Процесс PCBA

Сборка печатных плат — это тщательный процесс, в ходе которого пустая печатная плата превращается в полностью работоспособный электронный компонент. Ниже приведены семь основных этапов этого процесса:

Этап 1: Нанесение паяльной пасты

Процесс PCBA начинается с нанесения паяльной пасты. Тонкий трафарет из нержавеющей стали помещается на печатную плату, и паяльная паста наносится только на площадки, где будут установлены компоненты. Это обеспечивает правильное позиционирование и хорошие паяные соединения на более поздних этапах процесса.

Этап 2: SMT-сборка

После нанесения паяльной пасты плата переходит к этапу поверхностного монтажа (SMT). С помощью автоматических машин SMD-компоненты размещаются непосредственно на контактных площадках, покрытых паяльной пастой. Современные линии SMT могут работать с высокой скоростью и точностью, что позволяет снизить количество ошибок, которые могут возникнуть при ручном размещении. Сборка SMT стала стандартом для большинства электронных продуктов, поскольку она позволяет уменьшить размеры, увеличить плотность компонентов и ускорить производство.

Шаг 3: Пайка переплавлением

После размещения SMD плата подвергается пайке переплавлением. Печатная плата помещается на конвейер, поступает в печь переплавления и нагревается до температуры около 250 °C, пока паяльная паста не расплавится. При охлаждении в контролируемом процессе припой затвердевает и образуются прочные электрические и механические соединения. В случае двусторонней сборки этот процесс повторяется для обеих сторон.

Шаг 4: Проверка и контроль качества

После пайки оплавлением проводится проверка, чтобы определить, правильно ли припаяны и размещены компоненты. Обычно используются следующие методы:

Ручная проверка: визуальный осмотр, проводимый обученными техническими специалистами, по-прежнему широко используется для небольших партий или прототипов. Инспекторы используют такие инструменты, как лупы и микроскопы, для обнаружения дефектов, таких как паяные мостики, неправильно выровненные детали и отсутствующие компоненты.

Автоматический оптический контроль (AOI): в случае крупносерийного производства предпочтительно использовать машины AOI. Эти машины управляют камерами высокого разрешения, чтобы снимать изображения печатной платы под разными углами. Изображения анализируются с помощью программного обеспечения, что позволяет выявить такие проблемы, как некачественная пайка, поднятые контактные площадки или смещенные детали.

Рентгеновский контроль: Рентгеновский контроль используется для плат со сложными деталями, такими как BGA (Ball Grid Arrays) или плотные многослойные макеты, где паяные соединения скрыты под компонентом. С помощью этого метода инженеры могут просматривать плату и проверять эти скрытые соединения. Этот процесс позволяет убедиться в хорошем качестве внутренних паяных соединений без повреждения деталей.

Шаг 5: Вставка компонентов с сквозными отверстиями

Иногда требуются компоненты со сквозными отверстиями, такие как разъемы или большие конденсаторы. Эти компоненты имеют металлизированные сквозные отверстия (PTH) для соединения сигналов между слоями. В этом случае паяльная паста не подходит, и в процессе PCBA используются другие методы пайки:

Ручная пайка: Ручная пайка выполняется путем вставки каждого из компонентов в определенное отверстие и пайки вручную. Этот метод является гибким и позволяет точно обрабатывать компоненты с нестандартной формой или те, которые требуют особой ориентации. Ручная пайка обычно применяется в мелкосерийном производстве, при создании прототипов или сложных сборок.

Волновой пайка: Для производства больших объемов волновой пайка автоматизирует процесс. Платы со вставленными компонентами с сквозными отверстиями проходят над волной расплавленного припоя, которая касается нижней стороны платы и одновременно паяет все контакты. Этот процесс эффективен и обеспечивает надежные однородные паяные соединения. Однако он обычно подходит для односторонних или выборочно заполненных двусторонних печатных плат, поскольку компоненты на другой стороне могут быть повреждены теплом или потоком припоя.

Шаг 6: Функциональное тестирование

Далее проводится функциональное тестирование. В ходе этого теста плата включается в имитированном рабочем состоянии. Применяются электрические нагрузки и сигналы, и инженеры проверяют, что печатная плата функционирует как ожидается. Этот шаг необходим, поскольку он подтверждает, что все соединения точны и плата готова к работе перед отправкой.

Шаг 7: Очистка и сушка

Наконец, удаляются все остатки флюса, паяльной пасты или грязи. Платы очищаются деионизированной водой или ультразвуковыми методами, а затем сушатся с помощью сжатого воздуха. Этот последний этап процесса сборки печатных плат улучшает как внешний вид, так и долгосрочную надежность, поскольку загрязнения со временем могут вызвать коррозию или электрические неисправности.