Сборка печатных плат — важный этап в производстве электроники, на котором необработанные печатные платы преобразуются в платы с установленными компонентами, способные выполнять определенные функции.
Без сборки печатная плата — это не более чем кусок стекловолокна. При правильной сборке печатная плата становится мозгом или основой электронного устройства.
Это руководство проведет вас через все, что вам нужно о процессе сборки печатной платы (PCBA). Мы начнем с некоторых основ печатной платы, затем опишем шаги до и во время сборки, различные методы сборки, объемы и многое другое.
Мы также продемонстрируем, почему наша компания способна удовлетворить все ваши потребности в сборке печатных плат.
Если вы новичок в производстве печатных плат или ищете надежного партнера по сборке, здесь вы узнаете все тонкости этого процесса.
Давайте начнем!
Основы проектирования печатных плат
Прежде чем погрузиться в тонкости сборки печатных плат, мы должны сначала сформировать базовое представление о компонентах, из которых состоит готовая печатная плата.
По сути, подложка печатной платы образует базовую основу, обычно состоящую из листов жесткого стекловолокна FR-4. На этой основе протравливаются сложные медные дорожки для электрического соединения различных точек на плате через каналы, называемые дорожками.
Контактные площадки представляют собой плоские металлические поверхности, на которых крепятся выводы компонентов или шарики припоя. Электронные компоненты, такие как резисторы, интегральные схемы, конденсаторы, транзисторы и т. п., монтируются на контактные площадки и отверстия, чтобы придать печатной плате желаемую функциональность во время сборки.
Металлизированные сквозные отверстия обеспечивают соединения между различными слоями, количество которых определяет, является ли печатная плата односторонней, двухсторонней или многослойной. Сквозные отверстия обеспечивают электрическую связь между слоями путем металлизации стенок отверстий, просверленных через слои.
Накладываясь на дорожки, паяльная маска образует изолирующий слой, предназначенный для предотвращения электрических замыканий и коррозии. Шелкография относится к печатным маркировкам, включающим идентификаторы компонентов, индикаторы полярности, логотипы и другие соответствующие детали.
Процесс проектирования печатной платы подразумевает отображение требований схемы в оптимальную компоновку платы и размещение контактных площадок для обеспечения простой сборки компонентов в дальнейшем. Имея полный контроль над основными компонентами и функциональностью печатной платы, мы укрепляем основу, необходимую для погружения в захватывающий процесс сборки далее.
О PCBasic
Время — деньги в ваших проектах — и PCBasic получает это. PCБазовый - 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.
Что такое сборка печатной платы?
Итак, что же именно представляет собой сборка печатной платы? Проще говоря, это процесс пайки различных электронных компонентов на печатную плату. Этот процесс преобразует голую печатную плату из ее статического состояния в функциональную электронную схему, которая выполняет назначенные задачи.
В то время как в значительной степени автоматизированные сборочные машины облегчают современное производство, техники также собирают компоненты вручную, когда это необходимо. Компоненты с технологией поверхностного монтажа (SMT) произвели революцию в сборке, позволив размещать их непосредственно на контактных площадках, а не через отверстия, и проложили путь к миниатюризации.
Однако компоненты сквозного монтажа все еще используются, когда этого требует конструкция. Многослойные платы позволяют монтировать компоненты с обеих сторон или внутри между слоями. Клеи после пайки дополнительно защищают компоненты от повреждения вибрацией. После завершения сборки всестороннее тестирование подтверждает, что все компоненты были спаяны правильно и без дефектов.
Сборку можно разделить на категории малых, средних и больших объемов в зависимости от объемов производства. Оптимизированные процессы подходят для каждого диапазона. Например, автоматизация масштабируется экономически эффективно для больших объемов. Напротив, ручные методы обеспечивают гибкость для прототипов или малых объемов. Каждая конструкция печатной платы в конечном итоге должна пройти размещение компонентов, чтобы раскрыть ее врожденные возможности.
Сборка преобразует воображаемые схемы схем на экранах в осязаемые, функциональные платы, питающие электронные инновации нашего мира. Рассмотрев основы сборки печатных плат, теперь мы расширим наше исследование до конкретных подготовительных этапов, проводимых перед производством в следующем разделе.
До производства печатных плат
Перед началом сборки печатной платы необходимо выполнить ряд подготовительных шагов, которые имеют первостепенное значение для оптимизации процесса и предотвращения проблем в дальнейшем.
