Metodi di montaggio PCB | La tua guida definitiva all'assemblaggio dei PCB!

Metodi di montaggio PCB Aiutano nell'assemblaggio della tavola. Nel processo vengono utilizzati viti, clip e componenti. Due metodi vengono descritti a turno in termini semplici. Entrambi contribuiscono alla costruzione di tavole solide.

Questo blog spiega come farlo. Lo scopo è permettere al cliente di comprendere il modo corretto. È di questo che parleremo qui.

Montaggio a foro passante

Il metodo di montaggio PCB a foro passante prevede l'utilizzo di piccoli fori nel PCB. Questi fori sono progettati per ospitare componenti come resistori e condensatori. Un pezzo di ghisa di 0.8 mm di spessore andrete a be forati utilizzando una punta da trapano da 8 mm per creare i fori.

I terminali dei componenti sono piegati in modo da non staccarsi facilmente. Questi vengono poi saldati sull'altro lato. Le connessioni possono gestire fino a 3 A, il che è perfetto per correnti elevate. Questo metodo impiega anche resistori con una tolleranza di ± 5%. La spaziatura tra i pin è di 2.54 mm, rendendolo compatibile con i PCB standard.

Metodi di montaggio PCB come questo sono molto stabili. Aderiscono saldamente ai componenti e funzionano bene anche in presenza di forti vibrazioni, ad esempio nelle automobili. È così; ecco perché sono così popolari tra i produttori di elettronica per auto. I componenti sono facili da sostituire, il che è vantaggioso nella riparazione di oggetti.

La saldatura non può superare i 260 °C per evitare di danneggiare la CPU o la GPU del laptop. Questo impedisce al rame presente sul PCB di sollevarsi. Anche i circuiti integrati come i timer 555 possono essere inseriti in questo modo. Innanzitutto, è incorporato un dissipatore di calore a eliminazione per le parti calde.

I metodi di montaggio dei circuiti stampati a foro passante possono essere combinati con la tecnologia SMT. Entrambi vengono utilizzati quando spazio e prestazioni richiedono circuiti speciali, che sono importanti. Possono avere una tensione nominale di 16 V per garantirne il funzionamento sicuro in circuiti a bassa tensione. Il diametro standard dei conduttori è di 0.5 mm.

Tutti i punti di connessione, o giunti di saldatura, devono essere ispezionati visivamente per garantirne la solidità. Un giunto allentato non è vantaggioso e potrebbe causare difficoltà in futuro. Questo metodo è efficace, semplice e il migliore da utilizzare in molti progetti elettronici.

Tecnologia a montaggio superficiale (SMT)

La tecnologia SMT (Surface-Mounted Technology) può essere definita come un metodo di produzione di circuiti elettronici; i componenti vengono montati direttamente sulla superficie del PCB. Singoli componenti come resistori, circuiti integrati e altri vengono montati sulla superficie del PCB. Il montaggio di circuiti stampati come questo utilizza una pasta speciale composta da piccole particelle metalliche.

I componenti SMD come i resistori 0402 (1.0 mm × 0.5 mm) vengono posizionati nelle posizioni appropriate da macchine note come robot pick-and-place. Quindi, il tutto viene riscaldato, fino a 250 °C, per far aderire i componenti. Si differenzia dai suoi predecessori in quanto non richiede fori.

La tecnologia SMT è eccellente per le nuove tecnologie. È un dato di fatto che diverse tecniche di montaggio di PCB tramite SMT possono migliorare la funzionalità di telefoni e computer. Componenti come BGA e QFP sono disponibili qui. Come mostrato sopra, è relativamente piccolo, con una larghezza di soli 10 µm, e può essere inserito in questo tipo di circuito.

I controlli di qualità vengono eseguiti da sistemi AOI e le telecamere vengono utilizzate per rilevare gli errori. I coltelli garantiscono l'esame delle aree nascoste tramite apparecchiature a raggi X. Questo metodo è estremamente meticoloso, con i pezzi posizionati con una precisione di 10 micron.

Usano anche degli stencil su cui mettono la pasta da stampa sulle schede, giusto per avere una precisione di 0.005 pollici. La tecnologia SMT è riempita con elementi minuscoli, come resistori a chip 1005 con dimensioni di 0.4 mm × 0.2 mm.

Come montare il PCB La corretta installazione dei componenti è fondamentale per la stabilità. Se un componente necessita di riparazione, è possibile utilizzare aria calda o utensili speciali: la scheda non subirà alcun danno. La tecnologia SMT consente la produzione di componenti elettronici piccoli, freddi e potenti.

