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Sappiamo tutti che quando ci sono solo pochi campioni, la saldatura manuale può essere utilizzata, mentre l'elaborazione in batch PCBA richiede linee di produzione di assemblaggio PCBA. Quindi quali attrezzature saranno utilizzate nella linea di montaggio PCBA?
Nell'assemblaggio PCBA, ci sono 4 fasi principali dell'assemblaggio di tecnologia SMT o di montaggio superficiale utilizzando saldatura a riflusso, cioè, l'impostazione dell'applicazione di montaggio, il posizionamento automatico dei componenti, la saldatura e l'ispezione (e test se necessario). Le attrezzature di base necessarie per il montaggio PCBA includono:
1. Solder Paste Printer
2. Macchina di ispezione della pasta di saldatura (SPI)
3. Dispenser
4. Montaggio
5. Saldatrice di riflusso
6. saldatrice ad onda (per componenti passanti)
7. Macchina automatica di ispezione ottica (AOI)
8. Apparecchio per test online (TIC)
9. Dispositivo di verifica funzionale (FVT)
Fase 1: Domanda di collocamento
1. Solder Paste Printer
Il primo passo nell'assemblaggio PCBA è quello di applicare la pasta di saldatura alla scheda. La pasta di saldatura è una colla grigia fatta da una miscela di piccole leghe metalliche. Di solito stagno, piombo e argento. Pensalo come la colla che tiene insieme il circuito stampato finito. Senza di esso, i componenti non si attaccheranno alla scheda nuda.
Prima di applicare la pasta, posizionare il modello PCB sulla scheda. Il modello PCB è una piastra in acciaio inossidabile con piccoli fori tagliati al laser. Questi flussi possono essere applicati solo al componente per contattare l'area del circuito stampato che alla fine sarà posizionato sul PCB finito, cioè il pad SMD.
Durante l'applicazione della pasta di saldatura, il modello PCB e il PCB sono bloccati in posizione nella stampante automatica della pasta di saldatura. Quindi, la spatola stende la pasta di saldatura senza piombo sul pad in una quantità precisa. Quindi, la macchina trascina la lama sul modello per stendere la pasta uniformemente e depositarla nell'area desiderata. Dopo aver rimosso il modello, la pasta di saldatura sarà esattamente dove vogliamo (speriamo).
2. Macchina di ispezione della pasta di saldatura (SPI)
Numerosi studi di settore hanno evidenziato che fino al 70% dei problemi di saldatura SMD possono essere ricondotti alla stampa di pasta di saldatura errata o non qualificata. Pertanto, il passo successivo è verificare se la pasta di saldatura è stampata correttamente sulla scheda. Sebbene un buon metodo di stampa della pasta di saldatura sia solitamente sufficiente per soddisfare le esigenze di piccoli lotti di PCB, SPI dovrebbe essere preso in considerazione quando si producono grandi quantità di PCB in lotti per evitare costi di rilavorazione più elevati.
La macchina SPI utilizza una fotocamera in grado di catturare immagini 3D per valutare la qualità della pasta di saldatura in base a fattori quali volume della saldatura, allineamento e altezza. Quindi, la macchina può identificare rapidamente la quantità inappropriata di saldatura o allineamento errato, in modo che il produttore possa trovare rapidamente la stampa di pasta di saldatura difettosa e correggere il problema. Se utilizzato con ispezione ottica automatica (descritta in dettaglio più avanti), questo consente ai produttori di monitorare e controllare efficacemente il processo di stampa della saldatura, riducendo così i costi di rilavorazione e producendo PCB di alta qualità in modo più efficiente.
Fase 2: Posizionamento automatizzato dei componenti
3. Dispenser
Prima di posizionare il componente, il dispenser applica punti di colla al PCB dove verrà posizionato il corpo del componente per fissarlo in posizione fino a quando i cavi e i contatti non sono saldati. Questo è molto importante per la saldatura ad onda: nella saldatura ad onda, la cresta d'onda può rimuovere componenti più grandi, o per la saldatura ad onda bifacciale o la saldatura a riflusso per evitare la caduta dei componenti.
4. Montaggio
La macchina di posizionamento è probabilmente la macchina più affascinante di tutta la catena di montaggio. Come suggerisce il nome, la macchina pick-and-place raccoglie i componenti e li posiziona sulla tavola nuda. Tradizionalmente, questa fase del processo di assemblaggio PCBA viene eseguita a mano. In questa fase, le persone usano le pinzette per raccogliere e posizionare i componenti laboriosamente. Fortunatamente, i produttori di PCB di oggi hanno utilizzato macchine pick and place per automatizzare questo passaggio, perché le macchine sono più accurate degli esseri umani e possono lavorare 24 ore su 24.
La macchina di posizionamento preleva i componenti SMT e li posiziona accuratamente nella posizione pre-programmata sopra la pasta di saldatura. Cadono alla velocità del fulmine e la macchina raggiunse facilmente una velocità di 30.000 parti all'ora. Poiché la macchina posiziona le parti in modo ordinato ma quasi folle, guardare e posizionare il lavoro della macchina è senza dubbio la visione più interessante!
