PCB技術 - SMTプロセス設計のポイント

手順：プロセス設計

表面接着組立プロセス、特に小ピッチアセンブリについては、継続的な監視とシステム検査が必要である。例えば、米国では、溶接点品質基準はipc-a-620と国家溶接材料基準ANSI/j-std-001に基づいている。これらの基準と規範を理解してこそ、デザイナーは工業基準の要求に合った製品を開発することができる。

量産設計

大規模な生産設計には、すべての大規模な生産のプロセス、アセンブリ、テスト可能性、信頼性が含まれ、書面による要求に基づいています。

完全で明瞭なアセンブリファイルは、設計から製造への一連の変換に絶対的に必要であり、成功しています。関連ファイルとCADデータリストには、BOM（BOM）、適格製造業者リスト、アセンブリ詳細、特殊アセンブリガイド、PCボード製造詳細、ディスクに含まれるGerberデータ、またはipc-d-350プログラムが含まれています。

ディスク上のCADデータは、テストや加工ツールの開発、自動組立装置のプログラミングに役立ちます。X-Y軸座標位置、試験要件、外形図、回路図、試験点を含むX-Y座標。

PCBA品質

各ロットまたは特定のロット番号からサンプリングし、溶接可能性をテストします。PCBAは、メーカーが提供する製品情報とIPC上で較正された品質規格と比較します。次は、半田ペーストをパッドに印刷して半田付けし直します。有機フラックスを使用する場合は、残留物を除去するために再度洗浄する必要がある。溶接点の品質を評価する際には、リフロー溶接後のPCBAの外観と寸法反応も評価しなければなりません。同様の試験方法は、ピーク溶接プロセスにも使用することができる。

アセンブリプロセス開発

このステップは、肉眼および自動視覚デバイスを用いて各機械動作を連続的に監視することを含む。例えば、各PCボードに印刷されたスラリーの体積をレーザースキャンすることを推奨します。

試料をSMD上に置いて溶接した後、品質管理と工事者は各部品コネクタの錫メッキ状態を一つ一つ検査する必要がある。各コンポーネントは、受動部品とマルチピン部品の位置合わせを詳細に記録する必要があります。ピーク溶接プロセスの後、溶接点の均一性を注意深く検査し、ピンまたはアセンブリの接近による溶接点における欠陥の潜在的な位置を決定する必要があります。

細ピッチ技術

細ピッチ組立は先進的な建築と製造理念である。コンポーネントの密度と複雑さは、現在の市場で主流の製品よりもはるかに高い。量産段階に入りたい場合は、ラインに投入する前にパラメータを変更する必要があります。

例えば、細ピッチエレメントのピンピッチは0.025インチ以下であり、標準コンポーネントとASICコンポーネントに適しています。これらのコンポーネントについては、図1に示すように、業界標準には非常に広い許容誤差があります。これは、アセンブリベンダーの許容誤差がそれぞれ異なるため、組み立ての良率を高めるためにパッドサイズをカスタマイズまたは修正する必要があるためです。

パッドのサイズと間隔は通常、ipc-sm-782 aに準拠しています。しかし、プロセス要件を満たすために、一部のスペーサの形状とサイズは本仕様とは少し異なります。ピーク溶接の場合、パッドのサイズは通常少し大きく、より多くのフラックスと半田があるようにします。通常、プロセス公差の上下限付近に保持されているコンポーネントの中には、パッドサイズを適切に調整する必要があります。

表面接着剤アセンブリの配置方向の一致

すべてのコンポーネントを同じ方向に設計する必要はありませんが、整合性は同じタイプのコンポーネントの組み立てと検査の効率を高めるのに役立ちます。複雑な回路基板の場合、ピン付きコンポーネントは通常、時間を節約するために同じ方向を持っています。なぜなら、アセンブリを配置するための治具は一般に一方向に固定されており、配置方向は回路基板を回転させることでしか変更できないからです。一般的な表面接着剤アセンブリでは、ラミネート機の治具が自由に回転できるため、このような問題はない。しかし、ピーク溶接炉を通過するためには、スズ流の曝露時間を減らすためにアセンブリの方向を統一する必要がある。

