Kas yra grandynų plokščių surinkimas (CCA)? Apibrėžimas ir procesas

Įvadas

Kad iš anksto išsisklaidytumėte painiavos: CCA ir PCBA iš esmės yra tas pats dalykasAbu šie terminai reiškia gatavas grandinių plokštes su surinktais ir išbandytais komponentais. Tiesiog skirtingos įmonės ar pramonės šakos renkasi skirtingus pavadinimus.

Dabar, kai terminologija jau išaiškinta, padėsime jums suprasti CCA ir PCB skirtumus, pagrindinius komponentus ir pateiksime išsamų nuoseklų vadovą, kaip PCB konvertuoti į CCA.

Kas yra grandinės plokštės surinkimas?

Grandinės plokštės surinkimas (CCA) – tai visiškai surinkta ir ant spausdintinės plokštės su visais reikalingais elektroniniais komponentais sumontuota grandinės plokštė. Šio proceso metu gaunamas pilnas elektroninis blokas, sudarytas iš pilnai sukomplektuotos plokštės.

Šis CCA gamybos procesas susideda iš kelių tikslių etapų. Tai apima litavimo pastos užtepimą, komponentų įdėjimą ir litavimą prie plokštės, taip sukuriant užbaigtą elektroninę plokštę. Taigi, būtent šis surinkimas leidžia jūsų įrenginiui atlikti savo funkcijas.

PCB ir CCA: pagrindiniai skirtumai

Norėdami sužinoti skirtumą tarp PCB ir CCA, galite peržiūrėti svarbius skirtumus, pateiktus toliau pateiktoje lentelėje. Tai aiškiai parodo, kaip iš grynos plokštės paverčiama įrenginiu. Galiausiai CCA yra visas įrenginys, o PCB yra vienas iš pagrindinių komponentų.

Kodėl grandynų plokščių surinkimas svarbus inžinieriams

Grandinės plokštės surinkimo procesas yra labai svarbus, nes jis turi įtakos jūsų gaminio našumui ir patikimumui. Pavyzdžiui, aukštos kokybės CCA užtikrina tinkamą signalų perdavimą, paprastai daugiau nei 10 Gbps. Be to, jis padeda tiksliai valdyti varžą. Tai yra, pavyzdžiui, 50 omų vienpusiuose laiduose be iškraipymų ar gedimų.

Automobilių ir aviacijos bei kosmoso schemų plokščių surinkime tokio tipo tikslumas yra būtinas. Todėl jūsų CCA turėtų tinkamai veikti itin atšiauriomis sąlygomis, pavyzdžiui, esant temperatūros svyravimams nuo -40 °C iki 85 °C. Dėl šios priežasties vienintelis būdas užtikrinti jūsų gaminio saugumą ir ilgaamžiškumą ilgą laiką yra didelio patikimumo schemų plokščių surinkimas.

Pagrindiniai grandynų plokštės mazgo (CCA) komponentai

Kad grandynų plokštės mazgas (CCA) veiktų, turi veikti bent trys komponentai. Įskaitant spausdintinę plokštę, elektroninį komponentą ir jungtį. Kiekvienas komponentas atlieka atskirą funkciją, kuri padeda CCA veikti. Todėl norint sėkmingai gaminti CCA, svarbu suprasti šiuos veiksnius.

Spausdintinė plokštė (PCB)

PCB yra visos elektroninės spausdintinės plokštės surinkimo pagrindas. Tai fizinė platforma, kurioje dedami ir jungiami visi komponentai. Šį pagrindą sudaro skirtingi sluoksniai, kurie kartu sudaro darbinę plokštę. Taigi, šie elementai užtikrina, kad jūsų elektroninė spausdintinė plokštė būtų tinkamai struktūrizuota.

• Pagrindas: FR-4 arba stiklo pluoštas yra pagrindinė medžiaga, kuri laiko visas dalis vietoje.
• Vario pėdsakai: Tai yra laidūs takai, išgraviruoti ant pagrindo, kurie elektriškai sujungia komponentus.
• Lydmetalio kaukė: Ši apsauginė medžiaga padengia vario laidus, kad būtų išvengta oksidacijos ir atsitiktinių litavimo trumpųjų jungimų.
• Šilkografija: Šiame viršutiniame sluoksnyje yra tekstas ir kiti simboliai, kurie padeda identifikuoti komponentus ir jų vietą.

