Perakitan mengubah papan kosong dan tumpukan gulungan komponen menjadi sirkuit yang bekerja. Sebagian besar komponen saat ini adalah komponen surface-mount (SMT, surface-mount technology): komponen tersebut diletakkan pada pad di permukaan papan. Beberapa komponen, biasanya konektor besar, transformator, dan komponen daya, memiliki kaki yang masuk melalui lubang (THT, through-hole technology). Sebuah papan sering memiliki keduanya, dan prosesnya memiliki tahap untuk masing-masing.
Lini produksi, satu stasiun setelah stasiun berikutnya.
- Printer: squeegee mendorong pasta melalui stencil ke pad.
- Inspeksi pasta: kamera memeriksa pasta sebelum komponen ditempatkan.
- Penempatan: nozzle meletakkan setiap komponen pada pasta.
- Oven reflow: zona yang memanaskan papan, menahannya, melelehkan solder, dan mendinginkannya.
- Inspeksi optik: kamera memeriksa papan yang telah disolder.
1. Menyiapkan lini produksi
Sebelum papan apa pun dibuat, pabrik:
- memeriksa bahwa setiap komponen pada daftar material (BOM) tersedia dan nomor komponennya sesuai,
- memanggang komponen yang sensitif terhadap kelembapan dan telah terpapar terlalu lama (IC plastik yang menyerap kelembapan dapat retak saat dipanaskan pada reflow),
- memuat gulungan ke feeder pada mesin penempatan,
- membuat atau mengambil stencil, dan
- memuat program mesin dari file penempatan Anda.
Hal yang dapat menjadi masalah: komponen yang salah pada feeder. Karena itu, papan pertama diperiksa dengan cermat (inspeksi artikel pertama) sebelum batch dijalankan.
2. Pencetakan pasta solder
Pasta solder adalah campuran bola-bola solder berukuran kecil dan fluks, dengan konsistensi seperti pasta gigi. Paduan solder yang paling umum untuk pekerjaan bebas timbal adalah paduan timah-perak-tembaga yang dikenal sebagai SAC305. Stencil, yaitu lembaran logam tipis dengan lubang sesuai posisi pad Anda, diletakkan pada papan. Squeegee mendorong pasta melalui lubang ke pad.
Hal yang dapat menjadi masalah: pasta yang terlalu banyak menyebabkan bridge di antara pad; pasta yang terlalu sedikit menyebabkan sambungan lemah atau sambungan terbuka. Ketebalan stencil, ukuran lubang, dan seberapa baik stencil menempel pada papan menentukan volume pasta. Komponen fine-pitch memerlukan stencil yang lebih tipis daripada komponen besar, sehingga papan campuran merupakan kompromi. Beberapa pabrik menggunakan mesin inspeksi pasta solder (SPI) untuk mengukur volume pasta pada setiap pad sebelum komponen ditempatkan. Lihat Inspeksi dan pengujian.
3. Penempatan
Mesin pick-and-place mengambil komponen dari feeder dengan nozzle vakum, memeriksa komponen dengan kamera, dan meletakkan komponen pada pasta, dengan posisi yang ditetapkan oleh file penempatan Anda dan dikoreksi menggunakan fiducial, yaitu tanda bulat kecil pada papan yang ditemukan kamera.
Komponen pasif kecil ditempatkan sangat cepat; komponen besar atau berbentuk tidak beraturan, serta IC fine-pitch, ditempatkan lebih lambat dan lebih hati-hati. Pasta cukup lengket untuk menahan komponen di tempatnya hingga penyolderan.
Hal yang dapat menjadi masalah: komponen terputar 90 atau 180 derajat karena orientasi footprint pada library berbeda dari orientasi pada file penempatan Anda; komponen hilang karena habis; tombstone (di bawah).
4. Penyolderan reflow
Papan berjalan melalui oven reflow pada konveyor. Papan melewati zona dengan suhu yang meningkat:
- Preheat: menaikkan suhu papan secara perlahan agar komponen tidak retak akibat kejut termal.
- Soak: meratakan suhu di seluruh papan dan mengaktifkan fluks.
- Reflow: suhu naik di atas titik leleh solder (sekitar 217 hingga 220 °C untuk SAC305), biasanya mencapai puncak sekitar 240 hingga 250 °C dalam waktu singkat. Solder meleleh, membasahi pad dan terminal komponen, dan tegangan permukaan menarik komponen hingga sejajar.
- Cooling: solder membeku menjadi sambungan.
Profil, yaitu suhu terhadap waktu, ditetapkan untuk papan, komponennya, dan pasta, serta diperiksa dengan pengukuran termokopel pada papan uji.
- Preheat: kenaikan suhu yang perlahan.
- Soak: suhu menjadi merata dan fluks aktif.
- Reflow: di atas titik leleh solder (garis putus-putus) dalam waktu singkat.
- Puncak: suhu tertinggi dari profil.
- Cooling: solder membeku menjadi sambungan.
