Yang Perlu Anda Ketahui Tentang Perakitan PCB

Langsung Ke: Terminologi PCBA | Perakitan Melalui Lubang | Teknologi Pemasangan Permukaan | Teknologi Campuran | Manufaktur PCB di Millennium Circuits Limited

Proses perakitan papan sirkuit tercetak (PCB) terdiri dari berbagai langkah dan panduan yang harus dilakukan dalam urutan yang benar agar produk jadi berfungsi seperti yang dirancang. Untuk memastikan hal ini terjadi, produsen PCB menggunakan template layar dan mekanisme pemanasan dan pendinginan yang terkontrol untuk mengatur bagaimana komponen diterapkan dan dipasang pada tempatnya.

Saat Anda merakit papan sirkuit cetak, Anda harus memilih teknologi yang tepat untuk jenis komponen yang ada. Semua bagian dan bagian harus disejajarkan dengan benar di tempat yang ditentukan, seperti yang ditentukan dalam desain PCB. Setiap penyimpangan, sekecil apa pun, dapat memiliki konsekuensi besar pada fungsi papan yang sudah jadi.

Terminologi PCBA

Untuk memahami proses perakitan PCB, Anda perlu mengetahui arti dari beberapa istilah:

• Substrat: Bahan dasar papan sirkuit tercetak, substrat membuat setiap papan kokoh dan kaku.
• Tembaga: Setiap sisi kerja PCB mengandung lapisan tipis tembaga, untuk tujuan konduktif. Pada papan lapis tunggal, tembaga ditempatkan di sisi aktif. Pada PCB dua sisi, tembaga muncul di kedua sisi.
• Masker solder: Ini adalah lapisan di permukaan (biasanya hijau) dari setiap papan sirkuit tercetak. Masker solder memberikan insulasi antara tembaga dan bahan lain, mencegah korsleting yang dapat terjadi jika bahan konduktif yang berbeda bersentuhan. Topeng solder menyediakan struktur untuk tata letak PCB dengan menjaga semuanya tetap pada tempatnya. Setiap papan berisi lubang yang melewati topeng solder. Solder ditempatkan di dalam setiap lubang, yang memberikan fondasi untuk setiap komponen yang ditambahkan ke papan.
• Layar Sutra: Sentuhan terakhir pada setiap papan sirkuit tercetak adalah silkscreen, lapisan transparan yang menampilkan angka dan huruf di sebelah bagian yang berbeda dari papan tertentu. Hal ini memungkinkan produsen untuk mengidentifikasi komponen spesifik dari setiap papan.
• Penyolderan manual: Ini adalah proses di mana teknisi secara manual memasukkan satu komponen ke tempat yang ditentukan pada serangkaian papan sirkuit tercetak. Setelah selesai, setiap papan dikirim ke teknisi berikutnya, yang menambahkan bagian lain dan meneruskan papan tersebut.
• Penyolderan gelombang: Penyolderan gelombang melibatkan penyolderan yang benar di mana papan ditempatkan pada konveyor dan dijalankan melalui ruang pemanas. Di sini, gelombang solder diterapkan ke bagian bawah, mengencangkan semua alas papan ke tempatnya dalam satu proses.

Penting juga untuk memahami perbedaan antara lubang tembus, pemasangan di permukaan, dan rakitan teknologi campuran.

Perakitan PCB Melalui Lubang

Teknologi lubang tembus adalah pilihan ideal untuk papan sirkuit tercetak yang memiliki kabel atau kabel yang dijalin melalui lubang di papan dan kemudian diamankan di sisi lain dengan solder. PCB dengan komponen besar sangat cocok untuk teknologi lubang tembus, terutama kapasitor.

