PCBA-Technologie - Welche Verarbeitungsausrüstung wird für die PCBA-Verarbeitung benötigt?

Wir alle wissen, dass wenn es nur wenige Proben gibt, Manuelles Löten kann verwendet werden, während Batch PCBA-Verarbeitung erfordert PCBA-Baugruppe Produktionslinien. Also welche Ausrüstung wird in der PCBA-Baugruppe Linie?

In PCBA-Baugruppe, Es gibt vier Hauptstufen der SMT- oder Oberflächenmontage mittels Reflow-Löten, das ist, Einrichtung der Montageanwendung, automatische Bauteilplatzierung, soldering and inspection (and testing if necessary). Die Grundausstattung für PCBA-Baugruppe umfasst:

1. Lötpastendrucker

2. Lötpasten Inspektion (SPI) Maschine

3. Spender

4. Montage

5. Reflow Lötmaschine

6. Welle Lötmaschine (für Durchgangslochkomponenten)

7. Automatische optische Inspektion (AOI) Maschine

8. Vorrichtung für Online-Test (IKT)

9. Gerät zur Funktionsüberprüfung (FVT)

Phase 1: Einreichungsantrag

1. Lötpastendrucker

Der erste Schritt bei der PCBA-Montage besteht darin, Lötpaste auf die Platine aufzutragen. Lötpaste ist ein grauer Kleber aus einer Mischung aus winzigen Metalllegierungen. Normalerweise Zinn, Blei und Silber. Betrachten Sie es als den Kleber, der die fertige Leiterplatte zusammenhält. Ohne sie haften die Komponenten nicht an der blanken Platine.

Legen Sie vor dem Auftragen der Paste die Leiterplattenvorlage auf die Platine. Die Leiterplattenschablone ist eine Edelstahlplatte mit kleinen lasergeschnittenen Löchern. Diese Flussmittel können nur auf das Bauteil aufgetragen werden, um den Leiterplattenbereich zu kontaktieren, der sich schließlich auf der fertigen Leiterplatte befindet, d. h. dem SMD-Pad.

Während der Lotpastenanwendung werden die Leiterplattenvorlage und die Leiterplatte im automatischen Lotpastendrucker verriegelt. Anschließend verteilt die Rakel die bleifreie Lötpaste präzise auf dem Pad. Dann zieht die Maschine die Klinge auf die Schablone, um die Paste gleichmäßig zu verteilen und an der gewünschten Stelle abzulegen. Nach dem Entfernen der Schablone wird die Lotpaste genau dort sein, wo wir sie haben wollen (hoffentlich).

2. Lötpasten Inspektion (SPI) Maschine

Zahlreiche Branchenstudien haben gezeigt, dass bis zu 70% der SMD-Lötprobleme auf fehlerhaften oder unqualifizierten Lötpastendruck zurückzuführen sind. Daher ist der nächste Schritt zu überprüfen, ob die Lotpaste korrekt auf der Platine gedruckt ist. Obwohl eine gute Lötpastendruckmethode normalerweise ausreicht, um die Anforderungen kleiner PCB-Chargen zu erfüllen, sollte SPI bei der Herstellung großer Stückzahlen von Leiterplatten in Betracht gezogen werden, um höhere Nachbearbeitungskosten zu vermeiden.

Die SPI-Maschine verwendet eine Kamera, die 3D-Bilder aufnehmen kann, um die Qualität der Lötpaste basierend auf Faktoren wie Lötvolumen, Ausrichtung und Höhe zu bewerten. Dann kann die Maschine schnell die unangemessene Menge an Lot oder falsche Ausrichtung identifizieren, so dass der Hersteller den schlechten Lotpastendruck schnell finden und das Problem beheben kann. Bei Verwendung mit automatischer optischer Inspektion (genauer beschrieben) ermöglicht dies Herstellern, den Lötdruckprozess effektiv zu überwachen und zu steuern, wodurch Nachbearbeitungskosten gesenkt und qualitativ hochwertige Leiterplatten effizienter produziert werden.

