مونتاژ PCB SMT: چگونه فناوری نصب سطحی، تولید قطعات الکترونیکی قابل اعتماد را شکل می‌دهد

فهرست مندرجات

1. تولید قبل از رسیدن قطعات به خط تولید آغاز می‌شود
2. کنترل فرآیند، تغییرات کوچک را به نتایج بزرگ تبدیل می‌کند
3. بازرسی باید بررسی‌های SMT را از آزمایش‌های الکتریکی جدا کند
4. رکوردهای قابل ردیابی، SMT، تست و ساخت جعبه را به هم متصل می‌کنند.
5. نتیجه
6. سوالات متداول

مونتاژ PCB SMT ممکن است به نظر می رسد کاملاً ساده: استفاده از خمیر لحیم، نصب قطعات، لحیم‌کاری مجدد و سپس انجام آزمایش‌ها. انجام شد. با این حال، پس از مدتی شرکت در پروژه‌های تولید دسته‌ای، ما به طور فزاینده‌ای از یک چیز آگاه شدیم: آنچه واقعاً بر پایداری محصول تأثیر می‌گذارد، اغلب آن جزئیاتی است که ممکن است در مراحل اولیه آشکار نباشند.

برخی از مشکلات در طول فرآیند بررسی آشکار نیستند و معمولاً تنها پس از ورود به تولید آشکار می‌شوند. پارامترهای شبکه فولادی را نمی‌توان به عنوان موارد غیرطبیعی در سند تشخیص داد، اما ممکن است در طول چاپ واقعی انحرافاتی رخ دهد؛ اگرچه اجزا در موقعیت صحیح قرار می‌گیرند، اما به دلیل تعاریف متناقض در داده‌ها، جهت‌گیری ممکن است همچنان نادرست باشد. همین مشکل در مورد خواص جوشکاری و منحنی‌های جریان برگشتی مواد جایگزین نیز وجود دارد - قضاوت دقیقی را نمی‌توان تنها بر اساس پارامترهای BOM یا فرآیندهای کلی انجام داد.

هنگام بررسی پروژه SMT، PCBasic نه تنها بر سرعت لحیم کاری تمرکز دارد، بلکه به این نکته نیز توجه می‌کند که آیا اولین دسته از بردهای مدار می‌توانند با موفقیت آزمایش‌ها را پشت سر بگذارند یا خیر. ما بیشتر نگران این هستیم که آیا اسناد طراحی، مواد واقعی، پارامترهای فرآیند و الزامات آزمایش قبل از راه‌اندازی رسمی واقعاً مطابقت داشته‌اند یا خیر.

تولید قبل از رسیدن قطعات به خط تولید آغاز می‌شود

بسیاری از مردم فکر می‌کنند که بارگذاری مواد اولین قدم تولید SMT است. این درست نیست. قبل از شروع تولید، تیم مهندسی مشخصات فایل‌های Gerber، BOM، فایل‌های مختصات و مش فولادی را بررسی کرد. هرگونه تفاوتی در این مواد ممکن است باعث ایجاد مشکل در فرآیند تولید شود.

فقط بررسی اینکه آیا کاغذها در مرحله آماده‌سازی تولید تهیه شده‌اند یا خیر، کافی نیست. شماره قطعات، بسته‌بندی و جایگزین‌های BOM باید با داده‌های مختصات، جهت‌گیری اجزا و اطلاعات PCB مطابقت داشته باشند. علاوه بر این، روش مونتاژ، روزنه‌های شابلون و سایر الزامات فرآیند باید امکان بارگیری، نصب و بازرسی بعدی را فراهم کنند.

اگر این مشکلات در حین تولید رخ دهد، ممکن است کارگران میدانی نیاز به به‌روزرسانی نرم‌افزار توزیع خمیر لحیم، تنظیم تغذیه‌کننده یا بررسی مجدد شماره‌های مکان داشته باشند. علاوه بر این، برای سایت‌هایی با طرح‌بندی فشرده و مدارهای مجتمع با گام ریز، فضای آزادسازی خمیر لحیم و تشخیص باید از قبل بررسی شود. در غیر این صورت، نتایج آزمایش ممکن است تحت تأثیر قرار گیرد و نیاز به دوباره‌کاری داشته باشد.

