PCB-assemblageproces: alles wat u moet weten

Introductie

Als u wilt dat uw printplaat (PCB) slaagt, moet u weten hoe deze in elkaar wordt gezet. Het PCB-assemblageproces lijkt misschien een eenvoudige "hands-off" -benadering, maar er zijn veel manieren waarop fouten in dit stadium kunnen gebeuren.

Het printplaatassemblageproces is complex. De volgorde kan variëren. Er zijn echter enkele basisprincipes die in de meeste gevallen van toepassing zijn. We geven u een overzicht van hoe het printplaatassemblageproces eruitziet. We zullen ook ingaan op de ontstaansgeschiedenis van de industrie en de veranderingen die zich daarin voordoen.

PCB-assemblageproces

Wat u moet weten over het PCB-assemblageproces?

Het PCB-assemblageproces is complex en omvat veel stappen, maar voordat u weet hoe u het moet doen, moet u begrijpen wat PCB-assemblage is. PCB staat voor printplaat. Een printplaat is een plat bord waarop elektronische componenten zijn bevestigd. Deze elektronische componenten omvatten weerstanden, condensatoren, transistors, diodes en geïntegreerde schakelingen (IC).

Het doel van een printplaat is om alle verschillende elektrische componenten in een elektronisch apparaat met elkaar te verbinden. Zijn bijvoorbeeld als computer of televisietoestel. De elektronische componenten op de printplaat zijn met elkaar verbonden via koperen sporen. Dit vormt een elektrisch circuit. Hierdoor kan elektriciteit van de ene component naar de andere stromen zonder te worden onderbroken door andere componenten ertussen.

Het belangrijkste onderdeel van elk PCB-assemblageproces is het ontwerpen van uw eigen aangepaste printplaten. Het is het beste om CAD-software zoals EagleCAD of KiCad te gebruiken voordat u ze opstuurt voor productie, zodat ze exact aan uw specificaties voldoen wanneer ze terugkomen van de productie.

U moet er ook voor zorgen dat uw ontwerp voldoet aan alle industrienormen. Zo kan het probleemloos worden gebruikt met andere systemen binnen uw bedrijf of branche, zonder compatibiliteitsproblemen of problemen met de stroomvoorziening bij het installeren van nieuwe producten in bestaande systemen op verschillende locaties in de magazijnen of kantoren van uw bedrijf wereldwijd.

Soorten PCB-assemblageproces

3 soorten PCB-assemblageproces

Wanneer u op zoek bent naar een PCB-assemblageproces, is het belangrijk om te weten waar u aan begint. Het hele proces van het maken van een printplaat kan ingewikkeld en verwarrend zijn, maar als u weet waarnaar u moet zoeken, kunt u de juiste pasvorm voor uw behoeften vinden.

Er zijn drie hoofdtypen PCB-assemblageprocessen: doorsteekmontage (Through-Hole Technology), oppervlaktemontage (SMT) en gemengde technologie (Mixed Technology Assembly Process). Elk proces heeft zijn eigen voor- en nadelen en geeft uw product een andere uitstraling. Welk proces is het meest geschikt voor u? Laten we ze eens nader bekijken!

THT-montage

Assemblageproces met doorlopende gatentechnologie

Deze technologie verwijst naar de manier waarop componenten op de printplaat worden aangesloten en op hun plaats worden gesoldeerd.

Bij doorsteektechnologie worden componenten bovenop de printplaat geplaatst en vervolgens vastgesoldeerd. Het soldeer vormt een mechanische verbinding tussen de twee materialen, wat zorgt voor een veilige en stabiele verbinding. Om die reden wordt doorsteektechnologie vaak gebruikt in toepassingen waar betrouwbaarheid essentieel is.

De meest voorkomende soorten doorsteekcomponenten zijn weerstanden (zowel vaste als variabele), transistoren (NPN en PNP), diodes, condensatoren, IC's (geïntegreerde schakelingen), LED's (lichtgevende diodes), spoelen, transformatoren , zekeringen en relais (schakelaars). Sommige printplaten ondersteunen ook doorsteekcomponenten die jumpers worden genoemd en waarmee bepaalde instellingen, zoals spanningsniveaus of andere parameters, kunnen worden gewijzigd.

SMT-montage

Montageproces voor Surface Mount-technologie

Dit assemblageproces is een populaire keuze voor elektronicafabrikanten omdat het hen in staat stelt geld te besparen op materiaal- en arbeidskosten.

Het proces omvat het plaatsen van componenten op het bord in plaats van doorlopende montage, waarbij kabels in gaten in het bord worden gestoken. De gaten zijn vaak kleiner dan de aansluitdraden, waardoor dit type montage goedkoper en eenvoudiger is dan doorlopende montage.

Dit type montage kan handmatig of met een geautomatiseerde machine worden uitgevoerd. Handmatige montage vereist meer vaardigheid van de monteur, maar geautomatiseerde systemen zorgen voor hogere productiesnelheden.

