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本日は、1500個までのコンポーネントを多数搭載したボードに高品質の実装を実現する方法について説明します(タイトな取り付けで、または1-2枚のボードを同時に組み立てた場合、さらに多くのことが可能になりました)。 通常、このような複雑な設置の必要性は、最初のレイアウトまたはいくつかのサンプルの製造時に発生し、PCBトレース(主な難点)が正しいことを確認するか、1回限りの生産で行います。 このようなレイアウトを受け取ったら、ソフトウェアのデバッグを開始し、ボードを調整できます。 この場合、工場での組み立ては、そのコスト、設計文書の準備、コンポーネントの選択、タイミング、プロトタイピングなど、完全に適切ではありません(8Mbの画像カットオフの下)。
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図 1.コンポーネント0402(裏面)を備えた既製の回路基板。
それでは、必要なものを定義することから始めましょう。 すべての表面実装は、はんだごてとワイヤーのはんだよりも数倍速くて優れているため、ヘアドライヤーとはんだペーストで実行されます。
1.はんだ付けステーション(たとえば、Lukey 852D + 10mmノズル付き)。
2.薄い非磁性ピンセット(コンポーネントの取り付け用)。
3.広いグリップのピンセット(はんだペーストを塗布するため)。
4.フラックス(たとえば、Amtech NC-559-ASM、または他の非洗浄)。
5.はんだペースト(はんだペーストW001)。
6.良い光とテーブル。
7.ブラシ/バス/アルコールで回路基板を洗い流します。
その過程で、何かがあることが明らかになるので、ここではそれに焦点を合わせません。 まず、すべての準備を行い、はんだ付けの技術を理解します。 2つの表面をはんだ付けするには、まず錫メッキし、次に互いに寄りかかって加熱し、錫が完全に溶けた後、冷却する必要があります。 これは簡単です。 高品質のはんだ付けには、介在物、シェル、クラックがなく、均一な構造です。 はんだの冷却は定常状態で行う必要がありますが、この場合のみ、正しく凝固します。
はんだペーストは少し変更する必要があります。 よく重なり、均等に広がるためには、フラックスで約2:1の比率で希釈する必要があります(均一な塊によく混ぜます)。 場合によっては、たとえば、すべてのパッドの面積が大きい場合、はんだの厚さをわずかに厚くする必要があり、その逆も同様です。
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図 2.はんだペースト。
設置プロセス全体を段階的に説明するために、さまざまなコンポーネントが配置されている小さなボードの一部をはんだ付けします。 最初に行うことは(ボードが生産からのものであり、クリーンである場合)、それにはんだを塗布することです。 特定の器用さを備えた最も簡単で最速の方法は、幅の広いピンセット(またはヘラ)を使用したアプリケーションです。 以下は、はんだ付けプロセスのスライドです。 一度に、少量のはんだを取り、ボード上の均一で薄い層(スパチュラのような)できれいに塗布する必要があります。 加熱中に大量のフラックスのために、それを接触パッドに排他的に適用する必要はありません、余分な錫は接触パッドに移動するか、手動で接触パッドに移さなければならないボールになります(以下にその方法を説明します)。
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図 3.ボードにはんだを塗布するプロセス。
コンポーネントの配置。 はんだペーストを塗布した直後にすべてのコンポーネントを配置できるわけではありません。 たとえば、リード間隔が0.8 mm未満のLQFPケースの要素は、少し遅れて取り付ける必要があります-ヘアドライヤーによる最初のウォームアップの後、そうしないと端子間で短絡が発生し、取り外しが困難になります(もちろん、「ブレード」を使用できますが、それなしで行います)。 そのため、まず、QFNパッケージにSMDコンデンサ、抵抗、ダイオードなどのコンポーネントをインストールします。 このためには、薄い非磁性ピンセットが必要です。 コンポーネントをすばやく簡単に検索するには、Altium Designerの検索を使用します(プロジェクトはそれぞれそこで行われます)。 コンポーネントの検索は、左から右、上から下に実行され、コンポーネント(たとえば、コンデンサ100n)を選択し、それらをすべて見つけて、ボードにインストールします。
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図 4.ボードにコンポーネントをインストールします。
