ההרכבה הופכת לוח לא מאוכלס וערימת גלילים למעגל עובד. רוב הרכיבים היום הם הרכבת פני שטח (SMT, טכנולוגיית הרכבת פני שטח): הם יושבים על פדים על פני הלוח. לרכיבים מסוימים, בדרך כלל מחברים גדולים, שנאים ורכיבי הספק, יש מוליכים שעוברים דרך חורים (THT, טכנולוגיית חור עובר). ללוח יש לעיתים קרובות שניהם, ולתהליך יש שלב לכל אחד.
הקו, תחנה אחר תחנה.
- מדפסת: מגרד דוחף משחה דרך השבלונה על הפדים.
- פיקוח משחה: מצלמה בודקת את המשחה לפני שרכיבים מושמים.
- השמה: פייה מציבה כל רכיב על המשחה.
- תנור Reflow: אזורים שמחממים את הלוח, מחזיקים אותו, ממיסים את ההלחמה ומקררים אותו.
- פיקוח אופטי: מצלמה בודקת את הלוח המולחם.
1. הכנת הקו
לפני שיצור לוח כלשהו, המפעל:
- בודק שכל רכיב ב-BOM נוכח ותואם את מספר הרכיב,
- אופה רכיבים רגישים ללחות שנחשפו זמן רב מדי (IC פלסטי שסופג לחות עלול להיסדק כאשר הוא מחומם ב-reflow),
- טוען את הגלילים למזינים על מכונת ההשמה,
- מייצר או מביא שבלונה, ו
- טוען את תוכניות המכונה מקובץ המיקומים שלך.
מה יכול להשתבש: רכיב שגוי במזין. לכן הלוח הראשון מפוקח מקרוב (פיקוח פריט ראשון) לפני שהאצווה רצה.
2. הדפסת משחת הלחמה
משחת הלחמה היא תערובת של כדורי הלחמה זעירים ושטף, במרקם משחת שיניים. סגסוגת ההלחמה הנפוצה ביותר לעבודה ללא עופרת היא סגסוגת בדיל-כסף-נחושת הידועה כ-SAC305. שבלונה, יריעת מתכת דקה עם חורים היכן הפדים שלך, מונחת על הלוח. מגרד דוחף משחה דרך החורים על הפדים.
מה יכול להשתבש: משחה רבה מדי גורמת לגשרים בין פדים; מעט מדי נותן מפרקים חלשים או מפרקים פתוחים. עובי השבלונה, גודל הפתחים, וכמה טוב השבלונה אוטמת מול הלוח מחליטים על הנפח. רכיבי pitch עדין דורשים שבלונה דקה יותר מגדולים, ולכן לוחות מעורבים הם פשרה. מפעלים מסוימים משתמשים במכונת פיקוח משחת הלחמה (SPI) כדי למדוד את נפח המשחה על כל פד לפני שרכיבים מושמים. ראה פיקוח ובדיקה.
3. השמה
מכונת pick-and-place לוקחת רכיבים מהמזינים עם פיית ואקום, בודקת אותם במצלמה, ומציבה אותם על המשחה, עם מיקומה נקבע על ידי קובץ המיקומים שלך ומתוקן באמצעות סימני הייחוס, הסימנים העגולים הקטנים על הלוח שהמצלמה מוצאת.
רכיבים פסיביים קטנים מושמים מהר מאוד; רכיבים גדולים או בעלי צורה מוזרה, ו-IC ב-pitch עדין, מושמים לאט יותר ובזהירות יותר. המשחה דביקה מספיק כדי להחזיק את הרכיבים במקום עד ההלחמה.
מה יכול להשתבש: רכיב מסובב 90 או 180 מעלות כי כיוון ה-footprint בספרייה שונה מזה שבקובץ המיקומים שלך; רכיב חסר כי הוא אזל; מצבה (למטה).
4. הלחמת Reflow
הלוח נוסע דרך תנור reflow על מסוע. הוא עובר דרך אזורים בטמפרטורה עולה:
- חימום מקדים: מעלה את הלוח בעדינות כדי שרכיבים לא ייסדקו מהלם תרמי.
- השרייה: משווה את הטמפרטורה לאורך הלוח ומפעיל את השטף.
- Reflow: הטמפרטורה עולה מעל נקודת ההתכה של ההלחמה (כ-217 עד 220 °C ל-SAC305), בדרך כלל מגיעה לשיא כ-240 עד 250 °C לזמן קצר. ההלחמה נמסה, מרטיבה את הפד ואת הדק הרכיב, ומתח פני שטח מושך את הרכיב ליישור.
- קירור: ההלחמה קופאת למפרק.
הפרופיל, הטמפרטורה מול הזמן, מוגדר ללוח, לרכיביו ולמשחתו, ונבדק במדידת תרמוצמד על לוח בדיקה.
- חימום מקדים: עלייה עדינה.
- השרייה: הטמפרטורה מתאזנת והשטף מופעל.
- Reflow: מעל נקודת ההתכה של ההלחמה (הקו המקווקו) לזמן קצר.
- שיא: הטמפרטורה הגבוהה ביותר של הפרופיל.