Во-первых, для продуктов на этапе разработки сборка одного или двух прототипов позволяет проверить технологичность данной конструкции. Это дает возможность обнаружить и исправить любые несоответствия в размещении компонентов, нарушения зазоров или другие препятствия до начала массового производства. Сборка прототипов дает бесценные знания.
Далее, те, кто занимается компоновкой печатных плат, должны придерживаться руководств по проектированию для производства, чтобы облегчить простую сборку. Например, поддержание достаточного зазора между компонентами позволяет избежать столкновений, а достаточное пространство вокруг разъемов обеспечивает доступ.
Вам также необходимо составить полную спецификацию материалов, перечислив все необходимые компоненты, их справочные обозначения, номиналы, количество и другие детали, необходимые для закупки. Не забудьте заказать дополнительные количества, чтобы учесть потенциальные потери или повреждения. Точная спецификация материалов управляет закупкой и гарантирует, что вы получите все необходимые детали до начала.
Для поверхностного монтажа вам понадобятся трафареты для паяльной пасты, вырезанные лазером из металлических листов с вырезами, отражающими контактные площадки печатной платы. Это обеспечивает точное нанесение паяльной пасты для временного приклеивания компонентов SMT во время оплавления.
Ваше сборочное оборудование и машины потребуют программирования с инструкциями по позиционированию и пайке компонентов на основе вашего дизайна платы. Для автоматизированной сборки это включает параметры машины pick and place.
Наконец, убедитесь, что ваш проект печатной платы включает достаточно контрольных точек. Это облегчает проверку собранных плат посредством проверки непрерывности, сканирования границ и других электрических испытаний, необходимых для проверки сборки перед отправкой.
Другими словами, вам следует уделять внимание продуманной оптимизации конструкции, созданию комплексной спецификации материалов, закупке качественных компонентов, подготовке оборудования, проведению испытаний и другим предварительным вопросам, которые прокладывают путь к быстрой последующей сборке с минимальными задержками.
Теперь, когда мы рассмотрели эту основу, я хотел бы, чтобы мы углубились в мельчайшие подробности последовательности фактического размещения компонентов на печатных платах. Этот основной процесс обещает массу увлечения для тех, кого интригует наблюдение за тем, как необработанные платы превращаются в функциональные электронные схемы.
Процесс производства печатных плат
Четыре основных метода сборки включают технологию поверхностного монтажа (SMT), технологию сквозного монтажа (THT), гибридный подход, объединяющий оба подхода, и сборку BGA.
Монтаж с использованием технологии поверхностного монтажа (SMT)
SMT произвел революцию в сборке электроники, позволив размещать компоненты непосредственно на поверхностных площадках, а не через просверленные отверстия. Это проложило путь к миниатюризации. Сборка SMT использует автоматизированные машины Pick-and-Place для размещения компонентов в быстром, высокоточном процессе, включающем:
Применение паяльной пасты: Сначала печатная плата проходит под трафаретом для пайки, обрезанным в соответствии с макетом медной площадки. Распределитель наносит на площадки тонкий равномерный слой паяльной пасты, которая действует как клей.
Размещение компонентов: Роботизированные подъемно-транспортные машины точно извлекают компоненты для поверхностного монтажа из катушек и помещают их на соответствующие площадки согласно запрограммированным инструкциям.
Пайка оплавлением: Заполненная плата поступает в печь оплавления, где вся сборка нагревается до температуры, немного превышающей температуру плавления припоя, что обеспечивает прочное приплавление компонентов к контактным площадкам.
Автоматизированный оптический контроль: После оплавления камеры проверяют правильность расположения всех компонентов и отсутствие видимых дефектов.
Первая проверка: Первоначальная полностью собранная плата проходит тщательную ручную проверку под микроскопом, проверяя позиционирование, ориентацию, качество паяных соединений и т. д. Для повышения эффективности проверки наша фабрика PCBasic самостоятельно изобрела первый тестер PCBA для автоматической проверки свойств и функций платы PCB, избегая возможных человеческих ошибок.
Испытание летающего зонда: Зонды проверяют каждую площадку на печатной плате на электрическую непрерывность и короткие замыкания. Это подтверждает сборку перед отправкой продукции.
Благодаря высокой скорости производства SMT идеально подходит для крупносерийного электронного производства. Однако он требует значительных инвестиций в точные трафареты для пайки, принтеры для нанесения паяльной пасты, специализированные машины Pick-and-Place, печи для оплавления и системы автоматического оптического контроля. Но затраты окупаются при производстве тысяч плат.
Сборка с применением технологии сквозных отверстий (THT)
В отличие от компонентов SMT, у которых нет выступающих выводов, компоненты THT имеют аксиальные или радиальные выводы, которые необходимо вставлять через соответствующие отверстия, просверленные в подложке печатной платы.
