Conosci il processo di assemblaggio PCB standard

Parole chiave: Circuiti Stampati Assemblaggio

Dopo che un PCB è stato creato, il montaggio dei componenti elettrici è la fase successiva in una tipica procedura di assemblaggio PCB. Affinché il prodotto finito funzioni come previsto, una serie di passaggi nel processo di assemblaggio PCB devono essere eseguiti nell'ordine corretto. L'ultima fase della produzione di PCB è l'assemblaggio PCB, che dà luogo a un circuito stampato Assemblaggio funzionante che viene integrato in un nuovo prodotto.

I circuiti stampati (PCB) sono i componenti di base dei moderni dispositivi elettronici. Il processo di assemblaggio PCB è dove la qualità genuina di un prodotto verrà stabilita e dimostrata, supponendo che il processo di creazione del PCB sia stato eseguito in modo appropriato. La progettazione PCB ruota attorno all'inserimento di un circuito nudo in qualsiasi dimensione del processo di assemblaggio standard, e i progettisti professionisti ritengono loro dovere comprendere le fasi e le restrizioni di elaborazione standard.

Tecnologie di Montaggio dei Componenti

Ci sono tre possibili processi nel processo di assemblaggio PCB che includono il montaggio e la saldatura dei componenti:

• Tecnologia a montaggio superficiale
• Tecnologia a foro passante
• Assemblaggio ibrido

La maggior parte dei circuiti stampati contemporanei costruiti per prodotti commerciali e tecnologie all'avanguardia avrà componenti sia a montaggio superficiale che a foro passante (assemblaggio ibrido). La maggior parte dei progetti utilizzerà componenti a montaggio superficiale poiché sono spesso più piccoli; tuttavia, i componenti a foro passante sono ancora usati per componenti più grandi come connettori o elementi meccanici.

Assemblaggio PCB a foro passante

La tecnologia a foro passante non è tipicamente utilizzata per i componenti principali nell'elettronica moderna. Tuttavia, molte parti non essenziali per l'elaborazione digitale o analogica vengono inserite come parti a foro passante. I terminali dei componenti vengono inseriti nei fori preforati del PCB durante questa fase di assemblaggio. I terminali vengono quindi saldati sull'altro lato del circuito stampato. Trasformatori, connettori a pin e transistor di potenza più grandi sono alcuni esempi di componenti a foro passante che sono spesso i più ingombranti su un PCB.

I dispositivi a montaggio superficiale sono i componenti più piccoli utilizzati nella microelettronica contemporanea. Queste parti non necessitano di fori di montaggio poiché vengono montate direttamente saldandole al PCB. Tieni presente che alcune connessioni conterranno pad SMD per connettori montati in superficie oltre ai terminali con foro passante per la stabilità meccanica. Questi componenti non richiedono fori passanti, il che può ridurre il costo di produzione del PCB in circuiti più semplici e accelerare la produzione. Rispetto a una tecnica tradizionale di posizionamento a foro passante, il posizionamento dei componenti può essere effettuato circa 10 volte più velocemente, e questi componenti possono avere densità di componenti molto più elevate.

Assemblaggio PCB SMD

Componenti a montaggio superficiale e a foro passante combinati su un unico PCBA sono una vista comune. L'assemblatore deve sapere se il circuito stampato utilizzerà sia componenti a montaggio superficiale che a foro passante quando lo invia a un produttore per un preventivo. Poiché i due tipi di componenti richiedono diverse tecniche di saldatura, il problema è che la combinazione di componenti potrebbe aggiungere cicli di saldatura extra.

Stencil

L'assemblaggio PCB è una procedura passo-passo guidata. La procedura inizia con lo stencil, che prevede l'applicazione di pasta saldante alle aree del circuito dove verranno attaccati i componenti. Palline metalliche microscopiche e una sostanza chimica chiamata flusso sono entrambi componenti della pasta saldante. Utilizzando un piccolo stencil in acciaio inossidabile, la pasta saldante viene applicata al PCB nudo in un processo simile alla serigrafia. Mentre la pasta saldante viene applicata allo stencil, il PCB e lo stencil vengono tenuti in posizione da un dispositivo meccanico.