Langkah-langkah dasar teknologi PCB through-hole dapat diringkas sebagai berikut:

1. Teknisi merakit komponen secara manual ke area tertentu pada papan sirkuit tercetak, sesuai dengan spesifikasi desain PCB. Setiap komponen harus diatur pada posisi yang tepat, seperti yang ditentukan, agar PCB berfungsi dengan baik.
2. Papan diperiksa untuk memastikan bahwa semua bagian telah dirakit dengan benar dan setiap komponen dipasang di tempat yang tepat. Jika ada bagian PCB yang salah tempat, sekaranglah waktunya untuk memperbaiki ketidaksempurnaan tersebut.
3. Komponen sekarang disolder ke tempatnya di papan sirkuit. Ini biasanya dilakukan dengan penyolderan gelombang, di mana papan bergerak di atas gelombang cairan solder panas yang memadatkan rakitan PCB. Ini juga dapat dilakukan dengan tangan atau dengan menggunakan solder selektif. Solder selektif mirip dengan penyolderan gelombang, namun operator dapat menyolder area secara selektif dan ini membantu saat Anda tidak ingin menyolder di area tertentu.

Papan lubang tembus biasanya berisi komponen dengan kabel, baik aksial atau radial. Dibandingkan dengan teknologi pemasangan di permukaan, papan lubang tembus umumnya memiliki ikatan yang lebih kuat. Namun, lebih banyak pekerjaan diperlukan untuk menghasilkan perakitan lubang tembus karena melibatkan pengeboran tambahan.

Jika papan lubang tembus terdiri dari beberapa lapisan, jejak sinyal memiliki perutean terbatas pada lapisan internal karena lubang memotong antara permukaan atas dan bawah. Oleh karena itu, teknologi lubang tembus sering terbatas pada beberapa komponen PCB yang lebih besar seperti kapasitor elektrolitik dan semikonduktor. Papan yang memerlukan ketegasan dan dukungan tambahan, seperti relai elektromekanis dan konektor steker, juga dibuat dengan teknologi lubang tembus.

Selama tahap pembuatan prototipe, teknisi sering memilih lubang tembus yang lebih besar untuk pemasangan di permukaan karena yang pertama bekerja lebih mudah dengan soket papan tempat memotong roti. Namun, jika papan dimaksudkan untuk tujuan kecepatan tinggi atau frekuensi tinggi, desain mungkin memerlukan teknologi pemasangan permukaan untuk mengurangi keengganan menyimpang. Jika tidak, fungsi rangkaian akan menurun karena induktansi atau kapasitansi pada kabel.

Selama aplikasi pasta solder, stensil solder ditempatkan di atas papan sirkuit tercetak untuk memastikan bahwa solder tetap dalam batas yang ditentukan dalam desain. Stensil adalah replika tipis dari desain aslinya dengan potongan untuk area di mana komponen ditempatkan.

Setelah komponen dipasang pada tempatnya dan papan telah menjalani pemeriksaan pertama, pasta solder dipanaskan di atas cairan panas sampai bola logam kecil di dalam pasta mengeras dengan bahan kimia pengikat, fluks. Ini mengikat komponen ke papan secara permanen. Setelah pemanasan dan pengikatan selesai, papan didinginkan dalam pengaturan yang terkontrol. Ini mengembalikan papan ke kondisi normal dan mencegah guncangan.

Sekarang selesai, papan sirkuit tercetak harus memeriksa komponennya untuk kemungkinan ketidaksejajaran. Jika komponennya relatif besar, ini sering dapat dilakukan dengan inspeksi visual. Namun, belakangan ini, pemeriksa optik dan sinar-x dapat memeriksa PCB dengan akurasi yang jauh lebih tinggi. Jika cacat desain terdeteksi, masalahnya harus diperbaiki sebelum lebih banyak papan melalui proses.

Teknologi Pemasangan Permukaan

Teknologi pemasangan permukaan adalah pilihan praktis untuk papan sirkuit tercetak yang berisi komponen kecil dan sensitif yang mungkin sulit dipasang pada tempatnya tanpa kerusakan. Contoh jenis komponen yang mengalami proses ini antara lain dioda dan resistor.

Langkah dasar teknologi pemasangan permukaan dapat diringkas sebagai berikut:

1. Langkah pertama melibatkan printer yang dirancang untuk aplikasi pasta solder. Template layar solder digunakan untuk memastikan bahwa komponen kecil diletakkan di tempat yang tepat. Sebelum komponen benar-benar ditempatkan, stensil diperiksa untuk memastikan bahwa template disejajarkan dengan benar.
2. Papan sekarang dibawa ke mesin tempat komponen ditempatkan sesuai dengan desain template layar solder. Gulungan di mesin memastikan bahwa bagian-bagiannya sejajar dan terpasang ke bantalan yang sesuai.
3. Dengan komponen yang dipasang dengan benar di papan, proses pemanasan digunakan untuk memadatkan semuanya ke tempatnya. Pada tahap ini, PCB dikirim melalui ruang pemanas yang mencairkan solder, mengikat bagian-bagian dalam proses.

