NYÁK-szerelés

A PCBA a Printed Circuit Board Assembly (nyomtatott áramköri lap összeszerelés) rövidítése, ami az elektronikus alkatrészek NYÁK-ra forrasztásának folyamatát jelenti, ami egy komplett áramköri rendszert hoz létre. Ez az elektronikai termékek gyártásának kulcsfontosságú lépése.

Főként átmenőfuratos technológia (THT), felületszerelési technológia (SMT) és hibrid technológia. A THT a furatokon keresztül behelyezett vezetékekkel forrasztja az alkatrészeket, az SMT közvetlenül a NYÁK felületére forrasztja az alkatrészeket, a hibrid technológia pedig mindkettőt ötvözi.

A lépések közé tartozik az anyagelőkészítés, a NYÁK-ellenőrzés, az SMT (forrasztópaszta nyomtatás, alkatrészbehelyezés, reflow forrasztás), a THT (ólomfeldolgozás, hullámforrasztás), a hegesztés, a minőségellenőrzés, a tisztítás és bevonás, valamint a végső összeszerelés.

A tervnek megfelelően köti össze a diszkrét alkatrészeket, lehetővé téve olyan funkciókat, mint a jelfeldolgozás és az energiaátalakítás. Ez a kulcsfontosságú lépés a terv fizikai termékké alakításában.

Az alapfolyamat hasonló, de a termék összetettségétől, az alkatrésztípusoktól, a gyártási méretektől stb. függően igazodik. Például a kis tételben gyártott, nagy pontosságú termékek manuális ellenőrzést is igényelhetnek, míg a tömegtermelés az automatizálásra összpontosít.

A THT az átmenőfurat-technológia, ahol a kivezetésekkel ellátott alkatrészeket a forrasztáshoz furatokba helyezik. Előnyök: nagy mechanikai szilárdság, alkalmas nagyáramú alkatrészekhez; Hátrányok: nagy helyigény, alacsony hatásfok.

Az SMT felületszerelési technológia, amelynek előnyei a nagy összeszerelési sűrűség, a kis alkatrészméret, az automatizált gyártásra való alkalmasság, a nagy hatékonyság és az alacsony költség.

A hibrid technológiát akkor alkalmazzák, amikor a termékeknek mind a THT nagy teljesítményét/mechanikai szilárdságát, mind az SMT nagy sűrűségét/kis méretét ki kell használniuk, például az átmenő furatú induktorokkal és felületszerelt chipekkel ellátott teljesítménymoduloknál.

Befolyásolja az alkatrészköltségek, a NYÁK rétegszáma/mérete/folyamat bonyolultsága, az összeszerelés nehézsége, a termelési mennyiség, a tesztelési követelmények stb. A nagyobb tételek csökkentik az egységköltségeket, míg az összetett folyamatok növelik a költségeket.

Szórakoztatóelektronika: alacsony költség, nagy sűrűség, miniatürizálás; Ipari vezérlés: stabilitás, interferencia-mentesség; Orvostechnikai eszközök: nagy pontosság és megbízhatóság, szigorú szabványbetartással.

Gyakori anyagok, mint az FR-4 (jó elektromos/mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik általános termékekhez) és a CEM-1 (alacsonyabb költség, de gyengébb teljesítmény). A hőtágulási együttható befolyásolja a forrasztási kötések megbízhatóságát; a nagy különbségek feszültségproblémákat okozhatnak.

Válasszon az áramkör bonyolultsága alapján: kétrétegű az egyszerű áramkörökhöz, többrétegű az összetettekhez. Több réteg nagyobb útválasztási helyet biztosít, de magasabb költségeket, szigorúbb rétegillesztési követelményekkel.

A túlméretezett NYÁK-ok meghaladják a berendezések korlátait; a túlméretezettek kezelési/forrasztási nehézségeket okoznak, befolyásolva az alkatrészek elrendezését és a hőelvezetést.

