PCBアセンブラとは?

PCBアセンブラとは?

PCBアセンブラーとは、基板を組み立てる人のこと。このプロセスでは、部品のピッキングと配置、はんだ付け、およびテストが含まれます。アセンブラーは一般的に、最も一般的なタイプのPCBである表面実装技術を使用します。はんだペーストは、コンポーネントを基板に接着するために使用されます。

プロセスの選択と配置

PCBアセンブラーのピック&プレイス工程は、部品をピックアップし、PCB上の指定された位置に配置する機械的なアセンブリラインを含みます。ピックアンドプレースマシンには通常カメラが搭載されており、部品が正しく配置されていることを確認します。この機械はまた、空気圧バキュームを使って部品をピックアップし、PCB上に配置します。

PCBアセンブラーのピック&プレイス工程は、手作業によるアセンブリーとは異なり、全工程を自動化します。機械は部品供給装置から部品をピック・アンド・プレイスし、はんだペーストを使ってPCBに配置します。これらの機械は、1時間に基板1枚あたり20~30,000個のエレメントを作成することができます。

はんだペースト

ソルダーペーストはPCBアセンブリプロセスにおいて重要なコンポーネントです。PCBにソルダーペーストを使用することで、ショートを防ぎ、酸化から保護します。また、接合部を強化し、電流の流れを助けます。このペーストには様々な品質があります。

プリント基板のはんだ付け工程は、層数が増えるにつれて複雑さを増していきます。新しい層が増えるごとに、ステンシル、リフロー工程、部品構成のバリエーションが追加されます。層数にかかわらず、品質管理は最優先事項です。工程用のコンベアベルトは非常に精巧に作られており、セカンドステージでのわずかな乱れが仕様を満たさない接続を引き起こす可能性があります。

ソルダーペーストは金属粒子とフラックスの混合物である。ピック・アンド・プレイス工程が始まる前にPCBに塗布される。ソルダーペーストは赤外線リフロー装置を通過する際に溶融します。ソルダーペーストの塗布は、PCBアセンブリプロセスの不可欠な部分です。ソルダーペーストは大規模生産だけでなく、プロトタイプ生産にも使用できます。また、ソルダーペーストを使用することで、組立工程を簡単かつ迅速に行うことができます。

ロボット工学

PCBアセンブラーは、ロボット技術を使って電子部品を製造する。この技術はさまざまな産業で利用できる。制御と操作には電子部品を使用する。ロボットの主要部品の1つはプリント回路基板です。回路基板はロボットの動作を制御し、コントローラにフィードバックを提供する。適切な動作のためには様々な部品を設計する必要があり、プリント基板の組み立て担当者はこれらの細部に注意を払う必要があります。

ロボットPCBアセンブラーは、コスト増につながる不良を排除することができます。工程の早い段階で不良を排除することで、基板が品質基準を満たすことを保証し、メーカーがコストのかかる再加工に費やす時間を節約することができる。しかし、ロボットPCBアセンブラーの初期コストは高く、セットアップに時間がかかることもある。PCBアセンブラーのロボットは非常に精密であるため、特定の作業には依然として人手が必要である。

クリーニング

PCBアセンブラーは、製品の信頼性と生産量を向上させる方法を常に模索しています。残念なことに、これらのプロセスの中には、最終製品に悪影響を及ぼす残留物や汚染物が残ることがあります。、むいてむむのむのむすびPCB組立工程開始前。この工程では、さまざまな問題の原因となる汚れ、はんだフラックス、酸化物を除去します。ークリアーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー

PCBを徹底的に洗浄するには、さまざまな洗浄液を使用することができます。簡単で安価なものもあれば、専用の洗浄装置や消耗品が必要なものもあります。これらの洗浄液のほとんどは不燃性で、湿度センサーのような繊細な部品にダメージを与えません。ただし、有害なガスにさらされないよう、常に換気の良い場所か、ヒュームフードの下でこの洗浄作業を行う必要があります。

PCBアセンブラの重要性

PCBアセンブラーは、回路基板を組み立てることができる熟練者である。彼の仕事は、すべての部品が正しく配置され、はんだ付けされていることを確認することです。良い仕事をするためには、細部に対する鋭い目と高い手先の器用さ、正確さが必要です。さらに、アセンブラーは迅速かつ正確に作業できなければならない。また、指示に注意深く従わなければならない。

電子製品の小型化・複雑化に伴い、PCBアセンブラーへの要求も高まっている。限られたスペースでますます複雑な回路を扱わなければならないからだ。そのため、はんだ付けと組み立ての両方で正確な調整が必要になる。

プロジェクトに適したPCBボードを選ぶには?