複数のボードを組み立てる必要がある場合は、一度に2枚または4枚のボードにコンポーネントをインストールすることをお勧めします。この場合、間違った場所でのコンポーネントのインストールエラーの可能性が減少するため、全体のアセンブリ時間も大幅に短縮されます。 アセンブリを簡素化するために、コンポーネントをレジに配置することができます。そうすれば、コンポーネントを取り出しやすくなり、その場所がすぐに記憶されます。 必要なすべてのコンポーネントをインストールしたら、加熱とはんだ付けを直接開始できます。 ボードは、強い熱を恐れない平らな面に置く必要があります。 左手では、右のピンセットでヘアドライヤーを保持する必要があります。 温度(インジケーターに設定)は約390度です。 -これはかなり高い温度ですが、このステーションではこの値が正常です(コンポーネントのはんだ付けの温度に特別な制限がない場合)。 はんだ付けプロセスは、基板の個々の部品の加熱(部品をできるだけ均等に行う必要があります)に削減されます。部品はその上に置かれ、PCBの過熱と「膨張」を防ぎます。 少数の大きなポリゴンと4つのレイヤーを持つボードの場合、温度を360度に下げる必要があります。 加熱中、スズの溶融状態を監視すると同時に、ピンセットでパッド上のコンポーネントを修正する必要があります。 特に、フラックス上で「浮遊」し始め、回路基板上で混ざり合う可能性があるため、サイズ0402のコンポーネントに注意してください。 はんだ付けのプロセスでは、スズがボールに転がり、いくつかのパッドの間に「スティック」が形成されます。これは、ピンセットで捕らえたコンポーネント(たとえば、コンデンサー)を使用して除去します(覚えておくべき主なことは、コンポーネントの取り出し元です)。 彼は余分な錫を集め、それを大きなパッドに移します。 これはすべて、フラックスが乾燥するまで、ボードが温まるときに行う必要があります(最初にうまくいかなかった場合は別に適用できます)。 コンポーネントの最初のバッチをはんだ付けすると、ボードは次のようになります。
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図 5.最初のウォームアップ。
はんだ付けがより便利であることを示すために、SOICを意図的にインストールしませんでした。 LQFPおよびSOICにコンポーネントをインストールする前に、薄いフラックススタンドを(錫メッキ!)コンタクトパッドに適用する必要があります。これにより、はんだ付けが改善されます。 次に、残りのコンポーネントをインストールします。 コンポーネントのピンピッチが小さいほど、より正確に配置する必要があることに注意してください。 たとえば、LQFP64パッケージのSTM32F107は、ウォームアップ中にピンセットで持ち上げられません。これは、リードピッチの半分以上(0.25 mmのみ)を移動すると、スズが隣接するパッドに注がれるためです。 ボードを予熱するためにSOICを上げることができます。これは、プラスチックケースのコンポーネント(リレー、コネクタ、オプトカプラなど)にも当てはまります。 2回目のウォームアップ中に、ボード全体をウォームアップする必要はなくなりました。必要なコンポーネントがインストールされている場所に制限できます。 はんだ付けと洗浄後、ボードは次のようになります。
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図 6. 2回目のウォームアップ。
このボードには両面実装があります。 一方、コンポーネントをはんだ付けすると、下部のコンポーネント(以前に取り付けられていたもの)が動き出します。 これを防ぐには、ボードを取り付けラックに取り付ける(ホルダーに固定する)か、既に表面にはんだ付けされているコンポーネントが接触しないようにいくつかのコネクタを取り付ける必要があります。 出力コンポーネントの高品質のはんだ付けには、いくつかのトリックもあります。 私は常に、それぞれ直径0.5 mmのフラックス(たとえばRA-0.5)を使用したはんだを使用します。 メタライズされた穴とコンポーネントアウトレット間のはんだの正しい流れを得るために、はんだ付けの過程で、はんだごて、コンタクトパッド、コンポーネントリード、はんだの4つのオブジェクトが常に接触している必要があり、これは次のように行われます: 「パッド」、次にはんだを持ち込み、コンポーネントと「パッド」の出力に可能な限り近づけて、はんだごてに寄りかかります。 この結果、はんだは加熱された穴に流れ込み、小さな「流入」を形成します。その後、はんだを除去し、その後、出力と「パッド」からはんだごてを除去する必要があります。
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図 7.出力コンポーネントのはんだ付け。
次の記事では、ヘアドライヤーを使用してBGAコンポーネント(BGA84、BGA78、BGA620、さらにはBGA1084)をインストールする方法について説明します。 同様に、特殊な赤外線はんだ付けステーションを使用してBGAをインストールすることの長所と短所もあります。
PS:手動インストールのトピックに関するヒントがあれば、喜んで聞きます。不明な点があれば教えてください。