PCB-Assemblage Beheersen: Professionele Technieken voor Betrouwbare Elektronica

Geprinte schakelprinten zijn de drijvende kracht achter een breed scala aan elektronica. Je vindt ze in eenvoudige rekenmachines en geavanceerde militaire en satelliet-systemen. Maar weet je hoe je een PCB assembleert? Ken je de stappen die betrokken zijn bij het proces? Er is geen reden om je zorgen te maken als je dat niet weet! We hebben deze diepgang-gids over de Bill Of Materials (BOM) van een PCB gemaakt om op een bord gemonteerd te worden. PCB-Assemblage om alles te leren wat je over het proces moet weten. Dan kun je je PCB assembleren en leven inblazen in je project.

Deze gids verkent het PCB-assemblageproces en de verschillende gebruikte technologieën.

De Geprinte Schakelprint Assemblage

De geprinte schakelprint-assemblage is het monteren of plaatsen van elektronische componenten die het bord zijn functionaliteit geven. Handmatige en automatische technieken kunnen de elektronische componenten monteren, en daarna worden ze op hun plek gesoldeerd.

Een PCBA of geprinte schakelprint-assemblage. Je mag het niet verwarren met geprinte schakelprint (PCB) productie, die prototypes produceert en creëert. Het dekt de installatie van elektronische componenten tijdens het assemblageproces. De Printed Circuit Board Assembly) is het bord gepresenteerd na het volledige solderen en correct installeren van alle onderdelen en stukjes.

Verschillende technologieën kunnen worden gebruikt om een PCB te assembleren, waaronder SMT- en THT-processen. We zullen ze in detail verkennen in hoofdstuk 4, maar laten we eerst eens kijken naar een PCB-ontwerp.

Geprinte Schakelprint Ontwerp en Fabricage

Met behulp van schema's kun je een Computer-Aided Design (CAD) oplossing gebruiken om PCB's te ontwerpen. Volgens het ontwerp worden de ontwerpbestanden of Gerber-bestanden vervolgens overgedragen aan de fabrikant die de PCB produceert of assembleert.

Het basisonderwerp van PCB's omvat-

Substraat: Het basismateriaal van een PCB heet het substraat. Het is wat het bord rigied en duurzaam maakt.

Koper: Elke functionele kant van de PCB wordt voorzien van een dunne geleidende koperlaag. Het aantal kanten zal een koperlaag vereisen, afhankelijk van of het bord eenzijdig of tweezijdig is.

Soldeermasker: De groen gekleurde stof op PCB's komt door de toepassing van het soldeermasker. Het biedt isolatie aan de kobersporen zodat ze geen contact maken met geleidende componenten.

Silkscreen: Gebruik een wit scherm als de laatste laag van de PCB. Het bevat de labels van verschillende componenten in symbolen en karakters.

PCB's kunnen ook van drie typen zijn-

• Rigid PCB gemaakt van vast materiaal zoals glasvezel
• Flexibele PCB gemaakt van buigbare materialen zoals Kapton
• Metalcore PCB gemaakt van metalcore

In het volgende hoofdstuk ontdekken we het geprinte schakelprint-assemblageproces.

Geprinte Schakelprint Assemblage Proces

3.1 Benodigde Tools

Je hebt een minimum aantal tools nodig als je van plan bent je PCB handmatig te solderen. De dingen om te regelen omvatten-

• Soldeerbout of soldeerstation
• Soldeerflux
• Tangen
• Draadknippers
• Schroevendraaier
• Volt/OHM meter

3.2 PCB Assemblage – Soldeerapparatuur

Je kunt kiezen uit een breed scala aan soldeerapparatuur voor handmatige geprinte schakelprint-assemblage. De eenvoudigste steken recht in het stopcontact en hebben niet veel opties voor temperatuurcontrole. Je moet een 15 tot 30-watt soldeerbout selecteren voor je PCB-assemblage.

Thermostatisch geregelde soldeerbouten kunnen geschikt zijn omdat ze opties bieden om de temperatuur te controleren. Sommige hebben wieltjes om de temperatuur te regelen, anderen gebruiken een gemagnetiseerde top met een specifieke temperatuur.

Je moet een soldeerbout kiezen met vervangbare topjes van verschillende groottes. De bonussen beginnen te magnetiseren naarmate je de stroom toeneemt, waardoor de temperatuur stijgt. Wanneer de magnetisme afneemt, daalt ook de warmte.

Je hebt misschien ook een hete lucht soldeerstation nodig dat hete lucht gebruikt om het soldeer te smelten.

