PCB組裝和焊接技術(shù)
- 發(fā)布時(shí)間:2022-08-29 14:26:15
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印刷電路板 (PCB) 是電子產(chǎn)品的重要組成部分;沒(méi)有 PCB,大多數(shù)電子設(shè)備只是一個(gè)個(gè)無(wú)法使用的盒子。PCB 通常由玻璃纖維制成,并用環(huán)氧樹(shù)脂固定在一起。PCB 組裝和焊接過(guò)程通過(guò)挑選器件、將器件擺放和焊接到電路板上,完整地構(gòu)建出實(shí)體電路。PCB 組裝和焊接之后的檢查、測(cè)試和反饋確保了 PCB 能成功制造出來(lái)。在這篇文章中,深亞電子將和大家一起討論 PCB 組裝和焊接過(guò)程。
1. PCB 組裝和焊接
PCB 組裝和焊接過(guò)程將一塊電路板變成了一個(gè)功能原型。PCB 組裝 (PCB assembly ,即 PCBA) 階段包括器件擺放、焊接、檢查,最后是測(cè)試。PCBA 過(guò)程可以是手動(dòng)或自動(dòng)過(guò)程,具體由制造商在每個(gè)階段決定。
PCBA 過(guò)程簡(jiǎn)述
PCB 設(shè)計(jì)以原理圖為起點(diǎn)。根據(jù)原理圖,設(shè)計(jì)出 PCB layout。PCB layout 定義了電路中的電氣連接路徑(稱(chēng)為走線),以及器件的擺放位置。一旦 PCB layout 設(shè)計(jì)得到批準(zhǔn),就會(huì)進(jìn)行印刷。
制作好的 PCB 是用環(huán)氧樹(shù)脂固定在一起的玻璃纖維材料片。由銅制成的走線鋪設(shè)在電路板上。器件通過(guò)焊接過(guò)程固定在電路板上。焊接過(guò)程使用一種稱(chēng)為焊料的材料將器件固定在指定位置。焊接好器件的 PCB 構(gòu)成組裝 PCB。將器件貼附在 PCB 上之后,就可以對(duì)它進(jìn)行測(cè)試了。
在 PCBA 過(guò)程中使用了三種技術(shù),下文將逐一討論。
2. PCB 組裝技術(shù)
在 PCBA 工藝中,有三種關(guān)鍵技術(shù):
通孔技術(shù) (THT) PCBA 工藝
在通孔技術(shù)中,有引腳的或插件類(lèi)電子器件被焊接到電路板上,形成電路。器件的引線或端子通過(guò) PCB 上的孔或焊盤(pán)插入,并在另一側(cè)焊接。
表面貼裝技術(shù) (SMT) PCBA 工藝
有兩種類(lèi)型的焊盤(pán):通孔和表面貼裝。在使用表面貼裝焊盤(pán)的 PCB 中,會(huì)焊接表面貼裝器件 (SMD) 以形成電路。焊接表面也是借助焊膏擺放器件的表面。
混合技術(shù) PCBA 工藝
隨著電路設(shè)計(jì)變得更加復(fù)雜,在電路中不可能只堅(jiān)持使用一種類(lèi)型的器件。在實(shí)現(xiàn)復(fù)雜電路的 PCB 中,既有插件,也有表面貼裝器件。這種利用混合器件的 PCB 被稱(chēng)為混合技術(shù)電路板,其組裝過(guò)程采用的是混合技術(shù) PCBA 工藝。
3. 通孔技術(shù) PCB 組裝的步驟
PCBA 工藝的順序因所使用的貼裝技術(shù)而異,現(xiàn)在探討一下通孔技術(shù) PCB 組裝的步驟。
01. 器件的擺放:在通孔技術(shù) PCBA 中,工程師首先將器件擺放在 PCB 設(shè)計(jì)文件中給出的相應(yīng)位置。
02. 檢查和校正:所有器件擺放完畢后,要對(duì)電路板進(jìn)行檢查。檢查時(shí)要檢查器件擺放得是否準(zhǔn)確。如果發(fā)現(xiàn)器件擺放不準(zhǔn)確,要通過(guò)校正步驟立即糾正此類(lèi)問(wèn)題。檢查和校正必須在焊接過(guò)程之前完成。
03. 焊接:該過(guò)程的下一步是焊接,將擺放的器件固定在相應(yīng)的焊盤(pán)上。
04. 測(cè)試:完成 PCB 組裝和焊接過(guò)程之后,就可以對(duì)電路板進(jìn)行測(cè)試。電子設(shè)備中使用的每一塊 PCB 電路板都要經(jīng)過(guò)這一過(guò)程并通過(guò)測(cè)試。
焊接技術(shù)各種各樣,下面將探討其中的幾種。
4. 焊接技術(shù)
無(wú)論使用何種貼裝技術(shù),所有 PCBA 工藝都涉及焊接過(guò)程。可以使用許多不同類(lèi)型的焊接技術(shù)將電氣元件連接到 PCB 上,包括:
波峰焊:THT 和 SMT PCBA 中最常用的技術(shù)
在波峰焊中,PCB 在類(lèi)似波浪的液態(tài)熱焊料上移動(dòng),焊料會(huì)凝固并固定住器件。
釬焊:溫度最高,焊接效果最為牢固
在釬焊中,通過(guò)加熱貼附金屬器件。不過(guò),這種技術(shù)將底部的金屬熔化,以適應(yīng)填充金屬。
回流焊
回流焊工藝使用加熱的焊膏將器件貼附到電路板上。處于熔融狀態(tài)的焊膏將 PCB 上的焊盤(pán)和引腳連接起來(lái)。
軟焊:熱門(mén)技術(shù),用于將緊湊、脆弱的器件固定到印刷電路板上
在軟焊技術(shù)中,用電焊槍或氣體加熱由錫鉛合金制成的金屬空間填充物,將器件固定到電路板上。
硬焊:焊接效果比軟焊更牢固
硬焊用于粘合金屬部件,如銅、黃銅、銀或金,溫度約為 600°F。
在PCB組裝和焊接過(guò)程中,如果PCB設(shè)計(jì)存在可制造性設(shè)計(jì)(Design for Manufacture, 即DFM)錯(cuò)誤,設(shè)計(jì)人員將不得不回到布局過(guò)程中來(lái)解決這些問(wèn)題。而這可能發(fā)生多次,多次迭代后將導(dǎo)致設(shè)計(jì)重度延遲以及時(shí)間、金錢(qián)、人力的浪費(fèi)。良好的 DFM 設(shè)計(jì)有助于最大程度提高整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的順利度,避免意外產(chǎn)生,并保障構(gòu)建成本的可預(yù)測(cè)性。
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