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PCB在完整電子產品生產流程中的重要性

time : 2019-04-09 10:22       作者:凡億pcb

近來去一家綜合化的攝像頭開發生產廠家全程參觀了J-CAM的全套生產過程。從外觀設計,PCB電路板設計、精密模具設計制造、注塑成形、無塵車間噴油、電路板SMT高速貼片、插件、裝配、檢測、包裝。
出色的攝像頭不僅需要有出色的效果,同樣,也要有吸引人的外觀。成功的外觀設計,需要出色的設計理念,但要把將這理念在具體實物體現出來,又需要精湛的工藝。
設計篇  1.外觀設計  據凡億pcb設計小組介紹,攝像頭前期設計的工作也很復雜。
一個新的攝像頭的誕生,最初由設計師的靈感而成,設計師首先用手畫草圖,將自己的的想法粗略地在紙上體現,畫出簡易的大體外觀。
在ID小組討論后決定后,用Rhino犀牛工業造型軟件先畫幾個三維的外觀效果圖,經討論大致確認后,把這個粗略的外觀圖紙文件送去打版中心進行CNC三維雕刻打“手版”,然后對實體模型進行評審,然后會根據模型計師進行不斷的修改,這個過程是要將攝像頭的最后所要實現的外觀確認。外觀打樣后,即進行結構論證和設計工作,一般使用
“PRO-E”軟件,結構設計。
在設計底座時,就打了很多個樣版。設計師根據市場的調研,發現現大多數的攝像頭的底座都是“夾子”,這種夾子在夾筆記本就還可以,但在設計很個性的液晶顯示器上很多是夾不著的,有太厚的原因,背板是不規則。設計師專門設計了一個萬能的“掛座”,這是一個根據力學原理來設計的底座,不用夾子也可以很輕松的掛在筆記本和液晶顯示器上,同樣也可以放在桌面或CRT顯示器上。這個“掛座”很費精力,材料、模具應如何設計、出模方式等,都跟模具設計師做了大量的討論構通,也打了很多的樣版來做試驗。在結構設計階段,需要豐富的模具知識,跟模具設計師的大量溝通。
具體的內部尺寸確定,那時設計師就可以將PCB板的尺寸給硬件工程師,在設計同時,PCB的設計從現在開始也在同步地進行,相互之間也要做大量的溝通,有時為了爭一點點空間,相互爭個面紅耳斥。
為了檢查結構尺寸和PCB板的配合,還要做結構手板,經過檢測,如果外觀有問題或者內部結構與PCB板不合,再進行修改。修改外觀其實是一個反復的過程,直到所有的設計達到最好的配合,最終確定模具,才正式開始交PRO-E圖紙給專業的模具廠制造模具。從外觀到結構,這個設計的時間最長,不確定的因素也很多,通常要兩三個月,之后就快起來了。
外觀設計的工序:  1、靈感:手繪草圖
確認大體外觀  2、實踐:軟件pro-e或犀牛等畫出大致外觀  3、初期顏色確定:用3D
MAX進行渲染  4、用pro-e做出內部的結構,實現外觀所需要的  5、做手版,目的:確認外觀、檢查結構與PCB配合  6、修改結構圖  7、制造模具(大約30天)
pcb
二、PCB板的設計  外觀的內部結構確定的同時,硬件工程師就可以根據所給的內部結構尺寸,繪制原理圖。首先是確定方案,因為攝像頭有多種方案可以選擇,所以就首先要確定好方案。然后才能用POWERPCB軟件,開始繪制原理圖。
原理圖繪制好后,將其轉換成網表,再在POWERPCB里面把網表導入POWERPCB
,制作成PCB文件。然后開始繪制PCB板邊框,將模具所要求一些固定的位置譬如定位孔、燈、電源插座的位置最先確定下來。再對PCB板進行布局、布線。布局主要是保障大功率元件要互相隔遠點,濾波電容要和其對應的IC管腳挨近點等;布線主要考慮的是:電源和地線盡量粗,容易受干擾的線要注意保護等。
