8/4/2019 TSE-Cursul nr.54

1/41

Cursul nr.5

8/4/2019 TSE-Cursul nr.54

2/41

Proiectarea pentru fabricatie Procesele de asamblare

Procesele de lipire

Ghid de plasare si orientare a componentelor

4/13/2012 2TSE - Cursul nr. 5

8/4/2019 TSE-Cursul nr.54

3/41

Pentru realizarea unui PCB trebuie ca:1. Placa sa poata fi fabricata respectandu-se

tolerantele standard de fabricatie;

2.

Placa sa poata fi asamblata tinandu-seseama de diferitele tehnologii decomponente.

4/13/2012TSE - Cursul nr. 5 3

8/4/2019 TSE-Cursul nr.54

4/41

In realizarea unui PCB intervin 2 aspecteimportante:

1. crearea de parturi, desenarea in Capture,proiectarea de amprente si padstack-uri,

plasarea componentelor, rutarea traseelor sipostprocesarea;

2. partile functionale, atasate placii, adica:pozitionarea si orientarea corecta a

componentelor si realizarea de lipiturisigure intre terminalele componentelor sipad-urile de montare.

4/13/2012TSE - Cursul nr. 5 4

8/4/2019 TSE-Cursul nr.54

5/41

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 acelasitimp.

Fabricantii pot fi: atat de PCB-uri cat si de asamblare

numai de PCB-uri sau numai de asamblare

4/13/2012TSE - Cursul nr. 5 5

8/4/2019 TSE-Cursul nr.54

6/41

Metoda de asamblare joaca un rol importantin aspectul final al PCB-ului datorita: spatierii componentelor (clearence);

orientarii componentelor;

proceselor de lipire.

4/13/2012TSE - Cursul nr. 5 6

8/4/2019 TSE-Cursul nr.54

7/41

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, fiecarelucrator este responsabil de atasarea unuianumit tip de componenta.

4/13/2012TSE - Cursul nr. 5 7

8/4/2019 TSE-Cursul nr.54

8/41

Linii de plasare manuala a componentelor:

4/13/2012TSE - Cursul nr. 5 8

8/4/2019 TSE-Cursul nr.54

9/41

poate fi intrerupta pentru testari pe parcurs. poate cuprinde:

plasare si lipire, ambele manuale;

plasare manuala si lipire automata.

Pentru reducerea defectelor, se recomandaorientarea componentelor: diodele si condensatoarele electrolitice sa aiba pinul

marcat orientat in aceeasi directie,

Circuitele integrate sa fie astfel plasate incat latoate circuitele pinul 1 sa fie situat in aceeasidirectie.

4/13/2012TSE - Cursul nr. 5 9

8/4/2019 TSE-Cursul nr.54

10/41

Aspecte tehnologice: Depunerea pastei de lipit;

Plasarea manuala si utilizarea unui dispenser pentrudepunerea pastei de adeziv;

Retopire (reflow).

4/13/2012TSE - Cursul nr. 5 10

http://01-depunere%20solder%20paste.wmv/http://02-plasare%20manuala%20si%20dispenser.wmv/http://03-reflow.wmv/http://03-reflow.wmv/http://02-plasare%20manuala%20si%20dispenser.wmv/http://01-depunere%20solder%20paste.wmv/

8/4/2019 TSE-Cursul nr.54

11/41

Procesul de inserare automata = pick-and-place exista atat pentru componente SMD catsi pentru componente THD (cu pini radiali sauaxiali)

Masinile de plasare automata suntprogramate 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

4/13/2012TSE - Cursul nr. 5 11

8/4/2019 TSE-Cursul nr.54

12/41

In cazul componentelor THD, placile pot fiasamblate cu o viteza de 20.000 componentepe ora (conform Coombs)

In cazul componentelor SMD, placile pot fiasamblate cu o viteza de 40.000 componentepe ora (conform Coombs)

Informatia de programare a masinilor de

plasare automata se gaseste in fisiereleGerber (*.AST si *.ASB), generate in Layoutsau cu ajutorul altor programe CAM.

4/13/2012TSE - Cursul nr. 5 12

8/4/2019 TSE-Cursul nr.54

13/41

Componentele THD se plaseaza uzual numai pe TOP

pinii se lipesc in val si astfel componentele nusunt 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.

4/13/2012TSE - Cursul nr. 5 13

8/4/2019 TSE-Cursul nr.54

14/41

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 incatterminalele sa corespunda cu zonele acoperite cupasta de lipit;

placa este trecuta printr-un cuptor care topestepasta si apoi o raceste, atasandu-se astfel

componentele pe placa. Rata de plasare este de 10.000 100.000

componete pe ora.