Сборка THT включает в себя:
Вставка компонента: Используя сборочные чертежи, специалисты вручную вставляют компоненты в предназначенные для них сквозные отверстия на нижней стороне платы.
Изгиб свинца: Избыточная длина выводов загибается вплотную к поверхности печатной платы, чтобы предотвратить их смещение перед пайкой.
Волновая пайка: Заполненная печатная плата проходит над «волной» жидкого припоя, который покрывает открытые выводы и контактные площадки, образуя надежные паяные соединения.
Очистка: Остатки флюса после пайки удаляются с помощью подходящих растворителей. Это предотвращает будущую коррозию.
Осмотр: Собранные платы проходят ручной визуальный осмотр, проверяющий правильность установки, ориентацию и качество паяных соединений.
Тестирование: Базовые тесты непрерывности проверяют сборку перед любыми дополнительными этапами производства. После завершения производства всех плат квалифицированные тестеры QA проведут некоторые тесты как визуально, так и с использованием передового оборудования. Запатентованные испытательные машины позволяют сборочным предприятиям узнать, соответствуют ли собранные компоненты предоставленным клиентами файлам BOM.
Сборка THT поддерживает более крупные, более мощные компоненты, неподходящие для процессов SMT. Ручные методы также обеспечивают гибкость в формировании выводов.
Однако он медленнее, чем SMT, с более высокими затратами на рабочую силу при объемах производства. Но THT требует меньших затрат на запуск, что идеально подходит для меньших объемов.
Гибридная сборка
Для печатных плат, требующих как поверхностного монтажа (SMT), так и сквозного монтажа (THT) компонентов, гибридный процесс сборки сочетает в себе лучшее из обеих технологий:
Размещение компонентов SMT
Высокоточные машины Pick-and-Place заполняют компоненты SMT на основе запрограммированных инструкций. Эти машины используют вакуумные сопла для захвата компонентов с катушек, лотков или палочек и точного размещения их на контактных площадках печатной платы.
Системы оптического выравнивания обеспечивают точное позиционирование с допусками 0.1 мм или ниже. Это гарантирует размещение компонентов в точном предполагаемом месте.
Питатели обеспечивают постоянную подачу компонентов в головку Pick-and-Place. Конфигурации с лентой и катушкой являются обычными для небольших деталей SMT.
SMT-пайка оплавлением
● Печатная плата со всеми установленными SMT-деталями поступает в печь оплавления для окончательного закрепления компонентов.
● Различные зоны нагрева предварительно нагреваются, постепенно повышают температуру, поддерживают ее на пике оплавления, а затем охлаждают в контролируемом профиле, разработанном для используемой паяльной пасты.
● Типичные температуры оплавления находятся в диапазоне 200-250°C, удерживаются в течение 60-90 секунд. Процесс должен быть оптимизирован, чтобы избежать повреждения чувствительных компонентов.
● Паяльная паста расплавляется/сплавляется с медными контактными площадками и выводами компонентов, создавая надежные электрические и механические соединения.
● Азотная атмосфера предотвращает окисление во время пайки.
Вставка компонента THT
● Все компоненты для сквозных отверстий вставляются вручную после оплавления SMT-припоя, пока плата еще чистая.
● Технические специалисты ссылаются на сборочные чертежи, указывающие правильное размещение компонентов. Детали могут быть укомплектованы заранее.
● Провода вставляются через соответствующие отверстия печатной платы до тех пор, пока они не будут заподлицо с платой. Изгиб выводов обеспечивает надежное крепление деталей.
Пайка волной THT
● Печатная плата, заполненная деталями THT, проходит через волну или фонтан расплавленного припоя при температуре 230–260 °C.
● Турбулентная волна покрывает открытые выводы и контактные площадки компонентов, когда плата перемещается по ним, образуя паяные соединения.
● Используются обычные припои, такие как SAC305 или Sn63Pb37. Азотная подушка предотвращает окисление.
● Флюсы облегчают смачивание, а последующая очистка после пайки удаляет все остатки.
Тестирование и проверка
● Электрические испытания, такие как внутрисхемные испытания или испытания с использованием летающих зондов, позволяют убедиться в том, что все паяные соединения находятся в удовлетворительном состоянии, не имеют замыканий и обрывов.
● Автоматизированный оптический контроль и ручные микроскопические проверки подтверждают успешную пайку и сборку.
● При необходимости доработки специалисты могут подправить паяные соединения или заменить неисправные компоненты.
