Односторонний, Двусторонний, и объяснение сборки многослойной печатной платы

Сборка печатной платы — это не просто пайка компонентов на плату.. Слоевая структура печатной платы напрямую определяет процесс сборки., выбор оборудования, методы проверки, и общая сложность изготовления.

В этой статье, мы глубоко погружаемся в односторонние, Двухсторонний, и сборка многослойной печатной платы, объясняя не только, что они собой представляют, но как они на самом деле собираются в реальных производственных средах.

Что такое сборка печатной платы?

Сборка печатной платы (PCBA) относится к процессу монтажа и пайки электронных компонентов на изготовленной печатной плате с использованием таких процессов, как технология поверхностного монтажа. (Пост), Технология сквозного отверстия (Это), или комбинация того и другого.

По мере увеличения количества слоев печатной платы, Для сборки печатной платы требуется:

Более современное оборудование
Более жесткий контроль процесса
Более высокие стандарты проверки
Более активное участие инженеров

Односторонняя сборка печатной платы

1. Характеристики размещения компонентов

При односторонней сборке печатной платы, все компоненты размещены на одной стороне печатной платы, что позволяет оптимизировать весь процесс сборки для однонаправленный поток материала.

С точки зрения производства:

• Программирование выбора и размещения простое и стабильное

• Требования к взаимному выравниванию минимальны.

• Приспособления для перемещения досок стоят недорого.

Потому что нет никакой второстепенной стороны, которую следует учитывать., допуск на точность размещения шире, что значительно повышает выход при первом проходе, особенно на старых или среднескоростных линиях SMT.

Если точность размещения низкая:

• Дефекты по-прежнему легко обнаружить

• Доработка редко затрагивает соседние компоненты.

Это делает сборку односторонней печатной платы чрезвычайно снисходительный в реальных производственных средах.

2. Печать и контроль паяльной пасты

Печать паяльной пастой для односторонних плат, как правило, не представляет риска, но все же имеет решающее значение для обеспечения единообразия..

Типичные характеристики включают в себя:

• Большие размеры колодок

• Более широкое расстояние между колодками

• Меньший риск слипания пасты

Как результат:

• Стандартные трафареты (100–150 мкм) обычно достаточно

• Оптимизация диафрагмы требуется редко

• Выбор типа пасты гибкий.

Если объем пасты меняется:

• Паяные соединения обычно остаются приемлемыми.

• Косметические дефекты встречаются чаще, чем функциональные нарушения.

Такая всепрощающая природа сокращает время установки и снижает стоимость собранной платы, особенно при крупносерийном производстве.

3. Методы пайки и термическое поведение

Сборка односторонней печатной платы обычно включает в себя только один термический цикл, что имеет большое значение для надежности.

Общие методы пайки включают в себя:

• Пайка волной для конструкций с преобладанием THT

• Пайка оплавлением для конструкций только для поверхностного монтажа

Только при одном воздействии высокой температуры:

• Деградация подложки печатной платы сведена к минимуму

• Уменьшение старения компонентов

• Зернистая структура паяного соединения остается стабильной

С точки зрения надежности, вот почему односторонние платы часто показывают отличная долгосрочная полевая производительность, несмотря на их простоту.

4. Глубина проверки и контроля качества

Все паяные соединения полностью видны при односторонней сборке печатной платы., позволяющий:

• Ручной визуальный осмотр

• Базовый AOI без сложного программирования

Потому что дефекты легко выявить:

• Время проверки короткое

• Уровень ложных звонков низкий

• Переделка — это просто

Это резко снижает стоимость контроля качества, что часто упускают из виду при сравнении вариантов сборки печатной платы.

5. Практические ограничения сборки

Несмотря на свои преимущества, сборка односторонней печатной платы ограничена:

• Ограниченные каналы маршрутизации

• Больший размер платы

• Неспособность поддерживать плотную упаковку микросхем.

По мере увеличения функциональности продукта, эти ограничения часто вынуждают переходить к двусторонним или многослойным конструкциям..

Двухсторонняя сборка печатной платы

1. Стратегия распределения компонентов

Двусторонняя сборка печатной платы требует продуманного распределения компонентов для обеспечения стабильности сборки..

На практике:

• Более тяжелые и термочувствительные компоненты размещаются на первичной стороне.

• Пассивные элементы меньшего размера размещаются на вторичной стороне.

Эта стратегия необходима для предотвращения:

• Выпадение компонента во время второй оплавления

• Деформация паяного соединения

• Смещение, вызванное силой тяжести

Плохая конструкция распределения может серьезно снизить урожайность., даже если конструкция печатной платы электрически правильна.

