Всем известно, что для создания сложных электронных устройств, способных выполнять сложные функции, необходимы различные компоненты. Например, смартфоны, используемые ежедневно. В каждом устройстве к печатной плате всегда подключаются такие детали, как микросхемы, батареи, модули камер. Различия между этими компонентами могут приводить к различным способам сборки. В случае с мобильным телефоном микросхемы устанавливаются непосредственно на печатную плату. Более крупные дискретные блоки, такие как камера или батарея, напротив, требуют подключения к основной плате через специальные гибкие кабели. Учитывая их различные форм-факторы и требования к подключению, Сборка печатных плат часто требует применения смешанных технологий. Сборка печатных плат с использованием смешанных технологий Речь идёт не только о технологии поверхностного монтажа и сквозной сборке. Во многих случаях плата может также проходить селективную пайку, волновую пайку, ручную пайку, проверку, очистку и функциональное тестирование.
В индустрии печатных плат, Печатные платы смешанных технологий обычно используются в сложных изделиях, требующих как компактной конструкции схемы, так и прочных механических соединений, что может предъявлять более высокие требования к процессу сборки и всему производственному процессу. Поэтому для покупателей выбор правильного производителя печатных плат может значительно упростить управление проектом. В следующих разделах вы узнаете ключевые детали сборки печатных плат смешанных технологий и как использовать эти детали для оценки и выбора подходящего партнера по производству.
Что такое сборка печатных плат с использованием смешанных технологий?
Сборка печатных плат с использованием смешанных технологий подразумевает процесс сборки печатных плат, в котором на одной печатной плате сочетаются различные методы монтажа компонентов. Наиболее распространенное сочетание — это поверхностный монтаж (SMT) в сочетании со сквозным монтажом (Through-Owning).
Технология поверхностного монтажа в смешанной сборке
Технология поверхностного монтажа (SMT) используется для компонентов, монтируемых непосредственно на поверхность печатной платы. Эти компоненты, как правило, небольшие, легкие и подходят для автоматизированного производства.
К распространенным компонентам для поверхностного монтажа относятся:
Резисторы, конденсаторы, диоды, интегральные схемы, QFN-корпуса, BGA-корпуса, SOT-корпуса, светодиоды и небольшие разъемы.
Процесс поверхностного монтажа (SMT) обычно включает нанесение паяльной пасты, проверку SPI, установку компонентов, пайку оплавлением и проверку AOI. На профессиональном заводе по производству печатных плат (PCBA) Оборудование для поверхностного монтажа, такое как установки JUKI, принтеры для нанесения паяльной пасты, системы SPI, печи оплавления и установки автоматического оптического контроля, помогает обеспечить точность установки компонентов и стабильность пайки.
Технология сквозного монтажа в смешанных сборках
Технология сквозного монтажа используется для компонентов, выводы которых вставляются в металлизированные отверстия на печатной плате. Такие компоненты часто больше и прочнее, чем компоненты поверхностного монтажа.
К распространенным компонентам, устанавливаемым в отверстия, относятся:
Клеммные колодки, трансформаторы, реле, большие конденсаторы, штыревые разъемы, коннекторы, переключатели и сильноточные компоненты.
Компоненты, предназначенные для монтажа в отверстия, часто используются, когда изделию требуется более высокая механическая прочность, большая пропускная способность по току или повышенная надежность при вибрации и нагрузках. Именно поэтому во многих промышленных, автомобильных и силовых печатных платах до сих пор используется монтаж в отверстия.
Ручная пайка и выборочная пайка
Даже если на заводе есть оборудование для волновой и селективной пайки, ручная пайка по-прежнему важна при сборке печатных плат с использованием смешанных технологий. Некоторые компоненты чувствительны к нагреву, имеют неправильную форму, расположены слишком близко к другим деталям или не подходят для автоматической пайки.
Именно поэтому по-прежнему необходима квалифицированная бригада по послепайке. Оборудование повышает эффективность, но обученные операторы решают специфические технологические проблемы и справляются с исключениями, которые оборудование не может полностью охватить.