3.3 Typen Soldeer

Je vindt verschillende typen soldeer op de markt en kiest volgens het doel en de toepassing van je project. Er zijn drie typen soldeer gebruikt voor elektronica-

• Loodlegering soldeer
• Loodvrij soldeer
• Zilverlegering soldeer

Loodlegering Soldeer

Soldeers zijn gemaakt van een combinatie van lood en tin en kunnen ook sporen van andere metalen bevatten. Het is verantwoordelijk voor het geven van een lagere smeltemperatuur aan het soldeer, wat significant is aangezien de meeste elektronica gevoelig is voor hitte.

Loodlegering soldeers worden gedefinieerd door de verhouding van het gewicht van tin gevolgd door het gewicht van lood. Bijvoorbeeld, het kan een verhouding hebben van 60:40 of 63:37 – het eerste getal vertegenwoordigt de hoeveelheid tin terwijl het tweede verwijst naar de hoeveelheid lood.

Je kunt beide soldeertypen gebruiken voor typische elektronische toepassingen. De 63:37 legering kan effectief in een vloeibare toestand transformeren en helpt koude soldeerverbindingen te voorkomen.

Lood-gebaseerde legeringen worden als standaard in de elektronica-industrie gebruikt maar kunnen gezondheidsgevolgen hebben.

Loodvrije Legeringen

Je kunt wellicht tegen loodvrije legeringen aan zoals de 96,5:3:0,5, die 96,5% tin, 3% zilver, en 0,5% koper bevat. Loodvrije legeringen zijn duurder dan lood-gebaseerde legeringen en hebben een hogere smeltemperatuur.

Loodvrije legeringen creëren sterkere soldeerverbindingen, hoewel ze broos kunnen zijn.

Zilverlegering Soldeer

Soldeers kunnen lood bevatten of niet. Zilver werd voor het eerst in soldeers gebruikt om robuustere en duurzamere soldeerverbindingen te creëren. Zilverlegering soldeers neigen duurder te zijn dan lood-gebaseerde en loodvrije legeringen.

3.4 PCB Assemblage – Correcte Soldeertechniek

PCB-assemblageproces. Je moet de hulp van soldeermethoden meerdere keren inroepen tijdens geprinte schakelprint-assemblage. Je moet correcte soldeertechnieken gebruiken om de hoogst mogelijke kwaliteit eindproducten te krijgen. Hier vertellen we je hoe je geschikte soldeertechnieken kunt gebruiken tijdens de Bill Of Materials (BOM) van een PCB om op een bord gemonteerd te worden.

De juiste manier om te solderen is om de oppervlakken die gesoldeerd zullen worden te verwarmen boven het smeltpunt van het soldeer. Het stelt het soldeer in staat om vrij over de oppervlakken te vloeien. Je moet ook een oog houden op de hoeveelheid soldeer, ervoor zorgend dat je niet te veel gebruikt.

Je moet ook ervoor zorgen dat het oppervlak voldoende is opgewarmd om koude soldeerverbindingen te voorkomen. Dat gebeurt wanneer je te weinig warmte aan het oppervlak geeft, en het soldeer niet vrij kan bewegen.

De rest van het soldeerproces wordt automatisch door machines uitgevoerd. De reflow-soldering gebruikt een reeks verwarmers en koude verwarmers om het soldeer te smelten en te verstarden en het stevig te maken.

Je moet ervoor zorgen dat de temperaturen correct ingesteld zijn in de reflow-solderingmachine. Het moet opwarmen tot 250 graden Celsius om het soldeer te smelten.

De handmatige soldeertechniek kan nodig zijn bij het omgaan met THT-componenten. Je moet de onderdelen met de hand plaatsen en dan de extra lead of draad aan de andere kant van het bord solderen. Het moet voorzichtig gebeuren zodat het soldeer of de flux de verschillende componenten niet aanraakt en alleen op de juiste plek.

Het kan complex of uitdagend zijn om PCB's te solderen als je volledig nieuw bent op het vak. Je moet eerst oefenen op een paar kleine projecten en daarna je hand aan PCB-solderen proberen zodra je vaardig bent. Je moet ook voorzichtig zijn om de rook of damp van de flux in het soldeer niet in te ademen.

Nu bekijken we de verschillen tussen de processen die gebruikt worden om PCB's te assembleren.

Verschillen in Geprinte Schakelprint Assemblage Proces

Je kunt verschillende technologieën gebruiken om de elektronische componenten op een PCB te assembleren. De belangrijkste methoden omvatten Doorboor-technologie (THT), Oppervlaktemontagetechnologie (SMT), en Gemengde technologie.

