Asamblarea transformă o placă nemontată și un teanc de role într-un circuit funcțional. Majoritatea pieselor astăzi sunt cu montare pe suprafață (SMT, surface-mount technology): stau pe paduri pe suprafața plăcii. Unele piese, de regulă conectori mari, transformatoare și piese de alimentare, au terminale care trec prin găuri (THT, through-hole technology). O placă are adesea ambele, iar procesul are o etapă pentru fiecare.
Linia, o stație după alta.
- Imprimanta: o racletă împinge pasta prin șablon pe paduri.
- Inspecția pastei: o cameră verifică pasta înainte să fie plasate piesele.
- Plasarea: o duză pune fiecare piesă pe pastă.
- Cuptorul de reflow: zone care încălzesc placa, o țin, topesc lipitura și o răcesc.
- Inspecția optică: o cameră verifică placa lipită.
1. Pregătirea liniei
Înainte să fie făcută vreo placă, fabrica:
- verifică dacă fiecare piesă de pe BOM este prezentă și corespunde numărului de piesă,
- coace piesele sensibile la umiditate care au fost expuse prea mult (un circuit integrat din plastic care absoarbe umiditatea poate crăpa când este încălzit la reflow),
- încarcă rolele în alimentatoare pe mașina de plasare,
- face sau aduce un șablon și
- încarcă programele mașinii din fișierul dumneavoastră de plasare.
Ce poate merge prost: o piesă greșită într-un alimentator. De aceea prima placă este inspectată atent (o inspecție a primului articol) înainte să ruleze lotul.
2. Imprimarea pastei de lipit
Pasta de lipit este un amestec de sfere mici de lipitură și flux, cu consistența pastei de dinți. Aliajul de lipitură cel mai frecvent pentru lucrul fără plumb este un aliaj cositor-argint-cupru cunoscut ca SAC305. Un șablon, o foaie metalică subțire cu găuri unde sunt padurile dumneavoastră, este așezat pe placă. O racletă împinge pasta prin găuri pe paduri.
Ce poate merge prost: prea multă pastă cauzează punți între paduri; prea puțină dă îmbinări slabe sau îmbinări deschise. Grosimea șablonului, dimensiunea deschiderilor și cât de bine se etanșează șablonul pe placă decid volumul. Piesele cu pas fin au nevoie de un șablon mai subțire decât cele mari, de aceea plăcile mixte sunt un compromis. Unele fabrici folosesc o mașină de inspecție a pastei de lipit (SPI) ca să măsoare volumul pastei pe fiecare pad înainte să fie plasate piesele. Vedeți Inspecție și testare.
3. Plasarea
O mașină pick-and-place ia piesele din alimentatoare cu o duză de vid, le verifică cu o cameră și le plasează pe pastă, cu poziția setată de fișierul dumneavoastră de plasare și corectată folosind reperele, semnele rotunde mici de pe placă pe care le găsește camera.
Piesele pasive mici sunt plasate foarte repede; piesele mari sau cu formă ciudată și circuitele integrate cu pas fin sunt plasate mai lent și mai atent. Pasta este destul de lipicioasă ca să țină piesele pe loc până la lipire.
Ce poate merge prost: o piesă rotită cu 90 sau 180 de grade, pentru că orientarea amprentei din bibliotecă diferă de cea din fișierul dumneavoastră de plasare; o piesă lipsă, pentru că s-a terminat; o piatră funerară (mai jos).
4. Lipirea prin reflow
Placa călătorește printr-un cuptor de reflow pe un transportor. Trece prin zone de temperatură crescândă:
- Preîncălzire: ridică placa ușor, ca piesele să nu crape din șoc termic.
- Menținere: egalizează temperatura pe placă și activează fluxul.
- Reflow: temperatura urcă peste punctul de topire al lipiturii (circa 217 până la 220 °C pentru SAC305), de regulă cu vârf la circa 240 până la 250 °C pentru scurt timp. Lipitura se topește, umezește padul și terminalul piesei, iar tensiunea superficială trage piesa în aliniere.
- Răcire: lipitura îngheață într-o îmbinare.
Profilul, temperatura în timp, este setat pentru placă, piesele ei și pastă și este verificat cu o măsurare cu termocuple pe o placă de testare.
- Preîncălzire: o ridicare ușoară.
- Menținere: temperatura se egalizează și fluxul se activează.
- Reflow: peste punctul de topire al lipiturii (linia întreruptă) pentru scurt timp.
- Vârf: temperatura cea mai mare a profilului.
- Răcire: lipitura îngheață într-o îmbinare.