استنسیل، BOM، و Pبند بند Dآتا Nباید به Aدرجه Bبنابراین Pتولید مثل

در تولید واقعی، ما قبل از اینکه خط به صورت زنده اجرا شود، به شابلون توجه می‌کنیم. پایداری توزیع خمیر لحیم مستقیماً تحت تأثیر اندازه و شکل سوراخ‌های شابلون قرار دارد. احتمال پل زدن لحیم، لحیم ناکافی یا سنگ قبر شدن با اندازه نامناسب روزنه‌ها افزایش می‌یابد که همه اینها منجر به دوباره کاری بیشتر می‌شود.

فهرست مواد (BOM) نیز به همین صورت است - ما نمی‌توانیم به سادگی صحت شماره قطعات را بررسی کنیم. تطبیق شماره قطعات تنها یکی از جنبه‌های ارزیابی BOM است. قبل از ادامه پروژه، لازم است بسته‌بندی، تلرانس، درجه‌بندی دما، وضعیت چرخه عمر و جایگزین‌های مجاز تأیید شوند.

در مرحله بعد، اطلاعات قرارگیری قطعات با فایل‌های BOM و PCB، شامل مختصات، جهت‌گیری و نشانگرهای مرجع، بررسی می‌شود. اگر فایل‌ها با هم مطابقت نداشته باشند، ممکن است قطعه‌ی درست در جای اشتباه قرار گیرد. این اتفاق می‌افتد.

به همین دلیل، ما استنسیل، BOM، جایگذاری و منبع‌یابی را به عنوان یک بسته واحد و یکپارچه مدیریت می‌کنیم. مونتاژ PCB کلید در دست. اسناد نباید تنها چیزی باشند که بررسی می‌شوند. آماده‌سازی خرید و تولید باید این موضوع را در نظر بگیرد. در غیر این صورت، اختلافاتی که ممکن است قبلاً کشف شده باشند، تنها زمانی آشکار می‌شوند که خط تولید برای راه‌اندازی آماده می‌شود.

با در نظر گرفتن PCBasic به عنوان مثال، ما اسناد ارائه شده توسط مشتریان را مورد به مورد بررسی می‌کنیم و شرایط واقعی تدارکات و الزامات تولید را در نظر می‌گیریم. ما اغلب قطعات را از تولیدکنندگان اصلی و کانال‌های توزیع مجاز خریداری می‌کنیم و علاوه بر آن، کالاهای پرکاربرد را در انبار نگه می‌داریم. این امر، روشی کارآمدتر برای تطبیق BOM و آماده‌سازی مواد و همچنین کاهش اختلالات برنامه تولید ناشی از تأخیر در تهیه قطعات پرکاربرد را تضمین می‌کند.

کنترل فرآیند، تغییرات کوچک را به نتایج بزرگ تبدیل می‌کند

تولید SMT به دقت فرآیند بسیار بالایی نیاز دارد؛ حتی انحرافات کوچک می‌تواند در مراحل بعدی مشکلاتی را در کیفیت جوش یا قابلیت اطمینان ایجاد کند.

در طول چاپ خمیر لحیم، ضخامت، مساحت و محل قرارگیری خمیر لحیم باید کنترل شود؛ همزمان با قرار دادن قطعه، قطعات باید به طور دقیق روی پدهای مربوطه خود قرار گیرند. در طول فرآیند لحیم کاری reflow، لازم است اتصالات لحیم پایدار در چندین مکان ایجاد شود. در عین حال، جلوگیری از موقعیت‌هایی مانند دمای بیش از حد، خیس شدن ناکافی سطوح یا تشکیل ناقص اتصالات لحیم ضروری است.

