PCB muntaketa

PCBA Zirkuitu Inprimatuzko Plaka Muntaketaren laburdura da, eta osagai elektronikoak PCB batean soldatzeko prozesuari egiten dio erreferentzia zirkuitu-sistema oso bat osatzeko. Produktu elektronikoen fabrikazioan funtsezko urratsa da.

Batez ere Zuloen Teknologia (THT), Gainazaleko Muntaketa Teknologia (SMT) eta teknologia hibridoa. THT-k zuloetatik sartutako konektoreak dituzten osagaiak soldatzen ditu, SMT-k zuzenean PCB gainazalean soldatzen ditu osagaiak, eta teknologia hibridoak biak konbinatzen ditu.

Urratsek honako hauek barne hartzen dituzte: materialaren prestaketa, PCB ikuskapena, SMT (soldadura-pasta inprimaketa, osagaien kokapena, birfluxu bidezko soldadura), THT (berunaren prozesamendua, uhin bidezko soldadura), soldadura, kalitate-probak, garbiketa eta estaldura, eta azken muntaketa.

Diseinuaren arabera osagai diskretuak konektatzen ditu, seinaleen prozesamendua eta energiaren bihurketa bezalako funtzioak ahalbidetuz. Diseinua produktu fisikoetan eraldatzeko urrats gakoa da.

Oinarrizko prozesua antzekoa da, baina produktuaren konplexutasunaren, osagai motaren, ekoizpen eskalaren eta abarren arabera egokitzen da. Adibidez, zehaztasun handiko lote txikiko produktuek eskuzko ikuskapena gehi dezakete, eta masa-ekoizpenak, berriz, automatizazioan jartzen du arreta.

THT Zulo Zeharretako Teknologia da, non konektoreak dituzten osagaiak zuloetan sartzen diren soldadura egiteko. Abantailak: erresistentzia mekaniko handia, korronte handiko osagaietarako egokia; Desabantailak: espazio handia, eraginkortasun txikia.

SMT gainazaleko muntaketa teknologia da, muntaketa-dentsitate handia, osagaien tamaina txikia, ekoizpen automatizaturako egokitasuna, eraginkortasun handia eta kostu baxua bezalako abantailak dituena.

Teknologia hibridoa erabiltzen da produktuek THTren potentzia handia/erresistentzia mekanikoa eta SMTren dentsitate handia/tamaina txikia aprobetxatu behar dituztenean, hala nola, zulo-induktoreak eta gainazaleko muntaketa-txipak dituzten potentzia-moduluak.

Osagaien kostuek, PCB geruza kopuruak/tamainak/prozesuaren konplexutasunak, muntaketa zailtasunak, ekoizpen bolumenak, probak egiteko eskakizunak eta abarrek eragiten dute. Lote handiagoek unitateko kostuak murrizten dituzte, eta prozesu konplexuek, berriz, kostuak handitzen dituzte.

Kontsumo-elektronika: kostu baxua, dentsitate handia, miniaturizazioa; Industria-kontrola: egonkortasuna, interferentziaren aurkakoa; Gailu medikoak: zehaztasun eta fidagarritasun handikoak, estandarrak zorrotz betetzea eskatzen dutenak.

FR-4 bezalako material arruntak (produktu orokorretarako propietate elektriko/mekaniko onak) eta CEM-1 (kostu txikiagoa baina errendimendu eskasagoa). Hedapen termikoaren koefizienteak soldadura-junturaren fidagarritasuna eragiten du; alde handiek tentsio-arazoak sor ditzakete.

Aukeratu zirkuituaren konplexutasunaren arabera: geruza bikoitza zirkuitu sinpleetarako, geruza anitzekoa konplexuetarako. Geruza gehiagok bideratze-espazio gehiago ematen dute, baina kostu handiagoak dituzte, geruzen lerrokadurarako baldintza zorrotzagoak dituzte.

Tamaina handiko PCBek ekipamenduen mugak gainditzen dituzte; tamaina txikiagokoek manipulatzeko/soldatzeko zailtasunak sortzen dituzte, osagaien diseinuan eta beroaren xahuketan eragina izanik.

