Поддержка по электронной почте
info@kingfieldpcb.comПозвоните в службу поддержки
+86-13828722658Рабочий час
Пн - Пт 08:00 - 17:00
Когда говорят ?монтаж компонентов?, многие представляют себе человека с паяльником у печатной платы. Это, конечно, часть процесса, но лишь верхушка айсберга. На деле, это комплексная операция, где каждая мелочь — от выбора припоя до температуры в цеху — влияет на конечный результат. И главная ошибка новичков — недооценивать подготовительный этап и контроль. Сейчас объясню, почему.
Перед тем как что-то ставить на плату, нужно с этой платой и компонентами ?познакомиться?. Речь не о формальностях. Берёшь новую партию печатных плат от поставщика, например, от ООО Цзиньеда Электроник — они, кстати, с 2013 года в этом бизнесе, сайт у них kingfieldpcb.ru — и первым делом не в цех бежишь, а под микроскоп. Нужно проверить качество паяльной маски, состояние контактных площадок. Бывало, получаешь платы, вроде бы по спецификации, а паяльная маска где-то наплыла, где-то недолита. Если это пропустить, при групповом монтаже компонентов будут проблемы с пайкой — где-то припой не затечёт, где-то, наоборот, будет короткое замыкание.
Компоненты — отдельная история. Особенно если работаешь с BGA-корпусами или мелкими чипами в корпусах типа 0201. Их нужно не просто достать из упаковки, а акклиматизировать. Влажность — злейший враг. Вспоминается случай, когда мы пропустили этот шаг для партии микроконтроллеров. Вскрыли вакуумную упаковку, сразу в автомат. А потом — вздутия на корпусах, отскок паяных шариков. Пришлось останавливать линию, сушить компоненты в шкафу. Потеря времени, денег. Теперь всегда строго по процедуре: выдержка при определённой влажности и температуре перед установкой. Это не прихоть, а необходимость.
И трафаретная печать паяльной пасты. Казалось бы, автоматика всё делает. Но от качества трафарета, его выравнивания относительно платы зависит всё. Толщина слоя, чёткость отпечатка. Если пасты слишком много — будут перемычки, если мало — холодная пайка или отсутствие контакта. Мы часто заказывали платы и услуги по проектированию у Цзиньеда, и они же иногда помогали с рекомендациями по параметрам трафаретной печати под конкретный дизайн их плат. Это ценно, когда поставщик не просто продаёт ?железо?, а понимает весь цикл.
Основной объём, конечно, за pick-and-place автоматами. Но слепо доверять технике нельзя. Программа установки — это не просто файл с координатами. Нужно учитывать последовательность монтажа, особенно если на плате есть высокие и низкие компоненты рядом. Сначала ставишь мелкие резисторы, конденсаторы, потом повыше. Иначе потом высокий компонент будет мешать головке автомата подъехать к месту установки маленького. Была у нас плата для промышленного контроллера, где разработчик разместил разъём USB рядом с кварцевым резонатором. Автомат не мог корректно установить резонатор после разъёма — не хватало зазора. Пришлось вносить правки в программу монтажа, менять порядок. Мелочь, а без неё — брак.
Ручной монтаж остаётся для штучных, опытных образцов или для компонентов, которые не переносят термоудар от паяльной печи. Вот здесь и нужен тот самый человек с паяльником, но с очень точными руками и луной. Например, монтаж чувствительных MEMS-датчиков. Температура жала, тип флюса, время контакта — всё решает. Один лишний градус или секунда — и датчик можно повредить. Это искусство, которому не научишься по инструкции, только опытным путём.
И после установки — печь. Профиль оплавления. Его нельзя взять ?типовой? из интернета. Он строится под конкретную паяльную пасту, под конкретную массу платы с компонентами. Мы для каждой новой серии плат, особенно с большими ground-полигонами, которые работают как радиатор, снимаем термопрофиль пробным прогоном. Используем платы-свидетели с термопарами. Иначе рискуешь получить недоплав в центре платы или, наоборот, перегрев мелких компонентов по краям.
Выход из печи — это не конец. Это начало контроля. Визуальный осмотр под лупой — обязателен, даже после AOI (автоматической оптической инспекции). AOI отлично ловит смещения, перемычки, но может пропустить микротрещины в паяном соединении или незначительный недостаток припоя под корпусом компонента. Человеческий глаз, вернее, опытный глаз, здесь незаменим. Особенно для ответственных узлов.
Для BGA и других скрытых соединений без рентгена не обойтись. Рентгеновский контроль — это уже серьёзный уровень. Видишь внутренние дефекты: пустоты в паяных шариках, холодную пайку, смещения. Но и тут есть нюанс. Настройка контрастности, угла обзора. Иногда дефект виден только под определённым углом. Нужно уметь ?просить? аппаратуру показать проблему.
А ещё есть электрический контроль. Прозвонка цепей, тестовое включение. Иногда визуально всё идеально, а плата не работает. И начинается поиск: может, электростатический разряд повредил компонент ещё до монтажа? Может, в самой печатной плате обрыв внутреннего слоя? Такое тоже бывало. Работа с проверенными поставщиками, которые обеспечивают сквозной контроль на всех этапах, как та же Цзиньеда, сильно снижает такие риски. Когда знаешь, что базовая плата качественная, ищешь проблему в своём процессе.
?Гробл? — это не ругательство, а ?tombstone effect?, когда мелкий чип-резистор встаёт на торец при оплавлении. Причина — разная скорость нагрева или остывания выводов из-за разной площади контактных площадок или неравномерного нагрева в печи. Лечится коррекцией геометрии площадок на этапе проектирования и точной настройкой термопрофиля.
Выделение газов из самого материала платы или компонентов при нагреве. Видел такое на некоторых дешёвых платах. В паяном соединении образуются поры, прочность падает. Решение — предварительный прогрев (preheat) по более пологому профилю, чтобы дать газам выйти до начала оплавления, и, опять же, качественные материалы от надёжного производителя.
Проблема совместимости материалов. Флюс от одной пасты может не ?дружит? с покрытием выводов компонентов от другого производителя. Результат — плохая смачиваемость, шарики припоя. Поэтому мы стремимся к использованию проверенных пар материалов и не меняем поставщиков без серьёзных причин и тестовых прогонов.
Технологии идут вперёд. Компоненты становятся всё мельче, плотность монтажа — выше. Скоро дойдём до того, что стандартные методы контроля будут бессильны. Уже сейчас для монтажа компонентов типа 01005 нужна микроскопическая точность и стерильная чистота. Пылинка может стать причиной отказа.
Растёт роль симуляции на этапе проектирования. Хорошо, когда конструкторское бюро, как у упомянутой компании Цзиньеда, может не только нарисовать плату, но и заранее смоделировать процесс её термонагружения при пайке, указать на потенциально проблемные зоны. Это экономит массу времени и ресурсов на этапе производства.
В итоге, монтаж компонентов — это не изолированная операция. Это звено в цепочке: проектирование -> изготовление платы -> подготовка -> установка -> пайка -> контроль. Сбой на любом этапе аукнется здесь. Поэтому так важен комплексный подход и партнёры, которые понимают эту связку. Когда все работают как одно целое, на выходе получается не просто собранная плата, а надёжное изделие. А это, в конечном счёте, и есть главная цель.
