Bảy công đoạn trên cùng một xưởng
Mọi bo mạch rời nhà máy đều đã đi qua ít nhất một công đoạn dưới đây, và phần lớn đi qua nhiều công đoạn:
- Lắp ráp tự động — gắn linh kiện trên bốn dây chuyền SMT, sáu triệu linh kiện mỗi ngày xuống tới gói 01005 và 0201 với bước chân 4 mil (0,1 mm), trên một mặt hoặc hai mặt bo mạch.
- Hàn reflow — in mực hàn qua stencil, gắn linh kiện rồi hàn theo một biên dạng nhiệt được kiểm soát cho linh kiện chân mảnh và mảng diện tích.
- Hàn sóng — cho bo mạch xuyên lỗ và bo mạch hỗn hợp khi số chân khiến làm tay không còn kinh tế.
- Hàn chọn lọc — cho giắc cắm, đầu cực và những chi tiết không được đi qua cả sóng hàn, hoặc trên bo mạch có mối hàn xuyên lỗ nằm cạnh linh kiện không thể nhúng.
- Cắm và hàn tay — cho linh kiện không máy nào gắn được, và cho lô nhỏ mà một đồ gá sẽ tốn hơn nhân công.
- Đi dây điểm-điểm — đi dây nội bộ giữa các bo mạch, giắc cắm và đầu cực trong một cụm.
- Kiểm tra — SPI trước khi gắn, AOI sau reflow, X-ray cho BGA, QFN và các mối hàn khuất, cùng kiểm tra nhiễm ion bằng ionograph tới mức ppm trên mỗi xentimét vuông.
Kiểm tra và sửa gắn theo từng công đoạn
Kiểm tra không phải một cửa cuối mà cả lô hoặc đạt hoặc trượt. Mỗi công đoạn mang theo chốt kiểm tra riêng, nên một lỗi gắn được bắt trước reflow và một lỗi hàn được bắt trước khi bo mạch đi tiếp. Sửa cũng theo đúng tuyến đó: BGA và micro-BGA được sửa và re-balling tại chỗ rồi xác nhận bằng X-ray, còn nhiễm bẩn có thể gây hỏng điện hoá về sau được đo và loại bỏ thay vì mặc định là không có.
Khi khách cần bằng chứng cho hồ sơ chất lượng của mình — chương trình ô tô, y tế hay công nghiệp — kết quả kiểm tra được ghi theo lô, để chương trình có thể trình ra những gì đã được kiểm và công đoạn nào tạo ra nó.
Lắp ráp và mọi thứ xung quanh
Lắp ráp PCB được cung cấp như một dịch vụ độc lập và như một phần của đơn turnkey:
- Lắp ráp mẫu thử nhanh cho một đến năm mươi bo mạch.
- Lắp ráp turnkey và turnkey một phần bao cả gia công và linh kiện bên cạnh công đoạn lắp ráp.
- Lắp ráp giao linh kiện, khi khách cung cấp linh kiện.
- Cung ứng linh kiện, để một BOM đầy đủ được báo giá và mua như một đơn hàng.
- Kiểm tra và kiểm thử từ SPI, AOI tới ICT, flying probe và kiểm thử chức năng.
- Lắp ráp thành phẩm, gồm phủ bảo vệ và đóng gói.
Một lô hàng đi qua nhà máy thế nào
Cung ứng linh kiện → gia công PCB → SMT → DIP → kiểm thử → lắp ráp thành phẩm. Giữ sáu công đoạn đó trong một cơ sở loại bỏ chi phí vận chuyển, đóng gói lại và kiểm tra lại khi phải chia một lô hàng cho nhiều nhà cung cấp, và nó cũng có nghĩa một lỗi phát hiện ở bước kiểm thử có thể truy ngược về đúng công đoạn đã tạo ra nó thay vì về một chuyến hàng không rõ nguồn gốc.
Lắp ráp không chì tuân thủ RoHS là mặc định; lắp ráp không RoHS được chạy khi thiết kế hoặc thị trường của khách yêu cầu. Các giới hạn công nghệ cho một thiết kế cụ thể nằm trên trang năng lực.
Chọn tuyến hàn cho một bo mạch
BOM không nói lên tuyến hàn. Thứ quyết định là tổ hợp vỏ linh kiện trên bo mạch, bản thân bo mạch và số lượng sẽ sản xuất.
- Chỉ dán bề mặt, không có linh kiện xuyên lỗ. Một lần reflow, hoặc hai lần khi cả hai mặt đều có linh kiện. Lần reflow thứ hai đưa bo mạch qua biên nhiệt hai lần, nên mặt thứ nhất phải chịu được lượt thứ hai — tụ điện nhôm, linh kiện có khối nhiệt lớn và giắc cắm vỏ nhựa là những thứ trượt bài kiểm tra đó.