Pad-aren tamaina, forma eta tarteak zuzenean eragiten dute soldaduraren kalitatean. Pad txikiegiek juntura lehorrak eragiten dituzte; tarte txikiegiek zirkuitulaburrak zubitzea dakar.

Aire beroko soldadura berdintzea (HASL): kostu baxua baina lautasun eskasa, soldadura finean eragina duena; Nikel elektrolitiko bidezko murgiltze-urrea (ENIG): soldadura-gaitasun ona, zehaztasun handia, kostu handia; Soldadura-gaitasunerako kontserbagarri organikoa (OSP): kobrea babesten du, kostu moderatua, biltegiratze-baldintza zorrotzak.

Ikuskapen bisuala (marradurak, deformazioa), zunda hegalariaren/ICT probak (konektibitatea), analisi metalografikoa (barne egitura/xaflaketa).

Garbiketa ezpurutasunak kentzeko; OSPz tratatutako PCBak labean egin behar dira hezetasuna kentzeko eta soldadura-burbuilak saihesteko.

Gerber bezalako diseinu-fitxategiek osagaien diseinua eta plataformaren posizioak zehazten dituzte, eta muntaiaren oinarri gisa balio dute diseinuaren betetzea bermatzeko.

Osagaiak ezin dira instalatu, zirkuitulaburrak/zirkuitu irekiak elektrikoak, seinalearen interferentziak, beroa xahutze eskasa, eta horrek funtzionamendu-akatsak edo errendimendu-arazoak eragiten ditu.

Osagaien diseinu arrazoizkoa (saihestu gune trinkoak/iristeko zailak), pad-en diseinu optimizatua, SMT/THT bateragarritasuna, zuloen kokapena eta angelu zorrotzak eta traza luzeak saihesteko bideratzea.

Kontuan hartu errendimendu elektrikoa (parametroen parekatzea), paketeen bateragarritasuna padekin, fidagarritasuna, kostua eta horniduraren egonkortasuna.

THTrako zulo-paketeak (adibidez, DIP), espazio-okupazio handia; SMTrako gainazaleko muntaketa-paketeak (adibidez, SOP/BGA), dentsitate handikoak baina soldadura-zailtasun handiagoa (adibidez, BGAk tenperatura-kontrol zehatza behar du).

Soldadura eskasak juntura lehorrak eta soldadura faltsuak eragiten ditu. Oxidatutako/olioztatutako berunek aurretratamendua behar dute (garbiketa, eztainua).

Birsoldadura SMT osagaietarako egokia da; uhin soldadura zulodun eta SMT osagai handietarako egokia. Espezifikazioek prozesu bateragarriak adierazten dituzte normalean.

Lehenengo sartu-lehenengo irten (FIFO), tenperatura/hezetasun kontrolatua (20-25℃, %40-60 RH), laginketa erregularra eta iraungitako/susmagarriak diren osagaien probak/ezabatzea.

Zirkuituaren funtzionamendu anormala (parametro okerrak, txiparen matxura), zirkuitulaburrak/gainkargak eta PCB eta beste osagai batzuen kalteak.

Ikuskapen bisuala (kalteak, berunaren oxidazioa), parametro elektrikoen probak (multimetroa/LCR neurgailua) eta osagai kritikoen funtzionaltasun-probak (adibidez, txiparen programazioaren egiaztapena).

Gehiegizko tentsio termikoak txipetan barneko soldadura-junturak pitzatzea edo kondentsadoreetan dielektriko-haustura eragin dezake, parametroen desbideratzea edo matxura eraginez. Tenperatura-profila eta denbora kontrolatu behar dira.

Polarizatutako sinboloak (adibidez, kondentsadore ±, diodo geziak) PCB plaketan markatuta daude. Eskuzko instalazioak egiaztapen bisuala behar du; ekipamendu automatizatuak polaritate parametro programatuak behar ditu.

Parametroen desbideratzea eta ESD kalteak saihesteko, tenperatura/hezetasun kontrolatua (±2 ℃, % 40-60 RH) eta ESD babesa (zoru antiestatikoa, eskumuturreko uhalak, laneko arropa) behar ditu.

