تخيل لوحة الدوائر المطبوعة العارية (PCB) تتحول من خلال سلسلة من العمليات الدقيقة والمعقدة إلى وحدة إلكترونية قوية أو حتى منتج إلكتروني كامل.هذا التحول الملحوظ هو جوهر التصنيع SMTومع ذلك، فإن تصنيع SMT أكثر تعقيدا بكثير من "وضع المكونات" البسيط، فهو ينطوي على العديد من المراحل الحرجة والتفاصيل التقنية.توفر هذه المقالة تحليلاً متعمقاً لعملية تصنيع SMT الكاملة لمساعدتك على فهم هذه التكنولوجيا الإلكترونية الهامة بشكل كامل.

قبل استكشاف عملية تصنيع SMT ، دعونا نتعرف على بعض المصطلحات الأساسية التي ستساعد في فهم المحتوى اللاحق.

• SMT (التكنولوجيا المرتفعة على السطح): طريقة لتثبيت أجهزة التثبيت السطحي (SMDs) مباشرة على لوحات PCB. وتسمى عملية تجميع PCB باستخدام SMT بتجميع SMT أو تصنيع SMT PCBA.
• PTH (التكنولوجيا من خلال الثقب): طريقة تجميع PCB بديلة حيث يتم إدخال مكونات ذات خطوط طويلة من خلال ثقوب في PCB ويتم لحامها إلى جدران الثقوب المطلية.
• PCB (لوحة الدوائر المطبوعة): هيكل مطلي يتكون من طبقات متعددة من الراتنج الايبوكسي للألياف الزجاجية ، والبرج ، ورق النحاس ، مع أنماط الدوائر التي تشكلت من خلال الحفر والطلاء النحاسي على جدران الثقوب.بعد تصنيع PCB، النتيجة هي مجرد لوحة عارية بدون أي مكونات مثبتة.
• PCBA (جمعية لوحة الدوائر المطبوعة): PCB الذي خضع لعمليات SMT أو PTH لتثبيت مكونات إلكترونية مختلفة ، مما يؤدي إلى منتج شبه منتهي.يمكن تجميع PCBA مع وحدات PCBA الأخرى والحجرات لتشكيل منتجات إلكترونية كاملة، وهي عملية تسمى عادة تجميع الصندوق.
• SMD (جهاز تركيب السطح): مكونات إلكترونية مصممة خصيصًا لتصنيع SMT. بالمقارنة مع مكونات PTH ، فإن SMDs لديها أحجام وأوزان أصغر بكثير ، عادة ما تكون حوالي 1/10 من مكونات PTH المكافئة.هذا التصغير يسمح بمنتجات إلكترونية أصغر وتصاميم دوائر أكثر دقة ، مما يجعل تصنيع SMT مستخدمًا على نطاق واسع.

تصنيع SMT هو عملية معقدة ودقيقة تنطوي على عدة خطوات حاسمة. أدناه نقوم بتفصيل كل مرحلة من مراحل العملية.

الخطوة الأولى في خط إنتاج SMT عادة ما تكون تحميل PCB. تقوم آلة تحميل بإزالة PCBs بشكل متسلسل من كومة وتطعيمها عبر ناقل إلى العملية التاليةيضمن جهاز التحميل إمدادات PCB المستمرة لإنتاج فعال.

طباعة معجون اللحام هي واحدة من الخطوات الأكثر أهمية في تصنيع SMT. يتم استخدام معجون اللحام خليط من مسحوق اللحام والتيار لربط SMDs إلى PCBs.تؤثر جودة طباعة معجون اللحام مباشرة على موثوقية اللحام.

في طابعة عصير اللحام ، يتم أولاً وضع PCB بدقة على منصة الطباعة.يتم بعد ذلك محاذاة قالب SMT (ورقة معدنية مع فتحات تتوافق مع لوحات PCB) على سطح PCB. شفرة المكنسة تتحرك عبر القلم، وتوزيع بشكل متساو معجون اللحام من خلال الفتحات على لوحات PCB.

إن SPI هي خطوة مهمة في مراقبة الجودة تستخدم تقنية البصرية أو الليزر لأداء فحص ثلاثي الأبعاد لمعجون اللحام المطبوع. تشمل معايير الفحص الرئيسية:

• دقة الموقع: التحقق من المواءمة الصحيحة مع الأوسمة
• تغطية المساحة: ضمان تغطية كافية لبستة اللحام
• اتساق الحجم: التحقق من توزيع سمك موحد
• سلامة الشكل: تحديد العيوب مثل الانهيار أو الجسور

إذا اكتشفت SPI مشاكل في الجودة، فإن المهندسين يوقفون الإنتاج على الفور لضبط وصيانة طابعة اللحام.