Tecnologia mista

La tecnologia mista combina due tecniche di giunzione dei componenti alle schede. Utilizza sia la tecnologia a montaggio superficiale (SMT) che la tecnologia a foro passante (THT).

Mentre alcuni componenti sono montati tramite fori passanti, come i condensatori da 470 µF, altri sono montati superficialmente, come nel caso dei resistori 0603 da 1.6 mm x 0.8 mm. Tecniche come il montaggio su PCB consentono agli ingegneri di scegliere dove installare ciascun dispositivo.

Ora possiamo affermare che questi metodi di montaggio PCB sono robusti e intelligenti. I resistori da 5 W di grandi dimensioni rimangono protetti dal THT, mentre i chip più piccoli possono essere montati su componenti SMT. Per prima cosa, i robot inseriscono i componenti SMT.

Successivamente, si collegano i componenti THT. La scheda viene riscaldata due volte: per la tecnologia SMT: 240 °C per la pasta saldante e 260 °C per i componenti con piombo tramite saldatore, e per il THT 260 °C. In questo modo, ogni componente aderisce bene.

Un controllo accurato è fondamentale. I sistemi AOI ispezionano i componenti SMT. I raggi X controllano le parti nascoste. I componenti THT possono essere testati sia da macchinari che da personale. Questo garantisce che tutte le funzioni siano ottimizzate e operino nel modo più efficiente ed efficace possibile. Il corretto montaggio delle schede elettroniche è fondamentale per questo processo.

La tecnologia mista produce schede nitide e ben raffreddate. Ad esempio, una scheda a 12 strati può ospitare grandi trasformatori con tecnologia THT e piccoli diodi con tecnologia SMT. È utile in ogni fase del lavoro che le è più congeniale. Il montaggio del circuito stampato deve essere preciso per prestazioni ottimali.

Altri metodi di montaggio PCB

 Chip a legame diretto (DBC)

Il chip a legame diretto (DBC) incolla i componenti su substrati ceramici rigidi. Offre un supporto di Al₂O₃ del 96% e lavora con tracce di rame. Dei due strati, lo spessore del rame è di 300 µm, mentre quello ceramico è di 625 µm. Il DBC opera a 1065 °C e la densità di corrente è di 10⁴ A/m².

In questo caso, il raffreddamento è molto efficace, poiché la resistenza termica è di 0.1 °C/W. Funziona ad alta tensione di 2500 V e può resistere fino a 10 cicli di accensione e spegnimento. Tecniche come il montaggio su PCB forniscono ai dispositivi una potenza di 1200 V/100 A, rendendoli robusti e resistenti.

 Chip a bordo (COB)

La tecnologia Chip-On-Board (COB) monta minuscoli chip direttamente su substrati FR150 sottili, spessi 4 µm. Per realizzare la connessione, vengono utilizzati fili larghi solo 25 µm e lunghi 4 mm. I fili si collegano tra loro con un adesivo che polimerizza alla temperatura di 175 °C in 20 minuti.

Secondo il concetto COB, lo spazio occupato è inferiore del 50% rispetto ad altre soluzioni, rendendolo adatto per accessori compatti come i LED. Le modalità di montaggio dei circuiti stampati includono il COB, che ospita 256 chip in un unico modulo. Permette ai dispositivi di rimanere freschi con una potenza termica nominale massima di 5 W/cm². Ecco perché è conveniente utilizzare il COB nei telefoni.

 Tecnologia Flip-Chip

Nella tecnologia Flip-Chip, i chip vengono capovolti per essere uniti tra loro tramite l'ausilio di schede. Nonostante le dimensioni ridotte, presenta caratteristiche come piccole protuberanze di 80 µm di larghezza che consentono le connessioni. Queste protuberanze consentono velocità di segnale elevatissime, fino a 10 GHz. Si fissano a 220 °C per formare connessioni stabili.

Ma per essere più specifici, Flip-Chip utilizza una colla speciale per riempire tutti gli spazi vuoti e renderli più rigidi. I chip rimangono freddi con una resistenza termica di soli 0.2 °C/W. Tecniche di montaggio PCB come Flip-Chip sono vantaggiose per i computer veloci, poiché ne migliorano la velocità del 20%. Questi metodi li rendono molto compatti.

 Componenti incorporati

I componenti embedded tendono a nascondere piccole parti in pannelli spessi 1.5 millimetri. Queste parti possono essere piccole fino a 0402, con valori da 10nH a 100µF. Sono disposte a strati e schermate con resina epossidica. Ciò significa che le dimensioni della scheda sono ridotte del 40%.