Sebelum komponen ditempatkan ke PCB, pilih area papan itu sendiri terlebih dahulu harus dilapisi dengan pasta solder, yang berfungsi sebagai perekat untuk bagian-bagian unik dari papan. Area yang memerlukan solder terutama adalah tempat di mana bantalan akan ada untuk komponen yang sesuai.

Pasta solder terbuat dari butiran kecil dan fluks. Proses menempatkan pasta solder ke papan sirkuit tercetak sangat mirip dengan aplikasi pencetakan. Layar solder diatur di atas papan ke keselarasan yang tepat dan ditentukan. Sebuah rol kemudian dijalankan di atas layar untuk menekan pasta solder ke papan.

Layar solder dicetak terlebih dahulu sesuai dengan desain PCB. Oleh karena itu, bukaan di layar disejajarkan dengan bantalan komponen di papan tulis. Ini memastikan bahwa topeng solder didistribusikan secara eksklusif di area tersebut. Jumlah solder yang didistribusikan selama proses ini harus diatur untuk memastikan bahwa setiap sambungan tidak terlalu tertutup atau tertutup.

Setelah pasta diterapkan, papan dikirim melalui mesin pick-and-place di mana komponen tertentu diterapkan ke area yang disolder. Selama kekuatan eksternal tidak menyentak papan selama proses ini, tegangan solder harus cukup untuk menahan komponen pada tempatnya.

Pada beberapa mesin pick-and-place, sejumlah kecil perekat ditambahkan ke area yang ditentukan untuk mengamankan komponen. Ini terutama ditujukan untuk papan sirkuit tercetak yang menjalani proses penyolderan gelombang. Kelemahan dari perekat tambahan ini adalah dapat mempersulit koreksi pada papan yang komponennya tidak selaras dengan spesifikasi desain aslinya.

Dengan komponen diamankan ke tempat yang tepat, PCB dikirim melalui mesin solder. Pada papan yang lebih tua, pabrikan sering menggunakan penyolderan gelombang, meskipun ini sebagian besar telah ditiadakan. Dalam produksi di mana metode ini digunakan, pasta solder tidak digunakan karena solder diterapkan oleh mesin solder gelombang. Namun, saat ini, penyolderan reflow adalah metode yang lebih umum digunakan di antara produsen PCB.

Setelah papan sirkuit tercetak keluar dari mesin solder, teknisi memeriksa komposisi papan untuk segala ketidaksempurnaan. Jika papan berisi lebih dari 100 komponen yang berbeda, papan akan dikirim melalui pemeriksa optik otomatis (AOI), yang dapat mendeteksi cacat sekecil apa pun, seperti sambungan yang tidak sejajar, komponen yang tidak pada tempatnya, dan penempatan yang salah.

Setiap papan sirkuit tercetak harus menjalani serangkaian tes sebelum meninggalkan rakitan. Papan ini menjalani beberapa tes untuk memverifikasi bahwa itu dapat berfungsi sebagaimana dimaksud dalam desain aslinya.

Selama operasi berlangsung, peralatan harus diperiksa untuk memastikan bahwa semuanya berfungsi sebagaimana dimaksud. Tempat pertama yang harus diperiksa adalah outputnya, karena ini akan membantu memverifikasi keberhasilan produksi tertentu. Output dari mesin solder harus diperiksa pada awal setiap produksi, bersama dengan papan awal yang datang melalui output. Dengan cara ini, segala ketidaksempurnaan dapat diketahui lebih awal, sebelum kesalahan salah cetak menjadi besar dan merugikan.

