Каков процесс производства SMT?

Технология поверхностного монтажа (SMT) — метод, используемый в производстве электроники, при котором компоненты монтируются непосредственно на поверхность печатных плат (PCBs). SMT стал стандартным производственным процессом в электронной промышленности благодаря своей эффективности, экономичности и способности производить компактные, высокопроизводительные электронные устройства. В этой статье мы подробно рассмотрим процесс производства SMT, включая каждый этап и связанные с ним термины.

Термины, относящиеся к SMT

Прежде чем погрузиться в процесс производства SMT, важно понять некоторые ключевые термины:

1. PCB (Печатная плата): Плата, используемая в электронике для механической поддержки и электрического соединения электронных компонентов.

2. SMD (устройство для поверхностного монтажа): Компоненты, предназначенные для установки непосредственно на поверхность PCB.

3. Паяльная паста: Смесь порошкообразного припоя и флюса, используемая для прикрепления SMD к PCB.

4. Пайка оплавлением: процесс, при котором паяльная паста нагревается до точки плавления для создания постоянных электрических и механических соединений между компонентами и PCB.

5. AOI (автоматическая оптическая проверка): машинный процесс визуального контроля, в котором используются камеры для обнаружения дефектов за PCB с.

6. AXI (автоматизированный рентгеновский контроль): метод проверки с использованием рентгеновских лучей для проверки паяных соединений и соединений, скрытых под компонентами.

7. SPI (проверка паяльной пасты): Процесс проверки качества нанесения паяльной пасты на PCB.

SMT Производственный процесс

Процесс производства SMT состоит из нескольких этапов, каждый из которых важен для обеспечения надежного размещения и пайки электронных компонентов на PCB. Ниже приведен подробный обзор каждого шага процесса SMT.

Шаг №1: Печать паяльной пастой

Первый шаг в SMT производственный процесс наносит паяльную пасту на PCB. Паяльная паста представляет собой липкое вещество, состоящее из крошечных шариков припоя, смешанных с флюсом. Он применяется к участкам PCB, где будут монтироваться компоненты, обычно на металлические площадки.

Процесс печати паяльной пасты:

1. трафарет Выравнивание: поверх платы размещается металлический трафарет с вырезами, соответствующими местам расположения площадок для пайки на PCB. Трафарет действует как маска, гарантируя, что паяльная паста наносится только на нужные участки.

2. Вставить приложение: Ракель или аналогичный инструмент распределяет паяльную пасту по трафарету, проталкивая ее через отверстия на PCB внизу. Толщина и однородность слоя пасты имеют решающее значение для обеспечения правильного крепления и пайки компонентов.

3. трафарет Удаление: Трафарет осторожно снимается, оставляя точно нанесенную паяльную пасту на контактных площадках PCB.

Правильное нанесение паяльной пасты имеет решающее значение, поскольку от этого зависит качество паяных соединений и общая надежность сборки.

Шаг 2. Проверка паяльной пасты (SPI)

После нанесения паяльной пасты следующий шаг: Проверка паяльной пасты (SPI). Этот шаг очень важен для обеспечения правильного нанесения паяльной пасты на PCB.

Процесс SPI:

1. Автоматизированная проверка: машины SPI используют камеры и датчики для сканирования PCB и измерения объема, высоты, площади и положения отложений паяльной пасты.

2. Контроль качества: Данные проверки анализируются для обнаружения любых дефектов, таких как недостаточное количество пасты, избыток пасты или несовпадение отложений. Эти дефекты могут привести к плохой пайке, неправильному расположению компонентов или коротким замыканиям.

3. Цикл обратной связи: При обнаружении дефектов можно внести изменения в настройку принтера паяльной пасты или параметры процесса, чтобы устранить проблему. Такая петля обратной связи обеспечивает высококачественное нанесение паяльной пасты.

Шаг №3: Монтаж чипа

После того, как паяльная паста проверена и проверена, следующим шагом будет Монтаж чипа, также известный как размещение компонентов.

Процесс установки чипа:

1. Подготовка компонентов: Компоненты SMT, или SMD, поставляются в катушках, лотках или трубках и подаются в машину для захвата и размещения.

2. Выбор и размещение: Машина для захвата и размещения использует роботизированные руки, оснащенные вакуумными насадками, для захвата компонентов из устройств подачи и размещения их на припаянных площадках на PCB. Высокая точность станка гарантирует точное позиционирование компонентов в соответствии с конструкцией PCB.

3. Выравнивание и размещение: машина использует системы технического зрения и алгоритмы выравнивания, чтобы обеспечить правильное размещение каждого компонента. Скорость и точность современных подъемно-транспортных машин позволяют обеспечить высокую производительность производства.

Монтаж чипа является критически важным шагом, поскольку любое несоосность или неправильное расположение может привести к выходу платы из строя, что потребует дорогостоящей доработки или утилизации.

Шаг №4: Визуальный осмотр + размещение компонентов вручную

После автоматизированного размещения компонентов часто возникает необходимость Визуальный осмотр и размещение некоторых компонентов вручную.

Визуальный осмотр и процесс ручного размещения:

1. Визуальный осмотр: Квалифицированные операторы визуально осматривают платы на наличие смещенных компонентов, отсутствующих деталей или любых очевидных дефектов, которые могли быть упущены машиной. Этот шаг часто выполняется с использованием увеличительных инструментов или микроскопов.