Почему широко используется сборка печатных плат с использованием смешанных технологий?
Сборка печатных плат с использованием смешанных технологий широко применяется, поскольку электронные изделия требуют как высокой плотности размещения компонентов, так и надежных физических соединений.
Более высокая плотность цепи
Компоненты для поверхностного монтажа позволяют инженерам проектировать более компактные и сложные печатные платы. Это важно для интеллектуальных устройств, коммуникационных устройств, плат управления и компактных электронных модулей.
Улучшенная механическая прочность
Компоненты, предназначенные для монтажа в отверстия, обеспечивают более прочные паяные соединения и лучшую механическую поддержку. Для разъемов, переключателей, силовых клемм и тяжелых компонентов монтаж в отверстия часто оказывается более надежным, чем поверхностный монтаж.
Более гибкий дизайн продукта
Для многих изделий на одной плате могут размещаться различные типы компонентов. Например, плата управления медицинского оборудования может включать в себя небольшие интегральные схемы, датчики, разъемы, реле и силовые компоненты. Смешанный процесс сборки позволяет инженерам выбирать наиболее подходящий корпус для каждой функции.
Повышенная надежность для ресурсоемких приложений.
Промышленные и медицинские печатные платы часто подвергаются воздействию вибрации, тепла, влажности, длительному времени работы и строгим требованиям к надежности. Использование смешанных технологий может помочь сбалансировать электрические характеристики, механическую прочность и долговечность изделия.
Основные проблемы сборки печатных плат с использованием смешанных технологий.
Сборка печатных плат с использованием смешанных технологий сложнее, чем стандартная сборка SMT. Сложности заключаются не только в процессе пайки, но и в планировании производства и контроле процесса.
Управление последовательностью процессов
Производство печатных плат с использованием смешанных технологий может включать в себя несколько этапов, в том числе поверхностный монтаж, оплавление припоем, автоматизированный оптический контроль, монтаж компонентов в отверстия, волновую пайку, селективную пайку, ручную пайку, очистку, тестирование и окончательную проверку.
Неправильная последовательность установки может привести к повреждению компонентов, ухудшению качества паяных соединений или увеличению объема доработок. Например, термочувствительные компоненты необходимо защищать от чрезмерно высоких температур. Крупные компоненты, устанавливаемые в отверстия, могут блокировать контроль методом автоматического оптического контроля, если их установить слишком рано.
Перед началом производства профессиональный производитель должен проверить спецификацию материалов, файлы Gerber, чертежи компонентов, требования к полярности, метод пайки и план контроля качества.
Контроль качества паяных соединений
Различные методы пайки сопряжены с различными рисками. Дефекты пайки SMT могут включать в себя перемычки из припоя, эффект «надгробного камня», недостаточное количество припоя, смещение компонентов, ошибки полярности и проблемы с пайкой BGA. Дефекты пайки сквозных отверстий могут включать в себя плохое заполнение отверстий, холодные паяные соединения, перемычки, избыток припоя и слабое смачивание.
Именно поэтому сборка печатных плат с использованием смешанных технологий требует проверки на разных этапах, а не только окончательного тестирования.
Управление компонентами и материалами
В печатных платах, созданных с использованием смешанных технологий, часто используются компоненты различных типов и форм корпусирования. Перед началом производства завод должен проверить количество материала, уровень MSL, полярность, номиналы компонентов, тип корпуса и соответствие спецификации материалов (BOM).
Например, компоненты катушек можно подсчитать с помощью рентгеновского счетного оборудования, а незакрепленные компоненты проверить путем взвешивания. Эти мелкие детали помогают снизить риски нехватки материалов и избежать перебоев в производстве.
Последовательность ручного управления
Ручная пайка и последующие работы после пайки должны контролироваться четкими стандартами. Без обучения и инструкций по процессу разные операторы могут получать пайку разного качества.