Этот гибридный подход обеспечивает гибкость для оптимизации сборки на основе типов компонентов, минимизируя при этом потенциальные дефекты пайки. Он в полной мере использует преимущества технологий SMT и THT для качества и эффективности.
BGA сборка
В дополнение к SMT, THT и гибридной сборке, еще одна передовая технология, называемая сборкой BGA (ball grid array), становится все более популярной для сложных устройств с высокой плотностью ввода-вывода. Давайте рассмотрим, что представляет собой сборка BGA.
Компоненты BGA используют сетку шариков припоя на нижней стороне в качестве своих выводов вместо выводов или площадок. Эти соединения шариков припоя предлагают несколько преимуществ:
● Более высокая плотность размещения большего количества операций ввода-вывода в компактных размерах
● Уменьшенная индуктивность для более высоких электрических скоростей
● Устойчивость к механическим нагрузкам от теплового расширения
● Возможность увеличения количества выводов до тысяч
● Пригодность для современных корпусов ИС, таких как ЦП
Однако сборка BGA-компонентов сопряжена с трудностями, которые не встречаются при сборке стандартных SMT-компонентов:
● Точное выравнивание шариков припоя относительно контактных площадок печатной платы имеет решающее значение
● Ограниченный доступ для визуального осмотра под упаковкой
● Низкий зазор между шариками припоя может привести к короткому замыканию
● Высокотемпературная сборка может повредить сетку шариков.
● После присоединения переделка очень сложна
Сборка BGA требует передового прецизионного оборудования и процессов, специально разработанных для решения проблем, связанных с плотными массивами шариковых решеток. Однако преимущества, предоставляемые BGA, продолжают стимулировать их более широкое внедрение в различных отраслях.
Наш завод располагает специализированными возможностями для сборки BGA-корпусов, в том числе:
● Расширенная трафаретная печать с оптическим 3D-контролем
● Перекладывание с точным выравниванием разделенной оптики
● Печи конвекционного оплавления с оптимизированным профилем
● Высокоразрешающая рентгеновская инспекция и 2D/3D КТ-сканирование
● Тестирование периферийного сканирования для упакованных устройств
● Варианты конформного покрытия для предотвращения образования оловянных усов
Независимо от того, требуются ли вашим проектам 100 или 10,000 XNUMX корпусов шариковых выводов, они обладают передовыми технологиями и опытом, позволяющими производить бездефектную высокопроизводительную сборку BGA-компонентов, соответствующую вашим техническим требованиям и объемам производства.
Каждый из методов монтажа SMT, THT, гибридного монтажа и монтажа BGA обладает определенными преимуществами, которые делают их подходящими для конкретных применений в зависимости от таких факторов, как количество, выбор компонентов, сложность продукта, целевые показатели качества и производственные условия.
Между тем, у нас есть опытная команда, которая может оценить требования к сборке вашего продукта и порекомендовать идеальный процесс для поставки высококачественных плат в срок и в рамках бюджета.
SMT против THT против смешанного монтажа печатных плат
Теперь, когда мы подробно рассмотрели основные методы сборки печатных плат, полезно напрямую сравнить подходы к поверхностному монтажу (SMT), монтажу в отверстия (THT) и смешанным технологиям, чтобы понять их соответствующие преимущества и области применения.
Сначала давайте рассмотрим общее сравнение SMT- и THT-монтажа:
СМТ против ТНТ
Думайте изящно. Думайте современно. Это SMT для вас. Как следует из названия, SMT подразумевает размещение компонентов непосредственно на поверхности печатной платы. Этот метод обеспечивает высокую плотность компонентов, и, учитывая, что компоненты можно монтировать с обеих сторон платы, неудивительно, что это метод выбора для большинства современных электронных устройств.
Теперь, если SMT был новичком с новым лицом, то THT — мудрый старый мудрец. THT подразумевает вставку выводов компонентов через отверстия, просверленные в печатной плате, а затем их пайку с другой стороны. Эта технология, которая доминировала в производстве электроники в течение десятилетий, обеспечивает прочность и надежность.
|
SMT сборка
|
ТНТ в сборе
|
|
Компоненты имеют выводы/контактные площадки на нижней стороне
|
Компоненты имеют выводы, вставленные в отверстия.
|
|
Автоматизированный подбор и размещение
|
Ручная установка техниками
|
|
Малые размеры компонентов
|
Поддерживает более крупные компоненты
|
|
Более высокая плотность компонентов
|
Меньшая плотность компонентов
|
|
Пайка оплавлением
|
Волновая пайка
|
|
Более высокие первоначальные инвестиции
|
Снижение затрат на запуск
|
|
Более высокая скорость сборки
|
Более низкая производительность
|
|
Идеально подходит для крупносерийного производства печатных плат
|
Подходит для мелко-среднесерийного производства печатных плат
|
|
Более сложная переделка
|
Более легкая переделка
|
SMT изменил правила игры в сборке и производстве электроники, сделав возможным автоматическое производство, исключив необходимость вставлять свинцовые компоненты вручную. Машины Pick-and-Place и процесс оплавления принесли скорость, точность и качество в крупносерийную сборку. Это расширило возможности для миниатюризации.
