ՏՀՏ հավաքում

PCBA-ն «Printed Circuit Board Assembly» (Տպված միացման տախտակի հավաքում) հապավումն է, որը վերաբերում է էլեկտրոնային բաղադրիչները տպագիր տպատախտակի վրա եռակցման գործընթացին՝ ամբողջական միացման համակարգ ստեղծելու համար: Այն էլեկտրոնային արտադրանքի արտադրության կարևորագույն քայլ է:

Հիմնականում անցքերի միջով անցնող տեխնոլոգիա (THT), մակերեսային ամրացման տեխնոլոգիա (SMT) և հիբրիդային տեխնոլոգիա: THT-ը եռակցում է բաղադրիչները անցքերի միջով մտցված լարերով, SMT-ն եռակցում է բաղադրիչները անմիջապես տպատախտակի մակերեսին, իսկ հիբրիդային տեխնոլոգիան համատեղում է երկուսն էլ:

Քայլերը ներառում են նյութի պատրաստում, տպատախտակի ստուգում, SMT (զոդման մածուկով տպագրություն, բաղադրիչների տեղադրում, վերահոսող եռակցում), THT (կապարի մշակում, ալիքային եռակցում), եռակցում, որակի ստուգում, մաքրում և ծածկույթ, և վերջնական հավաքում:

Այն միացնում է առանձին բաղադրիչները՝ համաձայն նախագծի, հնարավորություն տալով իրականացնելու ազդանշանի մշակման և էներգիայի փոխակերպման նման գործառույթներ: Սա դիզայնը ֆիզիկական արտադրանքի վերածելու հիմնական քայլն է:

Հիմնական գործընթացը նման է, բայց այն ճշգրտվում է ըստ արտադրանքի բարդության, բաղադրիչների տեսակների, արտադրության մասշտաբի և այլնի: Օրինակ, փոքր խմբաքանակի բարձր ճշգրտության արտադրանքը կարող է ձեռքով ստուգում ավելացնել, մինչդեռ զանգվածային արտադրությունը կենտրոնանում է ավտոմատացման վրա:

THT-ն անցքերի միջով անցքերի անցքերի մեջ տեղադրվող բաղադրիչները տեղադրվում են լարերով՝ եռակցման համար։ Առավելություններ՝ բարձր մեխանիկական ամրություն, հարմար է բարձր հոսանքի բաղադրիչների համար։ Թերություններ՝ մեծ տարածք, ցածր արդյունավետություն։

SMT-ն մակերեսային մոնտաժի տեխնոլոգիա է, որն ունի բարձր հավաքման խտության, փոքր բաղադրիչների չափսի, ավտոմատացված արտադրության համար պիտանիության, բարձր արդյունավետության և ցածր գնի առավելություններ։

Հիբրիդային տեխնոլոգիան օգտագործվում է, երբ արտադրանքը պետք է օգտագործի և՛ THT-ի բարձր հզորությունը/մեխանիկական ամրությունը, և՛ SMT-ի բարձր խտությունը/փոքր չափը, օրինակ՝ հոսանքի մոդուլները՝ անցքային ինդուկտորներով և մակերեսային ամրացման չիպերով։

Ազդվում են բաղադրիչների արժեքից, ՏԽՄ շերտերի քանակից/չափից/գործընթացի բարդությունից, հավաքման դժվարությունից, արտադրության ծավալից, փորձարկման պահանջներից և այլն: Ավելի մեծ խմբաքանակները նվազեցնում են միավորի արժեքը, մինչդեռ բարդ գործընթացները մեծացնում են ծախսերը:

Սպառողական էլեկտրոնիկա՝ ցածր գին, բարձր խտություն, մանրանկարչություն։ Արդյունաբերական կառավարում՝ կայունություն, միջամտության դեմ պաշտպանություն։ Բժշկական սարքեր՝ բարձր ճշգրտություն և հուսալիություն, որոնք պահանջում են ստանդարտների խիստ պահպանում։