Posizionamento Automatico

Un dispositivo pick-and-place automatizza il posizionamento dei componenti. Con la tecnologia a foro passante, alcuni componenti che potrebbero essere troppo grandi per alcune macchine pick-and-place possono essere inseriti manualmente, mentre per volumi elevati l'intera operazione è solitamente automatizzata. Per un posizionamento rapido, accurato e senza errori con il montaggio automatico dei componenti, sono necessari dati numerici precisi ottenuti dai dati ECAD per un progetto. Il file pick-and-place, prodotto dal software CAD e utilizzato per programmare una macchina pick-and-place, contiene le coordinate X e Y di ciascun componente.

Saldatura

Esistono tre diverse tecniche di saldatura che possono essere utilizzate per fissare i componenti sul PCB: saldatura ad onda, saldatura a rifusione e saldatura selettiva. Per la maggior parte dei circuiti stampati sono necessarie solo la saldatura ad onda e quella a rifusione. Nelle procedure di assemblaggio ad alto volume, la saldatura manuale viene spesso evitata, a meno che non si tratti di rilavorazioni.

Sebbene venga spesso utilizzata per la saldatura a foro passante, la saldatura ad onda può essere impiegata sia nei processi di assemblaggio a montaggio superficiale che a foro passante. Un'onda calda di saldatura liquida viene fatta scorrere sul PCB dopo che questo è stato posizionato su una linea di saldatura con tutti i suoi componenti installati. I componenti metallici della scheda che non sono protetti dal resist di saldatura vengono saldati. I pin dei componenti vengono fissati saldamente al PCB quando la saldatura si raffredda. Questo metodo è sostanzialmente più efficiente e può portare ad assemblaggi di qualità superiore rispetto alla saldatura manuale.

Il metodo tipico utilizzato per l'assemblaggio a montaggio superficiale è la saldatura a rifusione. Le schede a due lati vengono sottoposte a due cicli di saldatura a rifusione. Ciò comporta un totale di almeno tre cicli di saldatura (1 onda, 2 rifusione e cicli di rilavorazione) necessari per completare la costruzione del PCB quando utilizzato con una tecnica di assemblaggio ibrida.

La scheda viene quindi inserita in un forno di rifusione con una temperatura impostata a circa 250 gradi Celsius per completare la saldatura a rifusione. Il forno riscalda i pin dei componenti esposti e i pad sul PCB, facendo solidificare la pasta saldante in un giunto metallico.

Saldatura a rifusione PCB

Il PCB assemblato deve essere accuratamente pulito al termine dell'assemblaggio e della saldatura. In questo processo possono essere utilizzati acqua deionizzata o altri prodotti chimici detergenti per rimuovere eventuali residui dalla superficie del PCB, in particolare i residui di flussante. I PCB vengono asciugati con aria compressa dopo essere stati puliti, e le schede assemblate vengono quindi inviate per l'ispezione.

Ispezione e Test

Il PCB assemblato sarà sottoposto a test automatizzati specifici per garantire che sia in buone condizioni di funzionamento. Per la produzione ad alto volume saranno necessari ulteriori controlli di qualità per assicurarsi che l'intero sistema generi difetti a tassi gestibili. Dopo l'ispezione, alcune schede potrebbero essere sottoposte a test in circuito per un'ulteriore qualificazione. Ciò comporta l'accensione della scheda e il sondaggio di punti specifici sul PCBA.

L'ispezione ottica automatizzata esegue l'esame visivo (AOI). Per analizzare visivamente gli strati superficiali del PCBA, questo sistema di visione utilizza telecamere ad alta risoluzione che possono essere montate a diverse angolazioni. L'obiettivo di questa fase di ispezione è trovare errori di saldatura e posizionamento dei componenti nell'assemblaggio. Questi includono qualsiasi sollevamento dei componenti durante il raffreddamento; la qualità dei giunti di saldatura e l'allineamento dei componenti. Un sistema AOI può gestire efficientemente grandi quantità di PCB.

A seconda delle esigenze del prodotto finito e del livello di affidabilità richiesto, per un circuito stampato assemblato finito possono essere utilizzate diverse procedure di test. Oltre ai test in circuito, le procedure di qualificazione del PCBA possono includere anche test meccanici, test di vita accelerata e test di stress, inclusi shock termici e meccanici. Per determinare l'affidabilità a lungo termine del prodotto finito, questi test vanno oltre i semplici controlli funzionali e l'identificazione dei guasti.