الخطوة الأساسية والأكثر أتمتة في تصنيع SMT هي وضع المكونات. تسترد آلات الاختيار والمكان SMDs من المغذيات وتثبيتها بدقة في مواقع PCB المخصصة.هذه الآلات تتكون من:

• أجهزة تغذية: الأجهزة التي تخزن وتزود SMDs من حزم مختلفة
• فوهات: أدوات لالتقاط وإطلاق SMDs
• أنظمة الرؤية: للاعتراف الائتماني للمكونات وPCB
• ذراع الروبوتات: التحكم في حركة الفوهة لتحقيق وضع دقيق

خطوط SMT الحديثة عادة ما تستخدم أجهزة وضع متعددة وحدات عالية السرعة للمكونات الصغيرة وأجهزة متعددة الوظائف للأجهزة الكبيرة.

عندما تحتوي PCBs على مكونات BGA (Ball Grid Array) ، يصبح فحص الأشعة السينية ضروريًا لأن مفاصل لحامها مخفية تحت الحزمة. تكتشف أنظمة الأشعة السينية:

• الفراغات: جيوب الهواء داخل مفاصل اللحام
• الجسر: حلقات قصيرة بين المفاصل المجاورة
• مفاصل باردة: وصلات اللحام السيئة

إعادة لحام التدفق هي عملية الارتباط الأكثر أهمية في تصنيع SMT ، حيث تذوب معجون الحرار لربط SMDs بشكل دائم بأحزمة PCB.أفران إعادة التدفق تمتلك مناطق درجة حرارة متعددة مع التحكم الحراري الدقيق من خلال هذه المراحل:

• منطقة التسخين: ارتفاع تدريجي في درجة الحرارة لتبخر المذيبات
• منطقة الرطوبة: استقرار درجة الحرارة لتسوية تسخين المكونات
• منطقة التدفق: زيادة سريعة في درجة الحرارة إلى ذوبان اللحام
• منطقة التبريد: التصلب المسيطر لمفاصل اللحام

يضمن تحديد درجة الحرارة المناسبة ذوبان اللحام الأمثل مع منع التلف الحراري. يمكن أن يقلل تدفق النيتروجين المساعد من الأكسدة لتحسين الجودة.

تستخدم أنظمة AOI التصوير البصري للتفتيش الشامل لسطوح PCBA عن عيوب اللحام وقضايا التثبيت ، بما في ذلك:

• مكونات مفقودة
• أجزاء مشوهة
• القطبية الخاطئة
• عيوب اللحام (الفتحات، السراويل القصيرة، كرات اللحام)

توفر أنظمة AOI في الصف المدمجة في خطوط SMT فحصًا في الوقت الحقيقي. يوفر 3D AOI قدرةً محسنةً على فحص مفاصل اللحام. يتم فصل PCBA المعيبة لإعادة العمل.

بالنسبة لمشاريع PCBA النموذجية ، يقوم المصنعون عادة بإجراء FAI على عينة مختارة عشوائيًا. يقوم الفنيون بفحص مفاصل اللحام للتحقق من قيم المكونات مقابل BOM (مذكرة المواد) ،مع نتائج خارج نطاق التسامح التي تؤدي إلى مراجعة كاملة للعملية.

إذا لزم الأمر ، فإن تجميع PTH يتبع إكمال SMT. هذه العملية تضع المكونات ذات الرصاص من خلال ثقوب PCB وتصلبها إلى جدران الثقوب المطلية ،عادة للمكونات الكبيرة أو الاتصالات عالية الموثوقية.

• إعادة العمل اليدوي للعيوب التي حددتها AOI
• برمجة IC
• الاختبار الوظيفي
• طلاء مطابق لحماية البيئة
• اختبار الحرق للتحقق من الموثوقية
• تجميع المنتج النهائي

ويمكن للمصنعين أيضاً اقتراح استبدال المكونات بأجزاء معادلة معتمدة لتقليل التكاليف دون المساس بالجودة أو الوظائف.

في حين أن تصنيع SMT يمثل عملية موحدة داخل خدمات التصنيع الإلكتروني (EMS) ، العديد من تفاصيل العملية تؤثر بشكل كبير على نجاح المشروع.المصنعون المحترفون الذين لديهم عقود من الخبرة يحافظون على رقابة صارمة على كل معايير التصنيع لضمان نتائج ذات جودة عالية.