We zullen de belangrijkste verschillen en het proces van SMT bespreken. Dit zal het makkelijk maken voor een pick-and-place-machine om de componenten op de PCB gemakkelijk op te pikken en te plaatsen (PCB-assemblage voor elke methode.

Doorboor-technologie (THT)

THT-methode van PCB-assemblage wordt gebruikt voor elektronische componenten die voorzien zijn van een draad of lead. De PCB heeft gaten geboord om de onderdelen te passen. De extra lading die door de gaten gaat, wordt aan de tegenoverliggende kant van het bord gesoldeerd.

THT wordt gebruikt voor grote componenten zoals spoelen en condensatoren. Het wordt ook gebruikt voor andere plated through-hole of PTH-onderdelen die door de plated through-hole van de PCB gaan. Verschillende PCB-componenten gebruiken de gaten op het bord om signalen van de ene kant naar de andere kant van de PCB over te brengen. Om die reden kun je niet vertrouwen op soldeerpasta die recht door de gaten zou passeren.

PCB Assemblage – Assemblageproces

THT-assemblage gebruikt zowel handmatige als automatische processen om de componenten op de PCB te plaatsen. Ga als volgt te werk –

1. PCB Assemblage – Componenten Plaatsen

Elektrotechnici plaatsen de componenten handmatig op de PCB volgens specificaties. Het moet snel en nauwkeurig gebeuren met volledige naleving van operationele standaards of voorschriften van het THT-assemblageproces voor correcte werking.

Bijvoorbeeld, is het essentieel om de orientatie en polariteit van elektronische componenten te definiëren zodat operationele elementen ze niet beïnvloeden.

2. PCB Assemblage – Controleren en Corrigeren

Je moet controleren of alle elektronische componenten op de PCB nauwkeurig zijn geplaatst. Dat kan automatisch met behulp van een transportframe. De ingenieurs kunnen eventuele fouten of vergissingen snel rectificeren als je ze vindt.

3. Golfsoldering

Deze elektronische componenten moeten in deze stap aan het bord gesoldeerd worden. Je kunt het handmatig doen, maar een veel efficiënter en geautomatiseerd proces genaamd Golfsoldering kan worden gebruikt.

De PCB wordt op een transportband geplaatst die het binnen een speciale oven draagt die gesmolten soldeer bij hoge temperaturen bevat. Het soldeer wordt aan de onderkant van het bord aangebracht, wat alle pennen tegelijk bedekt.

De elektronische componenten worden met alle lead- of draadverbindingen aan het bord bevestigd.

Oppervlaktemontagetechnologie (SMT)

Bij WellPCB hebben we professionals en experts met de juiste vaardigheden om je PCB-behoefte tot leven te wekken. We bieden PCB-fabricage en PCB-assemblage (SMT stelt je in staat om het productieproces te versnellen, maar er zijn verhoogde kansen op defecten. SMT is het automatische plaatsen of monteren van elektronische componenten op een PCB. Om die reden gebruikt de methode ook faaldetectie voor het creëren van functionele producten.

De elektrische componenten gemonteerd met SMT zijn kleiner dan PTH-componenten en kunnen leads hebben of niet. Ze komen soms met pennen, platte contacten, of afsluitingen op hun lichaam.

Assemblageproces

1. PCB Assemblage – Soldeer Aanbrengen

Je moet een soldeerpasta-printer gebruiken om soldeer op de PCB aan te brengen. Een soldeerscherm of schabloon wordt gebruikt om de juiste toepassing van soldeer op geldige punten waar elektronische componenten geplaatst zullen worden, te waarborgen.

Het is cruciaal om een efficiënt soldeerpasta-printproces te hebben omdat het direct de solderingskwaliteit beïnvloedt. Een soldeerinspecteur wordt gebruikt om eventuele defecten in de kwaliteit van soldeerpasta-printen te vinden. Als er fouten zijn, wordt het soldeer afgewassen voor een tweede print.

Voor kleine defecten kan een herwerk voldoende zijn.

2. Componenten Plaatsen

Een pick-and-place-machine wordt gebruikt om de elektronische componenten na het soldeerprinten te monteren. De machine monteert de IC of componenten automatisch via componentrollen. De componentrollen zijn verantwoordelijk voor het voeden van de details aan de machine, die vervolgens op de PCB worden vastgezet.

3. PCB Assemblage – Reflow Soldering

Deze stap gebruikt een gespecialiseerde oven om de soldeerpasta te verstarden om de componenten van het bord stevig te fixeren. De PCB wordt binnen een reeks verwarmers gedragen die de temperatuur van het bord tillen tot 250 graden Celsius. De hoge temperatuur smelt het soldeer op het bord.