然后就是整理BOM表,根據原理圖,看有沒遺落以及多出元件。檢查無誤后,就可以發手板了。手板的制造有一定的時間,制作完后,再返回給硬件工程師進行貼元件、調試。調試就是看效果如何,如果效果不滿意,就繼續進行修改,調試,反復達到最好效果。
大體的設計流程:  1.確定方案,比如中星微7131R+301L,或者鎂光+松翰120等.  2.根據方案繪制原理圖  3.將原理圖導成PCB文件  4.繪制PCB邊框,及其模具所要求的固定位置.  5.對PCB板進行布局,布線.  6.整理BOM表  7.檢查無誤后,發手板.  8.手板打回后,貼元件,然后調試.  9.調試無誤后,開始生產
三、模具制造(過程大約需要30天)  外觀設計已經確定好了,就是將理念中的設計,變成現實中的模具。這個階段是和PCB設計同時進行的。因為是新開模具,從設計到實際的注塑,有許多問題都有待解決。因為如果品結構設計的不合理,就容易引起產品的各種缺陷:縮印、熔接痕、氣孔、變形、拉毛、頂傷、飛邊。所以模具制造要綜合考慮成品后工藝性和零件性能
,注意模具的開模方向和分型面 ,盡量消除分模線對外觀的影響,以保證模具的美觀性和性能。
模具完成后還需做最終的檢查,
確認產品圖紙和實物(樣品)的形狀差異,確認表面的粗糙、拉傷等等問題,還要進行全體長、寬、高和彎曲度等等的確認。
生產篇  一、外殼的生產  1、注塑
模具制造好了,就可以注塑了,通常到這個階段,容易出現不良現象,譬如充料不足、溢料、龜裂、氣泡等等問題,這些都需要模具設計師、注塑師一起討論解決。所以每一次的注塑都要耗費設計師們許多精力去解決這些問題,讓模具盡量做到最完美。
2、噴油工序
外觀的顏色確定了,外殼進行大量注塑生產后,得到“素材”,接著就是進行噴油這道工序。這到工序絕對是精密嚴謹的過程,一個成功的噴油,需要這樣一個車間10萬級無塵車間。要得到好的噴油效果,首先必須解決的關鍵問題是如何將底料沾的灰塵除去。開始是人工檫拭表面的灰塵,做最初期的除塵處理,然后用鼓風機吹,做二次除塵,除塵這道工序關系到噴出來的后的效果如何,所以至關重要,而除塵最重要方式“靜電除塵”。將經過初期除塵處理的模具底料固定在支架上,大概4個一組,通過流水線進入“靜電除塵柜”內,進行比較徹底的清理。
(靜電除塵噴槍)
成功除塵后的模具,再通過流水線,進入“底漆噴柜”,底漆需要噴幾道,裝在支架的底料在噴漆的時候是高速旋轉的,以保持噴漆的厚度均勻。
外殼噴漆
底漆噴好后,就是噴面漆,仍舊是流水線自動作業,最后是噴UV漆。UV漆就是最表面保持面漆無論磕碰,或者用手指甲刮也不留下痕跡的最關鍵一道漆。所有噴漆完后,最重要的烘干,特別是噴過UV漆后,如果任由晾干,恐怕要等一年的時間!所以需要采用紫外線照射烘干技術,只需要很短的時間就可以讓漆干透。
(因為是紫外線烘干,所以不可靠近拍攝,只能通過UV固化檢查口看到里面反射的強光)
噴油過程:  1、除塵:手檫,鼓風機吹保持底料表面的清潔  2、將起固定在支架上,幾個一組  3、進入靜電除塵  4、噴底漆,至少幾道  5、噴面漆  6、噴UV漆  8、紫外線烘干
pcb設計
二、PCB板的生產  PCB板生產與外殼的生產是同時進行,根據已經設計好的PCB板文件以及要求進行大量生產后,再根據BOM表和絲印圖進行貼片,按照要求焊上PCB元件。生產完畢后,再進行測試,保證生產出來的是合格品。這整個過程才是完整的PCB板生產。
首先是給PCB板刷錫膏。刷之前PCB板要進行高打100多度的烘烤,將水分都蒸發。然后工人會檢查一下PCB板是否有斷裂等問題,將有問題的PCB板挑出。留下合格的PCB板刷錫膏。將PCB板放在特制的鋼網板下,對應相應需要刷錫膏的點。上面機器一過,就將錫膏均勻的刷在PCB板子上。這里的鋼網板可是特別制作給此款攝像的,這里要說明的是,每一款不同產品的鋼網板都是特別制作的,以對應相應需要刷錫膏的地方。