Именно поэтому обучение сотрудников, производственная дисциплина и стабильные команды напрямую влияют на качество печатных плат. Человекоориентированное управление — это не только корпоративная культура. В производстве оно также способствует поддержанию стабильного качества.
Контроль и тестирование печатных плат, изготовленных с использованием смешанных технологий.
Для обеспечения надежной работы процесса сборки печатных плат с использованием смешанных технологий необходим контроль качества до, во время и после производства.
Инспекция SPI
Контроль паяльной пасты (SPI) проводится после нанесения паяльной пасты. При этом проверяются объем, высота, площадь и смещение паяльной пасты.
Этот этап важен, поскольку многие дефекты поверхностного монтажа начинаются с некачественной печати паяльной пасты. Если проблемы с паяльной пастой обнаружены на ранней стадии, завод может устранить их до установки компонентов.
Инспекция АОИ
Автоматизированный оптический контроль (АОК) обычно проводится после пайки оплавлением. Он позволяет проверить видимые дефекты, такие как отсутствующие компоненты, неправильное направление, смещение компонентов, перемычки из припоя и недостаточное количество припоя.
Для мелкосерийного производства с широким ассортиментом продукции и изготовления прототипов автономная автоматическая оптическая инспекция (АОИ) может быть особенно полезна, поскольку программы контроля необходимо часто менять. Для стабильного серийного производства встроенная АОИ помогает повысить скорость и стабильность результатов.
Рентгеновское обследование
Некоторые паяные соединения невозможно проверить с помощью автоматического оптического контроля, поскольку они скрыты под корпусом компонента. Для компонентов BGA, QFN и других с нижним выводом обычно требуется рентгеновский контроль.
Рентгеновский контроль может помочь обнаружить скрытые перемычки припоя, пустоты, недостаточное количество припоя и проблемы с шариками припоя. При сборке печатных плат с использованием компонентов BGA рентгеновский контроль является ключевым этапом контроля качества.
ИКТ, летающий зонд и ФКТ
Выбор метода электротехнических испытаний должен зависеть от стадии производства и объема заказа.
Испытания с помощью летающего зонда подходят для прототипов, небольших партий и продукции, которая еще может претерпевать изменения. Они не требуют специального приспособления, поэтому отличаются гибкостью.
ИКТ больше подходит для стабильных конструкций и серийного производства. Она проверяет электрические соединения и параметры компонентов с помощью приспособления.
Функциональное тестирование (ФТ) имитирует работу реального продукта. Для некоторых проектов собственная платформа для ФТ может значительно повысить эффективность тестирования. Например, специализированные системы функционального тестирования могут сократить длительное время ручного тестирования и повысить согласованность данных.
Однако тестирование не должно быть единственной стратегией обеспечения качества. ИКТ, летающий зонд и FCT — это фильтры, а не полноценные системы защиты от ошибок. Реальная надежность достигается за счет контроля процесса до того, как дефекты достигнут стадии тестирования.
Отслеживаемость и контроль MES в сборке печатных плат с использованием смешанных технологий.
Прослеживаемость имеет большое значение для сборки печатных плат с использованием смешанных технологий, поскольку этот процесс включает в себя множество этапов, материалов, операторов и точек контроля.
Система MES для управления производством
Надежная MES-система может объединять рабочие заказы, информацию о материалах, технологические инструкции, протоколы проверок, данные испытаний и информацию о состоянии производства.
При работе со сложными печатными платами, изготовленными с использованием смешанных технологий, операторам не следует полагаться только на память или устные инструкции. Особые требования к процессу должны быть четко указаны до начала производства. Это помогает снизить количество ошибок, вызванных изменениями в спецификации материалов, замечаниями заказчика, обновлениями в технической документации или особыми требованиями к пайке.
Сканирование КПК и производственные записи
Сканирование с помощью портативного устройства для сбора данных (PDA) позволяет связывать производственные процессы и фотографии с заказами клиентов. Например, фотографии упаковки или технологические карты можно загрузить и привязать к заказу. Это повышает прозрачность и помогает в послепродажном анализе в случае возникновения проблем с качеством.