Hal yang dapat menjadi masalah:
- Tombstoning: komponen kecil dua terminal berdiri pada satu ujung karena satu pad memanas dan terbasahi sebelum pad lainnya. Ukuran pad yang tidak sama atau sambungan tembaga yang tidak seimbang ke pad biasanya menjadi penyebabnya.
- Bridge solder: akibat pasta yang terlalu banyak atau pad yang terlalu dekat.
- Voids: gas yang terperangkap dalam sambungan, yang penting di bawah thermal pad besar dan BGA.
- Head-in-pillow: bola BGA yang tidak menyatu dengan pastanya, sering terjadi ketika papan atau komponen melengkung selama reflow.
- Komponen bergeser atau jatuh: komponen berat pada sisi kedua dapat jatuh selama reflow kedua jika luas pad terlalu kecil untuk beratnya.
- Sambungan yang baik: komponen terbaring datar dan solder membasahi kedua pad.
- Tombstoning: satu pad memanas dan terbasahi terlebih dahulu, lalu menarik komponen berdiri pada ujungnya.
- Bridge solder: solder menghubungkan dua pad yang berdekatan.
5. Sisi kedua
Jika kedua sisi memiliki komponen, papan melewati lini dua kali. Sisi dengan komponen yang lebih kecil dan lebih ringan biasanya dikerjakan terlebih dahulu.
6. Komponen through-hole
Komponen through-hole dimasukkan dengan tangan atau mesin, lalu disolder dengan salah satu cara berikut:
- Penyolderan gelombang (wave soldering): bagian bawah papan melewati gelombang solder cair. Cepat untuk pin dalam jumlah banyak. Komponen surface-mount pada sisi bawah harus dilem atau ditutup dalam palet agar dapat bertahan. Lini kami menggunakan proses dual-wave bebas timbal.
- Penyolderan selektif: nozzle kecil menyolder sambungan yang dipilih satu per satu, tanpa memanaskan bagian papan lainnya. Digunakan ketika papan memiliki komponen pada kedua sisi, atau komponen yang sensitif terhadap panas berada dekat dengan komponen through-hole.
- Penyolderan tangan: oleh operator terlatih untuk komponen tunggal, pengerjaan ulang (rework), dan volume rendah.
Setelah penyolderan gelombang atau penyolderan tangan, kelebihan panjang kaki dipotong.
7. Pembersihan
Residu fluks yang tersisa setelah penyolderan tidak berbahaya pada banyak papan (fluks "no-clean" dirancang untuk ini). Papan untuk tegangan tinggi, impedansi tinggi, atau untuk pelapisan dibersihkan, misalnya dalam bak ultrasonik, dengan bahan kimia yang sesuai dengan fluks. Mintalah pembersihan jika produk sensitif terhadap residu.
8. Pelapisan konformal
Film polimer pelindung tipis (akrilik, silikon, poliuretan, atau lainnya) dapat disemprotkan atau dicelupkan pada papan yang selesai, untuk melindunginya dari kelembapan, garam, debu, dan bahan kimia. Konektor, titik uji, dan area lain yang harus tetap tidak terlapisi ditutup (masking) atau dihindari. Pelapisan menyembunyikan permukaan papan, yang membuat inspeksi dan pengerjaan ulang berikutnya lebih sulit. Pabrik kami menerapkan pelapisan secara selektif, dengan mesin.
9. Pemrograman dan pengujian
Mikrokontroler dan memori dimuat dengan firmware, baik sebelum penempatan atau dalam sirkuit setelah penyolderan melalui konektor pemrograman atau pad uji. Pengujian fungsional memeriksa bahwa papan bekerja. Lihat Inspeksi dan pengujian.
Hal yang perlu dirancang
- Ukuran pad yang sama dan sambungan tembaga yang simetris untuk komponen dua terminal kecil, agar komponen memanas secara merata.
- Fiducial pada papan, dan pada panel. Lihat Panelisasi dan papan kecil.
- Ruang di sekitar komponen untuk nozzle, untuk inspeksi, dan untuk pengerjaan ulang.
- Tanda polaritas dan pin-1 yang jelas.
- Pilihan komponen yang sesuai untuk reflow: tidak semua komponen bertahan di dalam oven, dan beberapa (beberapa konektor, kapasitor elektrolit jenis tertentu, baterai) harus ditambahkan kemudian.
Bagaimana hal ini tampak saat Anda memesan di sini
Pabrik kami memiliki pencetakan pasta solder otomatis, oven reflow 10 zona, penempatan berkecepatan tinggi, penyolderan gelombang ganda (dual-wave) bebas timbal, stasiun pengerjaan ulang manual, dan pelapisan konformal selektif. Opsi perakitan mana yang tersedia melalui situs, dan batasannya, ada di halaman kemampuan produksi. Seorang insinyur mengonfirmasi setiap pesanan dan mungkin bertanya tentang komponen yang tidak dapat melalui reflow, atau footprint yang mengundang tombstoning. 25 pemeriksaan saat unggah melihat file papan; pemeriksaan tersebut tidak meninjau perakitan Anda terhadap kesalahan proses ini.