PCB чогултуу

PCBA - бул "Басылган схема тактасынын жыйындысы" дегендин кыскартылган аталышы, ал электрондук компоненттерди толук схема системасын түзүү үчүн PCBге ширетүү процессин билдирет. Бул электрондук продукцияны өндүрүүдөгү негизги кадам болуп саналат.

Негизинен тешик аркылуу ширетүү технологиясы (THT), бетке орнотуу технологиясы (SMT) жана гибриддик технология. THT компоненттерди тешиктер аркылуу киргизилген зымдар менен ширетет, SMT компоненттерди түздөн-түз PCB бетине ширетет жана гибриддик технология экөөнү тең айкалыштырат.

Кадамдарга материалды даярдоо, PCB текшерүүсү, SMT (ширетүүчү пастаны басып чыгаруу, компоненттерди жайгаштыруу, кайра ширетүү), THT (коргошунду иштетүү, толкундуу ширетүү), ширетүү, сапатты текшерүү, тазалоо жана каптоо, ошондой эле акыркы чогултуу кирет.

Ал дискреттик компоненттерди долбоорго ылайык байланыштырат, сигналдарды иштетүү жана энергияны конвертациялоо сыяктуу функцияларды ишке ашырат. Бул долбоорду физикалык продуктыларга айландыруунун негизги кадамы.

Негизги процесс окшош, бирок ал продукциянын татаалдыгына, компоненттердин түрлөрүнө, өндүрүштүн масштабына ж.б. жараша туураланат. Мисалы, чакан партиядагы жогорку тактыктагы продукциялар кол менен текшерүүнү кошушу мүмкүн, ал эми массалык өндүрүш автоматташтырууга басым жасайт.

THT – бул тешик аркылуу өтүүчү технология, мында зымдары бар компоненттер ширетүү үчүн тешиктерге салынат. Артыкчылыктары: жогорку механикалык бекемдик, жогорку токтун компоненттерине ылайыктуу; Кемчиликтери: чоң мейкиндикти ээлөө, төмөн натыйжалуулук.

SMT - бул жогорку монтаждоо тыгыздыгы, кичинекей компоненттердин өлчөмү, автоматташтырылган өндүрүшкө ылайыктуулугу, жогорку натыйжалуулугу жана арзан баасы сыяктуу артыкчылыктарга ээ болгон беттик орнотуу технологиясы.

Гибриддик технология өнүмдөр THTтин жогорку кубаттуулугун/механикалык бекемдигин жана SMTтин жогорку тыгыздыгын/кичинекей өлчөмүн, мисалы, тешик аркылуу өтүүчү индукторлору жана бетке орнотулган чиптери бар кубат модулдарын пайдалануу керек болгондо колдонулат.

Компоненттердин баасы, PCB катмарынын саны/өлчөмү/процесстин татаалдыгы, чогултуунун кыйынчылыгы, өндүрүш көлөмү, сыноо талаптары ж.б. таасир этет. Чоң партиялар бирдиктин баасын азайтат, ал эми татаал процесстер чыгымдарды көбөйтөт.

Керектөөчү электроника: арзан баа, жогорку тыгыздык, миниатюризация; Өнөр жайлык башкаруу: туруктуулук, тоскоолдуктарга каршы; Медициналык аппараттар: жогорку тактык жана ишенимдүүлүк, стандарттарды так сактоону талап кылат.

FR-4 (жалпы буюмдар үчүн жакшы электрдик/механикалык касиеттер) жана CEM-1 (арзаныраак, бирок начар иштөө) сыяктуу кеңири таралган материалдар. Жылуулук кеңейүү коэффициенти ширетүүчү муундардын ишенимдүүлүгүнө таасир этет; чоң айырмачылыктар чыңалуу көйгөйлөрүн жаратышы мүмкүн.

Схеманын татаалдыгына жараша тандаңыз: жөнөкөй схемалар үчүн кош катмарлуу, татаал схемалар үчүн көп катмарлуу. Көп катмарлар көбүрөөк маршруттоо мейкиндигин камсыз кылат, бирок жогорку чыгымдарды камсыз кылат, катмарларды тегиздөө үчүн катуу талаптар коюлат.

Өтө чоң өлчөмдөгү платалар жабдуулардын чегинен ашып кетет; кичинекей өлчөмдөгүлөрү иштетүүдө/ширетүүдө кыйынчылыктарды жаратып, компоненттердин жайгашуусуна жана жылуулуктун таркашына таасирин тийгизет.

