PCBA-Płyty PCB są kluczowymi częściami układów elektronicznych, ponieważ przechowują i zapewniają wszystkie połączenia elektryczne pomiędzy różnymi komponentami. Chociaż niektórzy ludzie używają PCB i PCBA zamiennie, te dwa nie oznaczają tego samego.
W prostych słowach, Printed Circuit Board Assembly buduje na PCB i tworzy kompletny obwód ze wszystkimi komponentami. Poniżej przyjrzymy się szczegółowo PCBA, w tym jak różni się od PCB. Zapraszamy do oglądania!
PCB a PCBA: Jaka jest różnica?
PCB to pusta płyta składająca się z przewodzących ścieżek miedzianych umieszczonych w laminacie z włókna szklanego lub epoksydowym (materiał bazowy). Stanowi ona mechaniczną podstawę do montażu różnych komponentów elektrycznych w obwodzie.
PŁYTKA DRUKOWANA
Kiedy dopasujesz komponenty elektryczne poprzez przylutowanie ich do palców kontaktowych na zewnętrznej krawędzi PCB, rezultatem jest zespół PCB. Dlatego PCBA jest płytą PCB, która przeszła przez proces montażu. W prostych słowach, jest to kompletny zespół elektroniczny.
PCBA z kondensatorami, rezystorami i układami scalonymi zamontowanymi na PCB
Różnice pomiędzy PCBA: Montaż THT, Montaż SMT i Technologia mieszana
Chociaż wszystkie PCBA są takie same, istnieją pewne różnice w procesie montażu i istnieją trzy sposoby jego wykonania.
Technologia przelotowa
Thru-Hole Technology to tradycyjny proces montażu, który obejmuje ręczne i automatyczne procedury montażu komponentów.
Proces ten wymaga wiercenia otworów w płytce PCB i jest przydatny przy montażu części z przewodami, które muszą być podłączone do płytki. Należą do nich cewki, kondensatory i tym podobne.
Element montowany przez otwór
Mimo, że proces ten jest stary, tworzy on silniejsze połączenie pomiędzy płytką a jej komponentami. Montaż THT składa się z czterech etapów:
Wiercenie otworów
Umieszczenie komponentów
Inspekcja i rektyfikacja
Lutowanie na fali
Technologia montażu powierzchniowego
Jak sama nazwa wskazuje, technologia montażu powierzchniowego polega na mocowaniu komponentów elektronicznych na powierzchni płytki PCB. Jest to w pełni zautomatyzowany i elastyczny proces, który umożliwia uzyskanie większej gęstości montażu, ponieważ producenci mogą zmieścić złożone obwody na małych płytkach.
Komponenty montowane powierzchniowo
Montaż SMT składa się z czterech etapów:
Drukowanie pasty lutowniczej
Umieszczenie komponentów
Lutowanie rozpływowe
Kontrola
Technologia mieszana
Wraz z postępem nauki i technologii, obwody stają się coraz bardziej złożone, więc posiadanie tylko jednego typu komponentów jest niemożliwe.
Dlatego nowoczesne produkty elektroniczne zazwyczaj posiadają PCBA z komponentami Thru-hole (THC) i komponentami SMD (surface mount device). Komponenty te obejmują mieszankę kondensatorów, układów scalonych, cewek, rezystorów itp.
Rodzaje montażu PCBA
Ponieważ technologia montażu powierzchniowego jest bardziej praktyczną techniką montażu niż THT, usługi montażowe zwykle wdrażają tylko SMD lub mieszankę tych dwóch.
Proces PCBA
Krok 1: Szablon pasty lutowniczej
Proces ten jest jak sitodruk na koszulce, i przygotowuje płytę do lutowania poprzez zastosowanie pasty lutowniczej w odpowiednich miejscach i ilościach. Sito, w tym przypadku, to cienki szablon ze stali nierdzewnej, który umożliwia monterom umieszczenie pasty w odpowiednich miejscach.
Szablon do lutowania chipów
Pasta lutownicza składa się z małych szarych kulek metalu, które składają się w 96,5% z cyny, 3% ze srebra i 0,5% z miedzi. Nakładanie i rozprowadzanie pasty odbywa się w linii montażowej, więc wszystko jest zautomatyzowane.
Krok 2: Wybierz i umieść
Po nałożeniu pasty lutowniczej, następnym krokiem jest pobieranie i umieszczanie SMD za pomocą robota. Tradycyjnie, specjaliści od montażu wybierali i umieszczali SMD ręcznie, ale roboty zautomatyzowały ten proces, czyniąc go szybszym i dokładniejszym. Ustawiają one elementy elektroniczne nad miejscami z nałożoną wcześniej pastą lutowniczą.
