Монтаж перетворює порожню плату та купу котушок на працюючу схему. Більшість деталей сьогодні — поверхневого монтажу (SMT, surface-mount technology): вони сидять на майданчиках на поверхні плати. Деякі деталі, зазвичай великі роз’єми, трансформатори та деталі живлення, мають виводи, які йдуть через отвори (THT, through-hole technology). Плата часто має обидва, і процес має етап для кожного.
Лінія, одна станція за іншою.
- Принтер: ракель штовхає пасту через трафарет на майданчики.
- Перевірка пасти: камера перевіряє пасту до встановлення деталей.
- Встановлення: сопло ставить кожну деталь на пасту.
- Піч оплавлення: зони, які нагрівають плату, тримають її, плавлять припій і охолоджують її.
- Оптична перевірка: камера перевіряє спаяну плату.
1. Підготовка лінії
До того як буде зроблено будь-яку плату, завод:
- перевіряє, що кожна деталь у специфікації присутня та відповідає номеру деталі,
- запікає чутливі до вологи деталі, які були відкриті надто довго (пластикова мікросхема, яка поглинає вологу, може тріснути під час нагрівання в оплавленні),
- завантажує котушки в живильники на машині встановлення,
- робить або дістає трафарет і
- завантажує програми машин із Вашого файлу розміщення.
Що може піти не так: невірна деталь у живильнику. Тому перша плата перевіряється уважно (перевірка першого зразка) до запуску партії.
2. Друк паяльної пасти
Паяльна паста — суміш крихітних кульок припою та флюсу з консистенцією зубної пасти. Найзвичайніший припійний сплав для безсвинцевої роботи — олов’яно-срібно-мідний сплав, відомий як SAC305. Трафарет, тонкий металевий аркуш з отворами там, де Ваші майданчики, кладеться на плату. Ракель штовхає пасту через отвори на майданчики.
Що може піти не так: надто багато пасти спричиняє перемички між майданчиками; надто мало дає слабкі з’єднання або відкриті з’єднання. Товщина трафарету, розмір отворів і те, наскільки добре трафарет ущільнюється проти плати, вирішують об’єм. Деталям із дрібним кроком потрібен тонший трафарет, ніж великим, тому змішані плати — компроміс. Деякі заводи використовують машину перевірки паяльної пасти (SPI), щоб виміряти об’єм пасти на кожному майданчику до встановлення деталей. Див. Перевірка та тест.
3. Встановлення
Машина pick-and-place бере деталі з живильників вакуумним соплом, перевіряє їх камерою та ставить їх на пасту, із позицією, установленою Вашим файлом розміщення та скоригованою з використанням реперних знаків, маленьких круглих знаків на платі, які знаходить камера.
Маленькі пасивні деталі ставляться дуже швидко; великі або дивно сформовані деталі та мікросхеми з дрібним кроком ставляться повільніше та ретельніше. Паста достатньо липка, щоб тримати деталі на місці до паяння.
Що може піти не так: деталь, повернута на 90 або 180 градусів, бо орієнтація посадкового місця в бібліотеці відрізняється від тієї, що у Вашому файлі розміщення; відсутня деталь, бо вона закінчилася; надгробок (нижче).
4. Паяння оплавленням
Плата подорожує через піч оплавлення на конвеєрі. Вона проходить через зони зростаючої температури:
- Переднагрів: підіймає плату м’яко, щоб деталі не тріснули від теплового удару.
- Витримка: вирівнює температуру на платі та активує флюс.
- Оплавлення: температура підіймається вище крапки плавлення припою (близько 217 до 220 °C для SAC305), зазвичай із піком близько 240 до 250 °C на короткий час. Припій плавиться, змочує майданчик і вивід деталі, а поверхневий натяг тягне деталь у вирівнювання.
- Охолодження: припій замерзає у з’єднання.
Профіль, температура проти часу, установлюється для плати, її деталей і пасти та перевіряється вимірюванням термопарою на тестовій платі.
- Переднагрів: м’який підйом.
- Витримка: температура вирівнюється, а флюс активується.
- Оплавлення: вище крапки плавлення припою (пунктирна лінія) на короткий час.
- Пік: найвища температура профілю.
- Охолодження: припій замерзає у з’єднання.