Elektronikos dalys

Grandinės plokštės mazgas veikia padedant aktyvūs ir pasyvūs elektroniniai komponentaiŠie komponentai montuojami ant spausdintinės plokštės signalams valdyti, apdoroti ir kontroliuoti konkrečias užduotis. CCA elektronikos efektyvumas ir patikimumas labai priklauso nuo teisingo jų išdėstymo. Žemiau pateikiamas dažniausiai pasitaikančių komponentų sąrašas.

• Diodas: Diodas yra puslaidininkinis įtaisas, leidžiantis srovei tekėti tik viena kryptimi.
• Rezistorius: Svarbi dalis, reguliuojanti arba ribojanti elektros srovę.
• Tranzistoriai: Tai trijų terminalų komponentai, galintys sustiprinti arba perjungti elektroninius signalus.
• Induktyvumo ritės: Pasyvieji komponentai, kurie kaupia energiją magnetiniame lauke, kai per juos teka elektros srovė.
• kondensatoriai: Dviejų terminalų elementai elektrostatinei energijai kaupti elektriniame lauke.

Jungtys

Jungtys yra sąsajos taškai jūsų grandinės plokštėje, leidžiantys jūsų grandinės plokštei bendrauti su kitomis dalimis. Jų paskirtis – perduoti energiją ir signalus tarp išorinės sistemos ir jūsų CCA. Svarbu pasirinkti tinkamą jungtį efektyviam ryšiui ir maitinimo šaltiniui. Priklausomai nuo jūsų poreikių, galite naudoti kelis tipus.

• Valdyba valdybai: Šie komponentai leidžia sujungti dvi ar daugiau spausdintinių plokščių.
• I/O jungtys: Jie jungia jūsų CCA prie išorinių įrenginių, tokių kaip USB arba HDMI.
• Laidas-plokštė: PCB tiesiogiai jungia laidus nuo išorinių signalų, tokių kaip jutikliai ar pavaros.
• Aukštas dažnis: Šios specializuotos jungtys skirtos radijo dažnių (RF) signalams perduoti su minimaliais nuostoliais.
• FPC/FFC: Jie naudojami jungtis lanksčios spausdintinės grandinės arba plokšti, juostelės formos kabeliai.

Žingsnis po žingsnio vadovas, kaip surinkti grandynų plokštę

CCA gamybos procesas – tai tikslių veiksmų seka, kurios metu jūsų skaitmeninis dizainas paverčiamas funkcionaliu elektroniniu bloku. Šis procesas prasideda nuo tvirto maketo sukūrimo ir baigiasi griežtais bandymais. Dėl šio proceso individualiai pritaikytas spausdintinės plokštės surinkimas bus toks patikimas, koks ir turėtų būti.

1 žingsnis: dizainas ir išdėstymas

Pirma, detalus projektas yra bet kokio sėkmingo grandinės plokštės surinkimo pradžia. Jūs naudosite specializuotą programinę įrangą maketui sukurti ir gamybai tinkamų gaminių projektavimo (DFM) patikrinimams atlikti. Pirmasis žingsnis yra svarbus, nes jis optimizuos plokštę gamybai. Dėl to sumažėja galimų klaidų skaičius gaminant CCA.

2 veiksmas: litavimo pastos užtepimas

Tada ant grynos spausdintinės plokštės, naudojant trafaretinį spausdinimą, užtepamas plonas litavimo pastos sluoksnis. Ši pasta pagaminta iš lydmetalio ir fliuso, kurie laikys komponentus savo vietose prieš juos lituojant. Labai svarbu, kad šis žingsnis būtų tikslus. Tai užtikrina, kad pasta būtų užtepama tolygiai ir teisingai, kad jungtys būtų tvirtos.

3 veiksmas: komponentų išdėstymas

Automatinės surinkimo ir įdėjimo mašinos, užtepus litavimo pastos, elektroninius komponentus išdėsto ant plokštės. Šios didelės spartos mašinos dideliu greičiu paima net ir mažiausias detales. Automatinė spausdintinės plokštės surinkimo patikra užtikrina, kad kiekvienas komponentas, įskaitant rezistorius, kondensatorius ir integrines grandines, būtų teisingai įstatytas į spausdintinę plokštę.

Žingsnis 4: Reflow litavimas

Kai komponentai bus savo vietose, plokštė bus šildoma per refliavimo krosnį. Dėl didelės kaitros litavimo pasta išsilydo, užtikrindama tvirtus ir ilgalaikius visų paviršinio montavimo komponentų elektros sujungimus. Dvipusiuose mazguose procesas kartojamas antroje pusėje, kad komponentai iš vienos pusės būtų tvirtai pritvirtinti.

