Che cos'è l'assemblaggio PCB?

Cos'è l'assemblaggio PCB?

Assemblaggio PCBsi riferisce al processo di assemblaggio di tutti i componenti elettronici come resistori, transistor, diodi, ecc. su un circuito stampato e il metodo di assemblaggio può essere manuale o meccanico.   Le persone spesso confondono l'assemblaggio di PCB con la produzione di PCB, poiché coinvolgono processi completamente diversi.   Per quanto riguarda la produzione di PCB, coinvolge una gamma molto ampia di processi tra cui progettazione e prototipazione, mentre l'assemblaggio del circuito stampato inizia dopo la fabbricazione del PCB ed è tutta una questione di posizionamento dei componenti.

3 tipi di tecnologie di assemblaggio PCB

Il progresso delle tecnologie elettroniche ha offerto maggiori possibilità per l'assemblaggio di PCB.   Ora ci sono tre tecnologie di assemblaggio comunemente utilizzate, una è SMT (tecnologia a montaggio superficiale), la seconda è THT (tecnologia Thru-Hole) e la terza è una combinazione delle prime due.

Tecnologia a montaggio superficiale

Assemblaggio PCB SMT

L'assemblaggio SMT viene assemblato principalmente mediante saldatura di dispositivi a montaggio superficiale (SMD) sul PCB.   Poiché il pacchetto standard di componenti SMD è piccolo, l'intero processo deve essere attentamente controllato per garantire l'elevata precisione e la temperatura adeguata dei giunti di saldatura.   Fortunatamente, SMT è una tecnologia di assemblaggio completamente automatizzata che preleva automaticamente i singoli componenti e li posiziona sul PCB con estrema precisione.

Tecnologia a foro passante

THT è una tecnologia di assemblaggio PCB più tradizionale in cui l'installatore inserisce componenti elettronici come condensatori, bobine e resistori e induttori di grandi dimensioni nel circuito attraverso i fori.   Rispetto all'SMT, il montaggio a foro passante consente l'assemblaggio di componenti di grandi dimensioni e fornisce un legame meccanico più forte, che è anche più adatto per test e prototipazione.   continua Assemblaggio PCB THT>>

Tecnologia mista di assemblaggio PCB

I prodotti elettronici tendono ad essere progettati per essere di dimensioni più piccole e avere più funzioni, ponendo quindi esigenze più elevateassemblaggio del circuito stampato.  Le persone hanno bisogno di assemblare circuiti altamente complessi in uno spazio limitato, è difficile ottenere l'effetto desiderato utilizzando solo SMD o PTH, dobbiamo combinare la tecnologia SMT e THT.   Quando si utilizza la tecnologia di assemblaggio misto di circuiti stampati, è necessario apportare le opportune modifiche per semplificare la saldatura e l'assemblaggio.

Processo di assemblaggio del PCB

Passaggio 1: stencil con pasta saldante

Nella prima fase, sulla scheda verrà applicata la pasta saldante.  La pasta saldante è grigia ed è costituita da minuscole sfere metalliche composte da 96,5% di stagno, 3% di argento e 0,5% di rame. Assicurati di usarla in una quantità controllata e assicurati che sia applicata nella posizione esatta.  Nell'aAssemblaggio PCBlinea, i circuiti stampati e le mascherine di saldatura vengono trattenuti da morsetti meccanici e la quantità esatta di pasta saldante viene applicata nelle aree desiderate.  La macchina applicherà l'impasto liquido allo stencil fino a coprire uniformemente ciascuna area aperta.   Infine, quando rimuoviamo lo stencil possiamo vedere che la pasta saldante rimane al suo posto.

