SMT生産ラインによるPCB組み立て方法

SMT生産ラインによるPCB組み立て方法

PCBAは、軍事防衛分野、自動車、海洋分野、航空宇宙分野、スマートフォンやリモコンなど、現代社会で広く使われており、私たちの生活に密着していますが、PCBはどのように組み立てられているのでしょうか?ここでは、PCBAの具体的な製造工程をご紹介します。 SMT製造ライン.

目次
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    ベアボードローディング

    組み立ての第一歩 プリント基板 ベアボードを順番に並べ、マガジンに載せると、機械が自動的にSMT生産ラインに送る。

    ソルダーペースト印刷

    まず、ソルダーペーストを印刷します プリント基板がSMTの生産ラインに入るとき.この工程では、はんだ付けが必要なプリント基板部品のはんだパッドに、はんだペーストが印刷されます。リフロー炉の中で、電子部品を溶かし、回路基板にはんだ付けします。

    また、新製品のテストを行う際、ソルダーペーストの代わりにフィルム基板や粘着性のある厚紙を使用する人もいますが、これはSMT調整機の効率と無駄を増やすことになります。

    ソルダーペースト検査員

    はんだペーストの印刷品質は、その後の部品のはんだ付けの品質に関係するため、一部のSMT生産ラインでは、光学機器を使ってはんだペーストの印刷品質を確認します。ノックオフ、付着したソルダーペーストを洗い流して再印刷、または補修で余分なソルダーペーストを除去します。

    ピックアンドプレース・スピードマシン

     電子部品

    ここで、小型の抵抗やコンデンサー、インダクターなどの一部の小型電子部品は、先に回路基板に印刷され、これらの部品は回路基板に印刷されたばかりのハンダペーストでわずかに貼り付けられるため、印刷速度がマシンガン並みでも、基板上の部品が飛び散らない一方で、大型部品は高速機には向かず、小型部品の速度が低下してしまうのです。 

    2つ目は、基板の急激な移動により、部品が本来の位置からずれる可能性があることです。

    ピックアンドプレース汎用機

    低速機」とも呼ばれ、ここではBGA ICやコネクタなどの比較的大きな電子部品が使われます。これらの部品はより正確な位置を必要とするため、位置合わせが非常に重要で、部品の位置を確認するためにカメラで写真を撮ってから印刷するので、それよりもスピードはかなり遅くなります。こちらはパーツの大きさの関係で、すべてがテープオンリールで梱包されるわけではなく、トレイやチューブで梱包される場合もあるそうです。

    一般的に、従来のピックアンドプレース機は吸着原理で電子部品を移動させるため、ピックアンドプレース機の吸着ノズルが部品を吸着するためには、これらの電子部品の上面に平面があることが必要です。しかし、電子部品の中にはこれらの機械に対して平面を持つことができないものがあります。このとき、これらの特殊な形状の部品には、専用のノズルを使用するか、平らなテープを重ね貼りするか、平らな面のキャップを着用する必要があるのです。

    手置き部品または目視検査

    すべての部品が基板にはんだ付けされた後、高温のリフロー炉を通過する。通常、部品のズレや欠落などの不具合を摘出するためのチェックポイントが設定されています。なぜなら、高温炉を通した後に問題が見つかった場合、はんだごてを使用しなければならず、製品の品質に影響するほか、追加コストも発生するからだ。また、何らかの理由で、パンチング/マウントマシンで操作できない一部の大型電子部品や従来のDIP/THD部品も、ここで手作業で配置することになります。

    また、一部の携帯電話用基板のSMTでは、リフロー前の品質確認のためにAOIを設計することもあります。部品の上部に遮蔽枠がつくため、リフロー炉の後にAOIで確認することができないからということもあります。

    リフロー

    リフロー

    リフローの目的は、はんだペーストを溶かし、部品足と回路基板に非金属化合物(IMC)を形成すること、つまり回路基板上の電子部品のはんだ付けにあり、温度曲線の上昇と下降が回路基板全体のはんだ付け品質に影響を与えることが多いのだそうです。
    一般的なリフロー炉では、はんだの特性に合わせて、予熱ゾーン、浸漬ゾーン、リフローゾーン、冷却ゾーンを設定し、最適なはんだ付け効果を得ることができます。

    現在の鉛フリープロセスにおけるSAC305ソルダーペーストの融点は約217℃であり、ソルダーペーストを再溶解するためにはリフロー炉の温度が少なくともこの温度より高くなければならない。また、リフロー炉の最高温度は250℃以下でなければならず、このような高温に耐えられないため、多くの部品が変形や溶融してしまう。

    基本的には、基板がリフロー炉を通過したら、基板全体の組み立てが完了したとみなされます。手はんだの部品がある場合は、あとは回路基板に不具合や故障がないかを確認し、テストを行います。

    AOI

    すべてのSMT生産ラインに光学式検査機(AOI)があるわけではありません。設置する目的は AOI というのも、あまりに高密度な基板は、その後のオープン・ショートサーキット電子テスト(ICT)に使えないものもあるので、AOIを使用しているのです。  