با این حال، در تولید واقعی، نمی‌توان آن را به این سه فرآیند محدود کرد. همه اینها به هم مرتبط هستند. یک زنجیره فرآیند واحد شامل قالب‌بندی، وضعیت خمیر لحیم، تنظیمات تغذیه، روش وصله، وضعیت نازل، پروفیل جریان برگشتی و تشخیص پس از جریان برگشتی است. اگر پارامترهای مرحله اولیه به درستی کنترل نشوند، احتمالاً عملیات جوشکاری و بازرسی بعدی تحت تأثیر قرار خواهند گرفت.

وقتی برد دارای BGA، قطعات غیرفعال کوچک، کانکتورهای با گام ریز یا پدهایی با تغییرات جرم حرارتی قابل توجه باشد، پنجره تولید محدودتر می‌شود. برخی بردها ممکن است در ابتدا خوب به نظر برسند، اما در نهایت ممکن است مشکلات کوچکی مانند اتصالات لحیم ضعیف را نشان دهند. اتصالات ضعیف، یا نتایج آزمایش متناقض و چالش برانگیز برای تکرار.

لحیم Pآستانه Pشستشو Sاتس Fایراد Qخاصیت Bسراسری

وقتی مشکلات لحیم‌کاری را در محل بررسی می‌کنیم، اغلب علت را تا انتها ردیابی می‌کنیم، اما در نهایت متوجه می‌شویم که مشکل در واقع در چاپ خمیر لحیم نهفته است، نه در لحیم‌کاری SMD یا reflow.

چاپ خمیر لحیم زیاد، لحیم کاری پین‌های ریزگام را آسان‌تر می‌کند؛ اگر مقدار کمی چاپ شود، ممکن است اتصالات لحیم به اندازه کافی قوی نباشند. حتی اگر خود شابلون خوب باشد، رهاسازی ناپایدار خمیر لحیم ممکن است باعث ایجاد تغییرات در محتوای لحیم در پدهای مختلف شود.

به همین دلیل است که بسیاری از کارخانه‌ها به جای ورود مستقیم به مرحله جایگذاری، پس از چاپ، یک بررسی انجام می‌دهند. زیرا در این مرحله، اگر مشکلی پیدا شود، تنظیم پارامترها یا چاپ مجدد آسان‌تر است. پس از اتصال اجزا، کار مجدد روی آنها بسیار پرهزینه‌تر و زمان‌بر خواهد بود.

جریان Cکنترل Aعیب Mسنگ معدن Tهان Sبزرگتر Aپیشگویی

جوشکاری جریان برگشتی نمی‌تواند فقط یک منحنی ثابت را اعمال کند. در تولید واقعی، ما پارامترها را با توجه به جنس PCB، توزیع لایه مس، جذب حرارت اجزا و نیازهای دمایی خمیر قلع و دستگاه تنظیم می‌کنیم. حتی برای همان پروژه، ممکن است لازم باشد تنظیمات اولیه تا زمانی که لایه مس ضخیم‌تر شود یا کانکتور تغییر کند، دوباره تأیید شوند.

برای سفارش‌های تکراری، ما صرفاً تنظیمات را از سری قبلی کپی نمی‌کنیم. قبل از تولید، مهندس منحنی دمای کوره قبلی و سابقه تولید را بررسی می‌کند و سپس تأیید می‌کند که آیا این بار تغییری در PCB، قطعات یا کانکتورها ایجاد شده است یا خیر. اگر زیرساخت صفحه تنظیم شود، پارامترهای رفلاکس اصلی نیز باید دوباره بررسی شوند.

در PCBasic، این سوابق در کنار نتایج آزمایش نیز مشاهده می‌شوند. پس از چاپ، از SPI برای بررسی یکنواختی خمیر لحیم استفاده کنید؛ پس از وصله‌زنی و جریان مجدد، از AOI برای بررسی موقعیت قطعه و اتصالات لحیم سطحی استفاده کنید؛ برای قطعاتی مانند BGA که نمی‌توانند اتصالات لحیم را ببینند، از AOI برای بررسی موقعیت قطعه و اتصالات لحیم سطحی استفاده کنید؛ برای قطعاتی مانند BGA که نمی‌توانند اتصالات لحیم را ببینند، در صورت نیاز از بازرسی اشعه ایکس استفاده کنید. این امر امکان تشخیص زودهنگام مشکلات را فراهم می‌کند و از ادامه برد معیوب در فرآیند بعدی جلوگیری می‌کند.

