Производство и сборка печатных плат (ПП)

Печатная плата (ПП) – ключевой компонент многих электронных устройств, таких как компьютеры, смартфоны, телевизоры и др. ПП изготавливаются из тонких слоев меди и изоляционных материалов, и они содержат дорожки и площадки, соединяющие различные компоненты и цепи. Производство и сборка ПП – это процессы создания и сборки ПП для различных приложений.

Процесс производства ПП

Процесс производства ПП включает в себя несколько этапов, таких как:

1. Проектирование: Первый шаг – разработка макета ПП с использованием специализированного программного обеспечения, такого как CAD (компьютерное проектирование). Макет определяет размер, форму, положение и соединение компонентов и дорожек на ПП. В дизайн также входят количество и тип слоев, толщина меди и изоляционного материала, а также спецификации сверления и пайки.

2. Изготовление: Следующий шаг – изготовление ПП в соответствии с дизайном. Процесс изготовления включает в себя:

3. Ламинирование: Слои меди и изоляции ламинируются вместе с использованием тепла и давления. Количество слоев зависит от сложности и функциональности ПП.

4. Сверление: Через слои просверливаются отверстия для создания переходов, которые соединяют различные слои. Отверстия также используются для монтажа компонентов на ПП.

5. Травление: Химическим раствором удаляется ненужная медь с поверхности, оставляя только нужные дорожки и площадки.

6. Покрытие: Тонкий слой металла, такого как олово или золото, наносится на дорожки и площадки для защиты от окисления и коррозии.

7. Маска пайки: На ПП наносится слой зеленого или другого цветного материала, который покрывает дорожки и площадки, за исключением областей, где будут пайкой компоненты. Маска пайки предотвращает короткое замыкание и улучшает долговечность ПП.

8. Текстолит: На ПП наносится слой чернил для обозначения компонентов, символов, логотипов и другой информации. Текстолит помогает идентификации и устранению неисправностей на ПП.

9. Тестирование: Последний этап – тестирование ПП на функциональность и качество. Методы тестирования включают:

10. Электрическое тестирование: Проверка ПП на наличие континуитета, сопротивления, емкости, напряжения, тока и других электрических параметров с использованием зондов или приспособлений.

11. Визуальный контроль: Проверка ПП на физические дефекты, такие как трещины, царапины, неправильное выравнивание или пайки.

12. Рентгеновский контроль: Сканирование ПП с использованием рентгеновских лучей для обнаружения скрытых дефектов, таких как воздушные полости, короткозамыкания или обрывы в переходах или пайках.

Процесс сборки ПП

Процесс сборки ПП включает в себя прикрепление компонентов к ПП для создания функционального электронного устройства. Компоненты могут быть как с просверленными отверстиями, так и поверхностного монтажа. Компоненты с просверленными отверстиями имеют выводы, проходящие через отверстия в ПП и паяемые с другой стороны. Компоненты поверхностного монтажа имеют выводы, которые паяются непосредственно на площадках на поверхности ПП. Процесс сборки ПП включает в себя:

1. Нанесение паяльной пасты: Шаблон используется для нанесения тонкого слоя паяльной пасты на площадки, где будут установлены компоненты поверхностного монтажа. Паяльная паста содержит крошечные металлические шарики, которые расплавляются и образуют паяльные соединения при нагреве.

2. Захват и установка: Машина захватывает компоненты поверхностного монтажа с катушек или лотков и устанавливает их на соответствующие площадки на ПП. Машина с помощью камер или лазеров точно выравнивает компоненты.

3. Переплавление пайки: Плата нагревается в печи для плавления паяльной пасты и образования постоянных соединений между компонентами и площадками. Температурный профиль тщательно контролируется, чтобы избежать перегрева или недогрева.

4. Пайка с просверленными отверстиями: Для компонентов с просверленными отверстиями существует два метода пайки:

5. Волнообразная пайка: Плата проходит над волной расплавленного припоя, который покрывает выводы и образует паяльные соединения.

6. Селективная пайка: Робот наносит припой выборочно на определенные области, где расположены компоненты с просверленными отверстиями.

7. Очистка: Плата чистится водой или растворителями для удаления остатков флюса, пыли или загрязнителей, которые могут повлиять на ее производительность или надежность.

8. Инспекция: Собранная ПП проверяется на дефекты, такие как отсутствие, неправильное выравнивание или поврежденные компоненты, или плохое качество пайки. Методы инспекции включают:

9. Визуальный контроль: Операторы или машины используют увеличители или камеры для осмотра собранной ПП.

10. Автоматизированный оптический контроль (AOI): Машина с использованием камер и программного обеспечения сравнивает изображения собранной ПП с эталонным изображением и обнаруживает любые аномалии.

11. Автоматизированный рентгеновский контроль (AXI): Машина использует рентгеновские лучи для сканирования собранной ПП и выявления скрытых дефектов в припоях или переходах.

12. Тестирование: Собранная ПП тестируется на функциональность и совместимость с другими устройствами. Методы тестирования включают:

13. Тестирование в цепи (ICT): Машина с использованием зондов или приспособлений измеряет электрические параметры отдельных компонентов или цепей на собранной ПП.

14. Функциональное тестирование (FCT): Машина или оператор с использованием внешнего оборудования, такого как источники питания, осциллографы или мультиметры, имитируют рабочие условия и проверяют функциональность собранной ПП.

15. Системное тестирование: Собранная ПП интегрируется с другими компонентами или устройствами и тестируется как целостная система.

Заключение

Производство и сборка ПП – это сложные и критически важные процессы, требующие высокой точности, качества и эффективности. Следуя шагам и методам, описанным выше, производители и сборщики ПП могут производить надежные и функциональные электронные устройства для различных приложений.