    しかし、AOIには光学的解釈の死角があるため、例えば部品下のはんだを判定することはできない。現状では、部品の横倒し、欠品、ズレ、極性方向、ハンダブリッジ、空ハンダなどを確認できるのみで、誤ハンダ、BGAハンダ性、抵抗値、容量値、インダクタンス値などの部品品質を判断できないため、ICTを完全に置き換える方法はないのです。

    そのため、AOIだけでICTを置き換えると、品質面でのリスクは残りますが、ICTは100%ではなく、あくまでテストカバレッジで補完し合うと言えます。

    アンローディング

    基板が組み立てられた後、マガジンに収納されます。これらのマガジンは、SMT生産ラインが基板の品質を損なうことなく、自動的にピッキングと配置を行えるように設計されています。

    目視検査

    AOIステーションがあってもなくても、一般的なSMT生産ラインは目視検査エリアを設置し、目的は回路基板組み立て完了後に欠陥があるかどうかをチェックすることです。AOIステーションがある場合、AOIで解釈できない場所をチェックしたり、AOIの不良をチェックしたりする必要があるため、目視検査の人員を削減することができる。

    AOI

    多くの工場では、このステーションに主要な外観検査のテンプレートが用意され、外観検査担当者がいくつかの重要な部品や部品の極性を検査するのに便利です。

    タッチアップ

    SMT生産ラインで印刷できない部品がある場合、通常、完成品検査の後に欠陥がプロセスから来るかどうかを区別するためにタッチアップする必要があります。 SMT製造ライン

    はんだ付けする部品に一定の高温のはんだごてを当てて、錫の線が溶けるくらいまで温度を上げ、錫の線が冷めてから部品を回路基板にはんだ付けする場合。

    手溶接の場合、重金属を多く含む煙が発生しますので、作業場所に排煙装置を設置し、作業者がこれらの有害な煙を吸入しないようにする必要があります。

    プロセスの必要性から、後日アレンジされる部分があることを再認識する必要がある。

    インサーキットテスト

    の目的 ICT の設定は、主に基板上の部品や回路がオープンかショートかを検査するものである。また、ほとんどの部品の抵抗、静電容量、インダクタンスなどの基本特性を測定し、これらの部品が高温でリフローされたかどうかを判断することができます。炉の後、機能が損傷していないか、部品違い、部品欠落など。

    回路試験機はさらに上級機と基本機に分かれる

    回路検査機は、さらに上級機と基本機に分けられる。基本的な試験機は、一般にMDA(Manufacturing Defect Analyzer)と呼ばれています。

    ハイエンド試験機は、基本モデルのすべての機能に加えて、被試験基板に電力を送り、被試験基板を起動させ、試験プログラムを実行することができます。利点は、それが実際の電源投入条件下で回路基板の機能をシミュレートすることができることです。しかし、ハイエンドのテストマシンのこの種のテストフィクスチャは、おそらくローエンドのテストフィクスチャのそれよりも15〜25倍高い自家用車を買うことができるので、一般的に大量生産品で使用されます。

    機能テスト

    機能試験はICTを補うもので、ICTは回路基板上のオープンやショートを試験するだけで、BGAや製品など他の機能は試験されないからです。そのため、機能試験機を使って基板上のすべての機能を試験する必要があるのです。

    アッセンブリーボード・デ・パネル

    一般的な回路基板は、SMT生産ラインの効率化のためにパネル化される。通常、2 in 1、4 in 1などのいわゆる「マルチインワン」基板があり、すべての組み立て作業が終了した後、1枚の基板に切断(脱板)する必要があり、1枚の基板しかない回路基板では、冗長基板の端も切断(ブレークアウェイ)する必要があるものもあります。

    回路基板をカットする方法はいくつかあります。刃物切断機を使ってVカットを設計したり、直接手動で基板を折ったりすることができます(お勧めしません)。より精密な回路基板には、パス分割切断機やルーターを使用し、それは電子部品や回路基板を損傷しませんが、コストと作業時間が比較的長いです。

    結論

    ここまでで、PCBAの製造について簡単にご理解いただけたと思います。PCBAの製造は、高度なSMT生産ラインと熟練工を必要とする複雑なプロセスです。あなたの良質 PCB/PCBA プロダクトおよび信頼できるを得るために私達に連絡すること自由に感じて下さい  PCBAメーカー.

    よくあるご質問

    基板の組み立ては、まずベアボードをきれいに並べ、マガジンに乗せると、機械が自動的に1枚ずつSMTの組み立てラインに送り込みます。

    プリント基板がSMTの生産ラインに入るためには、まずソルダーペーストを印刷する必要があります。ここで、はんだ付けが必要なプリント基板部品のはんだパッドにはんだペーストが印刷されます。リフロー炉の中で、電子部品を溶かし、回路基板にはんだ付けします。

    はんだペーストの印刷品質は、その後の部品のはんだ付け品質に関係するため、一部のSMT工場では、安定した品質を確保するために、はんだペースト印刷後に光学機器を使用してはんだペーストの印刷品質を確認することにしています。ノックオフ、付着したはんだペーストを洗い流して再印刷、または補修で余分なはんだペーストを除去する。

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