いくつかの極性を有する素子の極性は、回路設計全体でとっくに決定されている。回路機能を理解した後、プロセスエンジニアは組立効率を高めるためにコンポーネントを置く順序を決定することができますが、同じ方向性または類似したコンポーネントを持つことで効率を高めることができます。レイアウト方向を統一できれば、レイアウトコンポーネントプログラムの作成速度を短縮するだけでなく、エラーの発生を減らすことができます。

一貫性のある（かつ十分な）コンポーネント距離

一般的に、全自動表面塗布機はかなり正確である。しかし、デザイナーはコンポーネント密度を増やそうとする一方で、大規模生産の複雑さを無視することが多い。たとえば、高コンポーネントが小さなピンピッチのコンポーネントに近すぎると、ピンの溶接点をチェックする視線をブロックするだけでなく、やり直しややり直しのためのツールを阻害します。

ピーク半田は通常、ダイオードやトランジスタなどの低短絡素子に用いられる。SOICなどの小型部品はピーク半田にも使用できるが、半田炉に直接さらされる高温に耐えられない部品もあることに注意しなければならない。

組み立て品質の一貫性を保証するためには、部品間の距離は十分に大きく、錫炉に均一に露出しなければならない。半田が各接点に接触できるようにするために、高コンポーネントは低コンポーネントから一定の距離を保ち、遮蔽効果を回避しなければならない。距離が足りない場合は、部品の点検ややり直しを妨げることもあります。

工業界はすでに表面接着剤アセンブリのために標準的な応用を開発した。可能であれば、設計者が標準パッドサイズのデータベースを構築できるように、できるだけ標準コンポーネントを使用して、エンジニアがプロセスの問題をよりよく把握できるようにしてください。デザイナーは、いくつかの国で類似の基準が制定されており、コンポーネントの外観は似ているかもしれないが、コンポーネントのピン角は国によって異なることを発見することができる。例えば、北米と欧州のSOICコンポーネントベンダーはEiz基準を満たすことができ、日本製品はEIAJを設計基準としている。EIAJ規格に準拠していても、企業が生産するコンポーネントによって外観が異なることに注意してください。

生産性の向上を図る

アセンブリプレートは、アセンブリの形状や密度に応じて、非常に簡単で複雑であることができます。複雑なデザインは生産性を高め、難易度を下げることができますが、デザイナーが技術の詳細に注意しないと、非常に困難になります。設計の最初にアセンブリ計画を考慮しなければならない。一般に、部品の位置と方向を調整すれば、量産を高めることができる。PCボードのサイズが小さく、形状が不規則であるか、コンポーネントがボードエッジに近い場合は、接続ボードとして量産することが考えられます。

テストと修理

卓上の小型テストツールを使用して欠落したコンポーネントやプロセスを検出するのは非常に不正確で時間がかかります。設計には試験方法を考慮しなければならない。例えば、ICTテストを使用したい場合は、プローブが接触できる線上にテストポイントを設計することを考慮しなければなりません。テストシステムにはあらかじめ作成されたプログラムがあり、各コンポーネントの機能をテストし、どのコンポーネントに障害や位置ずれがあるかを指摘し、溶接点が完全であるかどうかを判断することができます。検出誤差には、アセンブリ接点間の短絡、ピンとパッド間の空溶接も含まれている必要があります。

テストプローブが線路上の各共通接続点に接触できない場合は、各コンポーネントを個別に測定することはできません。特に、マイクロピッチの組み立てには、すべての線路上の接続点またはアセンブリ間に接続された線路を測定するために、装置のプローブを自動的に試験する必要がある。それができない場合は、機能テストに合格しなければなりません。そうしないと、出荷後に顧客が摩耗するのを待たなければなりません。

ICTテストは、製品ごとに異なるツールやテストプログラムを作成するものです。設計にテストを考慮すれば、各コンポーネントと接点の品質を容易に検出することができます。（図2）溶接点欠陥が見られる。しかし、錫欠乏と非常に小さな短絡は電気テストでしか検査できない。

表面と第2側のコンポーネント密度が同じである可能性があるため、従来の試験方法ではすべてのエラーを検出できない可能性があります。PC基板には、プローブが接触できる高密度で細かいピッチを持つ小さな貫通孔パッドがあるが、使用するために貫通孔パッドを増やすことが望ましい。