Bestyckning förvandlar ett obestyckat mönsterkort (PCB) och en hög rullar till en fungerande krets. De flesta komponenter idag är ytmonterade (SMT, surface-mount technology): de sitter på pads på kortytan. Vissa komponenter, vanligen stora kontakter, transformatorer och kraftkomponenter, har ben som går genom hål (THT, through-hole technology). Ett kort har ofta båda, och processen har ett steg för vardera.
Linjen, en station efter en annan.
- Skrivare: en skrapa trycker pasta genom stencilen på pads.
- Pastainspektion: en kamera kontrollerar pastan innan komponenter placeras.
- Placering: ett munstycke sätter varje komponent på pastan.
- Reflowugn: zoner som värmer kortet, håller det, smälter lodet och kyler det.
- Optisk inspektion: en kamera kontrollerar det lödda kortet.
1. Förbereda linjen
Innan något kort tillverkas gör fabriken:
- kontrollerar att varje komponent på stycklistan (BOM) finns och matchar artikelnumret,
- bakar fuktkänsliga komponenter som utsatts för länge (en plast-IC som absorberar fukt kan spricka vid uppvärmning i reflow),
- laddar rullarna i matare på placeringsmaskinen,
- tillverkar eller hämtar en stencil, och
- laddar maskinprogrammen från din placeringsfil.
Vad som kan gå fel: fel komponent i en matare. Det är därför det första kortet inspekteras noga (en första-artikelinspektion) innan batchen körs.
2. Lödpastatryck
Lödpasta är en blandning av små lödkulor och fluss, med tandkräms konsistens. Den vanligaste lodlegeringen för blyfritt arbete är en tenn-silver-kopparlegering känd som SAC305. En stencil, en tunn metallplåt med hål där dina pads är, läggs på kortet. En skrapa trycker pasta genom hålen på pads.
Vad som kan gå fel: för mycket pasta orsakar bryggor mellan pads; för lite ger svaga fogar eller öppna fogar. Stenciltjocklek, öppningarnas storlek och hur väl stencilen tätar mot kortet avgör volymen. Komponenter med fin delning behöver tunnare stencil än stora, vilket är varför blandade kort är en kompromiss. Vissa fabriker använder en lödpastainspektionsmaskin (SPI) för att mäta pastavolymen på varje pad innan komponenter placeras. Se Inspektion och test.
3. Placering
En pick-and-place-maskin tar komponenter från matarna med ett vakuummunstycke, kontrollerar dem med en kamera och placerar dem på pastan, med position från din placeringsfil och korrigerad med fiducials, de små runda märkena på kortet som kameran hittar.
Små passiva komponenter placeras mycket snabbt; stora eller udda formade komponenter och IC:er med fin delning placeras långsammare och mer noggrant. Pastan är klibbig nog att hålla komponenterna på plats tills lödning.
Vad som kan gå fel: en komponent roterad 90 eller 180 grader eftersom footprintorienteringen i biblioteket skiljer sig från den i din placeringsfil; en saknad komponent för att den tog slut; en gravsten (nedan).
4. Reflowlödning
Kortet färdas genom en reflowugn på ett transportband. Det passerar zoner med stigande temperatur:
- Förvärmning: höjer kortet försiktigt så att komponenter inte spricker av termisk chock.
- Blötläggning: jämnar ut temperaturen över kortet och aktiverar flussen.
- Reflow: temperaturen stiger över lodets smältpunkt (cirka 217 till 220 °C för SAC305), vanligen med topp cirka 240 till 250 °C under kort tid. Lodet smälter, väter pad och komponentterminal, och ytspänning drar komponenten i linje.
- Kylning: lodet fryser till en fog.
Profilen, temperaturen mot tiden, ställs in för kortet, dess komponenter och pastan och kontrolleras med en termoelementmätning på ett testkort.
- Förvärmning: en försiktig stigning.
- Blötläggning: temperaturen jämnar ut och flussen aktiveras.
- Reflow: över lodets smältpunkt (streckade linjen) under kort tid.