I metodi di montaggio PCB che prevedono l'integrazione dei componenti garantiscono che i segnali non subiscano interferenze da parte di altre connessioni. La potenza di lavoro può raggiungere i 5 W/cm²; ogni scheda contiene 500 componenti. Questo rende queste schede ideali per dispositivi veloci e sofisticati.

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Attrezzatura per il montaggio di circuiti stampati

 Macchina Pick-and-Place

Le macchine pick-and-place aiutano a posizionare piccoli componenti sulle schede. Tra i componenti che selezionano ci sono resistori, condensatori, circuiti integrati, ecc. PCBasic JS Technology Co., Ltd. Le macchine sono veloci e riescono a gestire fino a 50,000 pezzi all'ora con grande precisione.

In Europa, un ugello a vuoto viene utilizzato per raccogliere piccoli componenti, come chip di dimensioni 0201 e resistori di dimensioni 0402. Questi vengono quindi posizionati sulla scheda con una precisione di ±0.03 mm. La macchina incorpora alimentatori SMD per alimentare i componenti.

La nostra azienda utilizza macchine pick-and-place all'avanguardia per garantire un assemblaggio PCB rapido e di alta qualità. Impiega una tecnica di posizionamento dei componenti basata sul metodo di montaggio PCB per orientare i componenti a 45° o 90°.

Ad esempio, può prelevare 50,000 pezzi all'ora. Per quanto riguarda la tavola XY, è in grado di muoversi con una precisione di 10 μm. Garantiscono inoltre l'assenza di errori durante l'utilizzo di sistemi di visione. Vengono utilizzati metodi di montaggio PCB per posizionare il pezzo sulle schede, che possono avere dimensioni comprese tra 100 mm x 150 mm e 500 mm x 500 mm, e la configurazione consente di assemblarlo senza errori.

Seleziona tra diverse macchine. Alcune macchine impiegano motori lineari per movimenti rapidi, adatti alla produzione di numerose schede. Questo metodo è utile per progetti multipli e contribuisce a mantenere le schede efficienti. Indica dove vanno i componenti utilizzando numeri e angoli sullo schermo. Utilizza servomotori per movimenti rapidi.

Contano le quantità e rilevano eventuali anomalie. Le attrezzature complesse garantiscono inoltre che tutti i componenti si incastrino rapidamente e senza errori. Questa macchina produce schede di buona qualità, facilitando così l'esecuzione dei compiti degli operatori in modo efficace ed efficiente.

 Stampante per pasta saldante

Le stampanti per pasta saldante sono utili per posizionare piccoli componenti su un circuito stampato. Impiegano una lama che si muove a una velocità di 35 mm al secondo. Devono essere utilizzate su uno stencil con uno spessore di 0.1 mm. La precisione di questo strumento è molto elevata: ±12 µm.

Posiziona la pasta in piccoli fori e garantisce che ogni foro sia riempito correttamente con la pasta. Le nostre stampanti per pasta saldante migliorano la precisione e la velocità del nostro processo di assemblaggio PCB.

Un'altra caratteristica del metodo di montaggio dei PCB è che la pasta è una lega di stagno, argento e rame contenente il 96.5% di stagno, il 3.0% di argento e lo 0.5% di rame in termini di resistenza. Dopo la distribuzione, il PCB viene spostato su un nastro trasportatore a una velocità di 120 mm/sec. Questo consente di eseguire rapidamente tutti i processi.

Garantiscono che il posizionamento sia conforme alla posizione desiderata grazie all'ausilio di un sistema di visione con una precisione di 0.1 mm/pixel. Con questo metodo di montaggio PCB, le schede hanno dimensioni fino a 510 mm x 460 mm. Lo spessore della scheda varia tra 0.5 mm e 1.6 mm, mentre l'altezza della pasta è compresa tra 0.15 mm e 0.2 mm. La stampante opera in una stanza con una temperatura ambiente di 25 °C.

Pertanto, il movimento della racla avviene a un angolo di 45° rispetto allo stencil. Stampa e poi pulisce lo stencil autonomamente al termine del processo. I sensori di pressione, quindi, bilanciano il tutto, con una tolleranza di ±1%. Questo garantisce la corretta esecuzione del lavoro.

 Forno di riflusso

reflow I forni aiutano a realizzare le schede elettroniche. Il forno, utilizzando il calore, riscalda i componenti fino a 425 °C. Quindi, fa sì che i pezzi aderiscano saldamente alla scheda. È dotato di un nastro trasportatore che trasporta la scheda attraverso diverse zone calde.