Шпаклевканын өлчөмү, формасы жана аралыгы ширетүүнүн сапатына түздөн-түз таасир этет. Шпаклевканын өтө кичинекей болушу муундардын кургашына алып келет; аралыгы өтө жакын болсо, кыска туташуулар пайда болот.

Ысык аба менен ширетүүнү тегиздөө (HASL): арзан, бирок жалпактыгы начар, бул майда чайыр менен ширетүүгө таасир этет; Электролсуз никель менен чөмүлтүлгөн алтын (ENIG): жакшы ширетүүчү, жогорку тактык, жогорку баа; Органикалык ширетүүчү консервант (OSP): жезди коргойт, орточо баа, катуу сактоо талаптары.

Визуалдык текшерүү (тырыктар, деформация), учуучу зонд/МКТ сыноосу (туташуу), металлографиялык анализ (ички түзүлүш/каптоо).

Кирлерди кетирүү үчүн тазалоо; OSP менен иштетилген PCB нымдуулукту кетирүү жана ширетүүнүн көбүкчөлөрүнүн алдын алуу үчүн бышыруу керек.

Gerber сыяктуу дизайн файлдары компоненттердин жайгашуусун жана төшөктөрдүн абалын көрсөтөт, бул долбоордун шайкештигин камсыз кылуу үчүн чогултуунун негизи болуп кызмат кылат.

Компоненттерди орнотуу мүмкүн эмес, электрдик кыска туташуулар/ачык чынжырлар, сигналдын тоскоолдуктары, жылуулуктун начар таралышы, бул функциянын бузулушуна же иштөө көйгөйлөрүнө алып келет.

Компоненттердин акылга сыярлык жайгашуусу (тыгыз/жетүүгө кыйын жерлерди колдонбоңуз), оптималдаштырылган төшөнчүнүн дизайны, SMT/THT шайкештиги, тешиктерди жайгаштыруу жана курч бурчтарды жана узун издерден качуу үчүн багыттоо.

Электрдик мүнөздөмөлөрдү (параметрлердин дал келишин), таңгактын электроддор менен шайкештигин, ишенимдүүлүгүн, баасын жана камсыздоонун туруктуулугун эске алыңыз.

THT үчүн тешик аркылуу өтүүчү пакеттер (мисалы, DIP), чоң мейкиндикти ээлейт; SMT үчүн бетке орнотулуучу пакеттер (мисалы, SOP/BGA), жогорку тыгыздыкта, бирок ширетүүнүн кыйынчылыгы жогору (мисалы, BGA так температураны көзөмөлдөөнү талап кылат).

Начар ширетүүчүлүк кургак муундарга жана жалган ширетүүгө алып келет. Кычкылданган/майланган зымдарды алдын ала иштетүү (тазалоо, калайлоо) талап кылынат.

Кайра агып ширетүү үчүн SMT компоненттери; толкундуу ширетүү үчүн тешик аркылуу жана чоң SMT компоненттери. Техникалык мүнөздөмөлөрдө, адатта, шайкеш келүүчү процесстер көрсөтүлөт.

Биринчи кирген биринчи чыккан (FIFO), көзөмөлдөнгөн температура/нымдуулук (20-25℃, 40%-60%RH), үзгүлтүксүз үлгү алуу жана мөөнөтү өтүп кеткен/шектүү компоненттерди сыноо/утилизациялоо.

Чынжырдын анормалдуу иштеши (туура эмес параметрлер, чиптин иштебей калышы), кыска туташуулар/ашыкча жүктөөлөр жана PCB жана башка компоненттердин бузулушу.

Визуалдык текшерүү (бузулуу, коргошундун кычкылдануусу), электр параметрлерин текшерүү (мультиметр/LCR өлчөгүч) жана маанилүү компоненттерди функционалдык текшерүү (мисалы, чипти программалоону текшерүү).

Ашыкча жылуулук чыңалуусу чиптердеги ички ширетүүчү муундардын жарака кетишине же конденсаторлордо диэлектриктин бузулушуна алып келиши мүмкүн, бул параметрлердин дрейфке же бузулушуна алып келет. Температуранын профилин жана убакытты көзөмөлдөө керек.

Поляризацияланган символдор (мисалы, конденсатор ±, диод жебелери) ПХБ аянтчаларында белгиленген. Кол менен орнотуу визуалдык текшерүүнү талап кылат; автоматташтырылган жабдуулар программаланган полярдуулук параметрлерин талап кылат.

