1 / 41

TEHNOLOGIA SISTEMELOR ELECTRONICE

TEHNOLOGIA SISTEMELOR ELECTRONICE. Cursul nr.5. Probleme tratate. Proiectarea pentru fabricatie Procesele de asamblare Procesele de lipire Ghid de plasare si orientare a componentelor. Generalitati. Pentru realizarea unui PCB trebuie ca:

neena
Download Presentation

TEHNOLOGIA SISTEMELOR ELECTRONICE

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. TEHNOLOGIA SISTEMELOR ELECTRONICE Cursul nr.5

  2. Probleme tratate • Proiectarea pentru fabricatie • Procesele de asamblare • Procesele de lipire • Ghid de plasare si orientare a componentelor TSE - Cursul nr. 5

  3. Generalitati • Pentru realizarea unui PCB trebuie ca: • Placa sa poata fi fabricata respectandu-se tolerantele standard de fabricatie; • Placa sa poata fi asamblata tinandu-se seama de diferitele tehnologii de componente. TSE - Cursul nr. 5

  4. Generalitati • In realizarea unui PCB intervin 2 aspecte importante: • crearea de parturi, desenarea in Capture, proiectarea de amprente si padstack-uri, plasarea componentelor, rutarea traseelor si postprocesarea; • partile functionale, “atasate” placii, adica: pozitionarea si orientarea corecta a componentelor si realizarea de lipituri sigure intre terminalele componentelor si pad-urile de montare. TSE - Cursul nr. 5

  5. Procesele de asamblare • pot fi: • Manuale • Automate • depind de: • clasa de tehnologie a componentelor (subclase de la A la Z: A, B, C si X, Y, Z – v. Cursul nr. 4); • numarul de placi care se poate asambla in acelasi timp. • Fabricantii pot fi: • atat de PCB-uri cat si de asamblare • numai de PCB-uri sau numai de asamblare TSE - Cursul nr. 5

  6. Procesele de asamblare • Metoda de asamblare joaca un rol important in aspectul final al PCB-ului datorita: • spatierii componentelor (clearence); • orientarii componentelor; • proceselor de lipire. TSE - Cursul nr. 5

  7. Asamblarea manuala • se foloseste • in cazul unor prototipuri • la volum mic de munca • dupa asamblarea automata pentru plasarea componentelor atipice (mai deosebite). • Se pot asambla manual atat componente SMD cat si componente THD. • Pe o linie de asamblare manuala, fiecare lucrator este responsabil de atasarea unui anumit tip de componenta. TSE - Cursul nr. 5

  8. Asamblarea manuala • Linii de plasare manuala a componentelor: TSE - Cursul nr. 5

  9. Asamblarea manuala • poate fi intrerupta pentru testari pe parcurs. • poate cuprinde: • plasare si lipire, ambele manuale; • plasare manuala si lipire automata. • Pentru reducerea defectelor, se recomanda orientarea componentelor: • diodele si condensatoarele electrolitice sa aiba pinul marcat orientat in aceeasi directie, • Circuitele integrate sa fie astfel plasate incat la toate circuitele pinul 1 sa fie situat in aceeasi directie. TSE - Cursul nr. 5

  10. Asamblarea manuala • Aspecte tehnologice: • Depunerea pastei de lipit; • Plasarea manuala si utilizarea unui dispenser pentru depunerea pastei de adeziv; • Retopire (reflow). TSE - Cursul nr. 5

  11. Asamblarea automata(pick-and-place) • Procesul de inserare automata = pick-and-place exista atat pentru componente SMD cat si pentru componente THD (cu pini radiali sau axiali) • Masinile de plasare automata sunt programate pentru: • a extrage componenta de pe role (reel) sau dintr-o magazie de componente (bin) • a plasa componenta pe PCB in locatia corecta • a plasa componenta pe PCB cu oreintarea corecta TSE - Cursul nr. 5

  12. Asamblarea automata(pick-and-place) • In cazul componentelor THD, placile pot fi asamblate cu o viteza de 20.000 componente pe ora (conform Coombs) • In cazul componentelor SMD, placile pot fi asamblate cu o viteza de 40.000 componente pe ora (conform Coombs) • Informatia de programare a masinilor de plasare automata se gaseste in fisierele Gerber (*.AST si *.ASB), generate in Layout sau cu ajutorul altor programe CAM. TSE - Cursul nr. 5

  13. Asamblarea automata(pick-and-place) Componentele THD • se plaseaza uzual numai pe TOP • pinii se lipesc in val si astfel componentele nu sunt expuse la aliajul topit • Ordinea de asamblare: • inserarea circuitelor cu capsule DIL; • inserarea componentelor cu pinii dispusi axial; • inserarea componentelor cu pinii dispusi radial; • inserarea componentelor atipice. TSE - Cursul nr. 5