Однако SMT имеет заметные недостатки, такие как высокие затраты на запуск оборудования и проблемы при переделке дефектных деталей на плотных платах. Это делает THT по-прежнему предпочтительным для быстрых прототипов или работ с меньшим количеством, где ручная сборка имеет преимущества. THT также поддерживает типы компонентов, неподходящие для SMT, такие как громоздкие разъемы или трансформаторы.
Смешанная сборка против SMT против THT
Но что, если вы хотите получить лучшее из обоих миров? Это смешанная сборка. Этот метод сочетает в себе преимущества как SMT, так и THT. Типичный сценарий может включать использование SMT для большинства компонентов, при этом THT резервируется для компонентов, требующих надежного крепления, таких как разъемы или большие конденсаторы.
Теперь сравним смешанную технологию сборки, которая сочетает в себе как SMT-, так и THT-процессы:
|
Смешанная технология
|
SMT и THT отдельно
|
|
Единый унифицированный процесс
|
Отдельные линии SMT и THT
|
|
Меньшие инвестиции в оборудование
|
Дублированное SMT и THT оборудование
|
|
Возможные дефекты пайки
|
Оптимизированный процесс для каждого
|
|
Скомпрометированная оптимизация
|
Максимальное качество на каждой строке
|
|
Техническая сложность
|
Более простые индивидуальные процессы
|
Одновременное выполнение сборки SMT и THT может снизить капитальные затраты за счет сокращения избыточности оборудования. Однако при интеграции обоих процессов пайки в один проход часто возникают дефекты перекрытия и другие дефекты. Это подпитывает зависимость от обширного контроля и доработки для обеспечения качества.
Отдельные линии, оптимизированные специально для SMT и THT, обеспечивают максимальный контроль, качество и выход для каждого типа технологии. Это требует увеличения инвестиций в дублирующее оборудование, но обеспечивает независимую оптимизацию и упрощенные процессы, ориентированные на единую технологию сборки.
Итак, ниже представлена таблица, обобщающая основные различия между процессами SMT, THT и смешанной сборки:
|
Тип сборки
|
SMT
|
THT
|
смешанный
|
|
Стиль компонента
|
Поверхностное крепление
|
Сквозное отверстие
|
Оба формата
|
|
Подобрать оборудование
|
Машина для подбора и размещения
|
Паяльники, пайка волной припоя
|
Требуются оба
|
|
Автоматизация
|
Полностью автоматизированный
|
Ручная
|
Частичный
|
|
Скорость
|
Очень быстро
|
Замедлять
|
Умеренная
|
|
Бюджет
|
Высокие пусковые и производственные затраты
|
Низкие затраты на запуск и производство
|
Уравновешенный
|
|
Уровень дефектов
|
Опустите
|
Высший
|
Наивысший
|
|
Объем Пригодность
|
Высокий
|
Низкий / средний
|
Средней высоты
|
Подводя итог, можно сказать, что выбранная технология сборки существенно влияет на качество, затраты и производственные возможности. SMT благоприятствует автоматизированному производству больших объемов. THT поддерживает меньшие объемы с гибкостью. Смешанная технология обеспечивает баланс между этими двумя, увеличивая при этом риски процесса.
Ручная и автоматизированная сборка печатных плат
Приступая к проекту по сборке печатной платы, одним из важнейших решений является использование ручных или автоматизированных производственных процессов. Каждый подход имеет свои преимущества и ограничения в зависимости от таких факторов, как объемы производства, требования к качеству, затраты и техническая сложность. Давайте рассмотрим эти ключевые различия.
— Ручная сборка печатной платы
Ручная сборка требует от опытных техников использования микроскопов, пинцетов и паяльников для тщательного размещения и присоединения компонентов к печатным платам вручную. Это обеспечивает огромную гибкость во время прототипирования, когда изменения в конструкции еще происходят.
