Osazování promění neosazenou desku plošných spojů (DPS) a hromadu cívek v pracující obvod. Většina součástek dnes je pro povrchovou montáž (SMT, surface-mount technology): sedí na ploškách na povrchu desky. Některé součástky, obvykle velké konektory, transformátory a výkonové součástky, mají vývody, které jdou skrz otvory (THT, through-hole technology). Deska má často obojí a proces má krok pro každé.
Linka, jedna stanice za druhou.
- Tiskárna: stěrka tlačí pastu skrz šablonu na plošky.
- Kontrola pasty: kamera kontroluje pastu před osazením součástek.
- Osazování: tryska umístí každou součástku na pastu.
- Pec reflow: zóny, které desku zahřívají, drží, taví pájku a chladí.
- Optická kontrola: kamera kontroluje pájenou desku.
1. Příprava linky
Než se vyrobí jakákoli deska, továrna:
- zkontroluje, že každá součástka v kusovníku (BOM) je přítomna a odpovídá objednacímu číslu,
- peče součástky citlivé na vlhkost, které byly příliš dlouho vystaveny (plastový IO, který absorbuje vlhkost, může při zahřátí v reflow prasknout),
- založí cívky do podavačů na osazovacím stroji,
- vyrobí nebo přinese šablonu a
- nahraje programy stroje z Vašeho osazovacího souboru.
Co se může pokazit: špatná součástka v podavači. Proto se první deska pečlivě kontroluje (kontrola prvního kusu) před spuštěním dávky.
2. Tisk pájecí pasty
Pájecí pasta je směs drobných kuliček pájky a tavidla, s konzistencí zubní pasty. Nejběžnější pájková slitina pro bezolovnatou práci je slitina cín-stříbro-měď známá jako SAC305. Šablona, tenký kovový plech s otvory tam, kde jsou Vaše plošky, se položí na desku. Stěrka tlačí pastu skrz otvory na plošky.
Co se může pokazit: příliš mnoho pasty způsobuje můstky mezi ploškami; příliš málo dává slabé spoje nebo otevřené spoje. Tloušťka šablony, velikost otvorů a jak dobře šablona těsní k desce rozhodují o objemu. Součástky s jemnou roztečí potřebují tenčí šablonu než velké, proto jsou smíšené desky kompromisem. Některé továrny používají stroj pro kontrolu pájecí pasty (SPI) k měření objemu pasty na každé plošce před osazením součástek. Viz Kontrola a testování.
3. Osazování
Osazovací stroj bere součástky z podavačů vakuovou tryskou, kontroluje je kamerou a umisťuje na pastu, s polohou z Vašeho osazovacího souboru a korigovanou pomocí značek fiducials, malých kulatých značek na desce, které kamera najde.
Malé pasivní součástky se umisťují velmi rychle; velké nebo zvláštně tvarované součástky a IO s jemnou roztečí se umisťují pomaleji a pečlivěji. Pasta je dost lepivá, aby součástky držely na místě až do pájení.
Co se může pokazit: součástka otočená o 90 nebo 180 stupňů, protože orientace footprintu v knihovně se liší od té ve Vašem osazovacím souboru; chybějící součástka, protože došla; náhrobek (níže).
4. Pájení reflow
Deska cestuje pecí reflow na dopravníku. Prochází zónami rostoucí teploty:
- Předehřev: desku jemně zahřívá, aby součástky nepraskly tepelným šokem.
- Prohřev: vyrovnává teplotu po desce a aktivuje tavidlo.
- Reflow: teplota stoupne nad bod tání pájky (asi 217 až 220 °C pro SAC305), obvykle s vrcholem asi 240 až 250 °C po krátkou dobu. Pájka taje, smáčí plošku a vývod součástky a povrchové napětí táhne součástku do zarovnání.
- Chlazení: pájka ztuhne ve spoj.
Profil, teplota vůči času, se nastavuje pro desku, její součástky a pastu a kontroluje se měřením termočlánkem na testovací desce.
- Předehřev: jemný nárůst.
- Prohřev: teplota se vyrovná a tavidlo se aktivuje.
- Reflow: nad bodem tání pájky (čárkovaná čára) po krátkou dobu.
- Vrchol: nejvyšší teplota profilu.
- Chlazení: pájka ztuhne ve spoj.