La terza fase: saldatura
5. Saldatrice di riflusso
La saldatura a riflusso è la tecnica di saldatura più utilizzata nell'assemblaggio PCBA. Una volta che la scheda è completamente caricata con componenti, i componenti si muovono lungo un nastro trasportatore attraverso un lungo forno gigante (chiamato saldatrice a riflusso). La scheda PCB passa attraverso varie aree a una temperatura rigorosamente controllata per far sciogliere e indurire stabilmente la pasta di saldatura, formando così una forte connessione elettrica tra i componenti e i rispettivi pad.
6. Saldatrice d'onda
La saldatrice ad onda ha preso il suo nome perché il PCB deve passare attraverso un'onda di saldatura fusa per saldare i componenti. All'inizio del processo di saldatura ad onda, viene applicato un cosiddetto strato di flusso per pulire tutti i contatti e le pastiglie dei componenti per garantire una corretta adesione della saldatura. Dopo l'applicazione del flusso, la scheda viene preriscaldata per evitare shock termici. Infine, nel vaso di saldatura fuso viene stabilita un'onda di saldatura e quindi il PCB viene attraversato, portando la parte inferiore della scheda a contatto con l'onda di saldatura, formando così una connessione tra i cavi dei componenti o i loro rispettivi fori e contatti dei cavi. Pads.
Tuttavia, rispetto alla saldatura a riflusso, la saldatura ad onda non è ampiamente utilizzata nell'odierno assemblaggio PCBA perché quest'ultimo è molto più efficace nella saldatura delle caratteristiche fini delle schede con componenti di montaggio superficiale utilizzati oggi. Di conseguenza, per assemblare componenti passanti vengono utilizzati metodi di saldatura ad onda e più recentemente metodi di saldatura selettiva ad onda.
Fase 4: Ispezione
7. Ispezione ottica automatica (AOI)
Ora che il circuito stampato è completamente assemblato, ora può essere ispezionato e testato. Con l'aumentare della complessità delle schede PCB, l'ispezione ottica automatica è più importante che mai. Anche se è ancora possibile strizzare e individuare errori ad occhio nudo, l'ispezione manuale non è efficace nella produzione di massa perché l'operatore si stancherà rapidamente e gli errori possono essere facilmente ignorati. Testare PCBA è un passo chiave nella produzione di PCBA per evitare costosi costi di rigenerazione e sprechi di materiale. Il sistema AOI viene utilizzato per rilevare i problemi all'inizio del processo produttivo e consente la modifica del processo o la correzione di singole schede.
Utilizzando metodi ottici per rilevare i difetti, i sistemi AOI possono eseguire ispezioni effettuate in precedenza dagli esseri umani, ma con velocità e precisione molto più elevate. La macchina AOI utilizza una telecamera ad alta definizione per catturare la superficie del circuito stampato e costruire un'immagine per l'analisi. L'immagine catturata viene poi confrontata con l'immagine della scheda di riferimento corretta per identificare vari difetti, da componenti errati e mancanti a cortocircuiti e graffi.
8. Test Online (ICT)-Nail Bed
La fase di test in linea (ICT) viene eseguita utilizzando un dispositivo tagliaunghie, che è uno dei metodi più ampiamente riconosciuti per testare rapidamente la funzione della scheda PCB assemblata. A causa dell'insolita somiglianza del banco di prova con il dispositivo di tortura, intitolato dal vero letto chiodato, il dispositivo di prova è costituito da una serie di perni pogo caricati a molla disposti in modo che ogni pin sia in contatto con un nodo nel circuito PCB. Ogni circuito stampato completato è posizionato sulla parte superiore di questi pin e premuto verso il basso per stabilire rapidamente il contatto attraverso centinaia di punti di prova sul PCB. Attraverso questi punti di prova, l'apparecchio può trasferire rapidamente i segnali di prova da e verso il PCB per valutarne le prestazioni e rilevare la continuità elettrica o le interruzioni di cortocircuito.
PCBA testato sul letto ungueale può essere evidenziato dalle piccole ammaccature viste sul collegamento di saldatura a causa della punta tagliente del perno. Pertanto, quando il vostro PCBA ha piccole ammaccature, non fatevi prendere dal panico! Questo è un motivo di festa, perché dimostra che il produttore ha testato correttamente per garantire che il circuito stampato sia intatto.
9. Test di verifica funzionale (FVT)
Il test di verifica funzionale (FVT) è il passaggio finale, che può fornire una decisione di passaggio o fallimento per il PCB completato prima della spedizione. A questo punto, non stiamo più solo testando difetti fisici, come ponti di saldatura o lapidi. Invece, il software viene caricato e stiamo testando se la scheda funzionerà correttamente quando viene utilizzata in qualsiasi applicazione il cliente desidera.
FVT simula solitamente l'ambiente operativo in cui il PCB sarà eventualmente utilizzato collegando il PCB al PCB attraverso i suoi connettori o punti di prova. I test funzionali variano da prodotto a prodotto, perché ogni PCB testato è unico. La forma più comune di test funzionali è il "modello termico", che è una configurazione utilizzata per simulare il prodotto finale in cui verrà utilizzato il PCB. Tuttavia, non importa come personalizzare FVT, tutti condividono un componente comune. Sistema, hardware e software.