(正在上錫膏,PCB板在中間的鋼網板下相應的位置)
大致檢查完刷完錫膏的PCB板是否均勻,接著就是給PCB貼片了,貼片的工序采用全自動方式。首先將需要的物料分別裝入相應的裝料盤呢,用電腦設計好程序,貼片機按照程序,接受各種貼片元件的自動貼片。像SENSOR這樣的元件就是用貼片機“貼”上去的。
(自動貼片)
所有元件貼完后,要再檢查一下是否有漏貼現象。之后的PCB板還要過IR爐,進行加熱,讓PCB板的錫膏和貼片元件通過IR爐后,因加熱而更加粘合,整個過IR爐熱度的要求是非常嚴格的,需要分多個階段,循序地開始升溫加熱再加熱,這個過程也由電腦程序在控制著。
由于并不是所有的的元件都是可以自動貼片,有的必須是焊接上去,也有的元件無法經受住IR爐的熱度,所有PCB板還需要進行“后焊”,將剩余的元件人工焊接上去,譬如,USB的線座、晶振、電解、電阻等等。
焊接完元件后,然后檢查是否有漏焊、假焊、虛焊的現象,再進行補焊。
另外整個PCB板生產的過程有一個非常重要卻容易被忽視的環節:因為生產過程難免有粘惹灰塵,而在子彈頭生產中,幾乎在每個生產環節都會用一種特殊的布料-裘皮,將COMS傳感器表面油漬搽、灰塵拭掉,容易因為沾灰而會直接導致以后成像的效果,這個工序就更顯重要!
PCB板生產:  1、刷錫膏  2、貼片  3、過IR爐  4、后焊  5、補焊  6、清潔pcb
裝配篇  一、攝像頭零件的裝配  外殼與PCB全部生產后,就需要將所有零件裝配起來,所謂的裝配并不是將他們簡單的組合。其中的工序也是相當的精細的。
裝配過程有許多工序都是同時進行,這里介紹一些比較重要的過程。
首先介紹一下裝鏡頭:利用手啤機,將鏡頭嘴壓入鏡頭帽中,壓入之前,要先檢查鏡頭嘴是否有破損現象,保證鏡頭是完好無損的,壓入后,也要檢查鏡頭嘴與帽之間是否有空隙,有空隙那就是不合格品,同樣不能用。
鏡頭壓入后,工人在鏡頭嘴與帽之間涂了一層潤滑油,因為鋁合金做的鏡筒和塑膠做的鏡頭座難免因為之間的摩擦而導致磨損,加入一寫潤滑油就可以減輕此的損失,這個工序是很多廠家都沒做到的或者是省略的。
注意要清潔干凈鏡頭,才能保證以后透光度和成像的清晰度。然后將已經生產好的PCB板和鏡頭用螺絲固定好,在裝上調節鏡頭的圈。
而與此同時,外殼也在另一條裝配線上生產著。首先需要檢查一下外殼將有劃傷,磨損等有瑕疵的全部挑出來,這些都是不合格品,不能使用。然后就是將UBS線裝入外殼。然后用螺絲固定攝像頭上半部分,與底座的連接桿。
把已經固定好的PCB板和鏡頭卡入外殼底部,,將尾罩燈裝上,就可以把外殼的上部分也裝上了。再打上螺絲,就可以鎖住上下蓋。最后仍舊不要忘記,把鏡頭的灰塵搽干凈。
底座的需要貼QC、防偽標,還要給子彈頭裝上腳墊。這個工作可以另開一條裝配線同時進行。
(貼防偽標)
將所有配件都裝配好后,需要做的最重要的事就是QA全檢,譬如檢驗一下鏡頭調焦處的松緊度,再進一步的檢查裝配好的攝像頭是否在裝配過程中有劃傷。攝像頭要是完全的合格品,就不單是簡單將所有的零件裝配,更重要的是裝配前后的質檢工作,要產品質量過的硬,就不能在任何的細節上有所馬虎。
(對照色卡檢查色差)
(檢查調節圈以及主體與底座的松緊度)
二、包裝  攝像頭裝配好了,剩下的就是包裝了。將說明書、光盤、合格證等按順序擺放入彩殼內,然后把內托架放入內,就可以把攝像頭放到相應的位置了,放之前仍舊需要檢查一下外殼是否有損傷,有劃痕為不合格品。外包裝上再按順序貼上條形碼。然后就可以裝箱啦!
一個完整的電路產品,最至關重要的一個環節就是pcb的設計與生產,只有這個環節做好了,才能保證產品的質量,凡億pcb專注于pcb電路板的設計生產,為產品保障。