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.

Artykuł Od projektu do gotowego urządzenia – przewodnik po montażu elektroniki pochodzi z serwisu Elektryka Prąd Nie Tyka - instalacje elektryczne w praktyce.