Gemengde Technologie Assemblage

Assemblageproces met gemengde technologie

Dit is een proces waarbij zowel SMT- als Through-Hole-technologie wordt gebruikt. Het belangrijkste voordeel van deze methode is dat zeer kleine componenten, zoals IC's en weerstanden, met SMT- technologie kunnen worden gemonteerd, terwijl grotere componenten zoals connectoren en transformatoren op hun plaats worden gehouden door middel van Through-Hole-montage.

Het assemblageproces met gemengde technologieën biedt meer flexibiliteit in de soorten printplaten die je kunt maken, maar het heeft ook enkele nadelen. Het eerste nadeel is dat, omdat je verschillende soorten printplaten combineert , het ontwerp flexibel genoeg moet zijn om ze allemaal te kunnen verwerken. Dit betekent dat het lastiger is om te garanderen dat je product naar behoren werkt als je een assemblageproces met gemengde technologieën gebruikt.

Stappen in het PCB-assemblageproces

8 belangrijke stappen in het PCB-assemblageproces

Er zijn acht belangrijke stappen in het PCB-assemblageproces. Als u met kostenproblemen wordt geconfronteerd, is het misschien niet praktisch om kortere wegen te nemen. Als u het zich kunt veroorloven en het meeste uit uw product wilt halen, dan zijn dit 8 stappen in het PCB-assemblageproces die u kunnen helpen ervoor te zorgen dat er geen ruimte is voor fouten.

Materiële voorbereiding en onderzoek

Deze stap wordt gebruikt om de materialen te evalueren die voor de PCB's zullen worden gebruikt. De materialen worden op kwaliteit onderzocht en vervolgens klaargemaakt voor gebruik. De materialen moeten worden gecontroleerd op eventuele gebreken en als die er zijn, moeten ze buiten gebruik worden gesteld.

Componentplaatsing

Het doel van deze stap is ervoor te zorgen dat alle elektronische componenten goed op de printplaat worden geplaatst en correct met elkaar worden verbonden. Componenten worden vervolgens bovenop het sjabloon geplaatst en verbonden met geleidende plakband.

Golf solderen

Een soldeermethode waarbij warmte, een flux en druk worden gebruikt om elektronische componenten met elkaar te verbinden. Het wordt gebruikt om de kabels op het lichaam van een elektronische component te solderen.

De draden zijn bevestigd met een golfsoldeermachine die in een golfachtige beweging door de componenten beweegt. Door de warmte van de machine smelt het soldeer en kan het rond de draad en in alle hoeken van het onderdeel vloeien voordat het weer afkoelt.

Stencilvoorbereiding

Het sjabloon is meestal gemaakt van een papier- of plasticachtig materiaal en heeft openingen op elk van de gewenste soldeerpunten op de printplaat. Als u geen goed geprepareerd sjabloon hebt, kunt u inconsistente resultaten krijgen. Dit tast de printplaat aan tijdens de daadwerkelijke montage en kan mogelijk uw product beschadigen.

Soldeerpasta Stenciling

Een proces waarbij twee of meer geleidende materialen worden samengevoegd om een enkele verbinding te vormen. De meest voorkomende soldeerverbindingen zijn doorlopende gaten, opbouwmontage en golfsolderen.

Through-hole solderen houdt in dat een component in een opening in de printplaat wordt gestoken en vervolgens wordt gesoldeerd op pads aan tegenovergestelde randen van het gat. Dit levert een permanente verbinding op die niet gemakkelijk kan worden gedemonteerd. Op oppervlaktemontagetechnologie kunnen de componenten dan direct op het oppervlak van het bord of op een substraat zoals keramiek of plastic.

SMC/THC-plaatsing

In deze stap worden de componenten op de printplaat geplaatst. De onderdelen zijn zo op het bord geplaatst dat ze gemakkelijk toegankelijk zijn tijdens het solderen. Dit wordt gedaan door het onderdeel zo te plaatsen dat de pootjes of draden naar boven en naar beneden wijzen, of zijwaarts, waardoor ze gemakkelijk toegankelijk zijn als ze eenmaal zijn gesoldeerd.

De onderdelen kunnen handmatig of automatisch worden geplaatst met behulp van geautomatiseerde plaatsingsapparatuur.

Om schade tijdens het plaatsen en solderen te voorkomen, is het belangrijk dat alle componenten met minimale tussenruimte worden geplaatst om kortsluiting en oververhitting te voorkomen.

Solderen met reflow

Bij de assemblage van printplaten vindt reflow-solderen plaats wanneer de printplaat tot een extreem hoge temperatuur wordt verhit om de soldeerpasta te smelten en aan de koperen sporen van de printplaat te hechten. Het doel van reflow-solderen is het creëren van sterkere verbindingen tussen geleidende sporen op een printplaat en weerstanden of andere componenten die aan die sporen zijn bevestigd.

PCB-inspectie

Inspectie

Het PCB-assemblageproces is een complexe opeenvolging van stappen. Het moet worden uitgevoerd om het eindproduct succesvol te laten zijn. Er kan op elk moment tijdens dit proces een defect optreden, en als dat toch gebeurt, kan dit leiden tot defecte componenten of zelfs tot het volledig uitvallen van de printplaat.