Для покупателей такая отслеживаемость означает лучший контроль, более эффективную коммуникацию и снижение рисков.
Как выбрать производителя печатных плат, использующих смешанные технологии
При выборе производителя печатных плат, использующего смешанные технологии, покупателям следует сравнивать не только цену. Им необходимо оценить все производственные возможности предприятия.
Проверьте сертификаты и соответствие
Для медицинской электроники сертификат ISO 13485 имеет важное значение, поскольку он предъявляет более строгие требования к управлению качеством в производстве медицинской продукции. В других отраслях покупателям также следует проверить, имеет ли производитель соответствующие системы управления качеством и опыт соответствия стандартам.
Уточните информацию об оборудовании и материалах.
Качественное оборудование и стабильные материалы способствуют повышению стабильности технологического процесса. Покупатели могут поинтересоваться, использует ли завод надежное оборудование для поверхностного монтажа, паяльные пасты таких марок, как Alpha, AOI, SPI, рентгеновский контроль, печи для оплавления, оборудование для волновой пайки и селективной пайки.
Само по себе оборудование не гарантирует качества, но оно показывает, обладает ли производитель базовыми возможностями для выполнения сложных проектов по сборке печатных плат.
Оценить инженерные и инновационные способности.
Надежный производитель печатных плат должен не только следовать инструкциям, но и уметь решать производственные проблемы.
Например, патенты, связанные с устройствами для контроля качества первого образца, усовершенствованиями MES-систем или инструментами повышения эффективности производства, могут свидетельствовать о наличии у завода практических инновационных возможностей. Эти усовершенствования часто являются результатом решения реальных проблем в производственном процессе.
Сравните стоимость и долгосрочную выгоду.
По сравнению с производством в регионах с более высокими затратами, таких как США, китайские производители печатных плат часто могут предложить более выгодные цены. Однако покупателям не следует выбирать только самую низкую цену.
Более предпочтительным выбором будет производитель, способный сбалансировать стоимость, качество, сроки поставки, возможности контроля качества и инженерную поддержку.
Подтвердите сроки выполнения заказа и гарантированную доставку.
При сборке печатных плат с использованием смешанных технологий риски, связанные с доставкой, могут возникать из-за нехватки материалов, времени ожидания в процессе производства, ограниченных возможностей ручной пайки, проблем с тестированием или необходимости доработки.
Надежный производитель должен иметь четкое планирование производства, проверку материалов, систему отслеживания MES и стабильный контроль поставок. Быстрая доставка важна, но уверенность в сроках поставки еще важнее.
О PCBasic
Время — деньги в ваших проектах — и PCBasic получает это. PCBasic - это компания по сборке печатных плат который обеспечивает быстрые и безупречные результаты каждый раз. Наш комплексный Услуги по сборке печатных плат включают экспертную инженерную поддержку на каждом этапе, гарантируя высочайшее качество каждой платы. Как ведущий производитель сборки печатных плат, мы предлагаем комплексное решение, которое оптимизирует вашу цепочку поставок. Сотрудничайте с нашими передовыми Завод по производству прототипов печатных плат для быстрого выполнения заказов и превосходных результатов, которым вы можете доверять.
Сборка печатных плат с использованием смешанных технологий на PCBasic
Компания PCBasic предоставляет услуги по сборке печатных плат с использованием различных технологий для клиентов, которым необходима сборка SMT, сборка сквозных отверстий, тестирование, отслеживаемость и комплексная поддержка в производстве печатных плат.
Ценность PCBasic заключается не только в пайке компонентов. Она обеспечивается полным контролем технологического процесса, включая проверку материалов, производство SMT, SPI, AOI, рентгеновский контроль, сборку сквозных отверстий, функциональное тестирование, отслеживание MES, очистку, окончательную проверку и упаковку.
