Wysłany: 2024-08-23 Źródło: Ta strona
Technologia Mount Surface Mount (SMT) to metoda stosowana w produkcji elektronicznej, w której komponenty są bezpośrednio montowane na powierzchni płyt drukowanych (PCB). SMT stał się standardowym procesem produkcyjnym w branży elektronicznej ze względu na jego wydajność, opłacalność i zdolność do produkcji kompaktowych, wysokowydajnych urządzeń elektronicznych. W tym artykule szczegółowo zbadamy proces produkcji SMT, w tym każdy krok i powiązane warunki.
Przed zanurzeniem się w proces produkcji SMT ważne jest, aby zrozumieć niektóre kluczowe terminy:
PCB (płytka drukowana) : płyta używana w elektronice do mechanicznego wspornika i elektrycznego łączenia komponentów elektronicznych.
SMD (urządzenie do montażu powierzchniowego) : komponenty zaprojektowane tak, aby były zamontowane bezpośrednio na powierzchni PCB.
Pastna lutu : mieszanka sproszkowanego lutu i strumienia używanego do przymocowania SMD do PCB.
STOWANIE DURNIKOWE : Proces, w którym pasta lutownicza jest podgrzewana do punktu topnienia, aby stworzyć stałe połączenia elektryczne i mechaniczne między komponentami a PCB.
AOI (automatyczna kontrola optyczna) : oparty na maszynie proces kontroli wizualnej, który wykorzystuje kamery do wykrywania defektów w PCB.
Axi (automatyczna inspekcja rentgenowska) : metoda kontroli wykorzystująca promienie rentgenowskie do sprawdzania połączeń lutowych i połączeń ukrytych pod komponentami.
SPI (inspekcja pasty lutowniczej) : proces sprawdzania jakości zastosowania wklejania lutu na PCB.
Proces produkcji SMT składa się z kilku kroków, z których każdy ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia niezawodnego umieszczania i lutowania komponentów elektronicznych na PCB. Poniżej znajduje się szczegółowy przegląd każdego etapu procesu SMT.
Pierwszym krokiem w procesie produkcyjnym SMT jest nakładanie pasty lutowniczej na płytkę drukowaną. Pastowa lutu jest lepką substancją wykonaną z maleńkich piłek lutowych zmieszanych z strumieniem. Jest stosowany do obszarów PCB, w których elementy będą zamontowane, zwykle na metalowe podkładki.
Wyrównanie szablonu : metalowy szablon z wycięciami odpowiadającymi lokalizacjom podkładki lutowniczej na PCB jest umieszczany nad planszą. Stencil działa jak maska, aby zapewnić, że paste lutu jest stosowane tylko do pożądanych obszarów.
Wklejanie aplikacji : Squeegee lub podobne narzędzie rozprzestrzenia wklej lutu przez szablon, wymuszając ją przez otwory na płytkę drukowaną poniżej. Grubość i jednorodność warstwy pasty mają kluczowe znaczenie dla zapewnienia odpowiedniego przymocowania komponentu i lutowania.
Usunięcie szablonu : szablon jest starannie podniesiony, pozostawiając precyzyjnie zdeponowaną pastę lutowniczą na podkładkach PCB.
Właściwe zastosowanie wklejania lutowania ma kluczowe znaczenie, ponieważ określa jakość połączeń lutowniczych i ogólną niezawodność montażu.
Po zastosowaniu pasty lutowniczej następnym krokiem jest inspekcja pasty lutowniczej (SPI) . Ten krok jest niezbędny, aby pasta lutownicza jest poprawnie zdeponowana na PCB.
Zautomatyzowana kontrola : Maszyny SPI wykorzystują kamery i czujniki do skanowania PCB i pomiaru objętości, wysokości, powierzchni i pozycji depozytów wklejania lutu.
Kontrola jakości : Dane dotyczące kontroli są analizowane w celu wykrycia wszelkich wad, takich jak niewystarczająca pasta, nadmiar pasty lub źle wyrównane depozyty. Wady te mogą prowadzić do słabych połączeń lutowych, niewłaściwego umieszczenia komponentu lub zwarć.
