PCB Montaj Süreci Akışı

PCB Montaj Süreci Nedir?

PCB Montajı (Baskılı Devre Kartı Montajı, PCBA), elektronik bileşenlerin baskılı devre kartlarına monte edilmesine yönelik eksiksiz üretim sürecidir.Bu karmaşık ve hassas prosedür, lehim pastası baskısı, bileşen yerleştirme, yeniden akış lehimleme, kalite denetimi ve daha fazlası dahil olmak üzere çok sayıda kritik adımı içerir ve sonuçta çıplak kartları tamamen işlevsel elektronik montajlara dönüştürür. Elektronik ürünler minyatürleştirme ve daha yüksek performansa yönelirken, modern PCB montaj süreçleri hassasiyet ve güvenilirlik için giderek daha katı gereksinimler talep etmektedir.

PCB Montaj Sürecinde 7 Temel Adım

1.Lehim Pastası Baskısı:Hassasiyet Açısından Kritik İlk Adım

Lehim pastası baskısı, PCB montajında birincil ve en temel adımdır. Serigrafi baskıya benzer ancak daha yüksek hassasiyet gerektiren bu işlemde paslanmaz çelik şablonlar (tipik olarak 0,1-0,15 mm kalınlığında) kullanılır.

Lehim Pastası Kompozisyon Analizi:
Modern kurşunsuz lehim pastası genellikle şunlardan oluşur:

• 96,5 Kalay (Sn)
• 3 Gümüş (Ag)
• 0,5 Bakır (Cu)

Bu alaşım kombinasyonu mükemmel lehimleme performansı ve mekanik dayanım sağlar. Macun ayrıca metal yüzeylerden oksit tabakalarını kaldıran, lehim yüzey gerilimini azaltan ve lehim akışını ve ıslanmasını destekleyen flux içerir.

Hassas Baskı Süreci:

1. PCB, hassas fikstürlerle yazıcı tablasına sabitlenir
2. Şablon ve PCB pedleri hassas bir şekilde hizalanır (tipik olarak ±25μm tolerans içinde kontrol edilir)
3. Çekçek, lehim pastasını şablon açıklıklarından itmek için uygun bir açıda (genellikle 60°) ve basınçta (yaklaşık 5-10 kg) hareket eder
4. Kalıptan çıkarma sırasında şablon PCB'den ayrılır ve sadece pedlerde macun bırakır

Kalite Kontrol Noktaları:

• Lehim pastası kalınlığı tutarlılığı (lazer kalınlık ölçer ile ölçülür)
• Baskı konumu doğruluğu
• Köprüleme, yetersiz lehim veya sivri uç olmaması

2.SMT Bileşen Yerleştirme:Yüksek Hızlı Hassasiyet “Seç ve Yerleştir”

Lehim pastası baskısından sonra PCB, yüksek hızlı yerleştirme makinelerinin bileşenleri doğru bir şekilde konumlandırdığı Yüzey Montaj Teknolojisi (SMT) üretim hattına girer.

Modern Yerleştirme Makinesi Teknolojisi:

• Yerleştirme doğruluğu: ±25μm (üst düzey ekipman ±15μm'ye ulaşabilir)
• Yerleştirme hızı: Saatte 30.000-150.000 bileşen
• Minimum bileşen boyutu: 01005 paketlerini (0,4×0,2 mm) veya daha küçüklerini işleyebilir

Yerleştirme Süreci Akışı:

1. Besleme sistemi:Bant, tüp veya tepsi ile tedarik edilen bileşenler
2. Görsel hizalama:Yüksek çözünürlüklü kameralar PCB referans işaretlerini tanımlar
3. Bileşen toplama:Vakum nozulları besleyicilerden bileşenleri toplar
4. Bileşen denetimi:Bazı makinelerde polariteyi, boyutları kontrol etmek için kameralar vardır
5. Hassas yerleştirme: Bileşenler programlanan koordinatlara göre lehim pastası üzerine yerleştirilir

Temel Etkileyen Faktörler:

• Bileşen besleme hassasiyeti
• Nozul seçimi ve bakımı
• Makine kalibrasyon durumu
• Çevresel kontrol (tipik olarak 23±3°C, -60 bağıl nem)

3.Reflow Lehimleme:Sıcaklık Profili Lehim Kalitesini Belirler

Reflow lehimleme, güvenilir elektrik bağlantıları oluşturmak için lehim pastasını eriten ve hassas sıcaklık profili kontrolü gerektiren kritik bir işlemdir.

