Urządzenia PCBA-Proces montażu PCB jest złożony i wieloaspektowy. Wymaga wielu narzędzi i sprzętu. Wymaga wysoce wyspecjalizowanego sprzętu PCBA. Istnieją zestawy PCB, które mogą pomóc w tworzeniu własnych PCB DIY w domu. Jednak to nigdy nie powinno oszukać cię w przekonaniu, że masowa produkcja wysokiej jakości płytek drukowanych dla komercyjnych produktów elektronicznych są dostępne. W tym przewodniku poznasz wszystkie urządzenia zaangażowane w proces montażu i produkcji płytek drukowanych.
Co to jest sprzęt do montażu płytek drukowanych?
Kobieta inżynier sprawdzająca projekt płytki drukowanej w fabryce
Urządzenia do montażu płytek drukowanych opisują narzędzia, aparaty, instrumenty i urządzenia, których używamy do montażu płytek drukowanych po ich wyprodukowaniu. Ponieważ proces montażu PCB składa się z różnych etapów, każdy z nich wymaga unikalnego zestawu instrumentów do prawidłowego wykonania. Te etapy lub ich kolejność mogą się różnić w zależności od producenta. Jednak w większości przypadków, proces montażu PCB wymaga ich do produkcji skutecznych płytek drukowanych.
Urządzenia PCBA-Cztery etapy procesu montażu PCB
Płytka drukowana bez elementów elektronicznych gotowa do procesu montażu
Cztery główne etapy procesu montażu PCB to:
Nakładanie pasty
Automatyczne umieszczanie komponentów
Lutowanie
Kontrola
Wyposażenie PCBA: Aplikacja pasty
Producent nakłada pastę lutowniczą na płytkę podczas procesu nakładania pasty. Urządzenia zaangażowane w etap nakładania pasty to:
Urządzenia PCBA-Automatyczna drukarka szablonowa
Zestaw do projektowania PCB wraz z szablonem
W większości przypadków firma montażowa będzie wymagała szablonu PCB lub SMT, aby skutecznie nakładać pastę lutowniczą. Szablon składa się ze stali nierdzewnej. Nowoczesne firmy zajmujące się montażem PCB używają automatycznej drukarki szablonowej z przystawką do cięcia laserowego, aby stworzyć szablon. Ponadto maszyna ta otrzymuje instrukcje od komputera z oprogramowaniem CAD. Po ręcznym sprawdzeniu szablonu i uzyskaniu satysfakcji z jego wykonania, możemy nałożyć pastę lutowniczą.
Urządzenia PCBA-Maszyna do drukowania pasty lutowniczej
Drukarka sitowa pasty przewodzącej do PCB [Video]
Maszyna do drukowania pasty lutowniczej jest odpowiedzialna za równomierne dozowanie pasty lutowniczej na płytce drukowanej. Operator lub samo urządzenie (automatyczne) blokuje szablon na płytce PCB. Następnie maszyna będzie dozować precyzyjny lut na pady.
Następnie maszyna do drukowania pasty lutowniczej użyje ostrza, aby rozprowadzić i wprowadzić pastę w określone rejony płytki PCB. W tych regionach w kolejnym etapie zostaną umieszczone komponenty płytki. Niemniej jednak, po zakończeniu tego procesu, będziemy musieli skontrolować sposób nałożenia pasty lutowniczej, aby uniknąć jakichkolwiek problemów z lutowaniem.
Urządzenia PCBA-Maszyna SPI (Solder Paste Inspection)
Maszyna SPI 3D [Video]
Maszyna do inspekcji pasty lutowniczej pomaga producentowi ocenić precyzję i jakość procesu nakładania pasty. Maszyny te mogą być bardzo zaawansowane. Potrafią wykryć objętość, wysokość i powierzchnię miejsca lutowania. Dodatkowo, mogą przechwytywać obrazy 2D i 3D złóż lutu i porównywać je z szablonem. Jeśli maszyna do kontroli pasty lutowniczej wykryje jakiekolwiek problemy z pastą lutowniczą, producent będzie musiał przerobić aplikację pasty lutowniczej. W przeciwieństwie do tego, jeśli nie, płyta może przejść do następnego etapu procesu PCBA.
Sprzęt PCBA: Urządzenia PCBA-Zautomatyzowane umieszczanie komponentów
[Montaż PCB na maszynie pick and place
Producent przygotowuje komponenty (i płytkę PCB) podczas etapu mechanicznego umieszczania komponentów przed umieszczeniem ich na płytce. Do najczęściej spotykanych urządzeń PCBA biorących udział w tym etapie należą:
Maszyna do dozowania kleju
Niektórzy producenci mogą pominąć ten proces, ponieważ pasta lutownicza może wystarczyć do utworzenia tymczasowego połączenia między płytką drukowaną a jej komponentami. Jednak nakładanie kleju może być bardzo ważne, jeśli producent stosuje lutowanie na fali. To dlatego, że wpływ z fali może przesunąć członków.