5 veiksmas: kiaurymės komponento įdėjimas

Toliau, PCB surinkimo procese, ant PCB bus dedami kiauryminiai komponentai, jei jūsų projekte jie yra. Šios dalys turi laidus, kurie eina per plokštės skyles. Daugelyje šiuolaikinių plokščių naudojamos visos paviršinio montavimo dalys, tačiau jei norite kiauryminių komponentų tvirtumo ar specifikacijų, šis žingsnis yra būtinas.

6 veiksmas: bangų litavimas

Įdėjus kiauryminius komponentus, litavimui naudojama banginio litavimo mašina. Per PCB kontaktus per plokštę teka išlydyto lydmetalio banga, kuri pritvirtina komponentų laidus. Šis procesas sukuria tvirtą mechaninį ir elektrinį ryšį tarp visų kiauryminių komponentų ir užbaigia CCA litavimą.

7 veiksmas: patikrinimas ir bandymas

Po litavimo kiekvienas CCA yra kruopščiai patikrinamas ir išbandomas. Automatinės patikros (AOI) ir rentgeno patikros metu tikrinami defektai, pvz., netinkamai išdėstyti komponentai ir prastos litavimo jungtys. Ši kokybės kontrolės procedūra yra labai svarbi siekiant užtikrinti galutinio surinkimo funkcionalumą prieš pereinant prie kito etapo.

8 veiksmas: Konforminis padengimas ir pakavimas

Paskutinis žingsnis – ant mazgo gali būti užtepta apsauginė CCA konforminė danga, atspari drėgmei ir aplinkos veiksniams. CCA dedama į galutinį korpusą ir supakuojama siuntimui. Paskutinis žingsnis – užtikrinti, kad jūsų elektroninė grandinės plokštė būtų saugi, patikima ir paruošta integravimui.

Grandinės plokštės surinkimo tipai

Paviršiaus montavimo technologijos (SMT) mazgas

Paviršiaus montavimo technologija (SMT) yra surinkimo technika, kai komponentai tvirtinami prie spausdintinės plokštės paviršiaus. Pašalinus poreikį gręžti skyles, tai leidžia sukurti kompaktiškesnes ir sudėtingesnes grandines. SMT yra labai automatizuota surinkimo operacija, naudojama dideliems grandinių plokščių kiekiams kurti. Ji taip pat leidžia kurti kompaktiškus šiuolaikinės elektronikos dizainus.

Per skylę surinkimas

Per skylę surinktas mazgas Tai apima komponento laido įkišimą per iš anksto išgręžtą skylę spausdintinėje plokštėje. Įdėjus laidus, jie lituojami priešingoje plokštės pusėje. Šis metodas užtikrina stipresnį mechaninį sujungimą nei SMT. Štai kodėl, kalbant apie didesnius komponentus, tokius kaip jungtys ir kondensatoriai, kurie turi atlaikyti fizinį įtempį, jis vis dar plačiai naudojamas.

Mišrios technologijos surinkimas

Mišrios technologijos surinkimas apima ir SMT, ir THT komponentų naudojimą vienoje grandinės plokštės surinkime. Šis hibridinis metodas leis jums mėgautis abiejų pasaulių privalumais jūsų projekte. Pavyzdžiui, galite naudoti SMT tankiui ir THT stiprumui. Nepaisant to, šis metodas apsunkina CCA gamybą dėl viso litavimo.

Grandinės plokščių surinkimo iššūkiai ir kaip juos įveikti

Terminis valdymas

Jūsų CCA maitinimo komponentai gali išskirti per daug šilumos, kuri gali pažeisti litavimo jungtis ir kitus komponentus. Laikui bėgant, ši šiluma gali sukelti našumo problemų arba visišką gedimą. Grandinėje galima naudoti radiatorių, kad išsklaidytų šiluminę energiją. Naudojant terminius tarpus spausdintinės plokštės projektavime, šiluma išsklaidoma dar labiau išsklaidanti šilumą nuo pačios spausdintinės plokštės.

Signalo vientisumas

Didėjant signalų perdavimo greičiui, signalų vientisumo išsaugojimas tampa rimtu iššūkiu CCA elektronikai. Netinkamai tvarkomi aukšto dažnio signalai gali suprastėti ir sukelti duomenų praradimą bei našumo problemų. Tai galima išspręsti naudojant specializuotą plokštės medžiagą su kontroliuojamomis dielektrinėmis savybėmis. Be to, diferencialinių porų išvedimas sumažina triukšmą, kad būtų užtikrinta papildoma signalo apsauga.

