Processi di Assemblaggio PCB: Tipologie e Motivi del Costo Elevato del PCBA

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Il termine processo di assemblaggio PCB o PCBA si riferisce alla procedura di produzione per un circuito stampato assemblato. I componenti elettronici necessari vengono installati sul PCB durante questa operazione. Le tracce, o fili di rame su un circuito nudo, vengono utilizzate per collegare elettricamente connessioni e componenti.

Varie tracce trasmettono segnali tra questi componenti, consentendo al circuito stampato di funzionare in un modo specificamente progettato. Ci sono fasi sia automatizzate che manuali coinvolte nella costruzione del PCB. Un produttore di circuiti ha sia opzioni manuali che automatizzate per ogni fase del processo.

Parleremo delle tre tecnologie fondamentali utilizzate nel processo di assemblaggio PCB in questo articolo.

• Processo per assemblaggio con tecnologia a foro passante (THT)
• Processo di assemblaggio per tecnologia a montaggio superficiale (SMT)
• Miscela di tecnologie

Utilizzo della tecnologia a foro passante (THT) per l'assemblaggio PCB

I componenti pin-through-hole (PTH) vengono inseriti nei circuiti elettronici utilizzando la tecnica della tecnologia a foro passante (THT), che prevede la perforazione di fori nei circuiti stampati (PCB).

Le estremità, o terminali, vengono quindi collegate ai pad sul lato opposto utilizzando strumenti di saldatura ad onda o a rifusione e saldatura in metallo fuso. Questo metodo è anche noto come assemblaggio a foro passante.

Di seguito sono riportati i tre processi essenziali nel processo di assemblaggio per la tecnologia a foro passante (THT):

Posizionamento dei componenti.

• Passo 1

Gli ingegneri che lavorano sul campo eseguono manualmente questa procedura. Gli ingegneri devono inserire rapidamente e con precisione i componenti sul PCB secondo i file di progettazione del cliente. Per garantire prodotti finiti di alta qualità, il posizionamento dei componenti deve rispettare le regole e i criteri operativi della procedura di montaggio a foro passante.

• Passo 2: Ispezione e correzione

Una volta completato il posizionamento dei componenti, il circuito viene messo in un telaio di trasporto corrispondente dove verrà controllato automaticamente per vedere se i componenti sono inseriti correttamente. Se vengono scoperti problemi di posizionamento, è anche facile farli riparare rapidamente. Dopotutto, nel processo PCBA, questo avviene prima della saldatura.

• Passo 3: Saldatura ad onda

Ora, saldare con cura i componenti THT al circuito stampato. Nella tecnologia di saldatura ad onda, il circuito scivola dolcemente attraverso un'onda di saldatura liquida ad alta temperatura, superiore a 500°F.

Processo di assemblaggio PCB per la tecnologia a montaggio superficiale (SMT)

I circuiti elettronici sono costruiti utilizzando la tecnologia a montaggio superficiale (SMT), in cui i componenti aderiscono con pasta saldante direttamente alla superficie dei circuiti stampati (PCB). I dispositivi elettronici creati in questo modo sono chiamati dispositivi a montaggio superficiale (SMD). Poiché i componenti SMT possono avere terminali più piccoli o nessun terminale, sono spesso più piccoli delle loro controparti a foro passante.

Nella tecnologia a montaggio superficiale, le tre fasi essenziali sono: applicazione della pasta, posizionamento e rifusione.

• Passo 1: Stampa con pasta saldante

Una stampante per pasta saldante viene utilizzata per applicare la pasta saldante al circuito. Un template, stencil o schermo per saldatura garantisce che la pasta saldante possa essere applicata con precisione nelle posizioni previste per il montaggio dei componenti.

• Passo 2: Montaggio dei componenti

Il PCB verrà automaticamente consegnato a una macchina pick-and-place dopo essere uscito dalla stampante per pasta saldante, dove i componenti o i circuiti integrati verranno installati sui pad appropriati grazie alla tensione della pasta saldante. Attraverso i bobine dei componenti all'interno della macchina, i componenti vengono installati sui circuiti PCB. Per fornire parti alla macchina, che fisserà rapidamente i pezzi alla scheda, i rocchetti di componenti contenenti le parti ruotano.

• Passo 3: Saldatura a Rifusione

La scheda attraversa un forno (forno di rifusione) da 500°F e lungo 23 piedi dopo che ogni componente è stato installato. È necessario riscaldare la pasta saldante fino a quando si scioglie e crea connessioni solide e affidabili tra la superficie della scheda e i componenti. I forni di rifusione vengono utilizzati per fare questo, riscaldando la saldatura alla giusta temperatura e poi lasciandola raffreddare fino a solidificarsi nuovamente.

