Išsamus SMT surinkimo proceso paaiškinimas: nuo plikos plokštės iki galutinio produkto
Įvadas: SMT surinkimo proceso supratimo svarba
Paviršinio montavimo technologija (SMT) yra šiuolaikinės elektronikos gamybos pagrindas. Ji leidžia dideliu greičiu ir tiksliai išdėstyti komponentus tiesiai ant spausdintinių plokščių (PCB) paviršiaus. Įrenginiams tampant vis kompaktiškesniems, galingesniems ir funkciškai integruotiems, SMT procesai turi užtikrinti nepriekaištingą patikimumą, griežtus tolerancijos nuokrypius ir puikią litavimo kokybę.
Nesvarbu, ar esate projektavimo inžinierius, ruošiantis masinei gamybai, pirkimų specialistas, vertinantis EMS tiekėjus, ar kokybės inžinierius, stebintis išeigų kiekį, labai svarbu suprasti visą SMT procesą.
Šiame straipsnyje pateikiama išsami SMT gamybos linijos apžvalga nuo to momento, kai plikas PCBA patenka į liniją, iki to momento, kai jis tampa visiškai išbandyta, paruošta tiekimui.
1 veiksmas: PCB priėmimas, kepimas ir paruošimas
Prieš patenkant į SMT liniją, plikos spausdintinės plokštės, ypač aukšto dažnio, daugiasluoksnės arba HDI plokštės, turi būti vizualiai ir matmenimis patikrintos. Svarbiausi parametrai yra deformacija, oksidacija kontaktų paviršiuje ir plokštės storis.
Jautrumas drėgmei: Aukšto Tg arba PTFE pagrindu pagaminti laminatai yra jautrūs drėgmei. 4–12 valandų išankstinis kaitinimas 105–125 °C temperatūroje (pagal IPC gaires) apsaugo nuo delaminacijos, mikroįtrūkimų ir tuštumų susidarymo perlydymo metu.
2 veiksmas: litavimo pastos spausdinimas
Litavimo pasta, paprastai sudaryta iš 90 % metalo lydinio ir 10 % fliuso, spausdinama ant atvirų PCB plokščių kontaktų naudojant tikslų nerūdijančio plieno trafaretą.
- Trafareto storis: 100–150 mikronų, priklausomai nuo komponento žingsnio
- Trafareto dizainas: diafragmos dydis, padėklo mažinimo santykiai, laipteliai žemyn
- Spausdinimo parametrai: valytuvo greitis, slėgis, atskyrimo greitis
- Pastos tipas: 3 tipas standartinei pastai, 4 arba 5 tipas smulkiagrūdei arba mikro-BGA pastai
Tikslus litavimo pastos spausdinimas yra labai svarbus norint pasiekti vienodą drėkinimą ir išvengti defektų, tokių kaip tiltelių susidarymas, nepakankamas litavimas ir akmenų susidarymas.
3 veiksmas: litavimo pastos patikrinimas (SPI)
Automatizuotos SPI sistemos naudoja 2D arba 3D lazerinę trianguliaciją, kad išmatuotų:
- Įklijuoti aukštį
- Tūrio konsistencija
- Poslinkio ir trafareto lygiavimas
- Tiltų aptikimas ir tuštumų įvertinimas
SPI yra būtini ankstyvam proceso valdymui, mažinant defektų plitimą vėlesniuose etapuose.
4 veiksmas: didelės spartos paėmimas ir įdėjimas
„Paėmimo ir įdėjimo“ sistema tvirtina SMT komponentus ant litavimo pasta padengtų kontaktų. Šiuolaikinės sistemos gali apdoroti:
- Pasyvieji komponentai, kurių dydis siekia vos 01005
- IC su smulkiapadangiais QFN, LGA ir BGA korpusais
- Neįprastos formos komponentai su pritaikytais regėjimo algoritmais
- Vienalaikis viršutinės ir apatinės pusės išdėstymas
Komponentų tvarkymo aspektai:
- Tiektuvo tipas: ritė, dėklas, lazdelė
- Vizualinis sukimosi ir lygiavimo patikrinimas
- Aukščio ir koplanarumo valdymas
- Apsauga nuo elektrostatinės statinės įtampos surinkimo metu
Tokios mašinos kaip „Yamaha“, „Panasonic“ ar „Juki“ gali pasiekti didesnį nei 80 000 CPH greitį, o tikslumas – geresnis nei ±30 mikronų.
5 veiksmas: litavimas iš naujo
Plokštės dabar patenka į lydymo krosnį, kurioje yra iki 10 temperatūros kontroliuojamų zonų. Kiekviena zona skirta palaipsniui kaitinti plokštę iki lydymosi temperatūros, o tada ją atvėsinti nesukeliant terminio įtempio.