Що може піти не так:
- Надгробок: маленька деталь із двома виводами встає на один кінець, бо один майданчик нагрівається та змочується раніше за інший. Нерівні розміри майданчиків або нерівне мідне з’єднання з майданчиками — звичайні причини.
- Перемички припою: від надто великої кількості пасти або майданчиків надто близько.
- Порожнечі: газ, захоплений у з’єднанні, що важливо під великими тепловими майданчиками та BGA.
- Голова на подушці: кулька BGA, яка не зливається зі своєю пастою, часто коли плата або деталь деформується під час оплавлення.
- Деталі зсуваються або падають: важкі деталі на другому боці можуть упасти під час другого оплавлення, якщо площа майданчика надто мала для їхньої ваги.
- Гарне з’єднання: деталь лежить плоско, а припій змочує обидва майданчики.
- Надгробок: один майданчик нагрівся та змочився першим і потягнув деталь на її кінець.
- Перемичка припою: припій з’єднує два сусідні майданчики.
5. Другий бік
Якщо на обох боках є деталі, плата проходить лінію двічі. Бік із меншими та легшими деталями зазвичай іде першим.
6. Деталі з виводами в отвори
Деталі з виводами в отвори вставляються вручну або машиною, потім припаюються одним зі способів:
- Паяння хвилею: низ плати проходить над хвилею розплавленого припою. Швидко для багатьох виводів. Деталі поверхневого монтажу на нижньому боці треба приклеїти або закрити в палеті, щоб вижити. Наша лінія використовує безсвинцевий процес із подвійною хвилею.
- Селективне паяння: маленьке сопло припаює обрані з’єднання по одному, без нагрівання решти плати. Використовується, коли плата має деталі на обох боках або чутливі до тепла деталі поруч із деталями з виводами в отвори.
- Ручне паяння: навченим оператором для одиночних деталей, перероблення та малих обсягів.
Після паяння хвилею або ручного паяння зайва довжина виводів обрізається.
7. Очищення
Залишок флюсу, що залишився після паяння, нешкідливий на багатьох платах (флюс «no-clean» спроєктовано для цього). Плати для високої напруги, високого імпедансу або для покриття очищаються, наприклад в ультразвуковій ванні, хімікатом, придатним флюсу. Просіть очищення, якщо продукт чутливий до залишку.
8. Конформне покриття
Тонка захисна полімерна плівка (акрилова, силіконова, поліуретанова або інша) може бути розпилена або занурена на готову плату, щоб захистити її від вологи, солі, пилу та хімікатів. Роз’єми, тестові крапки та інші області, які мають залишатися непокритими, маскуються або уникаються. Покриття ховає поверхню плати, що робить перевірку та пізніше перероблення важчими. Наш завод наносить покриття селективно, машиною.
9. Програмування та тест
Мікроконтролери та пам’яті завантажуються прошивкою, до встановлення або в колі після паяння через роз’єм програмування або тестові майданчики. Функціональний тест перевіряє, що плата працює. Див. Перевірка та тест.
Речі, для яких проєктувати
- Рівні розміри майданчиків і симетричні мідні з’єднання для маленьких деталей із двома виводами, щоб вони нагрівалися рівномірно.
- Реперні знаки на платі та на панелі. Див. Панелювання та маленькі плати.
- Місце довкола деталей для сопла, для перевірки та для перероблення.
- Ясні знаки полярності та виводу 1.
- Вибір деталей, дружніх до оплавлення: не всі деталі переживають піч, а кілька (деякі роз’єми, електролітичні конденсатори деяких типів, батареї) треба додавати пізніше.
Як це виглядає під час замовлення тут
Наш завод має автоматичний друк паяльної пасти, печі оплавлення з 10 зонами, високошвидкісне встановлення, безсвинцеве паяння подвійною хвилею, ручні станції перероблення та селективне конформне покриття. Які опції монтажу доступні через сайт і їхні обмеження є на сторінці виробничих можливостей. Інженер підтверджує кожне замовлення та може запитати про деталь, яка не може пройти через оплавлення, або про посадкове місце, яке запрошує надгробок. 25 перевірок під час завантаження дивляться на файли плати; вони не перевіряють Ваш монтаж на ці дефекти процесу.