Phase 2: Automatisierte Bauteilplatzierung

3. Spender

Bevor das Bauteil platziert wird, bringt der Spender Klebepunkte auf die Leiterplatte auf, wo der Bauteilkörper platziert wird, um es zu fixieren, bis die Leitungen und Kontakte gelötet sind. Dies ist sehr wichtig für Wellenlöten. Beim Wellenlöten kann der Wellenkamm größere Bauteile entfernen, oder zum doppelseitigen Wellenlöten oder Reflow-Löten, um ein Herabfallen von Komponenten zu verhindern.

4. Montage

Die Bestückungsmaschine ist wohl die faszinierendste Maschine in der gesamten Montagelinie. Wie der Name schon sagt, nimmt die Pick-and-Place-Maschine die Bauteile auf und legt sie auf das blanke Brett. Traditionell erfolgt diese Phase des PCBA-Montageprozesses von Hand. In diesem Stadium verwenden die Menschen Pinzette, um Komponenten mühsam zu picken und zu platzieren. Glücklicherweise haben die heutigen Leiterplattenhersteller Pick-and-Place-Maschinen verwendet, um diesen Schritt zu automatisieren, da Maschinen genauer sind als Menschen und rund um die Uhr arbeiten können.

Die Bestückungsmaschine nimmt SMT-Bauteile auf und platziert sie exakt an der vorprogrammierten Position auf der Lötpaste. Sie fielen blitzschnell, und die Maschine erreichte leicht eine Geschwindigkeit von 30.000 Teilen pro Stunde. Da die Maschine Teile geordnet, aber fast verrückt platziert, ist das Beobachten und Platzieren der Arbeit der Maschine zweifellos die interessanteste Betrachtung!

Die dritte Stufe: Schweißen

5. Reflow Lötmaschine

Reflow-Löten ist die am weitesten verbreitete Löttechnik in der PCBA-Montage. Sobald die Platine voll mit Komponenten beladen ist, bewegen sich die Komponenten entlang eines Förderbandes durch einen langen Riesenofen (sogenannte Reflow-Lötmaschine). Die Leiterplatte durchläuft verschiedene Bereiche bei einer streng kontrollierten Temperatur, um die Lötpaste stabil schmelzen und aushärten zu lassen, wodurch eine starke elektrische Verbindung zwischen den Komponenten und ihren jeweiligen Pads entsteht.

6. Wellenlötmaschine

Die Wellenlötmaschine erhielt ihren Namen, weil die Leiterplatte durch eine Welle von geschmolzenem Lot gehen muss, um die Komponenten zu löten. Zu Beginn des Wellenlötprozesses wird eine sogenannte Flussschicht aufgetragen, um alle Bauteilkontakte und Pads zu reinigen, um eine ordnungsgemäße Lötverbindung zu gewährleisten. Nachdem das Flussmittel aufgetragen ist, wird die Platte vorgewärmt, um einen thermischen Schock zu verhindern. Schließlich wird eine Lötwelle in dem geschmolzenen Löttopf aufgebaut, und dann wird die Leiterplatte hindurchgeführt, wodurch die Unterseite der Platine mit der Lötwelle in Kontakt kommt, wodurch eine Verbindung zwischen den Leitungen der Komponenten oder ihren jeweiligen Löchern und Kontakten der Leitungen entsteht. Pads.

Im Vergleich zum Reflow-Löten ist Wellenlöten in der heutigen PCBA-Montage jedoch nicht weit verbreitet, da letzteres viel effektiver ist, um die feinen Eigenschaften der Platinen mit heute verwendeten Oberflächenmontagekomponenten zu löten. Infolgedessen werden Wellenlöten und neuerdings Selektivwellenlöten zur Montage von Durchgangskomponenten eingesetzt.