Komponentų miniatiūrizavimas

Mažesnių komponentų naudojimas taupo plokštės vietą, tačiau apsunkina CCA gamybos procesą. Tokiems mažiems komponentams reikalingas ypatingas tikslumas juos dedant, todėl sunku patikrinti litavimo jungtis. Todėl svarbu naudoti automatinę optinio tikrinimo (AOI) sistemą. Paslėptų jungčių kokybė turi būti patikrinta rentgeno spinduliais, siekiant užtikrinti patikimą surinkimą.

Geriausia praktika inžinieriams grandinių plokščių surinkime

1. Optimizuokite PCB išdėstymą

Visada geriausia optimizuoti PCB išdėstymą, kad galutinis CCA užtikrintų gerą signalo vientisumą ir patikimą veikimą. Pavyzdžiui, venkite staigių 90 laipsnių kampų, palikdami greitaeigius pėdsakus trumpus, kad išvengtumėte nepageidaujamo signalo atspindžiaiBe to, įžeminimo plokštumos yra geras pasirinkimas varžai valdyti. Šis paprastas būdas padės išgryninti signalą ir pagerinti jūsų spausdintinės plokštės kokybę.

2. Pasirinkite tinkamas medžiagas

Jūsų spausdintinės plokštės surinkimui naudojamų medžiagų pasirinkimas yra labai svarbus jo sėkmei. PCB substratas turi įtakos našumui – nuo ​​pigių FR-4 iki aukštos kokybės laminatų. Be to, svarbu, kad litavimo pasta atitiktų lydymo procesą. Taigi, pasirinkdami visas CCA gamybos medžiagas, galite užtikrinti, kad CCA atitiktų ir patikimumo, ir našumo reikalavimus.

3. Testuokite anksti ir dažnai

Ankstyvas ir dažnas projekto testavimas padės jums rasti bet kokias problemas prieš pradedant CCA gamybos procesą. Siekiant palengvinti būsimus CCA testavimus, geriausia praktika yra turėti specialius bandymo taškus jūsų projekto spausdintinės plokštės išdėstyme. Modeliavimo programinė įranga gali padėti modeliuoti jūsų CCA šilumines ir elektrines reakcijas. Imdamiesi iniciatyvos, galite pašalinti galimas problemas ir jas išspręsti, kol jos dar nepaaštrėjo.

4. Bendradarbiaukite su gamintojais

Kad išvengtumėte gamybos problemų ir sutaupytumėte pinigų, turite aktyviai bendradarbiauti su savo CCA tiekėju. Kai tik įmanoma, kuo anksčiau pasidalykite projektavimo failais („Gerber“ ir BOM), kad pagerintumėte savo spausdintinės plokštės gaminamumą. Būtinai nurodykite svarbius tolerancijos nuokrypius, tokius kaip skylių dydžiai. Toks bendravimas palengvina „iki rakto“ surinkimą ir žymiai sumažina brangaus pakartotinio darbo tikimybę.

Grandinių plokščių surinkimo technologijos pažanga

Didelio tankio sujungimo (HDI) PCB

Naudodami didelio tankio sujungimo (HDI) technologiją, galite sutalpinti daugiau komponentų mažesniame grandinės plokštės mazgo plote. Tai pasiekiama naudojant mažesnius kiaurymių plotus ir plonesnius takelius, o tai padidina maršrutizavimo tankį. Todėl rezultatas gali būti labai kompaktiški ir galingi įrenginiai. Dėl šios priežasties HDI yra svarbus tokiose srityse kaip išmanieji telefonai ir nešiojami įrenginiai.

3D pakavimo technika

3D pakavimo būdai, tokie kaip „pakuotė ant pakuotės“ (PoP), leidžia sudėti integrinius grandynus (IC). Tai žymiai sumažina reikiamą vietą spausdintinėje plokštėje ir pagerina našumą, sutrumpinant jungties ilgį. Tačiau reikia atsižvelgti į tokius dalykus kaip šilumos išsklaidymas ir signalo vientisumas. Todėl sėkmingam 3D pakavimui būtini pažangūs projektai, gamyba ir CCA testavimas.

Pažangios medžiagos CCA

Pažangių medžiagų naudojimas yra labai svarbus norint sukurti labai patikimą grandinės plokštės mazgą, kuris atlaikytų sudėtingas sąlygas. Aukštos temperatūros laminatai užtikrina, kad jūsų CCA tinkamai veiktų automobilių, aviacijos ir kosmoso pramonėje ar kitose karštose aplinkose. Be to, aukšto dažnio konstrukcijoms reikalingi mažo nuostolio dielektrikai, kad būtų išvengta signalo praradimo. Todėl svarbu pasirinkti tinkamą medžiagą projektavimo procesui.