Vervolgens beweegt de PCB door een reeks koelere verwarmers, die de temperatuur verlagen en helpen het soldeer te verstarden. Dat hecht alle elektronische componenten stevig aan de PCB.

PCB Assemblage – Gemengde Technologie

Elektronische producten zijn in complexiteit toegenomen, wat vereist dat verschillende elektronische componenten op PCB's in de moderne tijd. Je vindt het gebruik van zowel THT- als SMT-technologieën in een enkele PCB die zowel oppervlaktemontage- als doorboor-details bevat.

Gemengde technologie wordt in de volgende gevallen gebruikt-

Eenzijdige Gemengde Assemblage

Bij eenzijdige gemengde assemblage wordt het gebruikelijke soldeerpasta-printproces eerst uitgevoerd. Vervolgens worden de oppervlaktemontage-componenten geplaatst, gevolgd door reflow-soldering.

Dan moet je de THT-componenten plaatsen en golfsoldering uitvoeren. Je kunt ook voor handmatige soldering kiezen als je een klein aantal THT-componenten gebruikt.

Eenzijdig THT en Eenzijdig SMT

Eerst moet je de oppervlaktemontage-lijmen aanbrengen en dan de SHT-componenten monteren. Daarna moet je ze in de oven zetten voor verstarding, gevolgd door omkeren.

Dan moet je de THT-componenten monteren en golfsoldering uitvoeren. Dit assemblageproces vereist hoge kosten vanwege het gebruik van een verhoogde hoeveelheid lijmen.

Dubbelzijdige Gemengde Assemblage

Het is een ingewikkeld en lang proces waarbij SHT-componenten geplaatst worden na soldeerpasta-printen. Dan moet je lijmen gebruiken voor het plaatsen van de SHT-componenten op de andere kant, gevolgd door verstarding.

Vervolgens worden de THT-componenten gemonteerd, eindigend met golfsoldering. Je kunt het proces ook uitvoeren zonder lijmen te gebruiken, maar moet dan driemaal verwarmen, wat resulteert in verminderde efficiëntie.

Het volgende hoofdstuk zal bepalen hoe een PCB getest wordt om zijn functionaliteit en kwaliteit te waarborgen.

Geprinte Schakelprint Assemblage Testen

Je moet diverse tests uitvoeren om de functionaliteit van je PC-assemblage te bepalen. Het begint met de DFM-check, wat inhoudt het controleren van de ontwerpspecificaties van een PCB op ontbrekende of problematische kenmerken.

De volgende test voor functionaliteit wordt uitgevoerd na het plaatsen en solderen van de oppervlaktemontage-componenten. Het bord wordt getest op zijn verbindingen en kortsluitingen, die kunnen optreden als ongeschikte verbindingen zijn ontstaan.

Inspecteer de PCB handmatig na het reflow-proces. Het kan nuttig zijn bij een kleine batch PCB's, maar is niet haalbaar voor grootschalige productie. Een automatische optische inspectiemachine wordt ook gebruikt om de PCB's te testen met geavanceerde camera's.

De machine kan laagwaardig soldeer detecteren door de manier te analyseren waarop ze licht reflecteren.

Een van de minder conventionele methoden voor hoogst complexe of meervoudige PCB's betreft Röntgeninspectie. De Röntgenstraal biedt visualisaties van alle lagen en kan helpen verborgen problemen te vinden voor het blote oog.

Na afloop van het assemblageproces wordt een eindinspectie en functionaliteitstest uitgevoerd. Je kunt via de test verschillende aspecten ontdekken, zoals signaaluitgang, stroom, en spanning. Je kunt de elektrische kenmerken van de PCB bepalen via gesimuleerde signalen.

PCB Assemblage – Conclusie

Dit zal het makkelijk maken voor een pick-and-place-machine om de componenten op de PCB gemakkelijk op te pikken en te plaatsen (PCB-assemblage kan een ingewikkeld proces of een eenvoudig zijn, afhankelijk van het aantal elektronische componenten die je gebruikt en hun typen. De beste manier om een PCB te assembleren is om te specialiseren in het handhaven van alle specificaties en standaarden.

Je kunt contact met ons opnemen voor geprinte schakelprint-assemblage en hoogwaardige eindproducten die snel de functietests doorstaan. We zorgen ervoor dat de PCB's geassembleerd worden volgens je ontwerp en instructies om de beste resultaten te leveren.