Co se může pokazit:
- Náhrobek: malá dvouvývodová součástka stojí na jednom konci, protože jedna ploška se zahřeje a smáčí dříve než druhá. Nestejné velikosti plošek nebo nestejné měděné připojení k ploškám jsou obvyklé příčiny.
- Pájkové můstky: z příliš mnoho pasty nebo plošek příliš blízko.
- Dutiny: plyn zachycený ve spoji, což záleží pod velkými tepelnými ploškami a BGA.
- Hlava na polštáři: kulička BGA, která se neslije s pastou, často když se deska nebo součástka při reflow prohne.
- Posouvání nebo padání součástek: těžké součástky na druhé straně mohou při druhém reflow spadnout, pokud je plocha plošky pro jejich hmotnost příliš malá.
- Dobrý spoj: součástka leží naplocho a pájka smáčí obě plošky.
- Náhrobek: jedna ploška se zahřála a smáčela první a vytáhla součástku na její konec.
- Pájkový můstek: pájka spojuje dvě sousední plošky.
5. Druhá strana
Pokud mají součástky obě strany, deska projde linkou dvakrát. Strana s menšími a lehčími součástkami jde obvykle první.
6. Vývodové součástky
Vývodové součástky se vkládají ručně nebo strojem, poté se pájejí jedním z:
- Pájení vlnou: spodní strana desky projde přes vlnu roztavené pájky. Rychlé pro mnoho pinů. Součástky pro povrchovou montáž na spodní straně je třeba přilepit nebo zakrýt v paletě, aby přežily. Naše linka používá bezolovnatý proces se dvěma vlnami.
- Selektivní pájení: malá tryska páji vybrané spoje jeden po druhém, aniž by zahřívala zbytek desky. Používá se, když má deska součástky na obou stranách, nebo tepelně citlivé součástky blízko vývodových.
- Ruční pájení: školeným operátorem pro jednotlivé součástky, opravy a malé objemy.
Po pájení vlnou nebo ručním pájení se přebytečná délka vývodů odstřihne.
7. Čištění
Zbytky tavidla po pájení jsou na mnoha deskách neškodné (tavidlo „no-clean“ je k tomu určeno). Desky pro vysoké napětí, vysokou impedanci nebo pro povlak se čistí, například v ultrazvukové lázni, chemikálií vhodnou pro tavidlo. Požádejte o čištění, pokud je produkt citlivý na zbytky.
8. Konformní povlak
Tenký ochranný polymerový film (akrylát, silikon, polyuretan nebo jiný) lze na hotovou desku nastříkat nebo namočit, aby ji chránil před vlhkostí, solí, prachem a chemikáliemi. Konektory, testovací body a další oblasti, které musí zůstat nepovlečené, se maskují nebo vyhýbají. Povlak skrývá povrch desky, což ztěžuje kontrolu a pozdější opravy. Naše továrna nanáší povlak selektivně, strojem.
9. Programování a test
Mikrokontroléry a paměti se nahrají firmwarem, buď před osazením, nebo v obvodu po pájení přes programovací konektor nebo testovací plošky. Funkční test zkontroluje, že deska funguje. Viz Kontrola a testování.
Věci, pro které navrhovat
- Stejné velikosti plošek a symetrická měděná připojení pro malé dvouvývodové součástky, aby se zahřívaly rovnoměrně.
- Značky fiducials na desce a na panelu. Viz Panelizace a malé desky.
- Prostor kolem součástek pro trysku, pro kontrolu a pro opravy.
- Jasné značky polarity a pinu 1.
- Volba součástek přátelských k reflow: ne všechny součástky pec přežijí a některé (některé konektory, elektrolytické kondenzátory určitých typů, baterie) musí být přidány později.
Jak se to projeví při objednávce zde
Naše továrna má automatický tisk pájecí pasty, pece reflow s 10 zónami, vysokorychlostní osazování, bezolovnaté pájení dvěma vlnami, ruční opravárenské stanice a selektivní konformní povlak. Které možnosti osazování jsou přes web dostupné a jejich limity, jsou na stránce výrobních možností. Inženýr potvrdí každou objednávku a může se zeptat na součástku, která nemůže projít reflow, nebo footprint, který zve k náhrobku. 25 kontrol při nahrání se dívá na soubory desky; neposuzují Vaše osazování pro tyto procesní vady.