Krok 3: Lutowanie rozpływowe (Reflow Soldering)
Lutowanie rozpływowe to proces, który zestala pastę lutowniczą, aby trwale związać SMD z płytką. Płyta trafia do pieca i jest podgrzewana w temperaturze około 250°C lub 450°F, aby stopić pastę lutowniczą.
Piec rozpływowy
Stopiona pasta lutownicza łączy się z SMD, a następnie stygnie tworząc trwałe połączenie lutownicze pomiędzy komponentami a płytką.
W przypadku montażu dwustronnego, proces ten jest powtarzany, aby dopasować komponenty po drugiej stronie.
Krok 4: Inspekcja i kontrola jakości
Złe połączenia, brak połączeń lub zwarcia mogą wystąpić z powodu ruchów na linii montażowej, które powodują lutowanie SMD w niewłaściwych miejscach. Dlatego też kontrole i testy są konieczne, zanim płyta przejdzie do następnego etapu.
Kontrole obejmują zwykle kontrolę ręczną, automatyczną optyczną (w przypadku większych partii płytek PCBA) i rentgenowską (w przypadku złożonych, warstwowych płytek PCBA). Wadliwie działające zespoły PCB są albo wyrzucane, albo przerabiane.
Wizyjne urządzenie pomiarowe kontrolujące PCBA
Krok 5: Wstawianie komponentów przez otwory
Jeśli płytka zawiera zespół mieszany, następnym krokiem jest zamontowanie komponentów przelotowych (PTHC). Używanie pasty lutowniczej nie jest praktyczne do montażu PTHC, ponieważ pasta stopiłaby się przez wywiercone otwory.
Zamiast tego producenci stosują albo lutowanie ręczne, które jest długim procesem wykonywanym ręcznie, albo lutowanie na fali. Ten drugi sposób jest szybszy, ponieważ płyty z włożonym PTHC są przenoszone przez falę roztopionego lutu na przenośniku taśmowym. Płynny lut obmywa spód PCB, trwale łącząc komponenty.
Maszyna do lutowania na fali
Krok 6: Kontrola końcowa i test funkcjonalny
Ostatnim krokiem jest inspekcja i testowanie kompletnej płytki poprzez sprawdzenie jej charakterystyki elektrycznej (prąd, napięcie i wyjście sygnału). Czynniki te muszą mieścić się we wcześniej ustalonym zakresie, w przeciwnym razie płytka zostanie wyrzucona lub poddana recyklingowi.
Jak uzyskać niestandardową PCBA?
Jeśli chcesz uzyskać niestandardową PCBA, te kroki poprowadzą Cię przez cały proces.
Krok 1: Utwórz schemat
Korzystając z oprogramowania takiego jak CAD (computer-aided design), Eagle lub Multisim, rozpocznij projektowanie PCBA od stworzenia schematu. Rozmieść wszystkie wymagane komponenty na płótnie, a następnie połącz ich piny liniami reprezentującymi połączenia elektryczne.
Krok 2: PCBA-Sprawdzenie układu płytki
Po utworzeniu schematu, sprawdź układ płytki poprzez sprawdzenie reguł elektrycznych, aby upewnić się, że nie ma widocznych błędów.
Krok 3: Zmiana rozmieszczenia komponentów
Następnie przenieś komponenty w odpowiednie miejsca, które mają sens dla PCBA.
Zielona płytka drukowana (PCB) z komponentami.
Krok 4: PCBA-Przypisanie sygnałów
Przypisz sygnały do każdej warstwy PCB, upewniając się, że różne sygnały na jednej warstwie nie stykają się.
Krok 5: Sprawdzenie projektu
Użyj sprawdzenia zasad projektowania, aby sprawdzić i zatwierdzić układ, a jeśli masz bezbłędny montaż, prześlij pliki projektowe. Są to zazwyczaj liczne pliki Gerber, po jednym dla każdej warstwy. Należy również wygenerować plik wiercenia, który pokazuje, gdzie należy wywiercić otwory.
Obraz pliku z projektem PCBA
Krok 6: PCBA-Przejdź do OurPCB i prześlij pliki projektowe
Skompresuj pliki, prześlij je do OurPCB, wypełnij swoje dane, określ swoje potrzeby w sekcji wiadomości, a następnie wyślij formularz.
