PCB技術 - SMTプロセス設計のポイント

手順：プロセス設計

表面接着アセンブリのプロセス、特に小間隔部品については、継続的な監視とシステム検査が必要です。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、デザイナーは業界の基準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、組立、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。

完全で明確なアセンブリドキュメントは、設計から製造への一連の移行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データのリストには、BOM（BOM）、認定製造業者リスト、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。テストポイントのX-Y軸座標位置、テスト要件、外形図、回路図、X-Y座標が含まれます。

PCBA品質

各ロットまたは特定のロット番号からサンプルを抽出して、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仕様と比較します。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、還流後のPCBAの外観と寸法反応も評価しなければなりません。ピーク溶接中にも同じ試験方法を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ボードに印刷されるレーザースキャンを使用した貼り付け体積を推奨します。

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腐食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、ピンまたは部品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。

ファインアスファルト技術

細ピッチ組立は先進的な構造と製造理念である。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、いくつかのパラメータをラインに投入する前に修正しなければなりません。

例えば、細ピッチ素子のピンピッチは0.025インチ以下であり、これは標準およびASICコンポーネントに適用することができる。これらのコンポーネントについて、業界標準は図1に示すように非常に広い許容誤差を有する。これは、部品供給業者の公差誤差がそれぞれ異なるため、組立歩留まりを向上させるためにガスケット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。

ガスケットの寸法と間隔は、一般に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なり、より多くのフラックスと半田があるようになります。一般的にプロセス公差の上限と下限付近に保持されている部品の中には、シムのサイズを適切に調整する必要があります。

表面接着部材の配置方向の一致

すべての部品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部品の組み立てと検査の効率を高めるのに役立ちます。複雑な回路基板では、ピン付き要素は通常、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、部品を配置する治具は一般に一方向に固定されており、プレートを回転させることでしか配置方向を変更できないからです。一般的な表面接着部材では、載置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、スズ流の暴露時間を減らすために部品の方向を統一する必要がある。

いくつかの極性を有する要素の極性は、回路設計全体の時点ですでに決定されている。回路機能を理解した後、プロセスエンジニアは部品を置く順序を決定して組立効率を高めることができますが、同じ方向性または類似した部品を持つことで効率を高めることができます。配置方向を統一できれば、配置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。

一貫した（かつ十分な）部品距離

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。例えば、高い部品がリードピッチの小さい部品に近づきすぎると、リード溶接点の検査視線をブロックするだけでなく、やり直しややり直しに使用する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・短部品に用いられる。SOICのような小さな部品はピーク半田にも使用できますが、一部の部品は錫炉に直接暴露される高熱に耐えられないことに注意してください。

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は、高コンポーネントは低コンポーネントと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。距離が足りなければ、部品の点検ややり直しの妨げにもなります。

工業界では、表面結合部品の標準的なアプリケーションが開発されている。可能であれば、できるだけ多くの標準部品を使用する必要があります。そうすれば、設計者は標準的なパッドサイズのデータベースを構築することができ、エンジニアも技術問題をよりよく把握することができます。デザイナーは、一部の国では類似の基準が制定されており、部品の外観は似ているかもしれないが、部品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、企業によって製造されているコンポーネントは外観上全く同じではありません。

生産性の向上を目指す

組立プレートは、アセンブリの形状や密度に応じて、非常に簡単であることも、非常に複雑であることもできます。複雑な設計は効率的に生産し、難易度を下げることができますが、設計者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。通常、部品の位置と方向を調整すれば、量産を増やすことができます。PCボードのサイズが小さく、形状が不規則であるか、モジュールがボードの縁に近い場合は、ボードを接続する形で大規模な生産を行うことが考えられます。

テストと修理

ワークベンチ上で小規模な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。設計する際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、溶接点が良好な状態にあるかどうかを判断することができます。検出誤差には、素子接点間の短絡と、ピンとパッド間の空溶接も含まれなければならない。

試験プローブが線路上の各共通接点に接触できない場合は、各部品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部品間で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。設計においてテストを考慮すれば、各部品と接点の品質を容易に検出することができる。（図2）溶接点欠陥が見られる。しかし、電気試験に合格してこそ、スズ欠乏と非常に小さな短絡を検査することができる。

表面と第2の面の成分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誤差を検出できない可能性がある。PC基板上にはプローブコンタクト用の高密度かつ細ピッチの小ビアパッドが存在するが、使用のためにはビアパッドを増やすことが望ましい。