Введення в технологію Surface Mount
Технологія поверхневого монтажу - це ділянка електронного з'єднання, що використовується для монтажу електронних компонентів на поверхню друкованої плати (ПХД), як протиставлення компонентів через отвори як у звичайних зборах. SMT був розроблений для зменшення виробничих витрат, а також для більш ефективного використання космічного простору для друкованих плат. В результаті впровадження технології поверхневого монтажу в даний час можливо побудувати дуже складні електронні схеми в менші та менші збірки з хорошою повторюваністю завдяки більш високому рівню автоматизації.
Що таке SMD?
Пристрій для поверхневого монтажу або SMD - це термін, який використовується для електронних компонентів, що використовуються в процесі монтажу на поверхневі кріплення. Існує широкий асортимент пакетів SMD-компонентів, доступних на ринку, і має багато форм і розмірів - вибір можна побачити нижче:
Процес зборки поверхневої гори
Процес змонтованого поверхневого монтажу починається на етапі проектування, коли вибрано багато різних компонентів, а друкована плата розроблена за допомогою програмного пакета, такого як Orcad або Cadstar ( інші доступні ).
Важливо усвідомити, що процес починається на цьому етапі, оскільки це найкращий час для включення якомога більшої кількості дизайнерських можливостей, що дозволить виробляти продукцію прямо і без проблем. Часто схеми від схематичного етапу проектування до макета друкованої плати взяті з основних функцій, що, звичайно, є дуже важливим, але в дизайні для виробництва (DFM) ідеально враховуватися.
Після завершення розробки конструкції друкованої плати та вибору компонентів, наступна фаза полягає в тому, щоб надсилати дані PCB далеко до компанії-виробники друкованої плати та компонентів, які купувались найбільш підходящим способом для полегшення автоматизації. Конструкцію панелі друкованої плати слід розглянути та створити спеціальну специфікацію для забезпечення того, щоб формат, який отримується на друкованій платі, відповідав очікуваним і придатним для машин, які будуть використовуватися.
Компоненти доступні упаковані різними способами, такими як на барабанах, в трубах або в лотках, як це було показано нижче. Більшість з них доступні на барабанах, що є бажаним, але іноді через "Мінімальні кількості замовлень (MOQ)" компоненти досить часто поставляються в трубах або в коротких смужках стрічки. Обидва типи упаковки можуть бути використані, але потрібні відповідні типи фідерів. У разі необхідності слід уникати компонентів, що постачаються в сипучих мішках, що може призвести до розміщення вручну або необхідності в спеціальних насадках.
Всі компоненти з MSL (рівень чутливості вологості) повинні оброблятися згідно з J-STD-033.
Програмування машин - Gerber / CAD в Centroid / Розміщення / XY файл
Отримавши панелі та компоненти друкованої плати, наступним кроком буде встановлення різних машин, що використовуються у виробничому процесі. Для таких машин, як машина для розміщення та автоматизованого оптичного огляду (AOI), буде потрібно створити програму, яка найкраще створюється з даних CAD, але досить часто це недоступно. Дані Gerber майже завжди доступні, оскільки це дані, необхідні для виробництва готової друкованої плати. Якщо дані Gerber є єдиними доступними даними, то створення файлу centroid / placement / XY може зайняти багато часу, і тому Process Surface Mount Pro пропонує службі генерувати цей файл .
Пайка Паста Печатка
Перша машина для встановлення в процесі виробництва - принтова паста, призначена для нанесення припойної пасти за допомогою трафарета та шурупів на відповідні колодки на друкованій платі. Це найпоширеніший спосіб нанесення припойної пасти, але струменевий друк стає все більш популярним, особливо в секторі субпідряду, оскільки немає необхідності в трафаретах і модифікації легше зробити.
Керування цим процесом є критичним, оскільки будь-які дефекти друку, якщо вони не виявлені, призведуть до дефектів далі по лінії. З утворенням комплексів складніше конструкція трафарету є ключовим, і треба дотримуватися того, щоб забезпечити повторюваний і стабільний процес.