A forrasztási pontok mérete, alakja és távolsága közvetlenül befolyásolja a forrasztás minőségét. A túl kicsi forrasztási pontok száraz kötéseket okoznak; a túl kis távolság áthidaló rövidzárlatokhoz vezet.

Forró levegős forrasztáskiegyenlítés (HASL): alacsony költségű, de gyenge síkfelületűség, ami befolyásolja a finom forrasztást; Elektromos nikkel immerziós aranyozás (ENIG): jó forraszthatóság, nagy pontosság, magas költség; Szerves forraszthatóság-védőanyag (OSP): védi a rezet, mérsékelt költség, szigorú tárolási követelmények.

Vizuális ellenőrzés (karcolások, deformáció), repülő szondás/IKT tesztelés (csatlakoztathatóság), metallográfiai elemzés (belső szerkezet/bevonat).

Tisztítás a szennyeződések eltávolítására; az OSP-vel kezelt NYÁK-okat sütni kell a nedvesség eltávolítása és a forrasztási buborékok megelőzése érdekében.

A Gerberhez hasonló tervfájlok meghatározzák az alkatrészek elrendezését és a padok pozícióit, amelyek az összeszerelés alapjául szolgálnak a terv megfelelőségének biztosítása érdekében.

Az alkatrészek nem telepíthetők, elektromos rövidzárlatok/szakadások, jelinterferencia, rossz hőelvezetés, ami funkcionális hibákhoz vagy teljesítményproblémákhoz vezethet.

Ésszerű alkatrész-elrendezés (sűrű/nehezen elérhető területek elkerülése), optimalizált pad-kialakítás, SMT/THT kompatibilitás, pozicionáló furatok és marás az éles szögek és hosszú vezetékek elkerülése érdekében.

Vegye figyelembe az elektromos teljesítményt (paraméterillesztés), a tokozás kompatibilitását a betétekkel, a megbízhatóságot, a költségeket és az ellátás stabilitását.

Átmenőfuratos tokozások (pl. DIP) THT-hez, nagy helyigény; Felületszerelt tokozások (pl. SOP/BGA) SMT-hez, nagy sűrűség, de nagyobb forrasztási nehézségek (pl. a BGA precíz hőmérsékletszabályozást igényel).

A rossz forraszthatóság száraz kötéseket és hibás forrasztást okoz. Az oxidált/olajos vezetékek előkezelést igényelnek (tisztítás, ónozás).

A reflow forrasztás SMT alkatrészekhez, a hullámforrasztás átmenő furatokhoz és nagyméretű SMT alkatrészekhez alkalmas. A specifikációk általában kompatibilis folyamatokat határoznak meg.

Elsőként be, elsőként ki (FIFO) elv, szabályozott hőmérséklet/páratartalom (20-25 ℃, 40%-60% relatív páratartalom), rendszeres mintavétel, valamint a lejárt/gyanús alkatrészek tesztelése/selejtezése.

Rendellenes áramköri működés (helytelen paraméterek, chiphiba), rövidzárlatok/túlterhelések, valamint a NYÁK és más alkatrészek károsodása.

Vizuális ellenőrzés (károsodás, vezeték oxidációja), elektromos paraméterek tesztelése (multiméter/LCR-mérő), és kritikus alkatrészek funkcionális tesztelése (pl. chipprogramozás ellenőrzése).

A túlzott hőfeszültség belső forrasztási repedéseket okozhat a chipekben, vagy dielektromos átütést a kondenzátorokban, ami paraméter-eltolódáshoz vagy meghibásodáshoz vezethet. A hőmérsékleti profilt és az időt szabályozni kell.

A polarizált szimbólumok (pl. kondenzátor ±, dióda nyilak) a NYÁK-felületeken vannak jelölve. A kézi telepítéshez vizuális ellenőrzés szükséges; az automatizált berendezésekhez programozott polaritási paraméterekre van szükség.

Szabályozott hőmérsékletet/páratartalmat (±2℃, 40%-60% relatív páratartalom) és ESD-védelmet (antisztatikus padló, csuklópántok, munkaruha) igényel a paraméterek csúszásának és az ESD-károk elkerülése érdekében.