- Įkaitinimo zona: 80–150 °C
- Mirkymo zona: 150–180 °C srauto aktyvavimui
- Perlydymo piko zona: 230–250 °C (priklausomai nuo litavimo lydinio)
- Aušinimo zona: greitas kritimas iki žemesnės nei 180 °C temperatūros, kad susidarytų stabilios jungtys
Kiekvienas PCB mazgas turi būti termiškai profiliuojamas, kad kreivė būtų pritaikyta pagal medžiagų sankaupas, komponentų tankį ir pagrindo šilumos absorbciją.
6 veiksmas: automatizuota optinė apžiūra (AOI)
Po perlydymo AOI aparatai lygina realiuoju laiku lituotos plokštės vaizdą su auksiniu etalonu.
- Poliškumas ir orientacija
- Buvimas ir nebuvimas
- Švino litavimo filė
- Trumpieji jungimai, iškelti laidai ir šaltos jungtys
Šiuolaikiniai dirbtinio intelekto objektai (AOI) naudoja kelių kampų kameras, 3D modeliavimą ir mašininį mokymąsi, kad pagerintų aptikimo rodiklius, ypač didelio tankio išdėstymuose.
7 veiksmas: sudėtingų pakuočių rentgeno patikra
Tokie komponentai kaip BGA, LGA ir QFN turi paslėptas litavimo jungtis po korpusu. Rentgeno spindulių patikra leidžia:
- Litavimo rutulio drėkinimo patikrinimas
- Tuštumų aptikimas maitinimo ir įžeminimo kontaktuose
- Terminio padengimo analizė
- Tiltas ir trumpas identifikavimas
Išplėstinei priežasčių analizei ir gedimų tyrimui galima naudoti 3D KT skenavimą.
8 veiksmas: rankinis patikrinimas ir pakartotinis apdorojimas
Net ir automatizuotose linijose žmogaus įsikišimas reikalingas:
- Vizualinis patikrinimas mikroskopu
- Litavimas glaistymo būdu
- Įbrėžtų arba netinkamai sulygiuotų komponentų keitimas
- BGA perdirbimas naudojant karšto oro perdirbimo stotis
Perdirbimas turi atitikti IPC-7711/21 standartus ir būti užregistruotas atsekamumo sistemoje.
9 veiksmas: grandinės bandymas (ICT) ir funkcinis bandymas (FCT)
Testavimas užtikrina produkto funkcionalumą ir patikimumą prieš pristatymą.
IRT funkcijos:
- Matuoja varžą, talpą, įtampą
- Aptinka atvirus, trumpuosius, trūkstamus arba neteisingus komponentus
- Tvirtinimo pagrindu, naudojant vinių pagrindo kontaktą
FCT savybės:
- Imituoja realaus pasaulio produkto elgseną
- Bendrauja su mikrovaldikliais arba jutikliais
- Gali apimti UART, I2C, SPI arba CAN sąsajų testavimą
10 veiksmas: galutinis surinkimas, ženklinimas ir pakavimas
Kai elektros bandymai atliekami sėkmingai, plokštė pereina prie paskutinių žingsnių:
- Jungčių tvirtinimas ir kabelių jungimas
- Korpuso montavimas arba konforminė danga
- Ultragarsinis arba tirpiklio valymas (pasirinktinai be valymo)
- Lazerinis žymėjimas arba brūkšninių kodų ženklinimas
- Antistatinė pakuotė ir individualus ženklinimas
Pažangūs EMS tiekėjai siūlo visišką atsekamumą pagal partiją, serijos numerį arba vienetą, priklausomai nuo pramonės standartų.
SMT surinkimas yra tiltas nuo projektavimo iki funkcionalumo
SMT surinkimas yra sudėtingas procesas, reikalaujantis tikslaus valdymo, nuolatinio stebėjimo ir tarpdisciplininės patirties. Kiekvienas etapas – nuo pastos užtepimo iki patikrinimo ir galutinio pakavimo – turi būti optimizuotas, siekiant užtikrinti patikimumą ir našumą.
„Rich Full Joy“ palaikome aukšto dažnio, didelės spartos, daugiasluoksnes ir itin svarbias PCB plokštes su:
- Pažangi SMT įranga ir reflow profiliavimas
- Patirtis su BGA, QFN ir RF moduliais
- Įmonės rentgeno, AOI, SPI ir ICT/FCT galimybės
- Trumpi gamybos terminai ir mažos apimties prototipai
- Ilgalaikės partnerystės aviacijos ir kosmoso, telekomunikacijų, medicinos ir automobilių pramonės srityse
Ieškote profesionalaus SMT partnerio savo kitam produktui? Susisiekite su mūsų inžinierių komanda šiandien ir gaukite nemokamą DFM peržiūrą bei greitą kainos pasiūlymą.