プロジェクトに適したPCBボードを選ぶには?

プロジェクトのためにPCBボードを購入する前に、あなたのニーズを正確に知ることが不可欠です。材料、トレース幅、部品間隔など、考慮すべき要素がいくつかあります。PCB材料は、ボードの強度と耐久性を決定します。また、コストにも影響します。PCBメーカーによって、PCBの仕様は異なります。PCBを購入する前にお客様のニーズを確認することが重要です。そうすることで、メーカーはお客様のプロジェクトに適したPCBオプションを提案することができます。

より安価なPCB

予算が限られている場合、プロジェクト用に安価なPCBボードを選択したいかもしれません。これを行うには多くの異なる方法があります。特別オファーとバリュー価格を利用することで、銀行を壊すことなく、必要なPCBを得ることができます。さらに、1日から3週間までの様々なリードタイムで入手することができます。

PCBにはさまざまなサイズと形がある。平らで、部品をはんだ付けするための大きな穴が開いているものもあれば、小さなパッドしかないものもある。これらのはんだパッドは、電子部品を基板に接続する場所です。はんだパッドには、スルーホールと表面実装の2種類があります。スルーホールの部品はワイヤーを通すが、表面実装の部品はピンがあり、溶けたはんだで基板に接続する。

より安価なPCB基板をお探しなら、ビアインパッドや埋設ビアを検討されるとよいでしょう。これらは、通常0.15mm以下の非常に小さな穴です。しかし、これらのビアは、レーザー穴あけなどの追加加工が必要で、基板のコストに上乗せされます。

多層PCB

多層プリント回路基板を設計する際には、シグナル・インテグリティとパワー・インテグリティを確保するために一定の注意を払う必要があります。これには、層間を接続するために使用される銅トレースの厚みを制御することが含まれ、これは電流の品質に影響します。また、非対称の設計や異なる厚さの設計は、ねじれや反りの原因となるため、避けるよう注意する必要があります。積層は、多層PCB設計の中心的な焦点であり、製造と展開の要件によって導かれるべきです。

多層PCB製造では、高温高圧下で導電性材料の層を組み合わせる。層は樹脂またはエポキシガラスやテフロンなどのエキゾチックセラミックスで接着される。その後、コア層とプリプレグ層を高温・高圧で接着し、基板全体を冷却して強固な基板を作ります。

両面プリント基板

電子回路を設計する場合、両面PCBは電流のソーシングとシンクの両方に有利であることがわかります。両面PCBは上層と下層で構成され、下層はアース銅を流します。このような回路基板は設計が容易で、柔軟性もあります。

PCBを切断するには、少なくとも0.30mm標準または0.20mm上級の直径を持つ機械ドリルを使用する。次のステップは、表面仕上げの選択です。無電解金めっき(ENIG)、無電解銀めっき(IAg)、無電解錫めっき(ISn)など、多くの選択肢があります。それぞれ保護の度合いが異なり、ENIGが最も高価です。無電解スズは最も安価な仕上げです。

両面PCBは片面PCBよりも組み立てが難しい。しかし、耐久性も高く、密度も高くなります。これは、PCBの両面に銅層が積層されるためで、片面ずつではありません。この層はソルダーマスクで覆われます。

暑さに関する問題

プロジェクトに適したPCBボードを選ぶ際には、熱に関する問題を考慮することが重要です。大電力の部品を使用する場合は、基板の中央付近に配置する必要があります。端の近くに配置された部品は熱を蓄積し、四方八方に散らしてしまいます。基板の中央は表面温度が低く、熱を放散しやすい。さらに、部品が基板全体に均等に配置されていることを確認してください。

PCBの耐熱性には、使用されている材料の種類を含め、多くの要因があります。最良のPCBは、良好な熱特性を示し、高温に対して信頼できる材料から作られています。しかし、材料によっては高温に耐えられないものもあります。材料の耐熱性はガラス転移温度で判断できる。例えば、FR-4のガラス転移温度は135℃である。

PCBボード上で適切な部品間隔を選択するのは難しいことです。部品同士が近すぎると、表皮効果やクロストークを引き起こす可能性があります。これらの問題は、プロジェクトに多くの熱を加える可能性があります。これは特に高速回路で問題となります。これらの問題を軽減するために、PCBにヒートパイプを追加することができます。ヒートパイプは熱を分散させ、部品へのダメージを防ぎます。