Ce poate merge prost:
- Piatră funerară: o piesă mică cu două terminale se ridică pe un capăt, pentru că un pad se încălzește și se umezește înaintea celuilalt. Dimensiunile inegale ale padurilor sau o conexiune de cupru inegală la paduri sunt cauzele obișnuite.
- Punți de lipitură: din prea multă pastă sau paduri prea apropiate.
- Goluri: gaz prins într-o îmbinare, ceea ce contează sub padurile termice mari și BGA.
- Cap pe pernă: o bilă BGA care nu se contopește cu pasta ei, adesea când placa sau piesa se deformează la reflow.
- Piese care se mișcă sau cad: piesele grele de pe a doua față pot cădea la al doilea reflow, dacă suprafața padului este prea mică pentru greutatea lor.
- O îmbinare bună: piesa stă plată și lipitura umezește ambele paduri.
- Piatră funerară: un pad s-a încălzit și s-a umezit primul și a tras piesa pe capătul ei.
- O punte de lipitură: lipitura unește două paduri vecine.
5. A doua față
Dacă ambele fețe au piese, placa trece prin linie de două ori. Fața cu piese mai mici și mai ușoare merge de regulă prima.
6. Piesele cu terminale prin găuri
Piesele cu terminale prin găuri sunt introduse manual sau cu mașina, apoi lipite prin una dintre:
- Lipirea cu undă: partea de jos a plăcii trece peste o undă de lipitură topită. Rapidă pentru mulți pini. Piesele cu montare pe suprafață de pe fața inferioară trebuie lipite cu adeziv sau acoperite într-o paletă ca să supraviețuiască. Linia noastră folosește un proces cu undă dublă fără plumb.
- Lipirea selectivă: o duză mică lipește îmbinări alese una câte una, fără să încălzească restul plăcii. Folosită când placa are piese pe ambele fețe sau piese sensibile la căldură aproape de cele cu terminale prin găuri.
- Lipirea manuală: de un operator instruit pentru piese singure, refacere și volume mici.
După lipirea cu undă sau manuală, lungimea în exces a terminalelor este tăiată.
7. Curățarea
Reziduul de flux rămas după lipire este inofensiv pe multe plăci (un flux „no-clean” este proiectat pentru acest lucru). Plăcile pentru tensiune mare, impedanță mare sau pentru acoperire sunt curățate, de exemplu într-o baie cu ultrasunete, cu un chimic potrivit fluxului. Cereți curățarea, dacă produsul dumneavoastră este sensibil la reziduuri.
8. Acoperirea conformă
Un film polimeric protector subțire (acrilic, silicon, poliuretan sau altul) poate fi pulverizat sau scufundat pe placa finită, ca s-o protejeze de umiditate, sare, praf și chimicale. Conectorii, punctele de testare și alte zone care trebuie să rămână neacoperite sunt mascate sau evitate. Acoperirea ascunde suprafața plăcii, ceea ce face inspecția și refacerea ulterioară mai grele. Fabrica noastră aplică acoperirea selectiv, cu mașina.
9. Programarea și testarea
Microcontrolerele și memoriile sunt încărcate cu firmware, fie înainte de plasare, fie în circuit după lipire, printr-un conector de programare sau prin paduri de testare. Un test funcțional verifică dacă placa funcționează. Vedeți Inspecție și testare.
Lucruri pentru care proiectați
- Dimensiuni egale ale padurilor și conexiuni de cupru simetrice pentru piesele mici cu două terminale, ca să se încălzească egal.
- Repere pe placă și pe panou. Vedeți Panou și plăci mici.
- Spațiu în jurul pieselor pentru duză, pentru inspecție și pentru refacere.
- Semne clare de polaritate și de pin 1.
- O alegere de piese prietenoase cu reflow-ul: nu toate piesele supraviețuiesc cuptorului, iar câteva (unii conectori, condensatoare electrolitice de anumite tipuri, baterii) trebuie adăugate mai târziu.
Cum apare acest lucru când comandați aici
Fabrica noastră are imprimare automată a pastei de lipit, cuptoare de reflow cu 10 zone, plasare de mare viteză, lipire cu undă dublă fără plumb, stații de refacere manuală și acoperire conformă selectivă. Ce opțiuni de asamblare sunt disponibile prin site și limitele lor sunt la pagina de capacități de fabricație. Un inginer confirmă fiecare comandă și poate întreba despre o piesă care nu poate trece prin reflow sau despre o amprentă care invită piatra funerară. Cele 25 de verificări la încărcare se uită la fișierele plăcii; nu verifică asamblarea dumneavoastră pentru aceste defecte de proces.