Տարածված նյութեր, ինչպիսիք են FR-4-ը (լավ էլեկտրական/մեխանիկական հատկություններ ընդհանուր արտադրանքի համար) և CEM-1-ը (ցածր գին, բայց ցածր արդյունավետություն): Ջերմային ընդարձակման գործակիցը ազդում է զոդման միացման հուսալիության վրա. մեծ տարբերությունները կարող են լարվածության խնդիրներ առաջացնել:

Ընտրեք սխեմայի բարդության հիման վրա. երկշերտ՝ պարզ սխեմաների համար, բազմաշերտ՝ բարդերի համար: Ավելի շատ շերտերը ապահովում են ավելի շատ երթուղային տարածք, բայց ավելի բարձր ծախսեր՝ շերտերի հավասարեցման ավելի խիստ պահանջներով:

Չափից մեծ PCB-ները գերազանցում են սարքավորումների սահմանները, իսկ փոքրերը՝ առաջացնում են մշակման/եռակցման դժվարություններ, ազդելով բաղադրիչների դասավորության և ջերմության ցրման վրա։

Պալետների չափը, ձևը և հեռավորությունը անմիջականորեն ազդում են զոդման որակի վրա: Չափազանց փոքր պալետները չոր միացումներ են առաջացնում, իսկ չափազանց մոտ հեռավորությունը հանգեցնում է կարճ միացումների:

Տաք օդային եռակցման հարթեցում (HASL). ցածր գին, բայց վատ հարթություն, որը ազդում է մանր զոդման վրա։ Անէլեկտրական նիկելային ընկղմման ոսկի (ENIG). լավ եռակցելիություն, բարձր ճշգրտություն, բարձր գին։ Օրգանական եռակցելիության պահպանիչ (OSP). պաշտպանում է պղինձը, չափավոր գին, խիստ պահպանման պահանջներ։

Տեսողական զննում (քերծվածքներ, դեֆորմացիա), թռչող զոնդով/ՏՀՏ փորձարկում (կապակցվածություն), մետաղագրական վերլուծություն (ներքին կառուցվածք/ծածկույթ):

Մաքրում՝ խառնուրդները հեռացնելու համար. OSP-ով մշակված PCB-ները պետք է թխվեն՝ խոնավությունը հեռացնելու և զոդման փուչիկների առաջացումը կանխելու համար:

Դիզայնի ֆայլերը, ինչպիսին է Gerber-ը, նշում են բաղադրիչների դասավորությունը և հարթակների դիրքերը, որոնք ծառայում են որպես հավաքման հիմք՝ նախագծի համապատասխանությունն ապահովելու համար։

Բաղադրիչները չեն կարող տեղադրվել, կարող են առաջանալ էլեկտրական կարճ միացումներ/բաց միացումներ, ազդանշանի խանգարում, ջերմության վատ ցրում, ինչը հանգեցնում է ֆունկցիոնալ խափանումների կամ աշխատանքային խնդիրների։

Բաղադրիչների ողջամիտ դասավորություն (խուսափեք խիտ/դժվարամատչելի տարածքներից), օպտիմալացված հարթակի դիզայն, SMT/THT համատեղելիություն, անցքերի դիրքավորում և ուղղորդում՝ սուր անկյուններից և երկար հետքերից խուսափելու համար։

Հաշվի առեք էլեկտրական կատարողականությունը (պարամետրերի համապատասխանությունը), փաթեթավորման համատեղելիությունը բարձիկների հետ, հուսալիությունը, արժեքը և մատակարարման կայունությունը։

THT-ի համար նախատեսված անցքերի միջով անցնող փաթեթներ (օրինակ՝ DIP), մեծ տարածք զբաղեցնող։ SMT-ի համար նախատեսված մակերեսային տեղադրման փաթեթներ (օրինակ՝ SOP/BGA), բարձր խտություն, բայց ավելի բարձր եռակցման դժվարություն (օրինակ՝ BGA-ն պահանջում է ջերմաստիճանի ճշգրիտ կարգավորում)։

Վատ եռակցումը հանգեցնում է չոր միացումների և կեղծ եռակցման: Օքսիդացված/յուղոտ լարերը նախնական մշակման կարիք ունեն (մաքրում, անագապատում):