Инженеры могут изменять размещение компонентов или менять детали без обширного перепрограммирования, как это требуется при использовании автоматизированного оборудования. Для мелкосерийного производства ручная сборка позволяет снизить затраты на запуск, поскольку требуется минимальное оборудование. Однако это неизбежно снижает скорость. Заполнение плат вручную довольно утомительно и требует много времени, что делает ручные методы неподходящими для средних или высоких объемов производства.
Техники должны пройти обширное обучение, чтобы стать экспертами в тонком процессе точного позиционирования и пайки компонентов. Но человеческая склонность означает, что некоторые несоответствия и ошибки неизбежны. Каждая плата, произведенная вручную, не будет идентичной.
Хотя проверка каждой платы может смягчить это, более частые шаги контроля качества влияют на пропускную способность. Расходы на ручной труд в масштабе также быстро растут. Тем не менее, для сборки очень сложных или небольших по объему плат опытные специалисты по-прежнему доминируют.
— Автоматизированная сборка печатных плат
Напротив, автоматизированная сборка использует передовое роботизированное оборудование для размещения и пайки компонентов. Программируемые машины Pick-and-Place точно заполняют платы на порядок быстрее, чем это возможно для человека. Для крупносерийного производства автоматизация достигает непревзойденной согласованности и скорости с минимальными ошибками.
Но сначала машины требуют обширного предварительного программирования на основе дизайна платы для определения процедур размещения. Это не обеспечивает гибкости, поскольку любые изменения компонентов или макета впоследствии означают перепрограммирование линий.
Хотя автоматизированный оптический осмотр и тестирование выявляют большинство дефектов, системам не хватает человеческого суждения для обнаружения тонких аномалий. Переделка также оказывается сложной, поскольку техники не могут просто подправить отдельные соединения. Вместо этого исправление проблем требует снятия платы с линии и либо перепрограммирования системы, либо выполнения ручной подкраски.
Постоянные затраты на автоматизированное оборудование и программирование оправдываются только после амортизации на тысячах плат. Автоматизация позволяет производить круглосуточно без участия оператора, но снижение затрат на рабочую силу компенсируется более высокими капитальными затратами.
Для небольших компаний может оказаться сложным вкладывать в бюджет шестизначные суммы в фирменные системы подбора и размещения, чтобы просто начать. Однако крупные OEM-производители, работающие в крупносерийном производстве, рассчитывают на автоматизацию, чтобы оставаться конкурентоспособными.
Ниже приведена сравнительная таблица, обобщающая основные различия между ручной и автоматизированной сборкой печатных плат:
|
фактор
|
Ручная сборка
|
Автоматическая сборка
|
|
Бюджет
|
Более низкие первоначальные затраты, более высокие затраты на рабочую силу
|
Более высокие первоначальные инвестиции
|
|
Скорость
|
Очень медленный, утомительный процесс
|
Очень быстро, без присмотра
|
|
Переналадка/Гибкость
|
Легко вносимые изменения в конструкцию
|
Требуется перепрограммирование линий для каждого изменения
|
|
Требования к труду
|
Высококвалифицированные технические специалисты
|
Меньшая численность персонала плюс квалифицированные программисты
|
|
Качество
|
Подвержен человеческим ошибкам и несоответствиям
|
Высокая последовательность и точность
|
|
Объем Пригодность
|
Идеально подходит для прототипов и небольших партий
|
Оптимизировано для массового производства
|
|
Контроль над процессом
|
Большая способность обнаруживать едва заметные дефекты посредством осмотра
|
Больше зависит от программирования и машинного зрения
|
|
Восстановление после сбоя
|
Более легкая доработка паяных соединений
|
Сложное перепрограммирование только для ремонта
|
По сути, ручные методы поддерживают сложность малых объемов, тогда как автоматизация способствует согласованности больших объемов. Проницательные инженеры будут использовать лучшее из обоих миров, объединяя ручные и автоматизированные процессы для оптимальной гибкости, качества и контроля затрат.
Цель состоит в том, чтобы определить идеальный баланс между эффективностью автоматизации и ручными методами для конкретного продукта. Обладая опытом во всем спектре методов сборки, наша опытная команда готова помочь определить идеальные решения, соответствующие вашему конкретному применению.
Сборка печатных плат малого, среднего и большого объема
Объемы сборки печатных плат сильно различаются в зависимости от сектора и области применения. Оптимизация процессов для ежемесячного производства 1,000 плат подразумевает совершенно иные соображения, чем для производства миллиона плат в год. Давайте рассмотрим, как различаются факторы сборки для мелко-, средне- и крупносерийного производства.