  14. Asamblarea automata(pick-and-place) Componentele SMD • se plaseaza pe una sau ambele fete ale PCB • la atasare numai pe TOP: • se depune pasta de lipit pe pastile (pad); • masina automata aseaza componentele astfel incat terminalele sa corespunda cu zonele acoperite cu pasta de lipit; • placa este trecuta printr-un cuptor care topeste pasta si apoi o raceste, atasandu-se astfel componentele pe placa. • Rata de plasare este de 10.000 – 100.000 componete pe ora. TSE - Cursul nr. 5

  15. Asamblarea automata(pick-and-place) Componente SMD plasate pe ambele fete ale PCB sau placa ce contine si componente THD: • mai intai se ataseaza componentele SMD pe TOP dupa metoda descrisa anterior; • apoi se ataseaza componentele THD si se rigidizeaza fata de placa (prin curbarea terminalelor, prin lipirea cu adeziv sau alte metode pinii nu se mai pot deplasa prin gauri); • se intoarce placa si pe BOTTOM se depun picaturi de pasta adeziva cu ajutorul unui dispenser automat; • se depune pasta de lipit; TSE - Cursul nr. 5

  16. Asamblarea automata(pick-and-place) Componente SMD plasate pe ambele fete ale PCB sau placa ce contine si componente THD (continuare): • se pozitioneaza componentele SMD de pe BOTTOM (manual sau automat), asezate pe picaturile de adeziv; • ansamblul se trece printr-un cuptor pentru a se intari adezivul; • apoi placa se trece prin statia de lipire care efectueaza lipirea componentelor THD si a celor SMD de pe BOTTOM. Componentele SMD de pe TOP raman lipite din faza anterioara. TSE - Cursul nr. 5

  17. Asamblarea automata(pick-and-place) Numai componente SMD plasate pe ambele fete ale PCB: • se ataseaza mai intai componentele SMD de pe TOP; • se depune pasta de lipit la inalta temperatura; • se trece placa printr-un cuptor de retopire la temperatura inalta; • se intoarce placa si se monteaza componentele SMD de pe BOTTOM; • se depune pasta de lipit la temperatura joasa; • se trece placa printr-un cuptor de retopire la temperatura joasa. TSE - Cursul nr. 5

  18. Procesele de lipire • Lipirea are urmatoarele roluri: • Realizeaza atasarea fizica a componentelor pe placa; • Asigura conductia electrica intre pinii (terminalele) componentelor si traseele de circuit imprimat. TSE - Cursul nr. 5

  19. Lipirea manuala • Rol: • Asamblarea completa a unui PCB; • Repararea sau retusarea unui PCB. • Exista mai multe tipuri de unelte de lipire manuala: • Dispozitive cu aer cald; • Ciocane de lipit; • Dispozitive cu inductie TSE - Cursul nr. 5

  20. Lipirea manuala • Dezavantaje: • Procesul este lent; • Exista riscul de descarcari electrostatice in timpul manevrarii componentelor (pericol crescut in cazul componentelor MOS); • Exista riscul de supraincalzire a pieselor si a traseelor de cupru. TSE - Cursul nr. 5

  21. Lipirea manuala • Nu cere restrictii la proiectarea layout-ului. • Se recomanda, totusi, o proiectare care sa permita lucru comod cu componentele si o corecta orientare a componentelor (asa cum s-a prezentat mai sus). TSE - Cursul nr. 5

  22. Lipirea manuala • Linii de lipre manuala: TSE - Cursul nr. 5

  23. Lipirea in val • Placa este deplasta de un conveier, trece prin fluxul de cositor si este preincalzita. TSE - Cursul nr. 5

  24. Lipirea in val • Vedere transversala TSE - Cursul nr. 5

  25. Masina de lipire selectiva TSE - Cursul nr. 5

  26. Lipirea in val • Tehnologie de lipire in val electromagnetic 1. Solder pot 2. Solder 3. Nitrogen injector 4. Electromagnetic motor 5. Titanium wave nozzle 6. Hollow jet wave 7. Solder returns 8. Heating element 9. Solder drain TSE - Cursul nr. 5

  27. Lipirea in val • La lipirea componentelor SMD pe bottom, proiectantul trebuie sa cunoasca sensul de inaintare a placii in val. • Componentele trebuie astfel plasate incat componentele mici sa nu fie umbrite de cele mari (ceea ce poate determina o lipire slaba a componentelor mici) si sa nu apara punti conductoare (scurtcircuite) intre terminale. TSE - Cursul nr. 5

  28. Lipirea in val • Exemplu de plasare a componentelor SMD TSE - Cursul nr. 5

  29. Retopirea (reflow) • Exista mai multe tipuri, cea mai raspandita fiind cea in cuptor • Se aplica atat la SMD cat si la THD • Exemplu de cuptor pentru reflow: TSE - Cursul nr. 5