Phase 4: Inspektion

7. Automatische optische Inspektion (AOI)

Jetzt, da die Leiterplatte komplett montiert ist, kann sie geprüft und getestet werden. Da die Komplexität von Leiterplatten zunimmt, ist die automatische optische Inspektion wichtiger denn je. Obwohl Sie mit bloßem Auge immer noch schiefen und Fehler erkennen können, ist eine manuelle Inspektion in der Massenproduktion nicht effektiv, da der Bediener schnell müde wird und Fehler leicht ignoriert werden können. PCBA-Tests sind ein wichtiger Schritt in der PCBA-Herstellung, um teure Wiederaufbereitungskosten und Materialverschwendung zu vermeiden. Das AOI-System dient zur frühzeitigen Erkennung von Problemen im Produktionsprozess und ermöglicht eine Modifikation des Prozesses oder Korrektur einzelner Platinen.

Mit optischen Methoden zur Fehlererkennung können AOI-Systeme Inspektionen durchführen, die zuvor von Menschen durchgeführt wurden, aber mit viel höherer Geschwindigkeit und Genauigkeit. Die AOI-Maschine verwendet eine hochauflösende Kamera, um die Oberfläche der Leiterplatte zu erfassen und ein Bild für die Analyse zu erstellen. Das aufgenommene Bild wird dann mit dem Bild der richtigen Referenzplatine verglichen, um verschiedene Defekte zu identifizieren, von falschen und fehlenden Komponenten bis hin zu Kurzschlüssen und Kratzern.

8. Online Test (ICT)-Nagelbett

Die Inline-Test-Stufe (ICT) wird mit einer Nagelschneidemaschine durchgeführt, die eine der am weitesten anerkannten Methoden zum schnellen Testen der Funktion der montierten Leiterplatte ist. Aufgrund der ungewöhnlichen Ähnlichkeit des Prüfstands mit dem Foltergerät, benannt nach dem echten Nagelbett, besteht die Testvorrichtung aus einer Reihe von federbelasteten Pogo-Pins, die so angeordnet sind, dass jeder Pin mit einem Knoten in der Leiterplattenschaltung in Kontakt steht. Jede fertige Leiterplatte wird auf diese Pins gelegt und gedrückt, um schnell Kontakt durch Hunderte von Testpunkten auf der Leiterplatte herzustellen. Durch diese Testpunkte kann die Vorrichtung schnell Testsignale an und von der Leiterplatte übertragen, um ihre Leistung zu bewerten und elektrische Kontinuität oder Kurzschlussunterbrechungen zu erkennen.

PCBA geprüft Auf dem Nagelbett können kleine Dellen auf der Lötverbindung aufgrund der scharfen Spitze des Stifts gezeigt werden. Daher, wenn Ihre PCBA kleine Dellen hat, Keine Panik! Das ist ein Grund zum Feiern, weil es zeigt, dass Ihr Hersteller ordnungsgemäß getestet hat, um sicherzustellen, dass Ihre Leiterplatte intakt ist.

9. Funktionsprüfung (FVT)

Der Funktionsprüfungstest (FVT) ist der letzte Schritt, der eine Pass- oder Fail-Entscheidung für die fertige Leiterplatte vor dem Versand liefern kann. Mittlerweile testen wir nicht mehr nur physikalische Defekte wie Lötbrücken oder Grabsteine. Stattdessen wird die Software geladen und wir testen, ob das Board ordnungsgemäß funktioniert, wenn es in jeder Anwendung verwendet wird, die der Kunde wünscht.

FVT simuliert normalerweise die Betriebsumgebung, in der die Leiterplatte schließlich verwendet wird, indem die Leiterplatte über ihre Steckverbinder oder Testpunkte mit der Leiterplatte verbunden wird. Funktionstests variieren von Produkt zu Produkt, da jede getestete Leiterplatte einzigartig ist. Die häufigste Form der Funktionsprüfung ist das "thermische Modell", eine Konfiguration, die verwendet wird, um das Endprodukt zu simulieren, in dem die Leiterplatte verwendet wird. Unabhängig davon, wie man FVT anpasst, teilen sie alle eine gemeinsame Komponente. System, Hardware und Software.