Piirilevyn ladonta (PCB Assembly)
Piirilevyn ladonta on prosessi, jossa elektroniset komponentit asennetaan ja juotetaan piirilevylle. Se on keskeinen vaihe elektroniikkateollisuudessa, sillä ilman toimivia piirilevyjä ei olisi myöskään toimivia elektroniikkalaitteita.
Piirilevyn ladonta vaatii huolellisuutta sekä osaavaa ammattitaitoa, sillä väärin ladotut komponentit voivat johtaa laitteen rikkoutumiseen tai toimintahäiriöihin.
Tutustumme tässä artikkelissa nyt tarkemmin piirilevyn ladontaan sekä työhön liittyviin tekijöihin.
Mitä tarkoittaa piirilevy?
Piirilevy, eli PCB (Printed Circuit Board), on alusta, joka mahdollistaa elektronilaitteiden toimivuuden. EMSG:n artikkelissa kuvataan tätä hyvin:
“Piirilevyt ovat nykyaikaisten elektronisten laitteiden perusta. Ne tukevat ja yhdistävät sähköisesti elektronisia komponentteja.”
Piirilevyjen avulla yhdistetään siis elektronisia komponentteja sähköisillä johtimilla ja liitännöillä toisiinsa. Piirilevy on olennainen osa lähes kaikkia elektronisia laitteita, kuten tietokoneita, puhelimia ja kodinkoneita
Piirilevy voi olla yksipuolinen, kaksipuolinen tai monikerroksinen, mikä mahdollistaa monimutkaisempienkin piirien toteuttamisen.
Mitä piirilevyladonnalla tarkoitetaan?
Piirilevyn ladonta voidaan tehdä joko käsin tai automaattisesti. Käsinladonta on yleensä hitaampaa ja soveltuu vain helppojen prototyyppien valmistukseen tai pieniin tuotantosarjoihin. Pienimmät pintaliitoskomponentit ovat niin pieniä, että niitä on lähes mahdoton latoa käsin. Automaattisessa ladonnassa hyödynnetään ladontakonetta, jonka avulla komponentit saadaan asennettua nopeasti ja tarkasti paikalleen.
Pintaliitoskomponentit (SMD) ja läpijuotettavat komponentit (THT) vaativat erilaisia ladontatekniikoita. SMD-komponentit asennetaan suoraan piirilevyn pintaan, kun taas THT-komponenttien jalat työnnetään piirilevyn läpi ja juotetaan toiselle puolelle.
Kuten Robert Sheldon artikkelissaan kirjoittaa, nykypäivänä piirilevyissä suositaan pinta-asennuskomponentteja, sillä ne vaativat vähemmän tilaa ja ovat tehokkaampia. Ne on kuitenkin hieman vaikeampi koota, mutta ladontakoneiden avulla ladonta on nopeampaa kuin THT-komponenttien ladonta. Toteutamme piirilevyladontaa usealla eri tavalla. Tarjoamme asiakkaillemme niin pintaliitosladontaa, läpiladontaa/käsiladontaa ja erikoisprosessejakin. Elektroniikan valmistus-palveluihimme voit tutustua tarkemmin täältä.
Piirilevyn valmistusvaiheet
Piirilevyn valmistus on monivaiheinen prosessi, joka vaatii alan osaamista ja ammattitaitoa.
Piirilevyn ladonnan eri työvaiheita ovat mm.:
- Vastaanottotarkastus komponenteille ja piirilevyille (IQC)
- Ohjelmointi ladontalinjastolle (Pastanpaino, Ladonta, Juotos, AOI)
- Linjaston valmistelu
- Pastanpaino
- Ladonta
- Reflow juotos / Höyryjuotos
- Visuaalinen tarkastus (AOI)
- TH ladonta / Käsiladonta
- Aaltojuotos / Selektiivijuotos / Manuaalijuotos
- Jälkikäsittely (Underfill, Lakkaus, Pottaus, Valu)
- Ohjelmointi / Testaus
- Depanelointi
- Pakkaus
Ennen piirilevyn valmistusta ja ladontaa tulee työ suunnitella huolellisesti. Hyvällä suunnittelulla ja laadukkaalla toteutuksella varmistetaan piirilevyn toimivuus.
Mitä ovat piirilevyn komponentit?
Piirilevyt ovat yksi elektronisen laitteen pääkomponenteista, mutta myös piirilevy itsessään sisältää useita komponentteja ja niillä jokaisella on oma tehtävänsä.
Nämä piirilevyn osat, eli komponentit, vastaavat yhdessä piirilevyn muodosta ja toiminnasta.
Piirilevykomponentteja on kolmea eri tyyliä, joita avaamme nyt hieman tarkemmin.
