)焊接：

手工焊接方法很常見，與SMT的自動(dòng)化設(shè)置相比，通常需要更多的時(shí)間。通常指定一名技術(shù)人員一次插入一個(gè)組件，并將該板傳遞給在同一板上插入另一個(gè)組件的其他技術(shù)人員。因此，電路板將在裝配線周圍移動(dòng)以獲得填充在其上的PTH組件。這使得工藝過(guò)程冗長(zhǎng)，許多PCB設(shè)計(jì)和制造公司都避免在其電路設(shè)計(jì)中使用PTH元件。但是PTH元件仍然是大多數(shù)電路設(shè)計(jì)人員最喜歡和最常用的元件。

b。波峰焊接：

手動(dòng)焊接的自動(dòng)化版本是波峰焊接。在這種方法中，一旦將PTH元件放置在PCB上，就將PCB放在傳送帶上并移動(dòng)到專用烘箱中。在這里，熔化的焊料波濺到PCB底層，其中存在元件引線。這將立即焊接所有引腳。然而，這種方法僅適用于單面PCB而不適用于雙面PCB，因?yàn)楹附覲CB一側(cè)時(shí)熔化的焊料會(huì)損壞另一側(cè)的元件。在此之后，移動(dòng)PCB進(jìn)行最終檢查。

第6步：最終檢查和功能測(cè)試

現(xiàn)在PCB已準(zhǔn)備好進(jìn)行測(cè)試和檢查。這是功能測(cè)試，其中電信號(hào)和電源在指定引腳處給予PCB，并在指定的測(cè)試點(diǎn)或輸出連接器處檢查輸出。此測(cè)試需要常見的實(shí)驗(yàn)室儀器，如示波器，數(shù)字萬(wàn)用表，函數(shù)發(fā)生器

此測(cè)試用于檢查PCB的功能和電氣特性，并驗(yàn)證PCB要求中描述的電流，電壓，模擬和數(shù)字信號(hào)和電路設(shè)計(jì)

如果PCB的任何參數(shù)顯示不可接受的結(jié)果，則根據(jù)公司標(biāo)準(zhǔn)程序丟棄或報(bào)廢PCB。測(cè)試階段非常重要，因?yàn)樗鼪Q定了整個(gè)PCBA過(guò)程的成敗。

第7步：最后清潔，整理和裝運(yùn)：

現(xiàn)在PCB已經(jīng)過(guò)各方面的測(cè)試并宣布正常，現(xiàn)在是時(shí)候清理不需要的殘留助焊劑，手指污垢和油污。使用去離子水的不銹鋼基高壓清洗工具足以清潔所有類型的污垢。去離子水不會(huì)損壞PCB電路。洗滌后，用壓縮空氣干燥PCB?，F(xiàn)在最終的PCB已準(zhǔn)備好打包和發(fā)貨。