- קירור: ההלחמה קופאת למפרק.
מה יכול להשתבש:
- מצבה: רכיב קטן דו-הדקי עומד על קצה אחד כי פד אחד מחמם ומרטיב לפני השני. גדלי פד לא שווים או חיבור נחושת לא שווה לפדים הם הגורמים הרגילים.
- גשרי הלחמה: ממשחה רבה מדי או פדים קרובים מדי.
- חללים: גז לכוד במפרק, שחשוב מתחת לפדים תרמיים גדולים ו-BGA.
- ראש בכרית: כדור BGA שאינו מתמזג עם המשחה שלו, לעיתים קרובות כאשר הלוח או הרכיב מתעקמים במהלך reflow.
- רכיבים זזים או נופלים: רכיבים כבדים בצד השני עלולים ליפול במהלך ה-reflow השני אם שטח הפד קטן מדי למשקלם.
- מפרק טוב: הרכיב שוכב שטוח והלחמה מרטיבה את שני הפדים.
- מצבה: פד אחד חומם והורטב תחילה, ומשך את הרכיב על קצהו.
- גשר הלחמה: הלחמה מחברת שני פדים שכנים.
5. צד שני
אם לשני הצדדים יש רכיבים, הלוח עובר בקו פעמיים. הצד עם הרכיבים הקטנים והקלים יותר בדרך כלל הולך ראשון.
6. רכיבי חור עובר
רכיבי חור עובר מוכנסים ביד או במכונה, אחר כך מולחמים באחת מ:
- הלחמת גל: תחתית הלוח עוברת מעל גל הלחמה מותכת. מהיר לפינים רבים. רכיבי הרכבת פני שטח בצד התחתון צריכים להיות מודבקים או מכוסים במשטח כדי לשרוד זאת. הקו שלנו משתמש בתהליך גל כפול ללא עופרת.
- הלחמה סלקטיבית: פייה קטנה מלחימה מפרקים נבחרים אחד אחד, בלי לחמם את שאר הלוח. משמש כאשר ללוח יש רכיבים בשני הצדדים, או רכיבים רגישים לחום קרוב לחור עובר.
- הלחמה ביד: על ידי מפעיל מיומן לרכיבים בודדים, עבודה חוזרת, ונפחים נמוכים.
לאחר הלחמת גל או ביד, אורך מוליך עודף נגזם.
7. ניקוי
שאריות שטף שנותרו לאחר הלחמה אינן מזיקות על לוחות רבים (שטף "no-clean" מיועד לכך). לוחות למתח גבוה, אימפדנס גבוה או לציפוי מנוקים, לדוגמה באמבט אולטרסוני, עם כימיקל המתאים לשטף. בקש ניקוי אם המוצר רגיש לשאריות.
8. ציפוי קונפורמי
סרט פולימר מגן דק (אקרילי, סיליקון, פוליאוריתן או אחר) יכול להיות מרוסס או טבול על הלוח הגמור, כדי להגן עליו מפני לחות, מלח, אבק וכימיקלים. מחברים, נקודות בדיקה ואזורים אחרים שחייבים להישאר לא מצופים ממוסכים או נמנעים. הציפוי מסתיר את פני הלוח, מה שמקשה על פיקוח ועבודה חוזרת מאוחרת יותר. המפעל שלנו מיישם ציפוי סלקטיבית, במכונה.
9. תכנות ובדיקה
מיקרו-בקרים וזיכרונות נטענים בקושחה, או לפני ההשמה או במעגל לאחר הלחמה דרך מחבר תכנות או פדי בדיקה. בדיקה פונקציונלית בודקת שהלוח עובד. ראה פיקוח ובדיקה.
דברים לתכנן עבורם
- גדלי פד שווים וחיבורי נחושת סימטריים לרכיבים קטנים דו-הדקיים, כדי שיתחממו באופן שווה.
- סימני ייחוס על הלוח, ועל הפאנל. ראה פאנליזציה ולוחות קטנים.
- מקום סביב רכיבים לפייה, לפיקוח ולעבודה חוזרת.
- סימני קוטביות ופין 1 ברורים.
- בחירת רכיבים ידידותיים ל-reflow: לא כל הרכיבים שורדים את התנור, ומעטים (מחברים מסוימים, קבלים אלקטרוליטיים מסוגים מסוימים, סוללות) חייבים להתווסף מאוחר יותר.
כיצד זה מתבטא כשמזמינים כאן
למפעל שלנו יש הדפסת משחת הלחמה אוטומטית, תנורי reflow של 10 אזורים, השמה במהירות גבוהה, הלחמת גל כפול ללא עופרת, תחנות עבודה חוזרת ביד וציפוי קונפורמי סלקטיבי. אילו אפשרויות הרכבה זמינות דרך האתר, ומגבלותיהן, נמצאות בדף יכולות הייצור. מהנדס מאשר כל הזמנה ועשוי לשאול על רכיב שאינו יכול לעבור ב-reflow, או footprint שמזמין מצבה. 25 הבדיקות בעת ההעלאה מסתכלות על קובצי הלוח; הן אינן סוקרות את ההרכבה שלך לתקלות תהליך אלה.