بازرسی باید بررسی‌های SMT را از آزمایش‌های الکتریکی جدا کند

بازرسی تنها زمانی می‌تواند به خوبی انجام شود که هر فرآیند وظیفه بسیار روشنی داشته باشد. کارخانه‌ها در تمام مراحل تولید بازرسی‌های متعددی انجام می‌دهند - از این گذشته، یافتن هر نقص در یک بازرسی سریع غیرممکن است. جدول زیر محتوای بازرسی هر نقطه بازرسی و محل آن در فرآیند مونتاژ SMT را فهرست می‌کند.

پس از مونتاژ، یک برد مدار ممکن است بی‌نقص به نظر برسد، اما ما هنوز باید تأیید کنیم که طبق برنامه کار می‌کند. در آن مرحله، بسته به پروژه، آزمایش‌هایی مانند آزمایش عملکردی، آزمایش پروب پرنده و آزمایش درون مدار را انجام می‌دهیم. AOI نمی‌تواند این کار را انجام دهد. می‌تواند اشتباهات آشکار لحیم‌کاری و قرارگیری را ببیند، اما نمی‌تواند تشخیص دهد که آیا مدار آنطور که باید کار می‌کند یا خیر. در نتیجه، حتی اگر برد پس از اسکن AOI بی‌نقص به نظر برسد، تست الکتریکی PCBA ممکن است هنوز باعث نقص آن شود.

این موضوع می‌تواند برعکس هم باشد. حتی اگر یک برد تست‌های الکتریکی اولیه را با موفقیت پشت سر بگذارد، ممکن است هنوز به فرآیندهای بیشتری مانند برنامه‌نویسی، اتصال کابل، نصب محفظه یا اعتبارسنجی تحت شرایط بار واقعی نیاز داشته باشد.

در PCBasic، ما هر تستی را روی هر بردی انجام نمی‌دهیم. ابتدا برد، قطعات و مشکلاتی که احتمال وقوع آنها بیشتر است را بررسی می‌کنیم، سپس تصمیم می‌گیریم که در کجا واقعاً به SPI، AOI، اشعه ایکس، بازرسی اولیه، آزمایش پروب پرنده یا آزمایش عملکردی نیاز است. هدف ساده است: مشکلات را در اسرع وقت تشخیص دهیم و مطمئن شویم که هر نتیجه‌ای را می‌توان به دسته تولید مناسب ردیابی کرد.

رکوردهای قابل ردیابی، SMT، تست و ساخت جعبه را به هم متصل می‌کنند.

یک بار عبور از یک آزمایش نمونه به این معنی نیست که فرآیند می‌تواند به طور پایدار تکرار شود. اینجاست که سوابق تولید مفید واقع می‌شوند. اگر مشکلی در برد بعدی وجود داشته باشد، تیم باید بداند که از کدام دسته مواد استفاده شده است، از کدام برنامه وصله استفاده شده است، در طول آزمایش چه چیزی پیدا شده است، آیا تعمیر شده است یا خیر، و کدام نتایج آزمایش با این برد یا دسته مطابقت دارد.

سوابق قابل ردیابی فقط بعداً وقتی مشکلی پیش می‌آید مفید نیستند. از نمونه‌برداری گرفته تا دسته‌های کوچک و سفارش‌های تکراری بعدی، مهندسان می‌توانند از این سوابق برای مقایسه دسته‌های مختلف استفاده کنند. بدون سوابق، هر بار که با مشکلی مواجه می‌شویم، باید از ابتدا بررسی شود؛ با سوابق، دسته بعدی تولید می‌تواند ابتدا مواد، فرآیندها، بازرسی‌ها و آزمایش‌های مورد استفاده را بررسی کند و سپس تصمیم بگیرد که آیا تنظیماتی لازم است یا خیر.