Printzipioa: Soldadura-pasta inprimatzea → osagaien kokapena → berotzea pasta urtzeko → hoztea soldadura egiteko. Tenperatura-profila: Aurreberotu (1-3 ℃/s 150-180 ℃-ra), busti (180-200 ℃, 60-120 s), birsortu (gailurra 217-235 ℃, 30-90 s), hoztu (3-6 ℃/s).

Printzipioa: Soldadura likidoak uhin bat sortzen du, eta PCBko eroaleak soldatzen dira bertatik igarotzean. Zulo-zuloetarako eta SMT osagai handietarako egokia.

Aplikazioak: Prototipoak egitea, konponketa eta automatizaziorako iristeko zailak diren guneak. Neurriak: 20-60W-ko soldadura-burdina, 0,5-1,0 mm-ko soldadura-hari, 300-350 ℃-ko tenperatura, 3-5 segundoko denbora, aurre-garbiketa eta ikuskapen ostekoa.

Prozesuaren arabera aukeratu: Berunik gabeko soldadura-pasta (Sn-Ag-Cu, 217-227℃) birfluxurako; berundun/berunik gabeko soldadura-barrak (Sn-Pb, 183℃ berundunentzat) uhin-soldadurarako; soldadura-haria eskuzko soldadurarako, bustigarritasuna eta kostua kontuan hartuta.

Prozesuaren parametroak kontrolatu (tenperatura-profila, soldadura-denbora), ekipoak kalibratu, langileak prestatu, material kualifikatuak erabili, AOI/X izpien ikuskapena egin eta akatsen berridazketa garaiz egin.

Juntura lehorra: Tenperatura egokitu, denbora luzatu, gainazalak garbitu; Zirkuitulaburra: Soldadura murriztu, diseinua optimizatu; Zubi-lana: Pasta-bolumena eta tenperatura-profila egokitu; Soldadura nahikorik ez: Pasta handitu, prozesua optimizatu; Soldadura zakarra: Fluxua gehitu, tenperatura egokitu.

Eginkizunak: Oxidoak kentzea, gainazaleko tentsioa murriztea, bustigarritasuna hobetzea. Motak: Ez-organikoa (jarduera handikoa, korrosiboa, garbiketa behar duena), organikoa (jarduera moderatua, korrosio txikia, garbiketa behar duena), erretxina-oinarritua (arrunta, ez-korrosiboa, garbiketarik gabekoa). Aukeratu prozesuaren eta produktuaren arabera.

Tg balioak substratuaren bero-erresistentzia zehazten du. FR-4 estandarrak Tg ~130-140℃ du, eta Tg altuko (≥170℃) materialek 250℃-ko birfluxu-pikoei eusten diete, delaminazio-arriskua murriztuz. Berunik gabeko prozesuek Tg≥150℃ behar dute.

SMT estandarra: 4/4mil (0.1/0.1mm); HDI prozesuek 2/2mil (0.05/0.05mm) lortzen dute zehaztasun handiko esposizioarekin eta kobrezko estaldura elektrolitikoarekin.

Jarraitu IPC-7351: QFP pad-aren zabalera +0.1-0.2mm berunaren zabaleraren arabera; 0603 pad-ek 0.65×0.65mm gomendatzen dute pad bakoitzeko 0.04-0.06mg soldadura-pasta lortzeko.

SAC305 nagusia (96.5Sn/3.0Ag/0.5Cu) 217℃-tan urtzen da, Sn-Pb eutektikoa (183℃) baino 34℃ altuagoa, eta birfluxu tenperatura altuagoak behar ditu.

0402 osagaiak: 0,12 mm-ko txantiloia; 0,5 mm-ko pausoa BGA: 0,1 mm-ko txantiloia, soldadura-bolak saihesteko % 85eko pad-eko irekierarekin.

IPC-A-610: Soldadura-pastaren desplazamendua pad-aren zabaleraren % 25 ≤; 0,1 mm 0,4 mm-ko pausoko QFPrako.