Inspectie is het belangrijkste onderdeel van dit proces, omdat het fabrikanten in staat stelt defecten op te sporen voordat ze onderdeel worden van het eindproduct. Dit helpt de kosten te verlagen door afval te verminderen en de efficiëntie te verbeteren.

Er zijn ook drie soorten inspecties. Elke printplaat doorloopt dit soort inspecties om de kwaliteit te waarborgen:

Handmatige inspectie

De handmatige inspectiestap van het PCB-assemblageproces is precies hoe het klinkt. Een mens inspecteert de printplaat en vergelijkt deze met het originele ontwerp. De inspecteur zoekt naar eventuele problemen die tijdens het productieproces zijn ontstaan. Voorbeelden zijn losse onderdelen of verkeerde plaatsing. Als er problemen worden gevonden, worden deze met de hand opgelost voordat verder wordt gegaan met de volgende stap in het assemblageproces.

Optische inspectie

Nadat de componenten op de printplaat zijn gesoldeerd, worden ze geïnspecteerd om er zeker van te zijn dat ze correct zijn uitgelijnd en dat alle soldeerverbindingen sterk en veilig zijn. De optische inspectieapparatuur die voor deze stap wordt gebruikt. Dit is typisch een LED-microscoop met hoge vergrotingsmogelijkheden en een heldere lichtbron

De glasplaatjes die worden gebruikt om elke printplaat vast te houden, moeten schoon en vrij van verontreinigingen zijn. Dit om ervoor te zorgen dat de beeldkwaliteit van de microscoop niet wordt beïnvloed. De technicus die deze taak uitvoert, gebruikt een pincet om elk bord te hanteren. Ze zorgen ervoor dat hij geen van de oppervlakken met zijn handen aanraakt of verontreinigt met olie van zijn huid.

X-ray inspectie

Deze inspectie wordt uitgevoerd nadat alle componenten zijn gesoldeerd en voordat enig ander proces plaatsvindt.

De röntgenmachine stuurt stralen naar de printplaat. Deze stralen weerkaatsen tegen de interne componenten en geven er een beeld van op een monitor. Een röntgentechnicus kan dan eventuele defecten in de assemblage zien, zoals ontbrekende of verkeerd geplaatste onderdelen.

Als er in deze stap geen defecten worden gevonden, betekent dit dat al het solderen correct is uitgevoerd. Het betekent dat alle componenten veilig op hun plaats op het bord zitten.

Wat u moet overwegen vóór de PCB-assemblage

PCB-assemblage is een complex proces dat veel werk, aandacht voor detail en planning vereist. Voordat u met het montageproces begint, zijn er verschillende dingen waar u rekening mee moet houden.

Componentindeling

De lay-out van de componenten is een van de belangrijkste aspecten van PCB-assemblage. Dit komt omdat de plaatsing van componenten op de printplaat een aanzienlijke invloed kan hebben op de prestaties, betrouwbaarheid en kosten van uw eindproduct. Als je niet de tijd neemt om goed na te denken over waar elk onderdeel op je bord terechtkomt, is de kans groot dat iets niet goed werkt of voortijdig uitvalt.

Afstand tussen gaten en via's

Wanneer u uw printplaat in elkaar zet, moet u beslissen hoe ver de gaten en via's uit elkaar staan. Dit is belangrijk omdat het de afstand tussen uw componenten bepaalt, wat belangrijk is voor zowel solderen als EMI-afscherming. Hoe dichter de gaten bij elkaar liggen, hoe gemakkelijker het is om componenten op hun plaats op het bord te solderen. Dit betekent echter ook dat de EMI-afscherming zwakker zal zijn. Hoe verder je gaten uit elkaar staan, hoe sterker je EMI-afscherming zal zijn, maar dit betekent ook dat het langer zal duren om elk onderdeel op zijn plaats te solderen.

Koperen Pads

Deze vormen de basis van uw circuit, dus ze moeten zorgvuldig worden ontworpen en geplaatst. Koperen pads maken verbindingen tussen componenten mogelijk en helpen elektriciteit door uw hele circuit te geleiden. Als een koperen pad te klein is of te ver uit elkaar ligt, kan het niet genoeg elektriciteit geleiden om goed te werken. Als het te groot is of te dicht bij elkaar staat, bestaat de kans dat meer dan één component per ongeluk met elkaar wordt verbonden en problemen met uw circuit veroorzaakt.

Conclusie

Uiteindelijk, als u van plan bent PCB's opnieuw te bewerken, is het ten zeerste aan te raden om een PCB-productiebedrijf op te halen. Degenen die u kiest, moeten niet bezuinigen op het montagewerk van uw printplaat. Het werk van een PCB-ontwerper gaat niet alleen over het ontwerpen van geweldige printplaten. Ze zorgen er ook voor dat ze voldoen aan de specificaties van hun klanten en eenvoudig in te passen zijn in het eindproduct.