Passaggio 2: scegli e posiziona

Nella seconda fase, dobbiamo utilizzare la macchina pick and place in grado di posizionare automaticamente i componenti a montaggio superficiale sui circuiti stampati.   Attualmente, i componenti SMD sono ampiamente utilizzati su tipi di PCB, che possono essere assemblati con alta efficienza.  In passato, il pick and place veniva applicato manualmente e l'assemblatore doveva prestare molta attenzione durante il processo per assicurarsi che tutti i componenti fossero posizionati nella giusta posizione.  Sebbene il pick and place automatico sia gestito da robot in grado di lavorare 24 ore su 24, 7 giorni su 7 senza fatica, ha migliorato la produttività e ridotto in larga misura gli errori.   La macchina preleva i circuiti stampati con la sua presa a vuoto e li sposta poi nella stazione pick and place.  Il robot posiziona quindi il PCB sulla stazione e i componenti SMD verranno posizionati sopra la pasta saldante nelle posizioni previste.

Passaggio 3: saldatura a rifusione

Dopo il pick and place, l'assemblaggio del PCB passerebbe al processo di saldatura a rifusione.  I circuiti stampati verrebbero trasferiti in un grande forno di rifusione attraverso il nastro trasportatore.  Il forno riscaldava i cinghiali ad alte temperature, normalmente circa 250 gradi Celsius, per sciogliere la saldatura nella pasta saldante.   Una volta terminato il processo di riscaldamento, i circuiti verrebbero spostati attraverso il forno che consiste in una serie di riscaldatori più freddi, che aiuterebbero a raffreddare e solidificare la lega di saldatura fusa.  Durante la saldatura a riflusso, dovremmo prestare attenzione ad alcune schede speciali, prendendo ad esempio i PCB a due facce.   Ciascun lato dei PCB a due lati deve essere stampato e saldato a rifusione separatamente. Normalmente, il lato con meno componenti verrebbe saldato per primo, quindi l'altro lato.

Passaggio 4: ispezione

È necessario testare la funzionalità dei circuiti stampati assemblati; il processo di riflusso potrebbe comportare una connessione scadente o addirittura una mancanza di connessione.  Anche il movimento durante la saldatura a riflusso può causare cortocircuiti. Pertanto, l'ispezione è un passaggio fondamentale durante il processo di assemblaggio. Esistono diversi metodi per verificare gli errori e quelli comunemente utilizzati sono i controlli manuali, l'ispezione a raggi X e l'ispezione ottica automatica.  È possibile eseguire ispezioni periodiche dopo la saldatura a riflusso, in modo da poter identificare eventuali problemi fino a quando l'assemblaggio della scheda del circuito passa al processo successivo.  Tale ispezione può aiutare i produttori a risparmiare molto denaro perché prima rilevano un problema, prima può essere risolto senza sprecare tempo, risorse umane e materiali.

Passaggio 5: inserimento del componente con foro passante

Oltre ai componenti SMD, potrebbe essere necessario assemblare alcuni circuiti stampati con altri tipi di componenti come componenti a foro passante o PTH.  Allora come assemblare questi componenti?  Bene, ci sono fori placcati nei circuiti stampati, che forniscono l'accesso ai componenti PCB per trasferire i segnali da un lato all'altro della scheda.  Pertanto, la pasta saldante è utilizzabile in questo caso, quindi dobbiamo utilizzare altri metodi di saldatura per inserire componenti PTH come la saldatura manuale e la saldatura ad onda.

Passaggio 6: test funzionale

Nell'ultima fase, verrà eseguita l'ispezione finale per testare la funzionalità del PCBA, chiamiamo questo processo un "test funzionale".  Questo test simulerà il normale funzionamento del PCB e monitorerà le caratteristiche elettriche del PCB quando l'alimentazione e il segnale analogico passano attraverso il PCB per giudicare se il PCBA è qualificato.

Suggerimenti per eseguire meglio l'assemblaggio del PCB

Dopo aver spiegato nel dettaglio il processo di assemblaggio del circuito stampato, vorremmo ora offrire alcuni suggerimenti che possano migliorare la qualità del PCBA.