Վերահոսող եռակցումը հարմար է SMT բաղադրիչների համար, իսկ ալիքային եռակցումը՝ միջանցիկ և մեծ SMT բաղադրիչների համար: Տեխնիկական բնութագրերը սովորաբար նշում են համատեղելի գործընթացներ:

Առաջինը մուտք, առաջինը դուրս (FIFO), ջերմաստիճանի/խոնավության վերահսկում (20-25℃, 40%-60%RH), կանոնավոր նմուշառում և ժամկետանց/կասկածելի բաղադրիչների ստուգում/ջարդոն։

Շղթայի աննորմալ աշխատանք (սխալ պարամետրեր, չիպի խափանում), կարճ միացում/գերբեռնվածություն և տպատախտակի և այլ բաղադրիչների վնասում։

Տեսողական ստուգում (վնասվածք, կապարի օքսիդացում), էլեկտրական պարամետրերի ստուգում (մուլտիմետր/LCR չափիչ) և կարևորագույն բաղադրիչների ֆունկցիոնալ ստուգում (օրինակ՝ չիպի ծրագրավորման ստուգում):

Չափազանց ջերմային լարվածությունը կարող է առաջացնել չիպերի ներքին զոդման միացումների ճաքեր կամ կոնդենսատորների դիէլեկտրիկ խզում, ինչը կհանգեցնի պարամետրերի շեղման կամ անսարքության: Պետք է վերահսկել ջերմաստիճանի պրոֆիլը և ժամանակը:

Բևեռացված խորհրդանիշները (օրինակ՝ կոնդենսատոր ±, դիոդային նետեր) նշված են տպատախտակի վրա։ Ձեռքով տեղադրումը պահանջում է տեսողական ստուգում. ավտոմատացված սարքավորումները պահանջում են ծրագրավորված բևեռականության պարամետրեր։

Պահանջվում է ջերմաստիճանի/խոնավության վերահսկում (±2℃, 40%-60%RH) և էլեկտրաստատիկ պաշտպանություն (հակաստատիկ հատակ, դաստակի գոտիներ, աշխատանքային հագուստ)՝ պարամետրերի շեղումը և էլեկտրաստատիկ վնասը կանխելու համար։

Սկզբունքը՝ Զոդման մածուկի տպագրություն → բաղադրիչների տեղադրում → տաքացում՝ մածուկը հալեցնելու համար → սառեցում՝ զոդման համար։ Ջերմաստիճանային պրոֆիլ՝ Նախապես տաքացնել (1-3℃/վ-ից մինչև 150-180℃), թրջել (180-200℃, 60-120 վ), վերահոսել (գագաթնակետային 217-235℃, 30-90 վ), սառեցնել (3-6℃/վ)։

Սկզբունքը՝ հեղուկ զոդանյութը ալիք է առաջացնում, և տպատախտակի լարերը զոդվում են դրանց միջով անցնելիս։ Հարմար է անցքերով և մեծ SMT բաղադրիչների համար։

Կիրառություններ՝ նախատիպերի ստեղծում, վերանորոգում և ավտոմատացման դժվարամատչելի տարածքներում: Զգուշացումներ՝ եռակցման արդուկ 20-60 Վտ, եռակցման լար 0.5-1.0 մմ, ջերմաստիճան 300-350℃, ժամանակ 3-5 վրկ, նախնական մաքրում և հետստուգում:

Ընտրեք գործընթացով. Առանց կապարի եռակցման մածուկ (Sn-Ag-Cu, 217-227℃) վերահոսման համար, կապարային/առանց կապարի եռակցման ձողիկներ (Sn-Pb, 183℃ կապարայինի համար) ալիքային եռակցման համար, եռակցման մետաղալար ձեռքով եռակցման համար՝ հաշվի առնելով թրջվելու հնարավորությունը և արժեքը։

Վերահսկել գործընթացի պարամետրերը (ջերմաստիճանի պրոֆիլ, եռակցման ժամանակ), կարգաբերել սարքավորումները, մարզել անձնակազմին, օգտագործել որակյալ նյութեր, անցկացնել ռենտգենյան/օպերացիոն ստուգում և ժամանակին վերացնել թերությունները։