PCBを素早く簡単に入力する方法

PCBを素早く簡単に入力する方法

PCB実装工程はエレクトロニクス産業にとって重要である。ほとんどの電子機器の基幹部品であるPCBは、さまざまな用途で使用されています。最近の技術の進歩により、このプロセスは容易になりました。PCBを迅速かつ簡単に実装する方法を学ぶことができます。

スルーホール抵抗器の使用

スルーホール抵抗器をPCBに使用するには、慎重な計画と配置が必要です。これらの部品は表面実装部品よりも多くのスペースを必要とするため、手作業でPCBに配置する必要があります。PCBにスルーホール部品を配置するには、以下の手順が便利です:

まず、スルーホールの抵抗とコンデンサのサイズを決定する。部品のサイズが比較的大きい場合は、代わりに表面実装部品を使うことを検討するとよいでしょう。その方が、はんだ付けの工程も簡単になります。結局のところ、表面実装抵抗器はスルーホール抵抗器よりも高価ですが、それでもスペースに限りがある場合には最良の選択肢です。

スルーホール抵抗器は、ブレッドボードに貼り付けたり、PCBにはんだ付けしたりできる、長くてフレキシブルなリード線を持っています。これらの抵抗器は、回路の電流を減らします。スルーホール抵抗器には、主に3つのタイプがあります:アキシャルスルーホール抵抗器、ラジアルスルーホール抵抗器、およびプラガブルスルーホール抵抗器です。アキシャルスルーホール抵抗器が最も一般的です。

ピック・アンド・プレイス・マシンの使用

ピックアンドプレイスマシンは、PCBアセンブリをより迅速かつ効率的にする最新の製造プロセスです。ミリ単位で部品を配置できるため、設計者はPCBサイズを縮小しながらスペースを最大限に活用できます。ピックアンドプレイスマシンはまた、PCB製造の高速化を可能にし、プロジェクト全体のコスト削減に貢献します。

ピック・アンド・プレース・マシンは、小さな吸引ノズルで部品をピックアップすることで機能する。この吸引により部品は正しい位置に保持され、その後吸引が解除されます。ノズルには部品の初期位置と最終位置がプログラムされていますが、わずかな位置のばらつきが生じることもあります。

ピックアンドプレイスマシンは、SMT部品をPCBに配置する効率的な方法です。最小限のセットアップ時間や簡単な再プログラミングなど、数多くの利点があります。ピックアンドプレースマシンのスピードは人間には真似できませんが、収益を大幅に向上させることができます。わずかな初期投資で、中古のピックアンドプレースマシンを購入することができます。

ステンシルの使用

ステンシルによる印刷には、開口部にはんだペーストを充填する工程、ペーストを転写する工程、ペーストを位置決めする工程の3つの工程があります。ステンシルを使用してプリント基板にペーストを充填する場合、ペーストを正確に転写することが不可欠です。ステンシルの印刷工程では、ステンシル壁の面積をPCBのオープン面の面積と同じにする必要があります。こうすることで、ソルダーペーストを塗布する際にエアホールが発生するリスクを最小限に抑えることができます。

ソルダーペーストを印刷する前に、ステンシルの厚さを選択する必要があります。ステンシルの厚さは、プリント基板に印刷されるソルダーペーストの量を決定するため重要です。ステンシルのはんだペーストが多すぎると、リフローはんだ付け時にブリッジが発生する可能性があります。幸いなことに、さまざまな厚さのステンシルがあり、はんだブリッジを最小限に抑えることができます。

ハンダ付け

プリント基板のはんだ付けは、ほとんどの電気技術者が習得すべき基本技術です。シンプルなプロセスで、一度やり方を知ってしまえば、さまざまなはんだ付け作業に応用できる。このプロセスでは、PCB上のさまざまな接点にはんだを流します。さまざまな電気部品を接合する効率的な方法です。

プリント基板のはんだ付けを始める前に、表面を十分にきれいにしてください。こうすることで、強力なはんだ接合が可能になります。はんだ洗浄パッドは、工業用またはホームセンターで購入できます。これらのパッドはPCB素材を傷つけることがなく、安全に使用できます。ただし、台所の掃除には使わないでください。