Korzyści z PCBA
Oszczędność czasu
Budowa PCBA zajmuje znacznie mniej czasu w porównaniu do łączenia komponentów za pomocą przewodów.
PCBA-Kompaktowa konstrukcja
PCBA pakują wiele komponentów w kompaktowej przestrzeni, co skutkuje mniejszymi urządzeniami elektronicznymi.
Maksymalnie zwiększa trwałość
Ponieważ w projekcie nie ma wiszących przewodów, które można łatwo przeciąć, płytki PCBA tworzą trwałe i bardziej niezawodne zestawy komponentów elektronicznych.
PCBA-Uproszczone naprawy
Usunięcie uszkodzonego komponentu i przylutowanie nowego jest stosunkowo łatwe na płytce w porównaniu z obsługą połączeń kablowych.
Pierogi
PCBA są tanie w budowie, co przekłada się na niższe koszty projektu.
PCBA-Zastosowania PCBA
Sektor medyczny
Pojazdy
Sprzęt elektryczny
Wojsko
Lotnictwo i kosmonautyka
Elektronika użytkowa
Urządzenia bezpieczeństwa i ochrony
Morskie
Wady produkcyjne PCBA i ich rozwiązania
Jest prawie niemożliwe, aby nie wystąpiły wady produkcyjne przy budowie PCBA. Oto najczęstsze problemy i sposoby radzenia sobie z nimi.
PCBA-Problem z przerwaniem drutu
Zerwania drutu są powszechne w produkcji i montażu PCB, a jedynym sposobem na poradzenie sobie z nimi jest przeprowadzenie dokładnej inspekcji.
Złe rozmieszczenie pinów i złączy
Nieprawidłowe rozmieszczenie pinów może uszkodzić złącza, ale można tego uniknąć używając narzędzia do dopasowywania wzorów. Pomaga ono zlokalizować i dokładnie pogrupować wzory dla prawidłowego ułożenia pinów.
PCBA-Otwarte złącza lutowane
Oddzielenie przewodów komponentów od płytki drukowanej, złe lutowanie, niewystarczająca ilość pasty lutowniczej lub niekonsekwentne stosowanie pasty może prowadzić do otwartych połączeń. Aby tego uniknąć, należy zastosować odpowiedni projekt płytki drukowanej, zapobiegać zanieczyszczeniu pasty lutowniczej i używać odpowiedniego sprzętu produkcyjnego.
Połączenia lutowane na nowoczesnej płytce drukowanej
Przesunięcie komponentów
Komponenty zazwyczaj przesuwają się podczas lutowania z kilku powodów. Jednak utrzymanie odpowiedniej wilgotności, topienie pasty w odpowiednim zakresie temperatur i minimalizacja przemieszczania się może wyeliminować ten problem.
PCBA-Przegrzanie
Komponenty PCB mogą się bardzo nagrzewać podczas pracy. Radiator SMD może utrzymać temperaturę pod kontrolą, więc płyta powinna mieć taki, który przeszedł analizę rozpraszania ciepła.
Radiator płyty głównej komputera
Wyciek płynów chemicznych
Ślady płynów chemicznych na PCBA mogą znacznie skorodować metalowe części, więc jako producent powinieneś dokładnie wyczyścić płytę, aby zapewnić brak uszkodzeń.
PCBA-Zwarte
Jedynym sposobem na wyeliminowanie zwarć na płytkach drukowanych jest oddzielenie przewodów i lutów przed zestaleniem. Należy stosować wymagane zasady projektowania i modyfikować szablony, aby zapobiec mostkowaniu lutów.
Co należy wziąć pod uwagę przy wyborze najlepszej płyty PCB dla producenta PCBA
Jeśli okaże się, że taniej i wygodniej jest zlecić produkcję PCBA na zewnątrz, należy zapewnić firmę:
Jest faktycznym producentem i montażystą PCB, a nie pośrednikiem
Zna różne techniki montażu PCB
Nie ma ograniczeń co do minimalnej/maksymalnej liczby zamówień, które można złożyć
Oferuje rozsądne i konkurencyjne ceny, czasami podlegające negocjacji
Dostarcza PCBA na czas i z DFM (Design for Manufacturability) szczegóły.
Podsumowanie
W sumie, PCBA są podstawowym budulcem większości nowoczesnych układów elektronicznych, ponieważ trzymają komponenty w kompaktowej, trwałej strukturze.
Jeśli potrzebujesz jednego z nich zbudowanego dla swojego projektu, skontaktuj się z nami, aby uzyskać autentyczne zespoły PCB w bezkonkurencyjnych i przystępnych cenach.