Паяльна перевірка пасти (SPI)
Найчастіше більшість друкарських машин із припоєм пасти можуть включати в себе автоматичну перевірку, але, залежно від розміру друкованої плати, цей процес може зайняти багато часу, тому часто може бути відданий перевагу окрема машина. Системи інспектування в принтері пайових принтерів використовують 2D-технологію, тоді як спеціальні машини SPI використовують технологію 3D, що дозволяє проводити більш ретельну перевірку, включаючи об'єм паяного паперу на кожній панелі, а не просто область друку.
2D інспекція для області друку 3D-перевірка для обсягу друку |
Розміщення компонентів
Після того як друкована PCB була підтверджена, що застосовується правильна кількість пайки, вона переміщується у наступну частину процесу виготовлення, який є компонуванням. Кожен компонент вибирається з його упаковки з використанням вакуумного або затискувального сопла, перевіряється системою зору і розміщується у запрограмованому місці на високій швидкості.
Для цього процесу існує велика різноманітність машин, і це сильно залежить від того, який тип машини вибрано. Наприклад, якщо бізнес орієнтований на великі обсяги виробництва, тоді ставка розміщення буде важливою, однак, якщо фокус буде невеликим партійним / високим змішанням, то гнучкість буде більш важливою.
Автоматизована оптична перевірка (AOI) попереднього перемотування
Після процесу розміщення компонентів важливо перевірити, чи не було зроблено помилок і що всі деталі були правильно розміщені перед повторним пайкою. Найкращий спосіб це зробити - це використовувати машину AOI для перевірки таких елементів, як присутність компонентів, тип / значення та полярність. 
Перша інспекція статті (FAI)
Однією з багатьох проблем для субпідрядних виробників є перевірка першої збірки на інформацію про клієнтів або перевірку першої статті (FAI), оскільки це може зайняти багато часу. Це дуже важливий крок у процесі, оскільки будь-які помилки, якщо вони не виявлені, можуть призвести до великих обсягів переробки.
Паяння Reflow
Після того, як всі компоненти розташування були перевірені, збірка друкованої плати переміщається в машину для повторного пайки, де усі електричні паяні з'єднання утворюються між компонентами та друкованою платою, підігрівши збірку до достатньої температури. Це, здавалося б, є однією з менш складних частин процесів складання, але правильний профіль рефлексу є ключовим для забезпечення прийнятних припої з'єднань без пошкодження деталей або зборки внаслідок надмірного тепла.
Використовуючи припой без свинцю, ретельно профільований агрегат є ще більш важливим, оскільки необхідна температура перекачування часто може бути дуже близькою до максимальної номінальної температури багатьох компонентів.
Автоматизована оптична перевірка після відновлення (AOI)
Остання частина процесу збирання поверхневого кріплення полягає в тому, щоб знову перевірити, чи не було зроблено помилки при використанні апарата AOI для перевірки якості пайки.
|
Завдяки впровадженню 3D-технології цей процес став більш надійним, тому що з 2D-інспекцією там спостерігався високий рівень помилкових дзвінків через інтерпретацію 2D-зображення. 3D-інспекція дозволила зробити більш точні вимірювання та забезпечити більш стабільний процес перевірки.
Один з найновіших функцій на контрольних машинах полягає в тому, що вони можуть бути об'єднані в мережу, щоб миттєві зворотні зв'язки з попереднім апаратом дозволяли здійснювати автоматичні коригування. Наприклад, машину AOI можна підключити до машини для розміщення, щоб можна було налаштовувати позиції розташування компонентів, а машину SPI можна підключити до принтера, щоб дозволити коректування для вирівнювання друкованої плати до трафарету.
Підвищення ефективності та продуктивності
Шокуюча статистика свідчить про те, що в галузі електроніки багато операцій з поверхневим монтуванням, особливо в секторі обробки субконтракту, працюють на 20% ефективніше.
Є багато причин, які сприяють цій цифрі, але це в основному означає, що використовуються лише 20% капітальних вкладень. З фінансової точки зору, це призведе до збільшення вартості володіння та повільного повернення інвестицій. Для споживача це може спричинити більш тривалі терміни введення продукту, і тому бізнес не буде таким конкурентноздатним на ринку.
При виробничій ефективності на цьому рівні буде багато негативних ефектів, які матимуть вплив на бізнес, такі як більші партії, більше запасних частин, більше складових в WIP (робота не завершена) та більш повільні часи реакції до вимог зміни клієнтів .
З урахуванням всього цього існує сильний стимул підвищити ефективність, зберігаючи якість.