4/13/2012TSE - Cursul nr. 5 14

8/4/2019 TSE-Cursul nr.54

15/41

Componente SMD plasate pe ambele fete alePCB 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 serigidizeaza fata de placa (prin curbareaterminalelor, prin lipirea cu adeziv sau alte metodepinii nu se mai pot deplasa prin gauri);

se intoarce placa si pe BOTTOM se depun picaturi

de pasta adeziva cu ajutorul unui dispenserautomat; se depune pasta de lipit;

4/13/2012TSE - Cursul nr. 5 15

8/4/2019 TSE-Cursul nr.54

16/41

Componente SMD plasate pe ambele fete alePCB sau placa ce contine si componente THD(continuare): se pozitioneaza componentele SMD de pe BOTTOM

(manual sau automat), asezate pe picaturile deadeziv; 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 celorSMD de pe BOTTOM. Componentele SMD de pe TOPraman lipite din faza anterioara.

4/13/2012TSE - Cursul nr. 5 16

8/4/2019 TSE-Cursul nr.54

17/41

Numai componente SMD plasate pe ambelefete 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.

4/13/2012TSE - Cursul nr. 5 17

8/4/2019 TSE-Cursul nr.54

18/41

Lipirea are urmatoarele roluri: Realizeaza atasarea fizica a componentelor pe

placa;

Asigura conductia electrica intre pinii (terminalele)

componentelor si traseele de circuit imprimat.

4/13/2012TSE - Cursul nr. 5 18

8/4/2019 TSE-Cursul nr.54

19/41

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

4/13/2012TSE - Cursul nr. 5 19

8/4/2019 TSE-Cursul nr.54

20/41

Dezavantaje: Procesul este lent;

Exista riscul de descarcari electrostatice in timpulmanevrarii componentelor (pericol crescut in cazul

componentelor MOS); Exista riscul de supraincalzire a pieselor si a

traseelor de cupru.

4/13/2012TSE - Cursul nr. 5 20

8/4/2019 TSE-Cursul nr.54

21/41

Nu cere restrictii la proiectarea layout-ului. Se recomanda, totusi, o proiectare care sa

permita lucru comod cu componentele si ocorecta orientare a componentelor (asa cums-a prezentat mai sus).

4/13/2012TSE - Cursul nr. 5 21

8/4/2019 TSE-Cursul nr.54

22/41

Linii de lipre manuala:

4/13/2012TSE - Cursul nr. 5 22

8/4/2019 TSE-Cursul nr.54

23/41

Placa este deplasta de un conveier, trece prinfluxul de cositor si este preincalzita.

4/13/2012TSE - Cursul nr. 5 23

http://solder_wave.ogg.ogv/http://solder_wave.ogg.ogv/

8/4/2019 TSE-Cursul nr.54

24/41

Vedere transversala

4/13/2012TSE - Cursul nr. 5 24

8/4/2019 TSE-Cursul nr.54

25/41

4/13/2012TSE - Cursul nr. 5 25

8/4/2019 TSE-Cursul nr.54

26/41

Tehnologie de lipire in val electromagnetic

4/13/2012TSE - Cursul nr. 5 26

1. Solder pot

2. Solder3. Nitrogen injector4. Electromagnetic motor5. Titanium wave nozzle6. Hollow jet wave7. Solder returns

8. Heating element9. Solder drain

8/4/2019 TSE-Cursul nr.54

27/41

La lipirea componentelor SMD pe bottom,proiectantul trebuie sa cunoasca sensul deinaintare a placii in val.

Componentele trebuie astfel plasate incat

componentele mici sa nu fie umbrite de celemari (ceea ce poate determina o lipire slaba acomponentelor mici) si sa nu apara punticonductoare (scurtcircuite) intre terminale.

4/13/2012TSE - Cursul nr. 5 27

8/4/2019 TSE-Cursul nr.54

28/41

Exemplu de plasare a componentelor SMD

4/13/2012TSE - Cursul nr. 5 28

8/4/2019 TSE-Cursul nr.54

29/41

Exista mai multe tipuri, cea mai raspanditafiind cea in cuptor

Se aplica atat la SMD cat si la THD

Exemplu de cuptor pentru reflow:

4/13/2012TSE - Cursul nr. 5 29

8/4/2019 TSE-Cursul nr.54

30/41

Etape:1. Se depune pasta de lipit cu ajutorul unui tipar

(stencil);2. Componentele se aseaza la locurile lor astfel

incat terminalele fac contact cu pasta de lipit3. Anasamblul este trecut cu ajutorul unui

conveier prin cuptor unde pasta se topeste.Tensiunile de suprafata din pasta topita tind saalinieze automat componentele

4. Dupa ce s-a atins temperatura necesara sipasta s-a (re)topit, ansamblul iese din cuptor sise raceste.

4/13/2012TSE - Cursul nr. 5 30

8/4/2019 TSE-Cursul nr.54

31/41

Sfaturi utile:1. Componentele se selecteaza astfel incat sa

fie potrivite atat pentru lipire in val cat sipentru lipire prin retopire;

2. Este important sa nu fie plasate toatecomponentele care impun lipiri masive inaceeasi parte a placii pentru a se evitalipirile incorecte din cauza incalzirii maislabe a pastei.