I componenti SMD vengono fissati saldamente alla scheda in questo modo. I dispositivi a montaggio superficiale sono tipicamente compatti e leggeri. Il montaggio superficiale presenta un alto livello di automazione rispetto al montaggio through-hole, il che riduce i costi di manodopera e aumenta la produttività. Rispetto a parti through-hole simili, gli SMD possono essere dalla metà a un quarto delle dimensioni, del peso e del costo.

Le telecomunicazioni, l'aviazione, l'elettronica di consumo, il wireless, l'automotive e la strumentazione sono tra i settori che utilizzano gli SMD. Sebbene il montaggio through-hole offra un legame meccanico più forte rispetto alle tecniche utilizzate nella tecnologia a montaggio superficiale, la perforazione aggiuntiva necessaria per costruire le schede ne aumenta il costo. Poiché i fori devono attraversare tutti gli strati fino all'altro lato, riduce anche la quantità di spazio utilizzabile per instradare le tracce del segnale su schede multistrato. Per questi motivi, il montaggio through-hole è spesso riservato a componenti più grandi che necessitano di una maggiore resistenza meccanica per sopportare stress fisici, come condensatori elettrolitici o semiconduttori in grandi pacchetti.

Mix Tecnologico

• La complessità dei dispositivi elettrici sta aumentando a causa delle recenti innovazioni. Questi sofisticati apparecchi elettrici richiedono schede PCB più intricate, integrate e compatte.
• È quasi impossibile per i PCBA con un solo tipo di componente svolgere compiti così complessi.
• Di conseguenza, per questa applicazione sarà necessaria una scheda a tecnologia mista con componenti sia SMD che through-hole.
• Questi tipi di schede combinano la tecnologia a montaggio superficiale con la tecnologia through-hole poiché contengono entrambi i tipi di componenti.
• Tuttavia, la saldatura è una procedura impegnativa che è spesso influenzata da un numero eccessivo di fattori. Pertanto, migliorare l'ordine con cui vengono introdotte la tecnologia a montaggio superficiale e la tecnologia through-hole diventa estremamente importante.

Perché il Prezzo del Assemblaggio PCB è Così Alto?

Le righe del BOM, il numero di PCB, l'assemblaggio SMT a doppia faccia, il numero di componenti THT, leadless, fine pitch, BGA, l'assemblaggio senza piombo, i tempi di consegna e altri fattori influenzano il preventivo per l'assemblaggio PCB in Cina. Quando si costruisce, è preferibile scegliere attentamente le proprie opzioni. Ad esempio, i componenti inutili dovrebbero essere evitati poiché potrebbero allungare i tempi di assemblaggio. Il tipo di procedura di saldatura da utilizzare dovrebbe essere determinato dai requisiti del progetto. Inoltre, per risparmiare sui costi del BOM e dell'assemblaggio, il nostro team consiglia di utilizzare parti di ricambio economiche della qualità richiesta. Inoltre, gli acquirenti dovrebbero utilizzare componenti senza piombo e a passo fine solo se sono essenziali per il progetto, poiché richiedono una procedura di assemblaggio particolare che aumenta il costo.

Se scegli l'assemblaggio su due lati, il preventivo per l'assemblaggio PCB potrebbe diventare costoso. Il motivo è che il processo di montaggio dei componenti su entrambi i lati del circuito stampato deve essere ripetuto. Il costo dell'assemblaggio PCB aumenta a causa della programmazione aggiuntiva necessaria per le macchine SMT, della creazione di stampini per saldatura, ecc. Con la scelta dell'assemblaggio senza piombo (lead-free), i costi possono aumentare. Tuttavia, procediamo con l'assemblaggio senza piombo solo se ci fornisci istruzioni esplicite. L'utilizzo di attrezzature di saldatura avanzate e ingegneri altamente qualificati è necessario per la lavorazione senza piombo, il che aumenta i costi.

A causa del passo preciso e dei componenti senza terminali (leadless), il preventivo per l'assemblaggio PCB potrebbe essere costoso. Questo perché per assemblarli e ispezionarli è necessario utilizzare metodi specifici. Si consiglia sempre di comprendere l'influenza precisa del passo fine e dei componenti senza terminali sul preventivo finale prima di procedere con un ordine definitivo.

Il costo dell'assemblaggio PCB aumenterà in proporzione diretta al tempo di consegna richiesto. Il preventivo finale viene fornito con il tempo di consegna e il costo previsti dopo che tutti i fattori sono stati presi in considerazione.