Goi-mailako makinek (adibidez, Fuji NXT) Cpk≥1.33, XY errepikagarritasuna ±25μm, θ zehaztasuna ±0.5° dituzte, 0201 osagaietarako eta 0.3 mm-ko pausoko BGArako egokiak.

MLCC kokapen-presioa: 0,3-0,5N (presio handiagoetan pitzatzeko arriskua); QFP konektoreak: 0,8-1,2N koplanaritaterako.

Optimizatu kokapenaren zehaztasuna (±0,05 mm), ziurtatu soldadura-pasta bolumen simetrikoa, birfluxu-arrapala-tasa ≤3 ℃/s tenperatura-gradientea minimizatzeko.

Aurreberotzea (150-180℃): 1-2℃/s-ko igoera; bustitzea (180-210℃): 60-90s; birfluxuaren gailurra 245-255℃, ≥217℃ 60-90s-tan; hoztea 2-4℃/s.

Nitrogenoak (O₂＜500 ppm) oxidazioa murrizten du eta bustigarritasuna hobetzen du, baina % 15-20 gehitzen dio prozesu-kostuei, fidagarritasun handiko aplikazioetarako egokia.

IPC-A-610 3. klasea: Soldadura-bolaren azaleraren % 10 ≤ hutsune-eremua; aplikazio kritikoek (adibidez, automobilgintzan) % 5 ≤ behar dute.

Soldadura bikoitzeko uhin-sistema: Uhin turbulenteak PCBaren lodieraren 1/3-1/2 murgiltzen du; uhin leunaren altuera PCBaren hondoaren azpitik 0,5-1 mm-ra dago.

Garbiketa gabeko fluxua: solido edukia % 10) bustigarritasuna hobetzen du, baina hondakin arriskua handitzen du, garbiketa bateragarria behar duelarik.

245-255 ℃-ko soldadura-potearen tenperaturan, abiadura 1,2-1,8 m/min; kobrezko PCB lodiek 1 m/min behar dute zuloa betetzeko.

Berunik gabeko soldadura: 350-380 ℃ puntako tenperatura, ≤3s kontaktu-denbora. Gehiegizko beroak kontaktu-zatiaren altxatzea edo berunaren oxidazioa eragiten ditu.

Soldadura-bolen eta pad-en arteko

Berotu aurretik 150-180 ℃-tan, berriro lantzeko tenperatura 320-350 ℃-tan, aire-abiadura 4-6 (20-30 L/min) berunaren deformazioa saihesteko.

Urtsua: ekologikoa baina tenperatura altua behar du (60-80℃), korrosio arriskua; Disolbatzailea (adibidez, NMP): eraginkorra baina leherketen aurkako ekipamendua behar du, KOLen murrizketak.

IPC-TM-650: Hondakin ionikoa 10⁹Ω.

Abiadura handiko AOI-k 0402 osagaien akatsen % 95 edo gehiago estaltzen ditu, QFP zubi/falta diren konektoreen % 98 edo gehiago, baina BGA barneko hutsuneekin arazoak ditu.

Mikro-fokuko X izpiek 5 μm-ko bereizmena lortzen dute, 0,3 mm-ko BGA junturak eta 20 geruzako PCB barnealdeak detektatuz.

Zehaztasun handiko ICT-k 0,1Ω azpiko irekidurak detektatzen ditu, iltze-ohearen kontaktu-erresistentzia

IPC-J-STD-033: 3. mailako MSL osagaiak ≤168 ordu 30℃/60%RH-tan; gainditzen bada, labean egin 125℃-tan 4-8 orduz.

0603 junturak: gutxieneko tira-indarra ≥1.5N; QFP eroaleak: zizaila-indarra ≥5N, IPC-9701 arabera.

IPC-A-600: ≤%1.5; BGAz muntatutako PCBak ≤%0.7 juntura lehorrak saihesteko.

CMOS gailuek HBM sentikortasuna

Materialaren kostua % 40-50, prozesamendua (amortizazioa barne) % 30-40, ikuskapena % 10-20 Unitateko kostua serieko ekoizpena baino % 30-50 handiagoa.