Tipik Yeniden Akış Sıcaklık Profili:

1. Ön ısıtma bölgesi:1-3°C/sn hızla 150-180°C'ye yükselir (akıyı etkinleştirir)
2. Islatma bölgesi:60-90 saniye boyunca 140-180°C'de tutun (PCB/bileşen sıcaklığını eşitler)
3. Yeniden akış bölgesi:235-245°C tepe sıcaklığına kadar hızlı ısıtma (30-60 saniye tutulur)
4. Soğutma bölgesi: 4°C/s'nin altında kontrollü soğutma (termal şoku önler)

Reflow Fırın Tipi Karşılaştırması:

• Konveksiyonlu fırın:En iyi homojenlik, karmaşık PCB'ler için uygun
• Kızılötesi fırın:Yüksek ısıtma verimliliği, ancak gölge etkilerine neden olabilir
• Buhar fazlı fırın: Mükemmel homojenlik ancak daha yüksek maliyet, özellikle askeri ürünler için

Çift Taraflı PCB Özel İşleme:
Çift taraflı SMT PCB'ler için, tipik olarak, önce daha hafif bileşenlerin bulunduğu tarafı lehimleyin. İkinci yeniden akış sırasında, önceden lehimlenmiş bileşenlerin sıcaklığa dayanabildiğinden emin olun.

4.Kalite Denetimi:Çoklu Savunmalar Güvenilirliği Sağlar

Lehimlemeden sonra PCB'ler, aşağıdakiler de dahil olmak üzere titiz kalite denetimlerinden geçer:

4.1 Manuel Görsel Denetim

• Uygulamalar:Düşük hacimli üretim, yeniden işleme doğrulaması
• Kontroller:Eksik/yanlış bileşenler, ters polarite, belirgin lehimleme kusurları
• Sınırlamalar: Düşük verimlilik, yorulmaya yatkınlık, sadece görünür eklemler

4.2 Otomatik Optik Muayene (AOI)

• Prensip:Çok açılı yüksek çözünürlüklü kameralar altın örneklerle karşılaştırılır
• Yetenekler:Lehim hacmi, köprüleme, bileşen yanlış hizalaması
• Avantajlar:Hızlı (tipik olarak 3-10 saniye/board), tutarlı
• Teknik Özellikler: 20μm çözünürlük, <%5 yanlış alarm oranı

4.3 X-ray Kontrolü (AXI)

• Uygulamalar:BGA, QFN ve diğer gizli bağlantılar
• Yetenekler:Lehim topu bütünlüğü, boşluklar, katman hizalama
• Sistemler: 2D X-ray (daha düşük maliyetli), 3D X-ray (tomografi)

İstatistiksel Süreç Kontrolü (SPC):
Modern PCBA fabrikaları, süreç istikrarını izlemek ve parti hatalarını önlemek için SPC yöntemlerini kullanarak denetim verilerini gerçek zamanlı olarak geri besler.

5.Delikten Bileşen Montajı:Modern Uygulamalarda Geleneksel Teknoloji

SMT baskın olmasına rağmen, birçok PCB hala özellikle konektörler ve yüksek güçlü cihazlar olmak üzere Through-Hole Technology (THT) bileşenlerine ihtiyaç duymaktadır.

İki Ana Lehimleme Yöntemi:

5.1 Dalga Lehimleme

• Süreç:Yerleştirme→tutkal sabitleme→dalga lehimleme→temizleme
• Dalga türleri:Tek dalga (λ dalgası), çift dalga (türbülanslı+düz)
• Sıcaklık:Lehim potası 250-260°C'de tutulur
• Uygulamalar: Yüksek hacimli tek taraflı karma teknolojili panolar

5.2 Seçici Lehimleme

• Prensip:Belirli geçiş delikleri için lokalize lehimleme
• Avantajlar:Minimum termal etki, çift taraflı levhalar için ideal
• Varyantlar: Lazer lehimleme, mikrodalga, lehim robotları

Elle Lehimleme Temelleri:

• Sıcaklık kontrolü: bileşen boyutuna bağlı olarak 300-350°C
• Süre: Hasarı önlemek için eklem başına 2-3 saniye
• Lehim hacmi: Yaklaşık 45° konik filetolar oluşturun

6.Fonksiyonel Test:Tasarım Uygunluğunun Doğrulanması

Fonksiyonel test, ürün performansını doğrulayan son kalite kontrol noktasıdır.