Niemniej jednak, automatyczna maszyna dozująca klej będzie nakładać mieszaninę kleju na PCB. Ten proces stworzy tymczasowe połączenie między PCB i jego komponentami przed osiągnięciem ostatecznego procesu lutowania.
Urządzenia PCBA-Maszyna Pick-and-Place
Zbliżenie maszyny Pick-and-place w fabryce robotów
Przed pojawieniem się maszyny pick-and-place, pracownicy układali komponenty na PCB ręcznie. W przypadku mniejszych elementów wymagałoby to użycia pary pęset.
Maszyna pick-and-place automatyzuje ten proces, zbierając komponenty i precyzyjnie umieszczając je na PCB. Maszyny te są szybkie i dokładne. Jako takie, mogą umieścić do 3000 elementów na godzinę. Gdy urządzenie pick-and-place umieści wszystkie niezbędne komponenty na PCB, może przejść do następnego procesu montażu.
Automatyczna maszyna pick and place dla komponentów SMD
Urządzenia PCBA: Lutowanie
Dwie najpopularniejsze techniki lutowania dla montażu PCB o wysokiej częstotliwości to lutowanie na fali i lutowanie rozpływowe. Proces ten obejmuje lut, topnik lutowniczy, lutownicę/gun i stację lutowniczą. W przypadku mniejszych produkcji o wysokiej precyzji, producent może nadal używać lutowania ręcznego.
Niemniej jednak, producenci odpowiedzialni za dużą produkcję używają jednego z dwóch rodzajów urządzeń, w zależności od metody, na którą się zdecydowali.
Maszyna do lutowania rozpływowego
Piec/lutownica rozpływowa
Lutowanie rozpływowe jest wciąż najpopularniejszą techniką lutowania przy montażu PCB. Dlatego w większości fabryk PCB można znaleźć maszyny do lutowania rozpływowego. Niemniej jednak, maszyna do lutowania rozpływowego składa się z pieca przypominającego tunel z taśmą transportową.
Będzie on podgrzewał PCB w sposób kontrolowany. Proces ten zapewnia, że wcześniej nałożona pasta lutownicza zmiękcza się i twardnieje, tworząc niezawodne połączenie między płytą PCB a jej komponentami.
Urządzenia PCBA-Maszyna do lutowania na fali
Maszyna do lutowania na fali
Pierwszą fazą działania lutownicy falowej jest czyszczenie. Będzie ona nakładać warstwę topnika, aby oczyścić wszystkie pady i styki komponentów. W ten sposób proces ten zapewni, że proces lutowania na fali stworzy efektywne połączenia.
Następnie PCB przechodzi przez proces wstępnego podgrzewania, aby zapobiec szokowi termicznemu, powodującemu uszkodzenie materiałów PCB. Po zakończeniu tej fazy, PCB przechodzi nad falą roztopionego lutu. Nawiasem mówiąc, spód PCB będzie miał kontakt z tą falą. Proces ten umożliwia połączenie przewodów komponentów z przypisanymi im padami i otworami.
Wyposażenie PCBA: Inspekcja
Warsztat elektroniczny i urządzenia testujące
Ręczna kontrola wzrokowa nie jest wystarczająca. Testowanie PCB jest istotnym elementem procesu montażu. Dlatego każda technika testowania PCB wymaga własnego zestawu narzędzi i urządzeń testowych.
Urządzenia PCBA-System testowania w obwodzie
System składający się z różnych przyrządów jest częścią dużej, pojedynczej maszyny. Zazwyczaj tester in-circuit można zlokalizować na końcu linii produkcyjnej wraz z testerem funkcjonalnym. Tester/układ testowy w obwodzie wykryje wszelkie defekty z procesu produkcyjnego. W ten sposób zmniejszy się ilość przeróbek, jakich będzie wymagała płyta w stacji testów funkcjonalnych.
W zależności od możliwości systemu testowania w obwodzie, maszyna lub operator umieszcza płytkę PCB w uchwycie. Następnie komputer rozpocznie analizę płytki po zainicjowaniu jej automatyczną lub ręczną instrukcją. W trakcie tego procesu wyświetli listę wyników. Będzie to robił do momentu osiągnięcia ostatecznego wyniku i wyświetlenia go w postaci komunikatu "pass" lub "fail".
Od góry do dołu tester składa się z
Pokrywy
Sondy
Przewody urządzenia
Styki interfejsu urządzenia
Styki interfejsu modułu
Karta pinów testera
Głowica testowa.