Параметрлердин жылышынан жана ESD бузулушунан сактануу үчүн көзөмөлдөнгөн температура/нымдуулук (±2℃, 40%-60%RH) жана ESD коргоосун (антистатикалык пол, билек боолору, жумушчу кийим) талап кылат.

Принцип: Ширетүүчү пастаны басып чыгаруу → компоненттерди жайгаштыруу → эритүүчү пастаны ысытуу → ширетүүчүгө чейин муздатуу. Температуранын профили: Алдын ала ысытуу (1-3℃/с дан 150-180℃ га чейин), чылоо (180-200℃, 60-120s), кайра агызуу (чоку 217-235℃, 30-90s), муздатуу (3-6℃/с).

Принцип: Суюк ширетүү толкун пайда кылат, ал эми PCB зымдары өтүп жатканда ширетилет. Тешик аркылуу жана чоң SMT компоненттери үчүн ылайыктуу.

Колдонулушу: Прототиптөө, оңдоо жана автоматташтыруу үчүн жетүүгө кыйын жерлер. Сактык чаралары: Ширетүүчү темир 20-60 Вт, ширетүүчү зым 0,5-1,0 мм, температура 300-350℃, убакыт 3-5 секунд, алдын ала тазалоо жана текшерүүдөн кийин.

Процесс боюнча тандаңыз: кайра эритүү үчүн коргошунсуз ширетүүчү пастасы (Sn-Ag-Cu, 217-227℃); толкундуу ширетүү үчүн коргошундуу/коргошунсуз ширетүүчү тилкелер (Sn-Pb, коргошундуу үчүн 183℃); кол менен ширетүү үчүн ширетүүчү зым, нымдуулукту жана баасын эске алуу менен.

Процесстин параметрлерин көзөмөлдөө (температуранын профили, ширетүү убактысы), жабдууларды калибрлөө, персоналды окутуу, квалификациялуу материалдарды колдонуу, AOI/рентген текшерүүсү жана кемчиликтерди өз убагында кайра оңдоо.

Кургак муун: Температураны тууралоо, убакытты узартуу, беттерди тазалоо; Кыска туташуу: Ширетүүнү азайтуу, конструкцияны оптималдаштыруу; Көпүрөлөрдү бириктирүү: Пастанын көлөмүн, температуранын профилин тууралоо; Ширетүүнүн жетишсиздиги: Пастаны көбөйтүү, процессти оптималдаштыруу; Оддолгон ширетүү: Флюс кошуу, температураны тууралоо.

Ролдору: Оксиддерди алып салуу, беттик чыңалууну азайтуу, нымдалууну жакшыртуу. Түрлөрү: Органикалык эмес (жогорку активдүүлүк, коррозияга туруктуу, тазалоону талап кылат), органикалык (орточо активдүүлүк, аз коррозияга туруктуу, тазалоону талап кылат), канифоль негизиндеги (жалпы, коррозияга туруктуу эмес, таза эмес). Процесс жана продукт боюнча тандаңыз.

Tg мааниси субстраттын ысыкка туруктуулугун аныктайт. Стандарттык FR-4 Tg ~130-140℃, ал эми жогорку Tg (≥170℃) материалдар 250℃ кайра агып чыгуу чокуларына туруштук берип, деламинация коркунучун азайтат. Коргошунсуз процесстер Tg≥150℃ талап кылат.

Стандарттык SMT: 4/4 миль (0.1/0.1 мм); АӨИ процесстери жогорку тактыктагы экспозиция жана электролитсиз жез каптоо менен 2/2 миль (0.05/0.05 мм) натыйжага жетишет.

IPC-7351 көрсөтмөсүн аткарыңыз: QFP төшөмөсүнүн туурасы +0.1-0.2 мм, коргошундун туурасы болсо; 0603 төшөмөлөрү ар бир төшөмөгө 0.04-0.06 мг ширетүүчү паста үчүн 0.65 × 0.65 мм сунуштайт.

Доминанттык SAC305 (96.5Sn/3.0Ag/0.5Cu) 217℃ температурада эрийт, бул Sn-Pb эвтектикасына (183℃) караганда 34℃ жогору, бул жогорку кайра агызуу температурасын талап кылат.

0402 компоненттери: 0,12 мм трафарет; 0,5 мм кадам BGA: ширетүүчү шарлардын пайда болушуна жол бербөө үчүн 85% төшөмө тешиктүү 0,1 мм трафарет.

