Heeft u wel eens een kamer geschilderd en bent u op zoek gegaan naar een nieuwe kwast om tot de ontdekking te komen dat u die niet had? Ik wel, en ik werd er gek van dat ik halverwege moest stoppen met waar ik mee bezig was en alles moest afsluiten om naar de winkel te rennen. Sindsdien heb ik altijd de tijd genomen om ervoor te zorgen dat ik alle gereedschappen, onderdelen en materialen die ik nodig heb, in huis heb voordat ik aan een project begin.
Op dezelfde manier moet uw contractfabrikant ook volledig voorbereid zijn wanneer hij uw printplaten met surface mount componenten vervaardigt. Natuurlijk komt er bij deze voorbereiding veel meer kijken dan alleen een paar extra kwasten. De ruwe printplaten moeten worden voorbereid voor assemblage, en de geautomatiseerde plaatsingsmachines moeten worden ingesteld met onderdelen voordat de printplaat door de productielijn kan gaan. Laten we eens wat dieper ingaan op het SMT PCB assemblageproces en hoe dat van invloed kan zijn op een aantal van uw PCB ontwerpbeslissingen.
Het SMT PCB assemblageproces van begin tot eind in een notendop
Het merendeel van de onderdelen voor surface mount technology (SMT) op een PCB wordt geassembleerd met geautomatiseerde pick-and-place-apparatuur. Om zich daarop voor te bereiden, moeten de ruwe printplaten en de componenten productieklaar worden gemaakt. Dit begint met de validering van beide door de inspectieteams van de CM. Als dat is gebeurd, worden de printplaten klaargemaakt voor assemblage volgens dit proces:
- Soldeerpasta aanbrengen: Met behulp van een stencil dat is ontworpen op basis van dezelfde CAD-bestanden die zijn gebruikt om de ruwe PCB te bouwen, wordt soldeerpasta aangebracht op de SMT-voetjes op de printplaat. Deze pasta wordt in een gecontroleerde koele omgeving bewaard, en zodra het op de printplaat is aangebracht, is er een tijdslimiet aan hoe lang de printplaten kunnen wachten op assemblage.
- Soldeerpasta-inspectie: Zodra de soldeerpasta is aangebracht, worden de platen door de soldeerpasta-inspectie (SPI) gevoerd. Vergelijkbaar met de geautomatiseerde optische inspectie (AOI) tools gebruikt na de assemblage, de SPI evalueert de pasta locatie, de fysieke volume van de pasta aangebracht, en andere belangrijke parameters.
- Herhaal proces voor secundaire zijde: Als de printplaat aan beide zijden SMT-onderdelen heeft, wordt het proces herhaald voor de secundaire zijde. Op dit punt wordt ook bijgehouden hoelang de soldeerpasta aan kamertemperatuur is blootgesteld.
Terwijl de printplaat gereed wordt gemaakt voor assemblage, worden de onderdelen ook in een ander deel van de fabriek voorbereid. Zij worden geordend in kits waaruit de printplaat zal worden opgebouwd:
- Materialenlijst (BOM) voor assemblagekits: De CM neemt uw BOM-gegevens samen met relevante barcode-informatie over de componenten om de BOM voor de assemblagekits te maken.
- Kits worden gevuld met componenten: De componenten worden uit voorraad gehaald met behulp van de barcodes van de assembly kit BOM en toegevoegd aan de assembly kit. Eenmaal volledig geladen, wordt deze kit doorgestuurd naar de pick-and-place machines op de SMT-productielijn.
- De componenten worden voorbereid voor plaatsing: De geautomatiseerde pick-and-place machines gebruiken een cartridge om elk componenttype te bewaren voor assemblage, die nu geladen zijn met onderdelen uit de kit. Elke cartridge heeft zijn eigen unieke sleutel, en die sleutel is afgestemd op de assemblagekit BOM, zodat de machine weet welke cartridge welke onderdelen bevat.