Для проектов с высокой надежностью PCBasic может поддерживать дополнительные технологические требования, такие как очистка печатных плат деионизированной водой и защитная упаковка. Для специальных плат многослойная защита, например, пузырчатая пленка, антистатический пакет и внешняя амортизирующая прокладка, может помочь снизить риски, связанные со статическим электричеством и транспортировкой.
Компания PCBasic также делает упор на постоянное совершенствование. Патенты, внутренняя разработка MES-систем, улучшение контроля качества первого образца и оптимизация эффективности производства отражают способность компании решать реальные производственные проблемы. В то же время обучение персонала, социальное обеспечение, системы поощрения и человекоориентированное управление помогают поддерживать стабильную производственную команду и неизменно высокое качество работы.
Для покупателей, которым требуется сборка печатных плат с использованием различных технологий, компания PCBasic может стать подходящим партнером для проектов, требующих экономичности, контроля качества, гарантированных сроков поставки и инженерной поддержки.
Заключение
Сборка печатных плат с использованием смешанных технологий — это не просто объединение компонентов для поверхностного монтажа и компонентов для сквозного монтажа на одной плате. Это полный производственный процесс, требующий тщательного контроля материалов, последовательности пайки, методов контроля качества, стратегии тестирования, отслеживаемости и управления поставками.
Для покупателей правильный производитель печатных плат должен предлагать больше, чем просто низкую цену. Он должен обладать подходящим оборудованием, квалифицированными операторами, мощными возможностями контроля качества, надежной системой отслеживания MES, четкой технической поддержкой и стабильным контролем поставок.
По мере усложнения электронных изделий сборка печатных плат с использованием смешанных технологий будет продолжать играть важную роль в промышленных, медицинских, автомобильных, коммуникационных, энергетических и IoT-приложениях. Выбор опытного производителя печатных плат может помочь снизить риски, повысить надежность и обеспечить долгосрочный успех продукта.
FAQ
Что означает сборка печатных плат с использованием смешанных технологий?
Сборка печатных плат с использованием смешанных технологий подразумевает применение более чем одного метода сборки на одной и той же печатной плате. Обычно она сочетает в себе поверхностный монтаж (SMT) и монтаж в отверстия, а также может включать волновую пайку, селективную пайку, ручную пайку, автоматизированный оптический контроль (AOI), рентгеновский контроль, контроль качества (ICT), тестирование с помощью летающего зонда и контроль качества (FCT).
Действительно ли сборка печатных плат с использованием смешанных технологий дороже, чем сборка методом поверхностного монтажа?
Обычно да. Сборка печатных плат с использованием смешанных технологий может потребовать больше технологических этапов, больше ручной работы, больше контроля и тестирования. Однако стоимость зависит от сложности платы, типов компонентов, объема заказа, требований к тестированию и сроков выполнения.
Почему в современных печатных платах до сих пор используются компоненты с выводами для монтажа в отверстия?
Компоненты, предназначенные для монтажа в отверстия, по-прежнему используются, поскольку они обеспечивают более прочную механическую опору и лучшую надежность для разъемов, клемм, реле, трансформаторов, переключателей и сильноточных компонентов. Многие промышленные и энергетические изделия по-прежнему нуждаются в компонентах для монтажа в отверстия.
Какие методы контроля используются при сборке печатных плат с использованием смешанных технологий?
К распространенным методам контроля относятся SPI, AOI, рентгеновский контроль, ручной визуальный осмотр, ICT, тестирование с помощью летающего зонда и FCT. Правильный план контроля зависит от типа компонента, сложности платы и требований к надежности изделия.
Как выбрать надежного производителя печатных плат, использующего смешанные технологии?
Следует оценить возможности производителя в области поверхностного монтажа и монтажа в отверстия, оборудование, методы контроля качества, возможности тестирования, сертификаты, прослеживаемость MES, инженерную поддержку, контроль сроков поставки и опыт работы с аналогичными продуктами. Для медицинских проектов особенно важны такие сертификаты, как ISO 13485.