IPC-A-610: Ширетүүчү пастанын жылышы төшөктүн туурасынан ≤25%; 0,4 мм кадамдуу QFP үчүн ≤0,1 мм.

Жогорку класстагы машиналар (мисалы, Fuji NXT) Cpk≥1.33, XY кайталануучулугу ±25μm, θ тактыгы ±0.5°, 0201 компоненттери үчүн ылайыктуу жана 0.3 мм кадам BGA.

MLCC жайгаштыруу басымы: 0,3-0,5N (жогорку басымда жарака кетүү коркунучу); QFP өткөргүчтөрү: бир тегиздикте 0,8-1,2N.

Жайгаштыруу тактыгын оптималдаштырыңыз (±0,05 мм), температура градиентин минималдаштыруу үчүн ширетүүчү пастанын көлөмүн симметриялуу түрдө, кайра агызуучу рамп ылдамдыгын ≤3℃/s камсыз кылыңыз.

Алдын ала ысытуу (150-180℃): 1-2℃/с рамп; чылоо (180-210℃): 60-90s; кайра агызуунун чокусу 245-255℃, 60-90s үчүн ≥217℃; муздатуу 2-4℃/с.

Азот (O₂

IPC-A-610 3-класс: Боштук аянты ширетүүчү шардын аянтынын ≤10%; маанилүү колдонмолор (мисалы, автомобиль) ≤5% талап кылат.

Кош толкундуу ширетүү: Турбуленттик толкун 1/3-1/2 PCB калыңдыгына чөгүп кетет; жылмакай толкундун бийиктиги PCB түбүнөн 0,5-1 мм төмөн.

Таза эмес флюс: катуу курамы 10%) нымдалууну жакшыртат, бирок калдыктардын пайда болуу коркунучун жогорулатат, ошондуктан шайкеш тазалоону талап кылат.

245-255℃ ширетүүчү идиштин температурасында, ылдамдыгы 1,2-1,8 м/мин; калың жезден жасалган PCBлерди толтуруу үчүн 1 м/мин талап кылынат.

Коргошунсуз ширетүү: учтун температурасы 350-380℃, тийүү убактысы ≤3s. Ашыкча ысык төшөмөнүн көтөрүлүшүнө же коргошундун кычкылданышына алып келет.

Решарлоочу арматуралары бар оптикалык тегиздөө системалары (±25μm тактык) ширетүүчү шарлар менен төшөктөрдүн ортосундагы

Коргошундун деформациясын болтурбоо үчүн 150-180℃ ысытыңыз, кайра иштетүү температурасы 320-350℃, аба ылдамдыгы 4-6 (20-30л/мин).

Суулуу: экологиялык жактан таза, бирок жогорку температураны (60-80℃) талап кылат, коррозия коркунучу бар; Эриткич (мисалы, NMP): натыйжалуу, бирок жарылууга туруктуу жабдууларды, учуучу органикалык кошулмаларды чектөөнү талап кылат.

IPC-TM-650: Иондук калдык

Жогорку ылдамдыктагы AOI 0402 компонентинин кемчиликтеринин ≥95% ын, QFP көпүрөлөрүн/жоголгон өткөргүчтөрүн ≥98% ын жабат, бирок BGA ички боштуктары менен күрөшөт.

Микрофокустук рентген нурлары 5 мкм чечилишке жетип, 0,3 мм кадамдык BGA муундарын жана 20 катмарлуу PCB ички бөлүктөрүн аныктайт.

Жогорку тактыктагы МКТ 0,1Ω төмөн ачылыштарды аныктайт, тырмактардын контакттык каршылыгы

IPC-J-STD-033: MSL 3-деңгээлдеги компоненттер 30℃/60% RH температурада ≤168 саат; ашып кетсе, 125℃ температурада 4-8 саат бышырыңыз.

0603 муундары: минималдуу тартуу күчү ≥1,5N; QFP өткөргүчтөрү: кесүү күчү ≥5N, IPC-9701 боюнча.

IPC-A-600: ≤1,5%; муундардын кургап калышынын алдын алуу үчүн BGA менен чогултулган PCBлер ≤0,7%.

CMOS түзмөктөрү HBM сезгичтиги

Материалдык чыгым 40-50%, кайра иштетүү (амортизацияны кошкондо) 30-40%, текшерүү 10-20%. Бирдиктин баасы массалык өндүрүшкө караганда 30-50% жогору.