Decydując się na zakup sprzętu AGD, RTV czy telefonu komórkowego priorytetowym aspektem zwykle jest jego niezawodność i trwałość. Mało kto zastanawia się co jednak na te cechy wpływa. Czy tylko wysokiej jakości komponenty, a może równie istotny jest sposób montażu?
Powstawanie urządzenia opiera się na kilku kluczowych etapach: projektowaniu, prototypowaniu i testowaniu- dziś jednak omówimy proces składania i lutowania – czyli montaż.
Przygotowanie do montażu
Zanim przejdziemy do etapu samej produkcji, warto chwilę skupić się na przygotowaniu płytek PCB i ich projekcie. Fundamentalne znaczenie ma bowiem precyzyjne zaplanowanie- początkowo w formie graficznej, wszystkich łączeń pomiędzy komponentami. Taki schemat rysunkowy pozwoli na eliminację ewentualnych błędów na kolejnych etapach.
Określenie otworów, ścieżek i łączeń na obwodzie drukowanym to kolejny krok, który nie tylko usprawni sam montaż elektroniki, ale także wpłynie na poprawne działanie zarówno elektryczne, jak i mechaniczne. Na tym etapie warto określić odstępy między ścieżkami, tak by montaż był względnie prosty do wykonania oraz ustalić z jakiej technologi montażu będziemy korzystać: SMT czy THT.
Proces montażu – techniki i dobre praktyki
W świecie elektroniki stosowane są dwie podstawowe technologie montażu: SMT (Surface-Mount Technology) oraz THT (Trought Hole Technology).
Wybór metody montażu jest sumą wielu aspektów: czy produkcja jest spora i zależy nam na czasie, na jakie warunki będzie narażone urządzenie, dla którego produkujemy moduł i wiele innych. Ale o tym poniżej.
Montaż SMT
SMT – czyli montaż powierzchniowy to nic innego, jak umieszczanie komponentów na powierzchni płytki i mocowanie ich za pomocą pasty lutowniczej.
Miejsca lutowania elementów nie są przypadkowe. Muszą być ściśle określone, tak by impuls prądowy przewodził bez zakłóceń. Na brak awarii w przyszłości wpływa także odpowiednie przygotowanie PCB przed montażem ,musi być dokładnie oczyszczona i wysuszona (wygrzana).
Proces lutowania odbywa się w specjalnym piecu rozpływowi o parametrach precyzyjnie dobranych do danego projektu oraz typu spoiwa. Źle dobrany profil lutowniczy może wpłynąć negatywnie na jakość spoin jak i na awaryjność urządzenia podczas eksploatacji.
SMT jest procesem zautomatyzowanym, dlatego stosuje się go przede wszystkim tam, gdzie oszczędność czasu gra dużą rolę, a także przy modułach z komponentami o małych rozmiarach.
Technologia SMT przyspiesza produkcję oraz oszczędza materiał, co z kolei wpływa na redukcję kosztów całej produkcji.
Montaż THT
THT- montaż przewlekany wykonywany zarówno ręcznie, jak i automatycznie polega na przeciąganiu przez otwory w PCB komponentów wyposażonych w „nóżki” i ich lutowaniu po przeciwnej stronie.
Urządzenie montujące musi być ustawione na około 350 stopni Celsjusza, podgrzewa się także wyprowadzenie komponentu i pad na PCB. Po przytwierdzeniu elementu warto zweryfikować, czy łączenie jest błyszczące i nieco wypukłe- jeśli tak- wykonane jest ono prawidłowo. W tej technologii należy kontrolować ilość dodawanej cyny- zbyt duża jej ilość tworzyć będzie niepożądane mostki lutownicze, które w przyszłości będą przyczyną awarii.
THT najczęściej stosowany jest w przypadku produkcji prototypowej- by na bieżąco eliminować błędy, a także przy produkcji modułów narażonych na ciężkie warunki: wilgoć czy drgania.
Kontrola jakości, testowanie i poprawki
Gdy etap produkcji już jest zakończony, czas na kluczowy proces, który zapewni niezawodne funkcjonowanie urządzeń- czyli testowanie.
Weryfikacja taka pozwala na wykrycie wszelkich nieprawidłowości, a tym samym gwarantuje, że w ręce klienta trafi produkt najwyższej jakości.
Tak, jak wcześniejsze procesy, tak i kontrola końcowa oparta jest na kilku etapach:
- kontrola optyczna manualna lub automatyczna (AOI), polega na optycznej ocenie poprawności ułożenia elementów oraz spoin.
- testowanie funkcjonalne: daje odpowiedź, czy wszystkie elementy urządzenia działają tak, jak zaplanowano w projekcie,
- testowanie wytrzymałościowe/ żywotności: pozwala sprawdzić, czy komponenty wykorzystane przy produkcji są odporne na działanie czasem ekstremalnych czynników i jak będą zachowywać się w sytuacji przeciążenia,
- testowanie środowiskowe: podczas tego etapu wyprodukowany moduł bada się w warunkach wysokiej temperatury, wilgoci czy wstrząsów.
Istotnym krokiem jest równie ważny test bezpieczeństwa, podczas którego można wykryć ewentualne zagrożenia dla użytkownika, co w oczach producenta urządzeń stanowi priorytet –zdrowie i bezpieczeństwo klienta końcowego.
Podsumowanie i perspektywy
Rozwój branży elektronicznej decyduje o ciągłym rozwoju producentów urządzeń. Pogłębianie wiedzy, nowoczesny park maszynowy i ogromna precyzja to kluczowe aspekty wpływające na jakość i niezawodność wyprodukowanych urządzeń, to z kolei pozwala budować zaufanie w oczach klientów.