2. Размещение компонентов вручную: Некоторые компоненты, особенно нестандартные, большие или чувствительные, возможно, придется размещать вручную. Это могут быть разъемы, трансформаторы или компоненты необычной формы, с которыми автоматизированные машины не могут эффективно справиться.

3. Корректировки: Если обнаружено, что компоненты неуместны или отсутствуют, операторы могут вручную отрегулировать или добавить эти компоненты, чтобы убедиться, что все детали расположены правильно перед пайкой.

Этот шаг помогает гарантировать, что любые ошибки автоматизированного процесса выявляются на ранней стадии, уменьшая потенциальные дефекты в конечном продукте.

Шаг №5: Пайка оплавлением

Как только все компоненты будут на своих местах, сборка PCB переходит к Пайка оплавлением, где паяльная паста плавится, образуя постоянные электрические и механические соединения.

Процесс пайки оплавлением:

1. Зона предварительного нагрева: сборка PCB постепенно нагревается в печи оплавления, чтобы удалить влагу и довести плату и компоненты до температуры чуть ниже точки плавления припоя.

2. Зона замачивания: Температура поддерживается для активации флюса в паяльной пасте, который очищает металлические поверхности и подготавливает их к пайке.

3. Зона перекомпоновки: температура быстро поднимается выше точки плавления паяльной пасты, в результате чего шарики припоя плавятся и образуют паяные соединения между компонентами и контактными площадками PCB.

4. Зона охлаждения: сборка медленно охлаждается для затвердевания паяных соединений, обеспечивая прочное механическое и электрическое соединение.

Пайка оплавлением имеет решающее значение, поскольку она определяет качество паяных соединений, что влияет на производительность и надежность конечного электронного устройства.

Шаг №6: AOI (автоматическая оптическая проверка)

После пайки оплавлением сборка подвергается Автоматический оптический контроль (AOI) для обнаружения любых дефектов размещения или пайки компонентов.

Процесс AOI:

1. Визуализация высокого разрешения: машины AOI используют камеры высокого разрешения для получения детальных изображений сборки PCB с разных ракурсов.

2. Анализ изображений: аппарат сравнивает полученные изображения с заведомо исправным эталоном, выявляя такие отклонения, как отсутствие компонентов, неправильная полярность, паяные перемычки или надгробия (когда компоненты стоят на одном конце).

3. Обнаружение дефектов: Система AOI отмечает любые дефекты для проверки. Платы с обнаруженными дефектами либо отправляются на доработку, либо маркируются для дальнейшей проверки.

AOI помогает поддерживать высокое качество, обеспечивая переход на следующий этап производства только бездефектных плат.

Шаг №7: AXI (автоматизированный рентгеновский контроль)

Для компонентов со скрытыми паяными соединениями, например Массивы шариковых сеток (BGA с), Автоматизированный рентгеновский контроль (AXI) Требуется для проверки качества пайки.

Процесс AXI:

1. Рентгеновская визуализация: машины AXI используют рентгеновские лучи для проникновения через PCB и создания изображений паяных соединений, скрытых под компонентами.

2. Анализ дефектов: рентгеновские изображения анализируются для проверки на наличие дефектов, таких как пустоты, перемычки или недостаточное покрытие припоем, которые не видны при оптическом контроле.

3. Гарантия качества: Доски с дефектами помечаются как подлежащие доработке или списанию, в зависимости от серьезности и возможности доработки.

AXI необходим для обеспечения надежности компонентов со скрытыми паяными соединениями, поскольку необнаруженные дефекты могут привести к выходу устройства из строя.

Шаг №8: ИКТ или функциональный тест

Последним шагом в процессе производства SMT является Внутрисхемное тестирование (ИКТ) или Функциональный тест чтобы убедиться, что узел PCB соответствует всем электрическим и функциональным характеристикам.

Процесс ИКТ или функционального тестирования:

1. Внутрисхемное тестирование (ИКТ): В ходе этого теста проверяются отдельные компоненты PCB, такие как резисторы, конденсаторы и микросхемы, чтобы убедиться, что они правильно размещены и работают. ICT также проверяет наличие коротких замыканий, обрывов и правильность паяных соединений.

2. Функциональное тестирование: В этом тесте на PCB подается питание, и проверяются определенные функции, чтобы убедиться, что плата работает должным образом. Функциональное тестирование имитирует фактические условия эксплуатации, с которыми PCB столкнется в своем окончательном применении.

3. Выявление дефектов и доработка: При выявлении каких-либо дефектов в ходе ИКТ или функционального тестирования плата отправляется на доработку. Это может включать замену компонентов, повторную пайку или настройку параметров сборки.

ИКТ и функциональное тестирование являются последними шагами для обеспечения качества и функциональности конечного продукта, сводя к минимуму риск попадания дефектной продукции к потребителю.

Заключение

Производственный процесс SMT включает в себя несколько точных этапов: от печати паяльной пасты до окончательного функционального тестирования. Каждый шаг имеет решающее значение для обеспечения качества, надежности и производительности конечного электронного продукта. Понимая детали каждого этапа процесса SMT, производители могут производить высококачественную электронику, соответствующую современным стандартам.