4/13/2012TSE - Cursul nr. 5 31

8/4/2019 TSE-Cursul nr.54

32/41

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 saureflow) si

de cerintele performantelor electrice

4/13/2012TSE - Cursul nr. 5 32

8/4/2019 TSE-Cursul nr.54

33/41

1. Componentele trebuie sa fie plasate ingrijitsi ordonat, cu spatiere si aliniere uniforme.

2. Componentele trebuie sa fie orientate astfelincat marginile componentelor sa fie

paralele cu marginile placii.

3. Daca placa este lipita automat (de masina),componentele THD trebuie plasate pe osingura fata, opusa celei de lipire (pe catposibil).

4/13/2012TSE - Cursul nr. 5 33

8/4/2019 TSE-Cursul nr.54

34/41

4. Cand se plaseaza componente pe ambelefete ale placii si cand se amestecatehnologie THT cu cea SMT, trebuie avut inminte ca s-ar putea sa fie nevoie de mai

multe faze de asamblare pentru a plasatoate componentele, care determinacresterea costului si a punctelor potentialede erori si fac retusarea mai dificila.

4/13/2012TSE - Cursul nr. 5 34

8/4/2019 TSE-Cursul nr.54

35/41

5. Sa nu se monteze componente in capsula deplastic (PLCC) sau condensatoare mari dintantal pe partea inferioara a placii deoarecenu se pot lipi in val si se pot distruge

datorita solicitarii termice.

4/13/2012TSE - Cursul nr. 5 35

8/4/2019 TSE-Cursul nr.54

36/41

6. De cate ori este posibil, sa se utilizeze ungrid de 100 mils (2,5 mm). Grid de 20 mils(0,5 mm) sau chiar 2 mils (0,05 mm) sepoate folosi pentru terminale de

componente care nu sunt pe grid standard(IPC-2221A). Cand se foloseste un gridmetric trebuie utilizat grid de 2,54 mm,1,27 mm, 0,64 mm sau 0,50 mm

(IPC-7351).

4/13/2012TSE - Cursul nr. 5 36

8/4/2019 TSE-Cursul nr.54

37/41

7. Trebuie sa se utilizeze grid de 2,54 mmpentru placile care vor suferi testare tipbed-of-nails.

8. Condensatoarele polarizate si diodele

trebuie orientate pe intreaga placa pentruinspectie si testare usoare.9. Cand procesul de asamblare este insotit de

camera de filmat (viziune asistata de

masina), trebuie adaugati fiduci (globali silocali) care sa ajute la plasareacomponentelor.

4/13/2012TSE - Cursul nr. 5 37

http://bed%20of%20nails%20pcb%20assembly%20tester.doc/http://bed%20of%20nails%20pcb%20assembly%20tester.doc/http://bed%20of%20nails%20pcb%20assembly%20tester.doc/http://bed%20of%20nails%20pcb%20assembly%20tester.doc/http://bed%20of%20nails%20pcb%20assembly%20tester.doc/http://bed%20of%20nails%20pcb%20assembly%20tester.doc/http://bed%20of%20nails%20pcb%20assembly%20tester.doc/

8/4/2019 TSE-Cursul nr.54

38/41

10. Cand se utilizeaza proces automat de lipire,daca proiectarea permite, conectorii trebuieplasati pe latura mai scurta a placii.

11. In timpul plasarii componentelor, sa se asigure

spatiu adecvat de-a lungul marginilor placiipentru a putea manevra placa si pentrugazduirea hardware-ului de montare.

12. Componentele care cantaresc mai mult de 5

grame per terminal trebuie asigurate mecanicimpotriva eventualelor vibratii ale placii(IPC-2221A).

4/13/2012TSE - Cursul nr. 5 38

8/4/2019 TSE-Cursul nr.54

39/41

13. In timpul procesului de lipire si functionareale circuitului, trebuie asigurat prinproiectare managementul termic.

14. Considerentele electrice au prioritate asupra

considerentelor mecanice in caz de conflictintre cele doua, in afara de situatiile in carerezulta defecte mecanice ale placii.

4/13/2012TSE - Cursul nr. 5 39

8/4/2019 TSE-Cursul nr.54

40/41

15. Pentru PCB-urile pe care se prelucreazasemnale mixte (analog si digital),componentele trebuie separate pentru a sereduce (minimiza) efectul zgomotului de

comutatie asupra partii analogice. Trebuie,de asemenea, separate circuitele de puteremare de cele de putere mica si zgomot mic.

4/13/2012TSE - Cursul nr. 5 40

8/4/2019 TSE-Cursul nr.54

41/41

Varianta Flying-Probe-Tester la testarea tipbad-of-nails.

http://flying-probe-tester.flv/http://flying-probe-tester.flv/http://flying-probe-tester.flv/http://flying-probe-tester.flv/http://flying-probe-tester.flv/http://flying-probe-tester.flv/