Teknologi Campuran

Karena evolusi pesat teknologi komputerisasi, semakin banyak papan sirkuit tercetak yang dibuat dengan bagian-bagian yang lebih kecil dan lebih kecil. Ini berarti banyak PCB yang dibuat saat ini dengan kombinasi metode, yang biasa disebut sebagai teknologi campuran. Perakitan yang melibatkan teknologi campuran akan mencakup salah satu pendekatan berikut:

• Perakitan campuran satu sisi, di mana papan sirkuit tercetak menjalani teknologi pemasangan di permukaan serta teknologi lubang tembus, keduanya di sisi papan yang sama.
• Perakitan terpisah, di mana satu sisi papan sirkuit tercetak dirakit dengan teknologi pemasangan di permukaan dan sisi lain papan dirakit dengan teknologi lubang tembus. PCB seperti ini memiliki komponen berukuran normal di satu sisi dan komponen yang lebih kecil di sisi lain.
• Perakitan campuran dua sisi, di mana kedua sisi papan sirkuit tercetak dirakit dengan kombinasi teknologi lubang tembus dan teknologi pemasangan permukaan. Papan jenis ini memiliki komponen biasa serta yang kecil dan halus di kedua sisinya.

Sebelum desain PCB masuk ke produksi, papan yang dimaksudkan untuk digunakan harus diperiksa untuk tujuan kualitas. Pada komponen, oksidasi kaki atau residu berminyak bisa menjadi tanda bahaya. Jika disimpan di lingkungan yang sejuk, pasta solder hanya dapat dioleskan setelah dicairkan dan diaduk. PCB harus kering sebelum pasta dioleskan ke permukaan.

Pada papan sirkuit tercetak dengan teknologi campuran, serangkaian proses yang lebih kompleks diperlukan dalam mesin pick-and-place. Di sini, campuran ukuran komponen yang berbeda perlu diperhitungkan, baik pada satu atau kedua sisi papan.

Jika papan sirkuit tercetak terdiri dari rakitan dua sisi, proses penyolderan perlu diterapkan pada kedua sisi. Pada dasarnya, segala sesuatu yang terjadi di satu sisi juga terjadi di sisi lain. Satu-satunya perbedaan adalah komponen spesifik dan penempatannya, karena satu sisi mungkin berisi komponen yang lebih kecil dari yang lain. Penyolderan gelombang tidak dimungkinkan untuk PCB dua sisi karena mengirim ulang papan untuk sisi kedua akan merusak bagian halus di sisi pertama.

Setiap papan sirkuit tercetak yang terdiri dari teknologi campuran harus diserahkan ke pemeriksa optik otomatis. Dengan cara ini, teknisi dapat memastikan pemeriksaan yang sangat mudah yang akan mendeteksi ketidaksempurnaan terkecil sekalipun, seperti kesalahan penempatan kecil pada bagian mikroskopis.

Untuk menjelaskan kompleksitas papan teknologi campuran dua sisi, serangkaian tes yang lebih menyeluruh diperlukan untuk PCB awal yang diproduksi di jalur tersebut. Karena ada lebih banyak komponen yang harus diperhitungkan, ada lebih banyak potensi masalah jika satu bagian saja tidak selaras.

Produksi PCB di Millennium Circuits Limited

Di dunia teknologi tinggi saat ini, papan sirkuit tercetak menjadi semakin kompleks karena teknisi menemukan cara untuk memuat lebih banyak data dan energi ke chip yang lebih kecil dan lebih kecil. Ketika perangkat komputer dan elektronik menjadi lebih kecil, begitu juga PCB yang memberi daya pada perangkat ini dan menghubungkannya ke jaringan nirkabel. Untuk produsen PCB, ini berarti bahwa produksi papan sirkuit tercetak akan memerlukan tingkat teknik yang lebih tinggi.

Untuk membuat PCB efisien menurut standar saat ini, Anda harus memiliki PCB kosong yang ditentukan dengan benar untuk melakukan setiap langkah dengan lebih efisien dalam proses perakitan. Di Sirkuit Milenium, kami menggunakan teknologi terbaru di fasilitas kami untuk memenuhi setiap pesanan PCB kosong sesuai dengan spesifikasi pelanggan. Hubungi Sirkuit Milenium untuk informasi lebih lanjut tentang pembuatan PCB.

Apakah Anda memiliki pertanyaan tentang layanan kami atau proyek Anda? Hubungi kami hari ini untuk berbicara dengan tim dukungan pemenang penghargaan MCL!