Չոր միացում. ջերմաստիճանի կարգավորում, ժամանակի երկարացում, մակերեսների մաքրում։ Կարճ միացում. զոդման քանակի նվազեցում, դիզայնի օպտիմալացում։ Կամրջում. մածուկի ծավալի և ջերմաստիճանի պրոֆիլի կարգավորում։ Անբավարար զոդում. մածուկի քանակի ավելացում, գործընթացի օպտիմալացում։ Կոպիտ զոդում. հեղուկի ավելացում, ջերմաստիճանի կարգավորում։

Դերերը՝ հեռացնել օքսիդները, նվազեցնել մակերեսային լարվածությունը, բարելավել թրջվելու ունակությունը։ Տեսակներ՝ անօրգանական (բարձր ակտիվություն, կոռոզիոն, պահանջում է մաքրում), օրգանական (միջին ակտիվություն, ցածր կոռոզիոն, պահանջում է մաքրում), ռոզինի վրա հիմնված (սովորական, ոչ կոռոզիոն, չմաքրվող)։ Ընտրեք ըստ գործընթացի և արտադրանքի։

Tg արժեքը որոշում է հիմքի ջերմակայունությունը: Ստանդարտ FR-4-ը ունի Tg ~130-140℃, մինչդեռ բարձր Tg (≥170℃) նյութերը դիմանում են 250℃-ի վերահոսման գագաթնակետերին՝ նվազեցնելով շերտավորման ռիսկը: Առանց կապարի գործընթացները պահանջում են Tg ≥150℃:

Ստանդարտ SMT՝ 4/4 միլ (0.1/0.1 մմ); HDI գործընթացները հասնում են 2/2 միլ (0.05/0.05 մմ)՝ բարձր ճշգրտության էքսպոզիցիայի և էլեկտրոլիտազուրկ պղնձապատման միջոցով։

Հետևեք IPC-7351-ին. QFP բարձիկի լայնությունը +0.1-0.2 մմ՝ համեմատած մալուխի լայնության հետ. 0603 բարձիկները խորհուրդ են տալիս 0.65×0.65 մմ՝ մեկ բարձիկի վրա 0.04-0.06 մգ զոդման մածուկի համար։

Դոմինանտ SAC305-ը (96.5Sn/3.0Ag/0.5Cu) հալվում է 217℃ ջերմաստիճանում, ինչը 34℃-ով ավելի բարձր է, քան Sn-Pb էվտեկտիկը (183℃), ինչը պահանջում է ավելի բարձր վերահոսման ջերմաստիճաններ։

0402 բաղադրիչներ՝ 0.12 մմ շաբլոն; 0.5 մմ քայլ։ BGA: 0.1 մմ շաբլոն՝ 85% բացվածքով, որը կանխում է զոդման գնդիկների առաջացումը։

IPC-A-610: Զոդման մածուկի շեղում ≤25% հարթակի լայնությունից; ≤0.1 մմ 0.4 մմ քայլով QFP-ի համար:

Բարձրակարգ մեքենաները (օրինակ՝ Fuji NXT) ունեն Cpk≥1.33, XY կրկնելիություն ±25μm, θ ճշգրտություն ±0.5°, հարմար են 0201 բաղադրիչների և 0.3 մմ քայլով BGA-ի համար։

MLCC տեղադրման ճնշումը՝ 0.3-0.5N (ճաքերի առաջացման ռիսկ բարձր ճնշումների դեպքում); QFP արտածումներ՝ 0.8-1.2N համահարթության դեպքում։

Օպտիմալացնել տեղադրման ճշգրտությունը (±0.05 մմ), ապահովել սիմետրիկ զոդման մածուկի ծավալը, վերահոսման թեքման արագությունը ≤3℃/վ՝ ջերմաստիճանի գրադիենտը նվազագույնի հասցնելու համար։