Pętla sprzężenia zwrotnego : Jeśli wykryto wady, można wprowadzić korekty do konfiguracji drukarki wklejania lutu lub parametrów procesu, aby naprawić problem. Ta pętla sprzężenia zwrotnego zapewnia wysokiej jakości zastosowanie wklejania lutowania.
Po sprawdzeniu i zweryfikowaniu pasty lutowej następnym krokiem jest montaż chipów , znany również jako umieszczanie komponentów.
Przygotowanie komponentów : Komponenty SMT lub SMD są dostarczane w kołowrotkach, tacach lub rurkach i podawane do maszyny do wybierania i miejsca.
Pick-and-miejsce : maszyna do pick-and-miejsca używa ramion robotycznych wyposażonych w dyszę próżniową do zbierania komponentów z podajników i umieszczania ich na podkładkach na PCB. Wysoka precyzja maszyny zapewnia, że komponenty są dokładnie ustawione zgodnie z konstrukcją PCB.
Wyrównanie i umieszczenie : Maszyna wykorzystuje systemy widzenia i algorytmy wyrównania, aby upewnić się, że każdy komponent jest prawidłowo umieszczony. Szybkość i dokładność nowoczesnych maszyn do wybierania i miejsca pozwalają na produkcję o wysokiej przepustowości.
Montowanie chipów jest kluczowym krokiem, ponieważ każde niewspółosiowość lub niewłaściwe umieszczenie może spowodować wadliwe płyty wymagające kosztownego przeróbki lub złomowania.
Po zautomatyzowanym umieszczeniu komponentów często istnieje potrzeba kontroli wizualnej i ręcznie umieszczania niektórych komponentów.
Kontrola wzrokowa : Wykwalifikowani operatorzy wizualnie sprawdzają płyty w celu sprawdzenia niewspółosionych komponentów, brakujących części lub wszelkich oczywistych wadów, których maszyny mogły pominąć. Ten krok często odbywa się za pomocą narzędzi powiększających lub mikroskopów.
Umieszczenie komponentów ręcznych : niektóre elementy, zwłaszcza te, które są niestandardowe, duże lub wrażliwe, mogą wymagać umieszczenia ręcznie. Może to obejmować złącza, transformatory lub komponenty w kształcie dziwnego, których automatyczne maszyny nie mogą skutecznie obsługiwać.
Korekty : Jeśli stwierdzono, że komponenty są nie na miejscu lub brakuje, operatorzy mogą ręcznie dostosowywać lub dodawać te komponenty, aby zapewnić, że wszystkie części są poprawnie ustawione przed lutowaniem.
Ten krok pomaga zapewnić, że wszelkie błędy z automatycznego procesu zostaną wcześnie złapane, zmniejszając potencjalne wady w produkcie końcowym.
Po wprowadzeniu wszystkich komponentów zespół PCB porusza się, aby lutować w rozdzielczości , w którym pasta lutownicza jest stopiona w celu tworzenia stałych połączeń elektrycznych i mechanicznych.
Strefa podgrzewania : Zespół PCB jest stopniowo podgrzewany w piekarniku z odbłypu w celu usunięcia wszelkiej wilgoci i doprowadzenia płyty i komponentów do temperatury tuż poniżej temperatury topnienia lutownika.
Strefa Soak : Temperatura jest utrzymywana w celu aktywacji strumienia w pascie lutowniczej, która oczyszcza metalowe powierzchnie i przygotowuje je do lutowania.
Strefa rozdzielcza : temperatura jest gwałtownie zwiększona do temperatury topnienia pasty lutowania, powodując stopienie kulki lutowniczej i tworzące połączenia lutu między komponentami a podkładkami PCB.
Strefa chłodzenia : Zespół jest powoli chłodzony w celu zestalenia połączeń lutowniczych, zapewniając silne połączenie mechaniczne i elektryczne.