  30. Retopirea (reflow) • Etape: • Se depune pasta de lipit cu ajutorul unui tipar (stencil); • Componentele se aseaza la locurile lor astfel incat terminalele fac contact cu pasta de lipit • Anasamblul este trecut cu ajutorul unui conveier prin cuptor unde pasta se topeste. Tensiunile de suprafata din pasta topita tind sa alinieze automat componentele • Dupa ce s-a atins temperatura necesara si pasta s-a (re)topit, ansamblul iese din cuptor si se raceste. TSE - Cursul nr. 5

  31. Retopirea (reflow) • Sfaturi utile: • Componentele se selecteaza astfel incat sa fie potrivite atat pentru lipire in val cat si pentru lipire prin retopire; • Este important sa nu fie plasate toate componentele care impun lipiri masive in aceeasi parte a placii pentru a se evita lipirile incorecte din cauza incalzirii mai slabe a pastei. TSE - Cursul nr. 5

  32. Ghid de plasare si orientare a componentelor • Un ansamblu PCB se compune din • placa propriu-zisa, • componentele atasate si • conectoare. • Plasarea si orientarea componentelor depinde • de tipul de componente (THT sau SMT), • de metoda de asamblare (manuala, lipire in val sau reflow) si • de cerintele performantelor electrice TSE - Cursul nr. 5

  33. Ghid de plasare si orientare a componentelor • Componentele trebuie sa fie plasate ingrijit si ordonat, cu spatiere si aliniere uniforme. • Componentele trebuie sa fie orientate astfel incat marginile componentelor sa fie paralele cu marginile placii. • Daca placa este lipita automat (de masina), componentele THD trebuie plasate pe o singura fata, opusa celei de lipire (pe cat posibil). TSE - Cursul nr. 5

  34. Ghid de plasare si orientare a componentelor • Cand se plaseaza componente pe ambele fete ale placii si cand se amesteca tehnologie THT cu cea SMT, trebuie avut in minte ca s-ar putea sa fie nevoie de mai multe faze de asamblare pentru a plasa toate componentele, care determina cresterea costului si a punctelor potentiale de erori si fac retusarea mai dificila. TSE - Cursul nr. 5

  35. Ghid de plasare si orientare a componentelor • Sa nu se monteze componente in capsula de plastic (PLCC) sau condensatoare mari din tantal pe partea inferioara a placii deoarece nu se pot lipi in val si se pot distruge datorita solicitarii termice. TSE - Cursul nr. 5

  36. Ghid de plasare si orientare a componentelor • De cate ori este posibil, sa se utilizeze un grid de 100 mils (2,5 mm). Grid de 20 mils (0,5 mm) sau chiar 2 mils (0,05 mm) se poate folosi pentru terminale de componente care nu sunt pe grid standard (IPC-2221A). Cand se foloseste un grid metric trebuie utilizat grid de 2,54 mm, 1,27 mm, 0,64 mm sau 0,50 mm (IPC-7351). TSE - Cursul nr. 5

  37. Ghid de plasare si orientare a componentelor • Trebuie sa se utilizeze grid de 2,54 mm pentru placile care vor suferi testare tip bed-of-nails. • Condensatoarele polarizate si diodele trebuie orientate pe intreaga placa pentru inspectie si testare usoare. • Cand procesul de asamblare este insotit de camera de filmat (viziune asistata de masina), trebuie adaugati fiduci (globali si locali) care sa ajute la plasarea componentelor. TSE - Cursul nr. 5

  38. Ghid de plasare si orientare a componentelor • Cand se utilizeaza proces automat de lipire, daca proiectarea permite, conectorii trebuie plasati pe latura mai scurta a placii. • In timpul plasarii componentelor, sa se asigure spatiu adecvat de-a lungul marginilor placii pentru a putea manevra placa si pentru gazduirea hardware-ului de montare. • Componentele care cantaresc mai mult de 5 grame per terminal trebuie asigurate mecanic impotriva eventualelor vibratii ale placii (IPC-2221A). TSE - Cursul nr. 5

  39. Ghid de plasare si orientare a componentelor • In timpul procesului de lipire si functionare ale circuitului, trebuie asigurat prin proiectare managementul termic. • Considerentele electrice au prioritate asupra considerentelor mecanice in caz de conflict intre cele doua, in afara de situatiile in care rezulta defecte mecanice ale placii. TSE - Cursul nr. 5

  40. Ghid de plasare si orientare a componentelor • Pentru PCB-urile pe care se prelucreaza semnale mixte (analog si digital), componentele trebuie separate pentru a se reduce (minimiza) efectul zgomotului de comutatie asupra partii analogice. Trebuie, de asemenea, separate circuitele de putere mare de cele de putere mica si zgomot mic. TSE - Cursul nr. 5

  41. Observatii • Varianta “Flying-Probe-Tester” la testarea tip bad-of-nails. TSE - Cursul nr. 5

More Related