PCBTok: Profesionali plokščių surinkimo gamykla

„PCBTok“ yra jūsų partneris, teikiantis paslaugas visiems jūsų grandynų plokščių surinkimo projektams. Nuo plokščių gamybos iki galutinio surinkimo. Turėdami daugiau nei 20 metų patirtį, užtikriname, kad jūsų individualus CCA bus pagamintas pagal aukščiausius kokybės standartus.

• Specializuojamės sudėtingose ​​lentose, įskaitant daugiasluoksniai (iki 40 sluoksnių), HDI ir aukšto dažnio dizainai.
• Mūsų 8 profesionalios SMT ir THT gamybos linijos tiksliai tvarkykite visų tipų komponentus jūsų CCA.
• Mes griežtai laikomės IPC-A-610 standartai, užtikrinant nuoseklią kiekvieno automatizuoto grandynų plokštės surinkimo kokybę.
• Mes naudojame 100 % originalūs ir atsekami komponentai sukurti didelio patikimumo grandinės plokštės mazgą.
• Mūsų ISO 9001, UL ir REACH sertifikatai užtikrinti, kad jūsų projektas atitiktų tarptautinius kokybės standartus.
• Mes naudojame AOI, rentgeno ir funkciniai tyrimai kad būtų surasti ir pašalinti bet kokie defektai.
• Taip pat siūlome pridėtinės vertės konforminio dengimo paslaugos pritaikyta jūsų projekto poreikiams.

Pasiruošę pradėti kitą projektą? Tiesiog nusiųskite savo „Gerber“ failus ir medžiagų sąrašą sales@pcbtok.comAtsakysime per mažiau nei 24 valandas su išsamia kainos pasiūlymu.

Išvada

Apibendrinant, grandynų plokščių surinkimas yra esminis gamybos procesas, kuris paverčia jūsų elektroninius dizainus realybe. Būtent šis procesas yra raktas į mažų, bet galingų įrenginių, kuriuos matome visur, kūrimą. Tobulėjant technologijoms, geros produkcijos poreikis didės. Taigi, grandynų plokščių surinkimo procesas yra patikimas naujos kartos elektronikos kūrimui.

DUK

Ar CCA ir PCBA terminai vartojami pakaitomis?

Ne, jie nereiškia to paties. PCBA konkrečiai reiškia spausdintinės plokštės surinkimą. Palyginti su PCBA, CCA yra daug platesnis terminas. CCA iš esmės reiškia surinktą elektroninę plokštę. Taigi, PCBA yra CCA tipas.

Kokie yra HDI (didelio tankio sujungimo) PCB privalumai CCA?

Kokie yra HDI (didelio tankio sujungimo) PCB privalumai CCA?

Vienas pagrindinių privalumų yra galimybė sutalpinti daugiau komponentų į daug mažesnį plotą. Tai leidžia gaminti mažesnius, galingesnius įrenginius nei anksčiau. Be to, HDI technologija pagerina signalo vientisumą, kuris yra labai svarbus greitaeigėi elektronikai.

Kaip 3D pakavimo metodai pagerina CCA našumą?

3D pakuotė pagerina našumą, nes komponentai sukraunami vertikaliai. Tai sutrumpina elektros kelius tarp jų, kad signalai būtų greitesni ir jūsų grandinės plokštės mazgas sunaudotų mažiau energijos.

Kokie yra pagrindiniai iššūkiai gaminant didelio tankio CCA?

Didžiausi iššūkiai yra tikslus mažų detalių išdėstymas ir litavimo jungčių kokybė. Dėl komponentų artumo defektai yra labiau tikėtini, todėl reikia pažangios litavimo mechanizmų (CCA) gamybos ir tikrinimo įrangos.

Kaip inžinieriai užtikrina signalo vientisumą ir sumažina elektromagnetinius trukdžius (EMI) CCA sistemose?

Išmanus PCB išdėstymas užtikrina gerą signalo kokybę. Tai pasiekiama tokiais metodais kaip kontroliuojama varža, įžeminimas, ekranavimas ir kiti būdai, skirti išvengti elektros triukšmo (EMI). Modeliuodami projektą prieš gamybą, galite anksti pastebėti ir ištaisyti problemas.