قابلیت ردیابی Helps Eاکس‌پلاین Dتأثیرات Iبه جای Oنیکی Sاورتینگ Tبه عقب

PCBasic به طور مستقل MES، IQC و Fایراد مقاله Iمراقبت Sسیستم‌ها را توسعه داده و آنها را با ابزارهای مدیریت CRM، ERP، IoT و ESD ترکیب کرده تا داده‌های کلیدی را در تدارکات، انبارداری، تولید و بازرسی ثبت و ردیابی کند. این سیستم مدیریت دیجیتال به طور همزمان در دو کارخانه در شنژن و هویژو استفاده می‌شود. مساحت کل این دو کارخانه حدود 20،000 متر مربع است که به ترتیب بر تولید دسته‌ای کوچک و تولید انبوه تمرکز دارند.

علاوه بر سیستم‌های داخلی، گواهینامه‌های شخص ثالث نیز مرجعی برای قضاوت در مورد قابلیت‌های مدیریتی کارخانه است. PCBasic موفق به اخذ گواهینامه‌های ISO 9001، ISO 13485، IATF 16949، ISO 14001، ISO 45001، UL و IPC Class 3 شده است.

صدور گواهینامه نشان می‌دهد که کارخانه استانداردهای مدیریتی مربوطه را برقرار کرده است و سوابق تولید می‌توانند بیشتر منعکس کننده این باشند که آیا این استانداردها اجرا شده‌اند یا خیر. اینکه آیا مواد، فرآیندها، بازرسی‌ها و آزمایش‌ها به طور کامل مستند شده‌اند یا خیر، اغلب درک بهتری از نحوه عملکرد روزانه کارخانه ارائه می‌دهد.

این سوابق نباید پس از تکمیل PCBA قطع شوند. بسیاری از محصولات هنوز نیاز به نصب در محوطه، کابل‌های متصل، برنامه‌ریزی‌شده با میان‌افزار، یا کار با نمایشگرها، حسگرها و سایر اجزا. در این مرحله، کیفیت SMT جلویی هنوز مهم است، اما برخی از مسائل فقط در طول مونتاژ یا آزمایش عملکردی نهایی آشکار می‌شوند.

بسیاری از نقص‌ها فقط در مرحله ساخت جعبه آشکار می‌شوند. اکنون لازم است تأیید شود که PCBA می‌تواند در دستگاه نصب شود و پس از نصب، طبق برنامه به کار خود ادامه دهد.

اغلب، نتیجه به چند عنصر حیاتی بستگی دارد. سوراخ‌های نصب، طول کابل، فاصله محفظه، محل نقطه تست و جهت اتصال چند نمونه هستند. فضای ناکافی برای اتلاف گرما یا عملکرد دست و پا گیر سیستم عامل، مونتاژ و آزمایش‌های بعدی را دشوارتر می‌کند.

بهتر است آزمایش عملکردی نهایی قبل از اتمام طراحی محفظه برنامه‌ریزی شود. اگر نیاز باشد که قطعه آزمایش با دکمه‌ها، رابط‌ها، چراغ‌های نشانگر یا نقاط بار تماس داشته باشد، باید با حاشیه‌ای برای موقعیت آزمایش و فضای عملیاتی طراحی شود.

به همین دلیل، فقط ارائه قیمت برد مدار، تمام خطرات مربوط به مونتاژ بعدی را در نظر نمی‌گیرد. هنگام درخواست قیمت، بهتر است مشخص کنید که پروژه چه مراحلی را طی خواهد کرد، چه آزمایش‌هایی لازم است، آیا محفظه و کابل‌ها درگیر هستند، آیا سیستم عامل کامل است و چگونه تأیید خواهد شد.

تولید PCBA پایه ممکن است مونتاژ PCB، تهیه قطعات، آزمایش عملکردی و ... را به هم مرتبط کند.  مونتاژ ساخت جعبه برای پروژه‌هایی که فراتر از مونتاژ در سطح هیئت مدیره هستند، به جای در نظر گرفتن آنها به عنوان فرآیندهای جداگانه. به این ترتیب، می‌توان نیازها را از قبل تطبیق داد و مواردی را که شرایط تا مدت‌ها بعد برآورده نمی‌شوند، کاهش داد.

هنگام ارسال فایل‌های PCB و BOM، یادداشت‌های مونتاژ، نیازهای آزمایش، محدودیت‌های محفظه و مرحله ساخت مورد انتظار را اضافه کنید. این کار زمینه کافی را برای پروژه PCBasic بازسازیحبهتیم‌های مهندسی و تامین می‌توانند ابتدا مسیر مونتاژ را بررسی کنند، سپس قیمت و زمان تحویل را محاسبه کنند. جزئیات کمتری وجود دارد که کم هستند. بعداً، تنظیمات کمتری لازم است.

نتیجه

مونتاژ برد مدار چاپی SMT فقط فرآیند اتصال قطعات به برد نیست. از بررسی اسناد، چاپ خمیر لحیم، نصب و لحیم کاری مجدد گرفته تا بازرسی بعدی، ثبت سوابق آزمایش و آماده سازی محصول نهایی، هر مرحله بر مرحله بعدی تأثیر می‌گذارد. یک اشتباه کوچک در مرحله قبل ممکن است منجر به دوباره کاری، تغییر برنامه یا حتی کشف مشکلات پس از استفاده از محصول شود.

ثبات واقعی در تولید، در سرعت یک قطعه واحد از تجهیزات یا برتری منحصر به فرد یک فرآیند واحد نهفته نیست. اسناد باید مطابقت داشته باشند، فرآیند باید پایدار باشد و آزمایش باید به درستی در موقعیت مناسب قرار گیرد. SPI، AOI، اشعه ایکس، بازرسی اولیه کالا، آزمایش پروب پرنده و آزمایش عملکردی، هر کدام به مسائل مختلفی می‌پردازند. سوابق نیز ضروری هستند. هنگامی که یک ناهنجاری رخ می‌دهد، تیم می‌تواند آن را از طریق سوابق ردیابی کند. وقتی دسته بعدی وارد تولید می‌شود، نیازی به آزمایش مجدد نیست.

هنگام مقایسه تامین‌کنندگان مونتاژ، قیمت‌گذاری مسلماً مهم است، اما نباید تنها عامل در نظر گرفته شود. کنترل تولید مورد نیاز برای پروژه، میزان دستیابی به آن، اینکه آیا آزمایش و مونتاژ نهایی بعداً لازم است یا خیر، همه این جنبه‌ها باید از قبل به وضوح بیان شوند. PCBasic می‌تواند تولید PCB، تهیه قطعات، مونتاژ PCB، آزمایش و مونتاژ نهایی را ادغام کند و به پروژه اجازه دهد تا از تولید سطح برد تا محصول نهایی پیشرفت کند.

سوالات متداول

Q1: مونتاژ PCB SMT چیست؟

A1: مونتاژ PCB SMT فرآیند نصب قطعات نصب سطحی روی PCB با استفاده از خمیر لحیم است، خودکار شده قرار دادن، لحیم کاری مجدد و بازرسی.

Q2: آیا بازرسی SMT همان آزمایش عملکردی است؟

A2: خیر. SPI، AOI، اشعه ایکس و FAI جنبه‌های مختلف انطباق مونتاژ و فایل را تأیید می‌کنند، در حالی که آزمایش الکتریکی، رفتار و عملکرد مدار را بررسی می‌کند.

س ۳: چه زمانی باید la ساخت جعبه نیاز مورد بحث قرار گیرد؟

A3: آنها باید قبل از نهایی شدن تصمیمات مربوط به محفظه، کابل، سیستم عامل و آزمایش نهایی مورد بحث قرار گیرند.