Aktiiviset komponentit
Aktiivisia komponentteja ovat esimerkiksi transistorit, diodit, prosessorit sekä piirit. Aktiivisilla komponenteilla tarkoitetaan komponentteja, jotka osallistuvat nimensäkin mukaisesti aktiivisesti piirin sähkötoimintaan tai energian tuottamiseen.
Aktiiviset komponentit ovat niitä elektronisia osia, jotka voivat esimerkiksi vahvistaa signaaleja, suorittaa laskentaa tai toimia kytkiminä.
Transistorit ovat puolijohteita, jotka toimivat kytkiminä ja vahvistimina, ja ovat keskeisiä sekä analogisissa että digitaalisissa piireissä. Diodit sallivat virran kulkea vain yhteen suuntaan ja niitä käytetään muun muassa virransyötön suojauksessa ja signaalin suuntauksessa. Prosessorit ja integroidut piirit (IC) ovat monimutkaisia komponentteja, jotka sisältävät lukuisia transistoreita ja muita komponentteja samassa paketissa.
Passiiviset komponentit
Passiiviset komponentit ovat elektronisia osia, jotka eivät vahvista signaalia eivätkä osallistu aktiivisesti piirin toimintaan. Ne ovat kuitenkin välttämättömiä komponentteja piirin toiminnan kannalta.
Passiivisia komponentteja ovat esimerkiksi vastukset, kondensaattorit, kelat ja kiteet.
Vastukset rajoittavat virran kulkua ja säätävät jännitetasoja piireissä. Kondensaattorit varastoivat sähkövarausta ja vapauttavat sitä tarpeen vaatiessa, mikä auttaa suodattamaan signaaleja ja tasaamaan virtalähteitä. Kelat (induktanssit) taas varastoivat energiaa magneettikenttään. Niitä käytetään esimerkiksi suodattimissa ja virtalähteissä.
Kiteiden tehtävänä on tuottaa tarkkoja taajuuksia ja kellosignaaleja, joita tarvitaan aikataulutukseen ja synkronointiin elektronisissa laitteissa.
Elektromekaaniset komponentit
Elektromekaaniset komponentit yhdistävät sähköiset ja mekaaniset ominaisuudet.
Elektromekaanisia komponentteja ovat esimerkiksi liittimet, piezot, kytkimet ja sulakkeet.
Liittimet mahdollistavat piirilevyjen ja muiden elektronisten osien kytkemisen toisiinsa sekä muihin ulkoisiin laitteisiin. Piezosähköiset komponentit (Piezot) muuttavat mekaanisen energian sähköiseksi energiaksi ja päinvastoin, ja niitä käytetään muun muassa antureina sekä äänikomponenteissa.
Kytkimet ovat mekaanisia laitteita, jotka avaa tai sulkee sähköpiirin, ja niitä käytetään manuaaliseen ohjaukseen.
Sulakkeet suojaavat piirejä ylikuormitukselta ja oikosuluilta katkaisemalla virran, jos se ylittää turvallisen rajan.
Piirilevyn valmistus ja tilaus Suomesta
Nyt siis tiedämme, että piirilevyt ovat tärkeä osa useita tuotteita, mutta mistä löytää luotettava kotimainen piirilevyn valmistaja?
Me Ele-Onella olemme toimineet elektroniikan valmistuksen parissa jo neljännesvuosisadan ajan. Olemme jatkuvasti kehittyvä, monipuolista palvelua tarjoava perheyritys. Tarjoamme asiakkaille taattua laatua avaimet käteen-periaatteella.
“Johtavana toiminta-ajatuksenamme on kotimainen valmistus, hyvä asiakaspalvelu ja laadukkaat tuotteet.” Mikäli kaipaat piirilevyn valmistukseen ja ladontaan apua, ota yhteyttä meihin, niin suunnitellaan tuotteenne tuotantoa yhdessä.
Yhteenveto
Piirilevyn ladonta on keskeinen vaihe elektronisten laitteiden valmistuksessa. Pcbcartin artikkelissa kuvataan hyvin sitä, kuinka merkittäviä tekijöitä piirilevyt ovat meidän jokaisen elämässä:
“Elektroniikka on olennainen osa jokapäiväistä elämäämme. Kaikki älypuhelimistamme autoihimme sisältää elektronisia komponentteja. Ja jokaisen elektroniikan ytimessä on piirilevy.
Useimmat ihmiset tunnistavat piirilevyt nähdessään ne. Nämä ovat pieniä vihreitä siruja, jotka on peitetty linjoilla ja kupariosilla, ja ne löytyvät perattujen elektronisten laitteiden sydämestä.”
Piirilevyn valmistus ja ladonta mahdollistaa erilaisten elektroniikkatuotteiden, kuten tietokoneiden, matkapuhelimien sekä kodinkoneiden, toiminnan.Piirilevyn ladonnan vaiheet vaihtelevat esimerkiksi valmistusmäärän, komponenttityypin sekä toiminnallisten vaatimusten mukaan.