Yaygın Test Yöntemleri:

6.1 Devre İçi Test (ICT)

• Test noktalarına temas etmek için bir “çivi yatağı” fikstürü kullanır
• Kontroller:Şortlar, açıklar, bileşen değerleri, temel fonksiyonlar
• Avantajlar: Hassas arıza yeri tespiti, hızlı test

6.2 Fonksiyonel Devre Testi (FCT)

• Gerçek çalışma koşullarını simüle eder
• Test sinyallerini girer, çıktıları doğrular
• 100 test için otomasyon ile entegre olabilir

6.3 Sınır Tarama Testi

• Yüksek yoğunluklu, erişilemeyen PCB'ler için
• JTAG arayüzünü kullanır
• Programlanabilir cihazlar için ideal (FPGA, CPLD)

Test Kapsamı Analizi:
Mükemmel test planları, Hata Modu ve Etkileri Analizi (FMEA) ile optimize edilmiş potansiyel hata modlarının >'ını kapsamalıdır.

7. Temizlik ve Koruma: Ürün Uzun Ömürlülüğünün Anahtarları

Modern elektronikler’ yüksek güvenilirlik talepleri, temizliği giderek daha kritik hale getirmektedir.

Temizlik Süreci Seçenekleri:

7.1 Sulu Temizlik

• Deiyonize su kullanır (direnç >1MΩ-cm)
• Çevre dostu temizlik maddeleri ekleyebilir
• Çoğu geleneksel elektronik için uygundur

7.2 Solvent Temizliği

• Alkol veya hidrokarbon çözücüler kullanır
• Güçlü temizleme kabiliyeti, hızlı kuruma
• Güvenlik ve çevresel önlemler gerektirir

7.3 Temizlemesiz Süreç

• Düşük kalıntılı, temizlenmeyen lehim pastası kullanır
• Hala iyonik temizlik standartlarını karşılamalıdır (<1.56μg/cm² NaCl eşdeğeri)

Konformal Kaplama:
Zorlu ortam uygulamaları için:

• Akrilik: Kolay uygulama ve yeniden işleme
• Poliüretan: Mükemmel kimyasal direnç
• Silikon: Üstün yüksek sıcaklık performansı

Modern PCB Montaj Trendleri

Yüksek Yoğunluklu Ara Bağlantı (HDI) Teknolojisi

• Daha ince çizgiler (<50μm)
• Microvia teknolojisi (kör/gömülü vialar)
• Herhangi bir katman ara bağlantısı

Esnek Elektronik Üretimi

• Esnek alt tabaka düzeneği
• 3D kavisli yüzey montajı
• Gerilebilir elektronik devreler

Akıllı Üretim Dönüşümü

• Dijital ikiz uygulamaları
• Yapay zeka destekli kalite denetimi
• Uyarlanabilir üretim sistemleri

Yeşil Üretim Gereklilikleri

• Kurşunsuz halojen içermeyen malzemeler
• Enerji tasarruflu süreçler
• Atık geri dönüşümü

Yaygın PCB Montaj Sorunları ve Çözümleri

Sonuç

PCB montajı, tasarımları fiziksel ürünlere dönüştüren, malzeme bilimi, hassas mekanik, otomasyon ve daha fazlasını entegre eden kritik üretim sürecidir. Elektronikler daha karmaşık hale geldikçe, modern PCBA süreçleri daha yüksek hassasiyet, verimlilik ve zekaya doğru evrilmektedir. Komple montaj iş akışına ve kilit kontrol noktalarına hakim olmak, kalite ve üretkenliği sağlamak için çok önemlidir. İster düşük hacimli yüksek karışımlı ister seri üretim için olsun, ürün özelliklerine göre uygun proses rotalarının ve kalite yöntemlerinin seçilmesi esastır.