Alapelv: Forrasztópaszta nyomtatás → alkatrész elhelyezése → melegítés a paszta megolvasztásához → hűtés a forrasztáshoz. Hőmérsékletprofil: Előmelegítés (1-3℃/s - 150-180℃), áztatás (180-200℃, 60-120s), újraömlesztés (csúcs 217-235℃, 30-90s), hűtés (3-6℃/s).

Elv: A folyékony forraszanyag hullámot képez, és a NYÁK-vezetékek áthaladáskor beforródnak. Átmenő furatokhoz és nagyméretű SMT alkatrészekhez alkalmas.

Alkalmazások: Prototípuskészítés, javítás és nehezen elérhető automatizálási területek. Óvintézkedések: Forrasztópáka 20-60W, forrasztóhuzal 0,5-1,0 mm, hőmérséklet 300-350 ℃, idő 3-5 másodperc, előtisztítás és utólagos ellenőrzés.

Válasszon eljárás szerint: Ólommentes forrasztópaszta (Sn-Ag-Cu, 217-227 ℃) újraömlesztéshez; ólmozott/ólommentes forrasztórudak (Sn-Pb, 183 ℃ ólmozotthoz) hullámforrasztáshoz; forrasztóhuzal kézi forrasztáshoz, figyelembe véve a nedvesíthetőséget és a költségeket.

Folyamatparaméterek (hőmérsékleti profil, forrasztási idő) szabályozása, berendezések kalibrálása, személyzet betanítása, minősített anyagok használata, AOI/röntgenvizsgálat és a hibák időben történő utólagos kijavítása.

Száraz kötés: Hőmérséklet beállítása, idő növelése, felületek tisztítása; Rövidzárlat: Forrasztás csökkentése, kialakítás optimalizálása; Áthidalás: Paszta mennyiségének és hőmérsékleti profiljának beállítása; Nem elegendő forrasztás: Paszta mennyiségének növelése, folyamat optimalizálása; Durva forrasztás: Folyasztószer hozzáadása, hőmérséklet beállítása

Feladatok: Oxidok eltávolítása, felületi feszültség csökkentése, nedvesíthetőség javítása. Típusok: Szervetlen (nagy aktivitású, korrozív, tisztítást igényel), szerves (közepes aktivitású, alacsony korrozív, tisztítást igényel), gyanta alapú (általános, nem korrozív, nem igényel tisztítást). Választható eljárás és termék szerint.

A Tg érték határozza meg az aljzat hőállóságát. A standard FR-4 Tg értéke ~130-140 ℃, míg a magas Tg értékű (≥170 ℃) anyagok 250 ℃-os reflow csúcsértékeket is elviselnek, csökkentve a delamináció kockázatát. Az ólommentes eljárásokhoz Tg≥150 ℃ szükséges.

Standard SMT: 4/4mil (0,1/0,1 mm); A HDI eljárással 2/2mil (0,05/0,05 mm) érhető el nagy pontosságú megvilágítással és galvanizitás nélküli rézbevonattal.

Kövesse az IPC-7351 szabványt: QFP forrasztópálca szélessége +0,1-0,2 mm a kivezetés szélességéhez képest; a 0603-as forrasztópálcák 0,65 × 0,65 mm-t javasolnak, 0,04-0,06 mg forrasztópasztához pálcánként.

A domináns SAC305 (96,5Sn/3,0Ag/0,5Cu) 217 ​​°C-on olvad, ami 34 °C-kal magasabb, mint az Sn-Pb eutektikus (183 °C), és magasabb újraömlesztési hőmérsékletet igényel.

0402 alkatrészek: 0,12 mm-es sablon; 0,5 mm-es osztású BGA: 0,1 mm-es sablon 85%-os forrasztási nyílással a forrasztási golyók kialakulásának megakadályozása érdekében.

IPC-A-610: A forrasztópaszta eltolása a forrasztópad szélességének ≤25%-a; ≤0,1 mm 0,4 mm-es osztású QFP esetén.