Als de cartridges met de juiste onderdelen zijn geladen, de pick-and-place machine is geprogrammeerd met de plaatsingsgegevens, en de printplaten met aangebrachte soldeerpasta klaar zijn, kan de SMT assemblagelijn beginnen.
SMT-componenten die niet in het geautomatiseerde assemblageproces passen
Hoewel de meeste componenten met de automatische pick-and-place machines zullen worden geplaatst, zullen sommige dat niet doen. Daar kunnen verschillende redenen voor zijn:
- Te licht: Sommige componenten zijn niet zwaar genoeg en hebben daarom een slechte massa/adherentie-verhouding voor de geautomatiseerde plaatsingsapparatuur waarvoor handmatig solderen nodig is.
- Hittebelasting: Andere componenten kunnen te veel warmtegevoeligheid hebben en zijn geen goede kandidaten om door de soldeer reflow oven te gaan. Deze componenten moeten worden geassembleerd na het normale assemblageproces om ze te beschermen.
- Robuuste soldeerverbindingen: Sommige componenten, zoals connector leads, hebben een meer robuuste soldeerverbinding nodig. Deze onderdelen worden handmatig gesoldeerd om hieraan tegemoet te komen.
- Scheiding van het paneel: Sommige componenten kunnen beschadigd raken wanneer de individuele boards uit hun assemblagepanelen worden gescheiden. In deze gevallen zullen de componenten worden geassembleerd nadat de printplaten uit het paneel zijn gebroken.
Om de meerderheid van deze handmatige assemblage behoeften te behandelen, is het niet ongewoon voor een CM om een handmatige rework station gebouwd recht in de geautomatiseerde assemblagelijn te hebben. Dit maakt onmiddellijke inspectie en correctie mogelijk van onderdelen die in gevaar kunnen komen door DFM-overtredingen (Design for Manufacturing) voordat ze door de soldeer-reflowoven gaan.
Ook worden sommige printplaten in kleine series geassembleerd, waarbij de onderdelen niet beschikbaar zijn in verzendcontainers die zijn geoptimaliseerd voor geautomatiseerde assemblage. Of deze onderdelen zijn ongewoon geconfigureerd of zijn uniek en duur, ze moeten beide handmatig worden geplaatst voordat de printplaat kan gaan door soldeer reflow.
Zodra de onderdelen zijn geplaatst, kan de printplaat gaan in de soldeer reflow oven om het assemblageproces te voltooien.
Hoe uw PCB assemblage zal profiteren van het gebruik van een hoge kwaliteit CM
Er zijn twee dingen die je moet doen om ervoor te zorgen dat uw printplaat wordt geassembleerd zoals u het wilt zijn. Ten eerste moet u uw printplaten-fabrikant volledige en correcte ontwerpgegevens geven om mee te werken. Zorg ervoor om vroeg met hen samen te werken, zodat u begrijpt welke gegevens ze nodig hebben, en stel vragen als u onduidelijk bent over een van deze eisen.
De tweede is om te zoeken naar een PCB contract fabrikant met een verfijnde proces flow in plaats die is gebaseerd op jarenlange ervaring het bouwen van printplaten. Bijvoorbeeld, een CM die gespecialiseerd is in lage-volume assemblages moet hebben regelmatige inspectiepunten opgezet in de productielijn om te voorkomen dat problemen worden doorgegeven aan de daaropvolgende assemblagestappen.
Bij VSE, we begrijpen lage-volume bouwt en de noodzaak om gouden first-article boards te maken. Als er tijdens de assemblage problemen optreden, zullen we die met onze inspectiepunten opvangen en corrigeren voordat de volgende productiestap wordt doorlopen.
Daarnaast zijn de processen die we hebben ingevoerd en de apparatuur die we gebruiken allemaal ontworpen voor parallelle activiteiten. Zo kan bijvoorbeeld de volgende opdracht op de pick-and-place-machine worden gezet terwijl de huidige opdracht nog loopt. Dit kan helpen de hoeveelheid tijd en kosten te verminderen die andere PCB CMs u in rekening brengen om uw printplaat te laten bouwen.