Dimensioni del componente

È di grande importanza selezionare la dimensione corretta del package per ciascun componente sulle schede durante il periodo di progettazione del PCB, in generale suggeriamo di scegliere package più grandi. La scelta di package più piccoli potrebbe comportare potenziali problemi durante la fase di assemblaggio della scheda circuitale, che richiederebbe molto tempo per la modifica del circuito. Mentre per alcune modifiche complicate come lo smontaggio e la saldatura dei componenti, rimontare l'intero circuito è molto più semplice.

Impronta dei componenti

L'ingombro dei componenti è un'altra considerazione chiave dell'assemblaggio del PCB.  Ogni impronta deve essere creata esattamente secondo il modello del terreno specificato nella scheda tecnica di ciascun componente integrato. Molti problemi possono derivare da un ingombro errato, ad esempio l'applicazione di calore non uniforme al componente integrato durante il processo di saldatura, facendolo aderire solo a un lato del PCB anziché a entrambi i lati.  Inoltre, anche i componenti SMD passivi come resistori, condensatori e induttori sarebbero interessati principalmente a causa delle dimensioni errate del disegno del terreno associato al componente e della diversa ampiezza delle piste collegate ai due pad del componente, o della pista la larghezza è troppo ampia.

Spaziatura tra i componenti

Il surriscaldamento causato da uno spazio insufficiente tra i componenti è una delle principali cause di guasto del PCB e questo problema è più pronunciato in alcuni circuiti altamente complessi. Posizionare un componente troppo vicino a un altro può causare una serie di problemi, il più grave dei quali può portare alla riprogettazione e alla rifabbricazione del PCB, un processo dispendioso in termini di tempo che aggiunge costi inutili.  Quando applichiamo macchine di assemblaggio e test automatizzate, è importante garantire che ogni componente sia tenuto a distanza dalle parti meccaniche, dal bordo della scheda e da tutti gli altri componenti.  Una distanza troppo ridotta tra i componenti o i componenti ruotati in modo errato può causare problemi durante il processo di saldatura ad onda.  Ad esempio, se una componente più alta precede una componente di altezza inferiore lungo il percorso percorso dall'onda, la saldatura si indebolirà.

Distinta base aggiornata

Sia per i processi di progettazione che di assemblaggio di PCB, è fondamentale assicurarsi che la distinta base (BOM) sia sempre aggiornata. Eventuali errori o imprecisioni nella distinta base possono causare grossi problemi, che potrebbero ritardare l'intera fase di assemblaggio poiché i produttori devono dedicare molto tempo per capire e risolvere il problema.  Per garantire l'accuratezza e la validità della distinta base, ogni volta che aggiorni il progetto del PCB, dovresti rivedere la distinta base in modo approfondito e attento.  Ad esempio, se viene aggiunto un nuovo componente a un progetto esistente, è necessario assicurarsi che la distinta base venga aggiornata di conseguenza.

Uso dei fiducial

I fiduciari sono forme arrotondate di rame, svolgerebbero il ruolo di punti di riferimento per le macchine di assemblaggio pick and place. Utilizzando i fiducial, le apparecchiature automatizzate possono identificare l'orientamento della scheda e assemblare componenti a montaggio superficiale a passo fine. I fiduciari possono essere suddivisi in due classi: fiduciari globali e fiduciari locali. I fiducial globali vengono utilizzati per posizionare sul bordo dei circuiti stampati in modo che l'orientamento della scheda nel piano X-Y possa essere rilevato dalle macchine pick and place. Per quanto riguarda i fiducial locali, sono posizionati vicino agli angoli dei componenti SMD quadrati, il che consente alle macchine pick and place di individuare accuratamente l'impronta di un componente e può aiutare a ridurre gli errori di posizionamento durante l'assemblaggio del PCB. In una parola, i fiducial sono molto importanti per l'assemblaggio del PCB, soprattutto quando sulla scheda sono coinvolti molti componenti non distanti tra loro.