Dolanie refLow ma kluczowe znaczenie, ponieważ określa jakość połączeń lutowych, co wpływa na wydajność i niezawodność ostatecznego urządzenia elektronicznego.
Po lutowaniu reflow, zespół przechodzi zautomatyzowaną kontrolę optyczną (AOI) w celu wykrycia wszelkich wad w umieszczaniu lub lutowaniu komponentów.
Obrazowanie o wysokiej rozdzielczości : Maszyny AOI wykorzystują kamery o wysokiej rozdzielczości do przechwytywania szczegółowych obrazów zespołu PCB pod wieloma kątami.
Analiza obrazu : Maszyna porównuje przechwycone obrazy ze znanym dobrym odniesieniem, szukając odchyleń, takich jak brakujące komponenty, nieprawidłowa polaryzacja, mosty lutownicze lub nagrobek (gdzie komponenty stoją na jednym końcu).
Wykrywanie defektów : System AOI flakuje wszelkie wady przeglądu. Tablice o wykrytych wadach są wysyłane do przeróbki, albo oznaczone do dalszej kontroli.
AOI pomaga utrzymać wysoką jakość, zapewniając, że tylko wolne wady płyty przejdą do następnego etapu produkcji.
W przypadku komponentów z ukrytymi połączeniami lutowymi, takimi jak tablice siatki kulkowej (BGA) , do sprawdzenia jakości lutu wymagana jest automatyczna inspekcja rentgenowska (AXI) .
Obrazowanie rentgenowskie : Axi Maszyny używają promieni rentgenowskich do penetracji PCB i tworzenia obrazów złączek lutowanych ukrytych pod komponentami.
Analiza defektów : obrazy rentgenowskie są analizowane w celu sprawdzenia wad, takich jak puste przestrzenie, mosty lutownicze lub niewystarczające pokrycie lutownicze, które nie są widoczne poprzez kontrolę optyczną.
Zapewnienie jakości : tablice z wadami są oznaczane do przeróbki lub złomowania, w zależności od nasilenia i wykonalności.
AXI jest niezbędne do zapewnienia niezawodności komponentów z ukrytymi połączeniami lutowymi, ponieważ niewykryte wady mogą prowadzić do awarii urządzenia.
Ostatnim krokiem w procesie produkcji SMT jest testowanie w obwodzie (I.C.T) lub test funkcjonalny , aby upewnić się, że zespół PCB spełnia wszystkie specyfikacje elektryczne i funkcjonalne.
Testowanie w obwodzie (I.C.T) : Ten test sprawdza poszczególne elementy na płytce drukowanej, takie jak rezystory, kondensatory i IC, aby upewnić się, że są one poprawnie umieszczone i funkcjonujące. I.C.T sprawdza również szorty, otwierają i poprawne połączenia lutownicze.
Testowanie funkcjonalne : W tym teście PCB jest zasilana, a określone funkcje są testowane, aby zapewnić, że płyta działała zgodnie z oczekiwaniami. Testowanie funkcjonalne symuluje rzeczywiste warunki pracy, z którymi napotka PCB w końcowej aplikacji.
Identyfikacja wad i przeróbka : Jeśli jakiekolwiek wady zostaną zidentyfikowane podczas testów I.C.T lub funkcjonalnych, tablica jest odesłana do przeróbki. Może to obejmować wymianę komponentów, ponowne rozmieszczenie lub dostosowanie ustawień montażu.
I.C.T i testy funkcjonalne to ostatnie kroki w celu zapewnienia jakości i funkcjonalności produktu końcowego, minimalizując ryzyko wadliwych produktów docierających do klienta.
Proces produkcji SMT obejmuje kilka precyzyjnych kroków, od drukowania wklejania lutu po końcowe testy funkcjonalne. Każdy krok ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia jakości, niezawodności i wydajności ostatecznego produktu elektronicznego. Rozumiejąc szczegóły każdego etapu procesu SMT, producenci mogą wytwarzać wysokiej jakości elektronikę, która spełnia dzisiejsze wymagające standardy.