プリント基板サプライヤーの選択

PCBサプライヤーを選ぶことは、プロジェクトの重要な要素です。エレクトロニクス業界は不確実性が高いため、サプライヤーを選ぶ前に複数のサプライヤーを評価することをお勧めします。サプライヤーと最初にコンタクトを取るには、業界会議や見本市に参加するのが一番です。展示会場では、営業担当者や技術サポート担当者をよく見かけます。

評判の良いPCBサプライヤーは、時間をかけてあなたのデザインを検討します。これらの専門家の経験とノウハウは、プロジェクトの成功に不可欠です。また、見積もりの早さも考慮する必要があります。迅速な見積もりは魅力的かもしれませんが、それはあなたが期待する仕事の質を表していないかもしれません。また、見積もりが遅いと、プロジェクトが完了するまでに長い時間がかかるかもしれません。また、PCBサプライヤーのリードタイムを見る必要があります。ほとんどの場合、見積もりを受け取るには24時間あれば十分です。

回路基板を自作する方法

回路基板を自作する方法

プロジェクトの回路基板を設計するには、いくつかの方法があります。EasyEDAやAltium Designerのようなコンピュータ・プログラムを使うことができます。もう一つの選択肢は、ソルダーレス・ブレッドボードを使うことです。しかし、これらはより複雑です。これらの方法に慣れていない場合は、電子機器技術者や友人に助けを求めることができます。

イージーイーディーエー

EasyEDAは回路基板を作成するためのソフトウェアプログラムです。このプログラムは使いやすく、様々な便利な機能を備えています。その描画ツールには、テキストエディタ、プリミティブグラフィックフォーム、ドラッグアンドドロップツールが含まれます。また、基準点とドキュメント・サイズ・エディターもあります。マウスを使って要素を移動、ズーム、整列することもできます。

EasyEDAには、20万点以上の部品が在庫されているライブラリがあります。ライブラリから特定の要素を検索することもできます。回路図をより正確にするために、LCSCデータベースを使用することができます。在庫情報、価格、注文状況もEasyEDAで参照できます。

Windows、Mac、Linuxなど多くのプラットフォームに対応している。オンラインエディターも利用できる。また、デザインをクラウドに保存し、他の人と簡単に共有することができます。EasyEDAへの完成デザインの発注も簡単で、同社のスタッフと最新鋭の設備により、数分でプロジェクトを発注することができます。

EasyEDAは回路設計とシミュレーションを可能にする無料のPCB設計ソフトウェアパッケージです。このプログラムにはリアルタイムのチームコラボレーション機能があり、あらゆるブラウザをサポートします。また、PCB製作サービスも統合されています。

アルティウムデザイナー

Altium Designerは設計プロセスを自動化するPCB設計ソフトウェアです。オーストラリアのソフトウェア会社Altium Limitedによって開発されました。エンジニアがさまざまなアプリケーション用の回路基板を作成するのに役立ちます。主な機能は次のとおりです:- 複数のレイアウトオプションと、複数のレイアウトを同時に作成する機能。

Altium Designerには、回路図とレイアウトをPCBデザインに変換するルール駆動型のデザインエンジンが含まれています。この機能により、設計者はプロセス全体を通して生産性を維持できます。例えば、Altium Designerは回路図とレイアウトがデザインルールにマッチしているかチェックします。設計ルールが一致する限り、ソフトウェアはミスを回避し、設計者は短時間でプロジェクトを完了することができます。

Altium Designerの使いやすい回路図エディタにより、複雑なマルチシート設計を簡単に作成できます。階層設計ブロックをサポートし、SmartPDF出力に対応しています。また、強力なトポロジカル配線エンジンであるSitusと呼ばれるトポロジカルオートルーターが内蔵されており、設計ルールと連動して回路基板を自動的に作成します。その他の機能として、インタラクティブ配線やBGAファンアウトがあります。

Altium Designerの直感的でインタラクティブなインターフェースは、複雑で高度な回路基板に最適です。高度な3D機能により、多層回路基板の作成が可能です。このソフトウェアには、アルティウムのアクティブサプライチェーン管理も含まれており、部品の詳細をライブで提供します。

ハンダレスブレッドボード

ソルダーレス・ブレッドボード製品は、電子回路の実験に便利なツールです。従来のはんだ接続の代わりに、これらのボードには、電気絶縁材料の2枚のシートの間に配置されたU字型の金属接点が備わっている。接点はバネの張力で固定されています。このタイプの相互接続は実験には理想的だが、高速回路には適していない。また、信頼性も低い。複雑な回路には対応できない。