- Chỉ vài mối hàn xuyên lỗ. Hàn tay hoặc vòi hàn chọn lọc sẽ quyết định, và điều quyết định giữa hai cách không phải số chân mà là các mối hàn nằm gọn một vùng hay rải khắp bo mạch.
- Hàn xuyên lỗ trên cả bo mạch. Hàn sóng trở thành câu trả lời rẻ hơn khi số chân chạm ngưỡng mà làm tay không còn bù được chi phí.
- Linh kiện không được đi qua sóng. Giắc cắm có vỏ mềm ra ở nhiệt độ hàn, đầu cực nhựa, màn hình đã gắn sẵn — sóng hàn toàn phần bị đóng với chúng, nên tuyến sẽ là hàn chọn lọc hoặc một pallet che để chúng không chạm mực hàn.
- Khối nhiệt rất không đều. Bo mạch có pad tản nhiệt và đồng dày ở một đầu cùng linh kiện chân mảnh ở đầu kia phải đặt biên nhiệt theo điểm khó nhất, khiến phần còn lại bị quá nhiệt. Tách thành hai lượt, hoặc chỉ hàn chọn lọc các mối xuyên lỗ, thường là cách bo mạch đó được làm.
- Số lượng quyết định đồ gá. Stencil, chương trình gắn linh kiện và đồ gá đều phải trả tiền, nên với lô nhỏ làm tay có thể rẻ hơn dựng dây chuyền; qua một mức số lượng, chính đồ gá đó thành khoản tiết kiệm thay vì khoản chi.
Tuyến hàn được chốt ở bước DFM, không phải khi dây chuyền đã chạy. Lỗ mở stencil, hướng xếp panel, che bóng giữa các linh kiện cao, pallet che và thứ tự hàn tay đều thuộc bước đó, và thay đổi sau đó nghĩa là đồ gá mới, chương trình gắn phải chỉnh lại và hồ sơ mẫu đầu tiên mới. Với kiểm thử cũng vậy theo chiều ngược lại: nếu một mối hàn không còn tiếp cận được sau khi chốt tuyến, thứ phải đổi là tuyến, không phải kiểm thử và đảm bảo chất lượng PCBA đến sau đó.
Tuyến hàn tốn gì và tiết kiệm gì
Hai tuyến cho cùng một bo mạch hiếm khi khác nhau ở giá mỗi mối hàn. Chúng khác nhau ở cách chi phí được tạo thành: đồ gá trả một lần, nhân công trả theo từng bo mạch, và chi phí sửa chữa dự kiến.
- Đồ gá là cố định, nhân công là biến đổi. Stencil, chương trình gắn linh kiện, vòi hàn chọn lọc, pallet che, đồ gá hàn tay và hồ sơ mẫu đầu tiên chỉ trả một lần rồi được các lô sau gánh tiếp. Một chương trình phát hành thành nhiều lô nhỏ vì thế trả lại khối đó ở mỗi lần phát hành, và đó là lý do giá mỗi bo mạch chỉ giảm khi số lượng tăng.
- Làm tay rẻ lúc bắt đầu và đắt khi mở rộng. Nó không cần đồ gá, chi phí nằm ở số giờ tăng theo từng bo mạch. Điều đơn giá theo giờ không cho thấy là độ đồng đều: hai người vận hành tạo ra hai biên nhiệt mối hàn, độ phủ của AOI và X-ray phía sau mỏng hơn, và bản ghi ai hàn cái gì với thông số nào là thứ một cuộc đánh giá hỏi đầu tiên.
- Sóng thì nhanh, vòi chọn lọc thì chính xác. Sóng cần pallet che và đưa cả bo mạch tới nhiệt độ hàn; vòi chọn lọc chỉ chạm những mối hàn nó nhắm tới, giữ cho linh kiện bên cạnh và thường trả về ít bo mạch phải sửa hơn.
- Lần reflow thứ hai là ngân sách nhiệt thứ hai. Dán bề mặt hai mặt tiêu hai lần biên chịu nhiệt của linh kiện, và khi điều đó loại linh kiện ra, tuyến lặng lẽ thành hàn tay ở mặt thứ hai — thứ đọc như một khoản tiết kiệm trên báo giá và hiện ra thành giờ công ở xưởng.
- Đổi tuyến là khởi động lại đồng hồ. Khi dây chuyền đã chạy, một tuyến khác nghĩa là stencil mới hoặc pallet mới, chương trình phải chỉnh lại và mẫu đầu tiên mới, nên giá và ngày giao hàng bắt đầu lại thay vì được điều chỉnh.
- Hai báo giá chỉ so được khi cùng tuyến. Cùng số mặt, cùng cách hàn xuyên lỗ, cùng độ phủ kiểm thử, cùng điều kiện giao hàng — những gì khác làm đơn lặp lại dịch chuyển được trình bày ở Lắp ráp PCB sản lượng nhỏ và lớn, còn giới hạn công nghệ sau mỗi tuyến nằm trên trang năng lực.