Նախապես տաքացնել (150-180℃): 1-2℃/վրկ արագություն, թրջել (180-210℃): 60-90 վրկ, վերահոսման գագաթնակետ՝ 245-255℃, ≥217℃՝ 60-90 վրկ, սառեցնել՝ 2-4℃/վրկ։

Ազոտը (O₂

IPC-A-610 Դաս 3. Դատարկ մակերեսը ≤10%-ն է զոդման գնդիկի մակերեսից. կարևոր կիրառությունները (օրինակ՝ ավտոմոբիլային) պահանջում են ≤5%:

Երկալիքային եռակցում. Անկայուն ալիքը ընկղմում է PCB-ի 1/3-1/2 հաստությունը, հարթ ալիքի բարձրությունը PCB-ի հատակից 0.5-1 մմ ներքև։

Մաքրման կարիք չունեցող հեղուկ. պինդ նյութերի պարունակությունը 10%) բարելավում է թրջվելու ունակությունը, բայց մեծացնում է մնացորդների առաջացման ռիսկը, պահանջելով համատեղելի մաքրում։

245-255℃ զոդման տարայի ջերմաստիճանում, արագությունը՝ 1.2-1.8 մ/րոպե; հաստ պղնձե PCB-ները պահանջում են 1 մ/րոպե՝ միջանցիկ լցոնման համար։

Առանց կապարի եռակցում. ծայրի ջերմաստիճան՝ 350-380℃, շփման ժամանակ՝ ≤3 վրկ: Չափազանց տաքացումը հանգեցնում է բարձիկի բարձրացմանը կամ կապարի օքսիդացմանը:

Օպտիկական հավասարեցման համակարգերը (±25 մկմ ճշգրտությամբ) վերագնդիչման հարմարանքներով ապահովում են

Նախապես տաքացրեք 150-180℃, վերամշակման ջերմաստիճանը՝ 320-350℃, օդի արագությունը՝ 4-6 (20-30 լ/րոպե)՝ կապարի դեֆորմացիան կանխելու համար։

Ջրային. էկոլոգիապես մաքուր է, բայց պահանջում է բարձր ջերմաստիճան (60-80℃), կոռոզիայի ռիսկ։ Լուծիչ (օրինակ՝ NMP). արդյունավետ է, բայց պահանջում է պայթյունապաշտպան սարքավորումներ, ցնդող օրգանական միացությունների սահմանափակումներ։

IPC-TM-650: Իոնային մնացորդ 10⁹Ω:

Բարձր արագությամբ AOI-ն ծածկում է 0402 բաղադրիչի թերությունների ≥95%-ը, >98%-ը՝ QFP կամրջող/բացակայող էլեկտրոդների համար, սակայն դժվարանում է լուծել BGA ներքին դատարկությունների խնդիրը։

Միկրո-ֆոկուսային ռենտգենը հասնում է 5 մկմ լուծաչափի՝ հայտնաբերելով 0.3 մմ քայլով BGA միացումներ և 20-շերտանոց PCB ներքին մասեր։

Բարձր ճշգրտության ՏՏ համակարգը հայտնաբերում է 0.1Ω-ից ցածր բացումներ՝ 100 մΩ-ից ցածր կոնտակտային դիմադրությամբ։

IPC-J-STD-033: MSL մակարդակի 3 բաղադրիչները ≤168 ժամ 30℃/60%RH ջերմաստիճանում։ Եթե գերազանցում եք թույլատրելի սահմանը, թխեք 125℃ ջերմաստիճանում 4-8 ժամ։

0603 միացումներ՝ նվազագույն քաշման ուժ ≥1.5N; QFP հաղորդալարեր՝ կտրման ուժ ≥5N, համաձայն IPC-9701-ի։

IPC-A-600: ≤1.5%; BGA-ով հավաքված PCB-ներ ≤0.7%՝ չոր միացումները կանխելու համար:

CMOS սարքերը ունեն HBM զգայունություն

Նյութական արժեքը՝ 40-50%, վերամշակումը (ներառյալ մաշվածությունը)՝ 30-40%, ստուգումը՝ 10-20%: Միավորի արժեքը 30-50%-ով ավելի բարձր է, քան զանգվածային արտադրությունը: