10 основных технологий производства печатных плат, которые должен знать проектировщик

Производство печатных плат — миф для многих проектировщиков. Они всегда любопытны о методах, используемых их производителями. Вы бы с удовольствием отправили дизайн печатной платы производителю для производства и сборки. Но зная технологии производства, вы могли бы проектировать платы лучше.

Вы бы проектировали плату точно по спецификациям вашего производителя. Развитие высоких технологий и автоматизации делает правильного поставщика услуг печатных плат. К счастью, существует множество технологий производства печатных плат, делающих процесс все более эффективным. Сегодня расскажем о 10 технологиях производства, которые вы должны знать.

Производство печатных плат

Процесс производства использует четыре основных этапа. Первый — сверловка и нанесение пасты, с использованием инспекции паяльной пасты и лазерных сверлильных станков. Второй — автоматическое размещение компонентов с дозированием клея и pick-and-place машинами.

Третий — пайка рефлоу и волновой пайкой. Четвертый — инспекция и тестирование с использованием автоматического оптического контроля (AOI), функционального тестирования (FVT), рентгена и вцепинного тестирования (ICT) — «гвоздик». Теперь глубже о том, что делают эти машины.

Машина инспекции паяльной пасты (SPI)

SPI-машина инспектирует и производит печатные платы, выполняя точное и быстрое тестирование паяльной пасты на плате. Это гарантирует высокое качество нанесенной пасты и отсутствие дефектов производства. Визуальные методы SPI-систем мониторят пасту на ошибки.

Обнаруживает дефекты: царапины, нодулы, пигменты — путем изучения поверхности платы. Машина освещает плату множеством источников света и имеет камеру с HD-разрешением. Получает изображение паяльной пасты на поверхности. Также обнаруживает размерные дефекты: высоту, площадь, объем, смещение, форму, перелив, мостики. Эта машина для производства печатных плат устраняет необходимость ручной инспекции.

Лазерная сверловка

Процесс производства широко использует лазерные сверлильные станки. Углекислый газ обрабатывает виа-отверстия во внутренних слоях многослойных печатных плат. Плата состоит из разных материалов: смолы для изоляции, медной фольги для соединений, стекловолокна для механической прочности. Поэтому нужно обеспечить высокое качество микроскопических виа-отверстий.

Некоторые производители используют гальванометрическую сканирующую систему с высокой точностью и скоростью для максимальной загрузки лазерного станка. Луч пространственно разделяет лазерный луч на два идентичных луча через разделитель лучей. Это усиливает процесс, обрабатывая две платы одновременно. Хороший процесс сверловки дает последовательные, чистые отверстия без заусенцев.

Машина дозирования клея

Машина наносит клеевые точки на поверхность печатных плат перед размещением компонентов. Удерживает компоненты в позиции до пайки контактов и выводов. Особенно критична для волновой пайки из-за высокой силы волны, которая может сместить крупные компоненты. При рефлоу-пайке предотвращает отпадание деталей.

Pick-and-place машина

Эта машина захватывает компоненты и размещает их на открытой плате. Заменяет кропотливую ручную процедуру установки элементами с пинцетом.

К счастью, производители имеют эту автоматическую машину, работающую круглосуточно и точнее людей. Устройство всасывает SMT-компоненты и точно размещает их в нужные позиции. Позиции маркируются машиной дозирования клея. Машина устанавливает элементы со скоростью света, достигая 30 000 компонентов/час.

Рефлоу-паяльная машина

Производство печатных плат в основном использует рефлоу-пайку для точной сборки. Машина — огромная печь для платы, набитой компонентами. Платы проходят через зоны разной температуры, которые машина тщательно контролирует. Паяльная паста расплавляется и закрепляется, образуя надежные электрические связи между компонентами и соответствующими медными контактными площадками.

Волновая паяльная машина

Машина пропускает плату через волну расплавленного припоя для пайки компонентов. В начале процесс наносит флюс на поверхность платы. Очищает контакты и выводы компонентов, припой надежно прилипает к плате.

Затем машина прогревает плату для избежания термического шока. В конце емкость с расплавленным припоем формирует волну, через которую проходят платы так, что их низ соприкасается с волной. Образуется связь между выводами компонентов и соответствующими контактными площадками и отверстиями. Однако рефлоу-пайка вытеснила волновую из-за эффективности для SMT-компонентов.

Автоматический оптический контроль (AOI)

После всех методов производства платы отправляются на тестирование и инспекцию. AOI-машина заменяет утомительный ручной контроль. Глазами нельзя точно инспектировать множественные платы при массовом производстве.

В производстве печатных плат AOI-машины выявляют глюки на ранних стадиях. Используют HD-камеры для съемки поверхности платы и анализа. Сравнивают изображения с эталонными для выявления дефектов. Экономит материал и стоимость перепроизводства. Раннее исправление отдельных плат позволяет корректировать методы.

Вцепинное тестирование (ICT) — Гвоздик

Фаза вцепинного тестирования использует гвоздик для быстрой проверки работы сложных печатных плат. Тестовый стенд имеет массив пого-пинов, каждый соединяется с узлами схемы печатной платы. Готовая плата кладут на пого-пины и нажимают вниз для контакта с тестовыми точками. Пого-пины быстро посылают тестовые сигналы через плату via эти точки. Выявляет замыкания или обрывы в цепи.

Функциональное тестирование (FVT)

Как следует из названия, тест использует ПО для проверки, будет ли плата работать согласно своей функции. Должна точно выполнять то, что вы хотите в вашей области применения. Функциональное тестирование взаимодействует с платой через тестовую точку или разъем для симуляции рабочей среды.

Детали функциональных тестов варьируются от продукта к продукту, так как каждая плата уникальна. Обычно производители персонализируют hot mock-ups для симуляции конечной рабочей среды. Но как бы мы ни настраивали FVT, у всех одинаковое ПО, железо и компоненты.

Рентген

Многие современные дизайны печатных плат включают безвыводные корпуса: QFN и BGA. Эти компоненты соединяются с платой под своими телами. Традиционные методы инспекции неэффективны для проверки внутренней структуры. Автоматизированный рентгеновский метод тестирует скрытые атрибуты печатных плат с помощью рентгена.

Для обеспечения качества рентген проникает через корпус платы во внутренние слои. Проверяет качество паяных соединений. Преимущество рентгена: материалы платы поглощают его в зависимости от толщины, атомного номера и плотности.

Заключение

Вот 10 технологий производства и сборки печатных плат, которые вы должны знать. Надеемся, теперь вы увидите полную картину того, что мы делаем на заднем плане. Мы производим высококачественные платы, используя все эти машины и в кратчайшие сроки. Обращайтесь к развитию гибких печатных плат. Наша преданность — производство высококачественных гибких плат. Если ищете правильного производителя гибких плат, свяжитесь с нами при вопросах или для котировки.