2. Многоэтапная печать паяльной пастой

Двусторонняя сборка представляет два независимых этапа печати пасты, каждый с разными профилями риска.

Ключевые соображения включают в себя:

• Более строгий допуск на выравнивание трафарета

• Контролируемый объем пасты на второй стороне

• Различные конструкции отверстий сверху и снизу

Если объем пасты чрезмерный на второй стороне:

• Может произойти надгробие

• Компоненты могут смещаться во время оплавления

• Косметические дефекты увеличиваются

Эти проблемы напрямую увеличивают затраты на доработку и замедляют производительность..

3. Оптимизация профиля перекомпоновки

Термическое профилирование — один из наиболее важных аспектов сборки двусторонней печатной платы..

Задача заключается в балансировании:

• Крепкая пайка с первой стороны.

• Стабильность этих суставов во время второй оплавления

Если второй профиль перекомпоновки слишком агрессивен:

• Компоненты первой стороны могут снова перекомпоноваться

• Целостность сустава может быть нарушена

Если слишком консервативен:

• На второй стороне могут образовываться соединения холодной пайки.

Достижение этого баланса требует опытный технолог, не только стандартные профили.

4. Интеграция сквозных компонентов

Для многих двусторонних плат по-прежнему требуются компоненты THT.:

• Механическая прочность

• Работа с сильным током

Селективная пайка часто предпочтительнее, потому что:

• Это сводит к минимуму термическое воздействие

• Он защищает близлежащие компоненты SMT.

• Улучшает консистенцию паяного соединения.

Плохая интеграция пайки может привести к скрытым проблемам с надежностью, которые проявляются только после развертывания на месте..

5. Инспекция, Тестирование, и доработка

Двусторонняя сборка печатной платы значительно увеличивает сложность проверки..

АОИ должен:

• Осмотрите обе стороны

• Управляйте слежкой и ложными вызовами

Требуется доработка:

• Локальное управление отоплением

• Защита компонентов противоположной стороны

Каждый цикл доработки увеличивает риск возникновения вторичных дефектов., изготовление первый проход дает критический KPI.

Многослойная сборка печатной платы

1. Высокая плотность размещения и чувствительность упаковки

Сборка многослойной печатной платы обычно включает в себя:

• Компоненты со сверхмелким шагом

• BGA, Qfn, LGA-пакеты

• Чрезвычайно жесткие допуски на размещение

Даже небольшие ошибки размещения могут привести к:

• Дефекты «голова в подушке»

• Открывается в пакетах BGA

• Скрытые нарушения надежности

Это делает точность размещения и калибровку не подлежащий обсуждению.

2. Передовая разработка паяльной пасты

Печать пасты для многослойных плат — один из самых неудачных этапов..

Ключевые проблемы включают в себя:

• Вставить согласованность выпуска

• Контроль Бездны под BGA

• Смачивание на тонких колодках

Инженеры часто используют:

• Трафареты с нанопокрытием

• Области трафарета с понижением

• Специализированные составы паст.

Небольшие отклонения здесь могут привести к сбоям, которые невозможно обнаружить визуально.

3. Управление температурой во время оплавления

Многослойные платы демонстрируют неравномерное тепловое поведение из-за:

• Внутренние медные плоскости

• Высокая тепловая масса

• Асимметричные стек-апы

Чтобы компенсировать:

• Используются многозонные печи оплавления.

• Время замачивания тщательно контролируется.

• Скорость охлаждения оптимизирована для снижения нагрузки

Неправильный температурный контроль может привести к:

• Внутреннее расслоение

• Растрескивание микровиев

• Долгосрочное снижение надежности

4. Расширенный осмотр и электрическая проверка

Стандартного AOI недостаточно для сборки многослойной печатной платы..

Дополнительные методы включают в себя:

• Рентгенологическое исследование скрытых суставов

• ИКТ для проверки внутренней связи

• Функциональное тестирование в реальных условиях эксплуатации

Эти шаги увеличивают затраты, но они необходимы для обеспечения надежность на уровне продукта, особенно в критически важных приложениях.

5. Переработка, Урожай, и компромиссы в надежности

Переработка многослойных плат:

• Требует точного термоконтроля.

• Риск повреждения внутренних слоев

• Часто имеет ограниченный процент успеха

Потому что переделка рискованна, производители фокусируются на:

• Оптимизация DFM/DFA

• Стабильность процесса

• Повышение урожайности с первого прохода

Вот почему сборка многослойной печатной платы сильно зависит от инженерный опыт, не только оборудование.

---

Сравнение сложности сборки