Малый объем печатных плат
На нижнем уровне объемы менее 1,000 плат в месяц составляют сборку с малым объемом. Здесь гибкие ручные методы, как правило, наиболее практичны и экономически эффективны. Постоянные затраты на специализированное оборудование могут быть оправданы только при больших объемах.
При небольших объемах квалифицированные специалисты могут вручную аккуратно размещать и паять компоненты без излишеств вроде автоматизированного оптического контроля. Минимальные затраты на запуск делают ручную сборку доступной для небольших компаний. Более короткие циклы сборки также легче планировать, когда мощности не зарезервированы на фиксированных автоматизированных линиях.
Недостатком является меньшая производительность, более высокие затраты на рабочую силу и потенциальные несоответствия качества. Однако практический подход позволяет инженерам корректировать проекты или настраивать сборки. При уделении внимания контролю качества и отбору ручные методы дают высокую отдачу для сложных сборок малого объема.
Средний объем PCBA
В среднем сегменте объемы от 1,000 до 10,000 XNUMX плат в месяц сигнализируют о выгодах от умеренной автоматизации. Производство масштабируется достаточно, чтобы потенциально окупить инвестиции в базовые машины Pick-and-Place или селективную пайку.
Это дополняет ручные действия, чтобы повысить производительность повторяющихся задач, сохраняя гибкость для пользовательских элементов. Баланс эффективности автоматизации с ручным контролем и доработкой позволяет экономично наращивать объемы до средних.
Тестирование и инспекции остаются важными мерами безопасности по мере роста объемов. Сочетание автоматизированных и ручных методов обеспечивает масштабируемый мост перед переходом на полностью автоматизированные линии с большим объемом.
Большой объем печатных плат
Наконец, объемы, превышающие 10,000 XNUMX плат в месяц, требуют специализированных линий сборки большого объема. Здесь астрономическая пропускная способность современных систем Pick-and-Place и быстропаечных модулей приносит дивиденды.
При существенных фиксированных расходах, заложенных в бюджет заранее, автоматизация максимизирует согласованность и качество при долях затрат на ручную сборку. Крупносерийное производство печатных плат зависит от этих сложных, высокоточных методов, чтобы оставаться конкурентоспособным на мировом рынке.
Высокоавтоматизированные объекты работают практически круглосуточно, заводя подвесные моторы. Но при ограниченном ручном контроле строгие внутрипоточные испытания и проверки должны выявлять любые случайные дефекты. Высокообъемная автоматизация жертвует ручным управлением ради непревзойденной скорости и экономии за счет масштаба.
Ниже представлена таблица, в которой обобщено, как основные соображения различаются при сборке печатных плат малыми, средними и большими партиями:
|
фактор
|
Низкая громкость
|
Средний объем
|
Большой объем
|
|
Количества
|
<1,000 досок/месяц
|
1,000–10,000 XNUMX досок/месяц
|
>10,000 XNUMX досок/месяц
|
|
Стоимость соображений
|
Минимальные начальные затраты
|
Сбалансированные инвестиции
|
Максимальная автоматизация
|
|
Требования к труду
|
Высшее, ручное
|
Умеренный, смешанный
|
Нижний, ориентированный на программирование
|
|
Качественный подход
|
На основе инспекции
|
Повышенная автоматизация плюс инспекция
|
Автоматизированное встроенное тестирование
|
|
Тип сборки
|
Ручная
|
Ручной + умеренная автоматизация
|
Выделенные автоматизированные линии
|
|
Производственная среда
|
Гибкий Подход
|
Полуфиксированный
|
Непрерывное массовое производство
|
|
переналадка
|
Частые пересмотры возможны
|
Остается некоторая гибкость
|
Фиксированные автоматизированные процедуры
|
Понимание того, где объемы оправдывают переходы между ручными, полуавтоматическими и крупномасштабными методами, имеет решающее значение. Поиск оптимальных пересечений максимизирует качество и контроль затрат на протяжении всего масштабирования.
Обладая опытом во всем этом спектре, наш гибкий завод обладает гибкостью, позволяющей обеспечить как точность автоматизации, так и тщательность ручного труда.
Независимо от того, требуются ли вам сотни сложнейших прототипов или миллион плат, поступающих ежедневно, наша команда обладает знаниями и опытом, чтобы найти решения по сборке, соответствующие вашим конкретным объемам и производственным потребностям.