A csúcskategóriás gépek (pl. Fuji NXT) Cpk≥1,33, XY ismétlési pontosság ±25 μm, θ pontosság ±0,5°, alkalmasak 0201 alkatrészekhez és 0,3 mm-es osztású BGA-hoz.

MLCC behelyezési nyomás: 0,3-0,5 N (repedésveszély magasabb nyomáson); QFP kivezetések: 0,8-1,2 N a koplanaritás érdekében.

Optimalizálja az elhelyezési pontosságot (±0,05 mm), biztosítsa a szimmetrikus forrasztópaszta térfogatot, és az újraáramlási rámpa sebessége ≤3 ℃/s legyen a hőmérséklet-gradiens minimalizálása érdekében.

Előmelegítés (150-180℃): 1-2℃/s rámpa; melegítés (180-210℃): 60-90 másodperc; újraömlesztési csúcs 245-255℃, ≥217℃ 60-90 másodpercig; hűtés 2-4℃/s.

A nitrogén (O₂

IPC-A-610 3. osztály: Üres terület ≤10% forrasztógömb felület; kritikus alkalmazásokhoz (pl. autóipar) ≤5% szükséges.

Kéthullámú forrasztás: A turbulens hullám a NYÁK vastagságának 1/3-1/2 részét elmeríti; a sima hullámmagasság 0,5-1 mm-rel a NYÁK alja alatt van.

Tisztíthatatlan folyósítószer: szilárdanyag-tartalom 10%) javítja a nedvesíthetőséget, de növeli a maradványok kockázatát, ami kompatibilis tisztítást igényel.

245-255 ℃ forrasztótégely hőmérsékleten, 1,2-1,8 m/perc sebességgel; vastag réz NYÁK-ok esetén 1 m/perc sebesség szükséges a furatok kitöltéséhez.

Ólommentes forrasztás: 350-380℃ forrasztóhegy hőmérséklete, ≤3 másodperces érintkezési idő. A túlzott hő a forrasztópálcák felválását vagy az ólom oxidációját okozhatja.

Az optikai illesztőrendszerek (±25 μm pontossággal) és az újraforgatható gömbfejek biztosítják a

Előmelegítés 150-180 ℃-ra, utófeldolgozási hőmérséklet 320-350 ℃, légsebesség 4-6 (20-30 l/perc) az ólom deformációjának elkerülése érdekében.

Vizes: környezetbarát, de magas hőmérsékletet igényel (60-80 ℃), korrózióveszély; Oldószer (pl. NMP): hatékony, de robbanásbiztos berendezést és VOC-korlátozásokat igényel.

IPC-TM-650: Ionos maradék ＜1,5 μg/cm² NaCl-egyenérték, felületi szigetelési ellenállás＞10⁹Ω.

A nagysebességű AOI lefedi a 0402 alkatrészhibák ≥95%-át, a QFP áthidaló/hiányzó kivezetések >98%-át, de a BGA belső üregeivel küzd.

A mikrofókuszú röntgen 5 μm felbontást ér el, 0,3 mm-es raszterű BGA csatlakozásokat és 20 rétegű NYÁK-belsőket érzékel.

A nagy pontosságú ICT 0,1Ω alatti szakadást érzékel, szegágyi érintkezési ellenállása

IPC-J-STD-033: MSL 3-as szintű komponensek ≤168 óra 30℃/60% relatív páratartalom mellett; ha ezt az értéket túllépik, 4-8 órán át 125℃-on kell sütni.

0603-as csatlakozások: minimális húzóerő ≥1,5 N; QFP kivezetések: nyíróerő ≥5 N, az IPC-9701 szabvány szerint.

IPC-A-600: ≤1,5%; BGA-val összeszerelt NYÁK-ok ≤0,7% a száraz illesztések megakadályozása érdekében.

A CMOS eszközök HBM érzékenysége

Anyagköltség 40-50%, feldolgozás (értékcsökkenéssel együtt) 30-40%, ellenőrzés 10-20%. Az egységköltség 30-50%-kal magasabb, mint a tömegtermelésé.