- Topp: profilens högsta temperatur.
- Kylning: lodet fryser till en fog.
Vad som kan gå fel:
- Gravsten: en liten tvåpolig komponent står på en ända eftersom en pad värms och väts före den andra. Ojämna padstorlekar eller ojämn kopparanslutning till pads är vanliga orsaker.
- Lodbryggor: från för mycket pasta eller pads för nära.
- Håligheter: gas instängd i en fog, vilket spelar roll under stora termiska pads och BGA:er.
- Huvud-i-kudde: en BGA-kula som inte smälter ihop med pastan, ofta när kort eller komponent bågnar under reflow.
- Komponenter som flyttar eller faller: tunga komponenter på andra sidan kan falla av under andra reflow om padarean är för liten för vikten.
- En bra fog: komponenten ligger platt och lod väter båda pads.
- Gravsten: en pad värmdes och vättes först och drog komponenten upp på ändan.
- En lodbrygga: lod förbinder två grannpads.
5. Andra sidan
Om båda sidor har komponenter går kortet genom linjen två gånger. Sidan med mindre och lättare komponenter går vanligen först.
6. Hålmonterade komponenter
Hålmonterade komponenter sätts in för hand eller med maskin, löds sedan med en av:
- Våglödning: kortets undersida passerar över en våg av smält lod. Snabbt för många stift. Ytmonterade komponenter på undersidan behöver limmas eller täckas i en palett för att överleva. Vår linje använder en blyfri dubbelvågsprocess.
- Selektiv lödning: ett litet munstycke löder valda fogar en efter en, utan att värma resten av kortet. Används när kortet har komponenter på båda sidor, eller värmekänsliga komponenter nära hålmonteringen.
- Handlödning: av en utbildad operatör för enstaka komponenter, omarbete och små volymer.
Efter våg- eller handlödning trimmas överskottsbenlängd.
7. Rengöring
Flussrester efter lödning är ofarliga på många kort (en ”no-clean” fluss är designad för detta). Kort för högspänning, hög impedans eller för beläggning rengörs, till exempel i ett ultraljudsbad, med en kemikalie som passar flussen. Be om rengöring om produkten är känslig för rester.
8. Konform beläggning
En tunn skyddande polymerfilm (akryl, silikon, polyuretan eller annat) kan sprutas eller doppas på det färdiga kortet för att skydda det mot fukt, salt, damm och kemikalier. Kontakter, testpunkter och andra områden som måste förbli obelagda maskeras eller undviks. Beläggning döljer kortets yta, vilket gör inspektion och senare omarbete svårare. Vår fabrik applicerar beläggning selektivt, med maskin.
9. Programmering och test
Mikrokontrollers och minnen laddas med firmware, antingen före placering eller i krets efter lödning via en programmeringskontakt eller testpads. Ett funktionstest kontrollerar att kortet fungerar. Se Inspektion och test.
Saker att designa för
- Lika padstorlekar och symmetriska kopparanslutningar för små tvåpoliga komponenter, så de värms jämnt.
- Fiducials på kortet och på panelen. Se Panelisering och små kort.
- Utrymme runt komponenter för munstycket, för inspektion och för omarbete.
- Tydliga polaritets- och pin-1-märken.
- Ett val av reflowvänliga komponenter: inte alla komponenter överlever ugnen, och några (vissa kontakter, elektrolytkondensatorer av vissa typer, batterier) måste läggas till senare.
Hur detta visar sig när du beställer här
Vår fabrik har automatiskt lödpastatryck, 10-zons reflowugnar, höghastighetsplacering, blyfri dubbelvågslödning, handomarbetesstationer och selektiv konform beläggning. Vilka bestyckningsalternativ som finns via webbplatsen, och deras gränsvärden, finns på sidan om tillverkningskapacitet. En ingenjör bekräftar varje beställning och kan fråga om en komponent som inte kan gå genom reflow, eller en footprint som inbjuder till gravsten. De 25 kontrollerna vid uppladdning tittar på kortfilerna; de granskar inte din bestyckning för dessa processfel.