Терминология, связанная с производством печатных плат и печатных плат
Наконец, для лучшего понимания я собрал некоторую терминологию, связанную с печатными платами и процессом сборки печатных плат:
Кольцевое кольцо
Кольцевое кольцо относится к открытой медной области, окружающей металлизированное сквозное отверстие на печатной плате. Оно обеспечивает поверхность, к которой может прилипать припой, образуя надежное соединение между стволом PTH и площадкой или плоскостью на внешнем слое. Для обеспечения достаточной прочности паяного соединения требуется достаточная ширина кольцевого кольца.
DRC
Проверка правил проектирования (DRC) является важным этапом проверки в проектировании печатной платы. DRC анализирует схему платы по заданному списку ограничений, связанных с интервалами, зазорами, размерами контактных площадок и т. д. Любые нарушения помечаются для исправления дизайнерами. Это позволяет избежать потенциальных проблем с технологичностью на последующих этапах.
Удар сверлом
Удар сверла относится к месту, где сверло создаст отверстие в подложке печатной платы во время изготовления. Удары сверла представляют собой места переходных отверстий или сквозных отверстий, куда будут вставлены выводы компонентов.
Палец
Палец относится к длинному тонкому выступу, выступающему из контактной площадки, трассы или области заливки. Он используется для увеличения доступной контактной поверхности для пайки или монтажа компонентов. Пальцы помогают максимизировать механическое сцепление и электрическое соединение.
Укусы мышей
Укусы мыши — это небольшие пустоты, специально разработанные в медных элементах на печатной плате для предотвращения затекания припоя. «Укусы» ограничивают поток припоя, помогая предотвратить короткие замыкания между близко расположенными дорожками или контактными площадками во время сборки.
Аттенюатор
Площадка — это проводящая область (обычно медная) на поверхности печатной платы, где припаяны выводы или провода компонентов. Площадки подключаются к внутренним дорожкам слоя, обеспечивая электрическое соединение.
Панель
Панелью называется большая плата, из которой вырезаются отдельные печатные платы. Изготовление идентичных плат в виде панели повышает эффективность производства. Платы впоследствии депанелируются.
Вставить трафарет
Трафарет для пасты — это тонкий металлический лист, вырезанный лазером с отверстиями, соответствующими контактным площадкам на печатной плате. Во время сборки он наносит паяльную пасту точно на контактные площадки перед размещением компонентов.
Выбрать и место
Машины Pick and Place автоматически выбирают компоненты и аккуратно размещают их на контактных площадках печатной платы. Это автоматизирует заполнение плат при подготовке к пайке.
Самолет
Плоскость — это непрерывная медная область, служащая опорой низкого импеданса в цепи. Плоскостности обеспечивают большие сети заземления или питания, улучшая электрические характеристики.
Металлизированное сквозное отверстие (PTH)
PTH — это отверстия с проводящими стенками-стволами, позволяющие устанавливать соединения между слоями в многослойной печатной плате. Химическое осаждение осаждает медь для облегчения вставки компонентов.
Пого Пин
Pogo-штифты — это подпружиненные штифты, используемые для создания надежных временных электрических соединений, таких как сопряжение устройств ИКТ с платами во время тестирования. Штифты сжимаются при контакте.
Пайка оплавлением
Пайка оплавлением использует точно рассчитанный по времени нагрев для расплавления отложений паяльной пасты, образуя надежные электрические соединения между контактными площадками и выводами компонентов. Это основной процесс пайки при сборке SMT.
паяльной пасты
Паста для пайки содержит взвешенные частицы сплава припоя, смешанные с флюсом. Она печатается на контактных площадках, обеспечивая временное сцепление компонентов перед постоянной пайкой оплавлением.
Почему PCBasic — надежный производитель печатных плат
За 15 лет совершенствования своего ремесла PCBasic заслужила репутацию надежного поставщика образцовых решений PCBA. Мы придерживаемся своей приверженности предоставлению быстрого обслуживания без ущерба качеству.
Наш опыт во всем спектре услуг по проектированию печатных плат и технологий печатных плат позволяет нам находить и внедрять индивидуальные решения, соответствующие уникальным требованиям каждого клиента.
Наша дальновидная разработка фирменных систем управления демонстрирует нашу приверженность цифровому интеллекту и закрепляет наш статус лидера отрасли.
Более того, мы накопили бесценный опыт, работая в различных секторах, благодаря нашему строгому подходу к созданию прототипов, тестированию и обеспечению функциональности в первую очередь.
Сотрудничая с PCBasic, вы получаете ресурс, который поможет вам полностью понять ваши цели и обеспечить бесперебойный путь от концепции до поставки.
Наша ориентация на качество в сочетании с духом сотрудничества делает нас идеальным производственным партнером для вашего следующего проекта по сборке печатных плат.