La prima zona viene utilizzata per preriscaldare delicatamente la scheda per evitare la formazione di crepe. Successivamente, la scheda passa alla zona di immersione, dove il calore viene distribuito uniformemente su tutta la scheda. Infine, la saldatura nella zona di rifusione si fonde e unisce tutti i componenti con una buona connessione.

Utilizzano azoto (N₂) per prevenire la ruggine. Il forno è dotato di irrorazione a infrarossi e aria calda per favorire una distribuzione uniforme del calore. È inoltre dotato di termocoppie in diverse zone per monitorare le temperature nelle diverse zone.

Questa è una delle tecniche di montaggio PCB più efficaci nel settore elettronico. Il tempo trascorso in ciascuna zona varia da 60 a 120 secondi. Metodi di montaggio PCB come questo garantiscono connessioni di buona qualità.

All'interno del forno, i nastri trasportatori possono alloggiare pannelli fino a 457 mm di larghezza. Il flusso aggiuntivo viene catturato da sistemi speciali, impedendo al forno di sporcarsi. Per questo motivo, ho già detto che i forni a rifusione sono perfetti per la produzione di numerosi pannelli contemporaneamente, con una percentuale di errori inferiore allo 0.1%. L'intero processo garantisce che i dispositivi elettronici sfruttino al meglio le potenzialità di un dispositivo.

 Saldatrice ad onda

La saldatura a onda è una di queste tecniche di montaggio PCB a freddo. La macchina opera a una temperatura non superiore a 260 °C. È dotata di componenti come flussanti, preriscaldatori e raffreddatori per facilitare il processo. I metodi di montaggio PCB garantiscono un'ottima adesione della lega saldante ai punti desiderati. I PCB vengono trasferiti attraverso nastri trasportatori per la saldatura a caldo a una velocità di 1.2 metri al minuto. Il flussante a una concentrazione di 25 mg/cm² verrà depositato sulla scheda.

L'azoto viene incorporato per bloccare la ruggine a 300 ppm di azoto gassoso. Questo mantiene le schede al sicuro. Questi accorgimenti vengono impiegati nei metodi di montaggio PCB per garantire il corretto funzionamento. L'altezza d'onda è di 12 mm e i preriscaldatori rimangono a una temperatura di 150 °C.

I preriscaldatori a infrarossi mantengono il calore al livello desiderato. L'AOI viene utilizzata da macchinari sofisticati per individuare errori. Aiuta a identificare rapidamente tali problemi. Il motivo per cui la saldatura richiede solo 4 secondi è che è veloce e affidabile.

Ecco perché questo metodo è ottimo per verificare la funzionalità delle schede. Garantisce che la saldatura raggiunga tutte le connessioni e che nessun componente si surriscaldi eccessivamente. Il risultato? PCB perfetti ogni volta.

Sistema di ispezione ottica automatizzata (AOI)

Un sistema AOI ispeziona circuiti stampati. PCBasic JS Technology Co., Ltd. I sistemi acquisiscono 25,000 fotogrammi al secondo, garantendo che nulla venga perso. Impiegano telecamere con una capacità di acquisizione fino a 25,000 fotogrammi al secondo per ispezionare i componenti. Il sistema aiuta a identificare gli errori.

Quindi, verifica se i componenti come gli SMD (Dispositivi a montaggio superficiale) siano posizionati correttamente. L'obiettivo è da 12 megapixel, il che significa che il dispositivo è in grado di catturare anche i più piccoli dettagli. Sarà possibile rilevare la presenza di pezzi disallineati che dovrebbero essere uniti su una particolare scheda, componenti mancanti che dovrebbero essere montati o schede saldate male.

I metodi di montaggio PCB scelti devono essere dotati di AOI per garantire la qualità. I sistemi AOI possono ispezionare fino a venti livelli di una scheda. Alla luce, utilizzano LED RGB. L'ispezione di ogni scheda richiede 3 secondi. Questo processo è davvero molto efficiente. I sistemi AOI si applicano a schede di spessore compreso tra 50 mm e 500 mm. Misurano anche l'altezza della pasta saldante e la larghezza dei fili di saldatura prima che entri nel forno. Questo strumento contribuisce a garantire che ogni scheda sia di buona qualità.

Tabella sui metodi di montaggio dei PCB

Conclusione

Abbiamo parlato dei metodi di montaggio dei PCB, come viti passanti e clip. Tutti i metodi rendono le schede robuste una volta completate. Vai. PCBBasic Per saperne di più. Questo sito ti aiuta a trovare le migliori strategie per il montaggio delle schede. Ed è così che si realizzano buoni circuiti stampati.