Piny interfejsu modułu (znajdujące się na górze karty pinów testera) łączą się z pinami interfejsu urządzenia. Piny te następnie wykorzystują przewody do połączenia z sondami. Sondy łączą się z płytką drukowaną, gdy operator umieszcza ją w urządzeniu. Ostatecznie, ten interfejs umożliwia przepływ sygnałów pomiędzy testerem a płytką.
Urządzenia PCBA-Urządzenie testujące z latającą sondą
Urządzenie badawcze z latającą sondą
Zamiast oprzyrządowania, maszyna testująca z latającą sondą wykorzystuje ruchomą sondę do wykrywania błędów w PCB. Działa ona na tej samej zasadzie co system testowania w obwodzie. Jest jednak bardziej elastyczna i tańsza w realizacji.
Tester FCT
Stanowisko do montażu i testowania w warsztacie elektronicznym
Testy funkcjonalne zazwyczaj występują po teście teleinformatycznym lub sondowym. Niemniej jednak, albo używamy urządzenia elektronicznego zawierającego płytkę PCB po produkcji, albo używamy urządzeń, które ją emulują. Ponieważ celem FCT jest zapewnienie, że PCB działa poprawnie podczas normalnej pracy, musimy zasilić PCB. Nawiasem mówiąc, potrzebujemy przyrządów i narzędzi, które nam to umożliwią.
Urządzenia PCBA-Tester starzenia
Otwarta komora temperaturowo-klimatyczna do badań starzeniowych PCB
W teście starzenia (lub termicznym teście starzenia), płytka PCB jest uruchamiana przez dłuższy czas w podwyższonej temperaturze. Dlatego też urządzenia, których używamy podczas tego testu muszą zasilać PCB i symulować podwyższone temperatury i wilgotność. Dodatkowo, testy muszą być zgodne z normą ECIA - EIA-364-17. Często producent wykorzystuje urządzenie do badań starzeniowych lub wypalania, które umożliwia jednoczesną pracę wielu płyt PCB. Fakt ten jest ważny, ponieważ test starzenia może zająć znaczną ilość czasu. Dlatego, im więcej płyt można przetestować, tym bardziej wydajne jest testowanie w produkcji masowej.
Tester AOI
Zrobotyzowany system do weryfikacji płytek PCB
Tester AOI składa się z komputera, interfejsu i taśmy transportowej. W przypadku dużych produkcji, cały proces może być zautomatyzowany. Jednak większość pokazów wymaga operatora, który umieszcza PCB na linii przenośnika, aby interfejs mógł je przetworzyć. Niemniej jednak, często operator będzie nadzorował inspekcję. Interfejs zawiera kamerę o wysokiej rozdzielczości, która rejestruje obrazy testowanej płytki PCB. Obrazy te są przekazywane do komputera, który porównuje je z szablonem. Jeśli nie ma żadnych problemów ze strukturą PCBA, komputer wyświetli komunikat "PASS". Jeśli jednak znajdzie jakieś błędy, wyświetli komunikat "FAIL" i ostrzeże operatora.
Urządzenia PCBA-Tester AXI
W zasadzie tester AXI działa podobnie jak tester AOI, wymagając nadzoru operatora. Jednak struktura testera AXI różni się, ponieważ musi on posiadać pojemnik lub osłonę chroniącą pracowników przed promieniowaniem. Często tester AXI wykorzystuje bardziej wydajny komputer z bardziej zaawansowanym oprogramowaniem.
Dobre rozwiązanie AXI musi być zdolne do ujawniania obrazu 2D, 3D i tomografii komputerowej struktury PCB. Te możliwości dają operatorom pełną kontrolę. Dodatkowo, pozwalają na oglądanie i analizowanie podejrzanych obszarów pod każdym kątem.
Wybór właściwego zespołu PCB według wyposażenia i możliwości
Zestaw płytek drukowanych ułożonych jedna na drugiej
Tak, proces produkcji PCB jest niezbędny. Jednak chcesz współpracować z firmą, która zweryfikuje integralność Twoich projektów i skonstruuje najlepsze PCB. Najlepsi producenci PCB posiadają najnowszy sprzęt, który spełnia wymagania klienta i najnowsze standardy przemysłowe. Te specyfikacje mogą obejmować prototypowanie PCB i dokładną kontrolę produktu końcowego. OurPCB jest liderem w branży z najnowszym sprzętem PCBA, aby spełnić te wymagania i zapewnić wydajność produkcji.
Z OurPCB, nie można się pomylić. Co więcej, oferujemy te usługi w rozsądnej cenie. Nie wahaj się, skontaktuj się z nami już dziś.