ソルダーレス・ブレッドボードの主な問題点は、表面実装技術を使用する部品に対応できないことである。さらに、コネクターが2列以上ある部品にも対応できない。これらの問題を回避するために、ブレークアウト・アダプターが使用される。これらの小型プリント基板は、1つまたは複数の部品を搭載し、0.1インチ間隔のオスコネクターピンを備えている。

ソルダーレス・ブレッドボードは、回路の組み立てや機能テストに使用される。ホビイストやエンジニアによく使われている。部品の取り外しや交換が簡単にできるため、ソルダーレス・ブレッドボードは電子機器のプロトタイピングに最適です。

ソルダーレス・ブレッドボードにはさまざまな色がある。最も一般的なのは、白とオフホワイトです。しかし、人目を引くカラフルなボードをお探しなら、鮮やかな半透明のABS樹脂を選ぶことができます。

PCBプロジェクトを完成させるコンポーネント

PCBプロジェクトを完成させるコンポーネント

自宅でPCBボードを作る方法を学び始める前に、プロジェクトを完了するために必要なコンポーネントを知っておく必要があります。これらのうち、はんだポット、はんだペースト、銅クラッド基板です。次のステップは、PCBを組み立てることです。このステップでは、すべての部品が適切に配置され、はんだ付けされていることを確認する必要があります。最終的なPCBは、下の図のようになるはずです。

はんだペースト

ソルダーペーストは、PCB基板に電子部品を取り付けるために使用される材料です。さまざまな配合があります。厚いものもあれば薄いものもあります。厚いものはステンシル印刷に使用され、薄いものはスクリーン印刷技術を必要とします。PCBボード上に長くとどまるため、厚いペーストが好まれます。PCBに適した配合の選択は、印刷方法と硬化条件によって異なります。

はんだペーストメーカーは通常、推奨温度プロファイルを提示しています。一般的には、急激な爆発的膨張を防ぐため、緩やかな温度上昇が必要です。また、ソルダーペーストがフラックスを完全に活性化し、溶融するように温度上昇も緩やかにする必要があります。この時間を "Time Above Liquidus"(液相線上時間)と呼びます。リクイダス時間経過後は、はんだペーストを急速に冷却する必要があります。

はんだペーストの熱特性は、はんだの溶融温度に影響を与えます。鉛は融点が低いため、部品のリードやPCBパッドに最適です。しかし、鉛は環境にやさしくないため、業界はより有害性の低い材料を求めています。

酸エッチング

PCB基板は、さまざまな化学薬品を使ってエッチングすることができます。これらの化学薬品は、回路基板の外層から銅を除去するために使用されます。プロセスは酸性またはアルカリ性のいずれかになります。このプロセスは通常、UVランプにさらされた回路基板上で実行される。光はラミネートに当たり、ラミネートを弱め、銅の領域を出現させる。その後、酸で銅を溶かし、きれいで透明な基板にします。

PCB基板のエッチングに使われる一般的な酸は過硫酸ナトリウムである。この酸は透明な液体で、時間とともに緑色になり、基板の表面を簡単に見ることができる。塩化第二鉄とは異なり、過硫酸ナトリウムはそれほど腐食性が強くなく、衣服を汚すこともない。しかし、危険な物質であることに変わりはないので、取り扱いには注意が必要である。

塩酸と過酸化水素は金物店で購入できる。これらの化学薬品をそれぞれ1リットルずつ使えば、多数のPCBをエッチングできる。10×4cm2のPCBをエッチングするには、1リットルで十分である。エッチング液は一度しか使わないので、作業を始める前に正確に準備されていることを確認する必要がある。また、プラスチックトレイがPCBに合っていることを確認してください。

銅張板

銅張りの基板は通常、基板の仕様によって片面か両面です。一般的にFR-4というガラス繊維とエポキシの複合材料でできており、銅層は1層か2層です。銅層の厚さは通常1.4ミルです。銅層の厚さは基板の電気特性に影響します。大電流が必要な場合は、銅層を厚くした方がよい。

転写紙はインターネットで購入できますし、光沢のある雑誌のページを使うこともできます。転写作業をできるだけスムーズに行うには、デザインを鏡に映して確認する必要があります。

Altium Designerは銅張りのPCB基板を設計するための優れたツールです。プロフェッショナルな基板を作成できる機能とツールが満載です。また、デザインデータを即座に共有できるため、PCBメーカーとのコラボレーションも簡単です。