Immaginate una scheda di circuito stampato (PCB) che si trasforma attraverso una serie di processi precisi e complessi in un potente modulo elettronico o addirittura in un prodotto elettronico completo.Questa notevole trasformazione è l'essenza della produzione SMT (Surface Mount Technology)Tuttavia, la produzione SMT è molto più complessa del semplice "posto dei componenti", perché comporta numerose fasi critiche e dettagli tecnici.Questo articolo fornisce un'analisi approfondita dell'intero processo di produzione SMT per aiutarvi a comprendere appieno questa tecnologia di produzione elettronica cruciale.

Prima di esplorare il processo di produzione SMT, familiarizziamoci con alcune terminologie di base che aiuteranno a comprendere il contenuto successivo.

• SMT (Surface Mount Technology): un metodo di montaggio diretto di dispositivi di montaggio superficiale (SMD) su pad PCB. Il processo di assemblaggio di PCB utilizzando SMT è chiamato assemblaggio SMT o produzione SMT PCBA.
• PTH (tecnologia attraverso il foro): un metodo alternativo di assemblaggio del PCB in cui i componenti con condotti lunghi vengono inseriti attraverso i fori del PCB e saldati alle pareti del foro placcato.
• PCB (circuito stampato): Una struttura stratificata composta da più strati di resina epossidica in fibra di vetro, prepreg e foglio di rame, con schemi di circuito formati tramite incisione e rivestimento in rame sulle pareti dei fori.Dopo la fabbricazione di PCB, il risultato è semplicemente una tavola nuda senza componenti montati.
• PCBA (assemblaggio di circuiti stampati): PCB sottoposto a processi SMT o PTH per il montaggio di vari componenti elettronici, con conseguente prodotto semilavorato.PCBA può essere ulteriormente assemblato con altre unità e involucri PCBA per formare prodotti elettronici completi, un processo denominato in genere assemblaggio a scatola.
• SMD (dispositivo di montaggio in superficie): componenti elettronici specificamente progettati per la fabbricazione di SMT. Rispetto ai componenti PTH, gli SMD hanno dimensioni e pesi significativamente inferiori, in genere circa un decimo dei componenti PTH equivalenti.Questa miniaturizzazione consente prodotti elettronici più piccoli e progetti di circuiti più precisi, rendendo la produzione SMT ampiamente adottata.

La fabbricazione SMT è un processo complesso e preciso che comporta più fasi critiche.

Il primo passo nella linea di produzione SMT è tipicamente il caricamento dei PCB.Il caricatore garantisce un'approvvigionamento continuo di PCB per una produzione efficiente.

La stampa con pasta di saldatura è uno dei passaggi più critici nella produzione SMT.La qualità della stampa con pasta di saldatura influenza direttamente l'affidabilità della saldatura.

Nella stampante a saldatura, il PCB viene posizionato con precisione sulla piattaforma di stampa.Un stencil SMT (un foglio metallico con aperture corrispondenti ai pad PCB) viene quindi allineato sulla superficie del PCBUna lama di spazzatura si muove attraverso lo stencil, distribuendo uniformemente la pasta di saldatura attraverso le aperture sui pad PCB.

SPI è un passaggio cruciale di controllo della qualità che utilizza la tecnologia ottica o laser per eseguire l'ispezione 3D della pasta di saldatura stampata.

• Precisione della posizione: Verifica del corretto allineamento con i cuscinetti
• Copertura della superficie: Assicurare una copertura sufficiente della pasta di saldatura
• Consistenza del volume: Controllo della distribuzione uniforme dello spessore
• Integrità della forma: Identificazione di difetti quali il crollo o il ponte

Se SPI rileva problemi di qualità, gli ingegneri interrompono immediatamente la produzione per regolare e mantenere la stampante a saldatura.

La fase principale e più automatizzata nella produzione SMT è il posizionamento dei componenti.Queste macchine sono costituite da::

• Aggiustatori: Dispositivi che memorizzano e forniscono SMD di varie confezioni
• Fabbricazione a partire da:: Strumenti che raccolgono e rilasciano SMD
• Sistemi di visione: per il riconoscimento fiduciario dei componenti e dei PCB
• Armi robotizzate: Controllo del movimento dell'ugello per un posizionamento preciso

Le linee SMT moderne utilizzano in genere più macchine di posizionamento unità ad alta velocità per piccoli componenti e macchine multifunzione per dispositivi più grandi.

Quando i PCB contengono componenti BGA (Ball Grid Array), l'ispezione a raggi X diventa necessaria poiché le loro giunture di saldatura sono nascoste sotto il pacchetto.

• Valours: Tasche d'aria all'interno delle giunzioni di saldatura
• Collegamento: cortocircuiti tra giunzioni adiacenti
• Giunti a freddo: cattive connessioni di saldatura

La saldatura a reflow è il processo di incollaggio più critico nella produzione SMT, in cui la pasta di saldatura si scioglie per collegare in modo permanente gli SMD ai pad PCB.I forni a riflusso presentano più zone di temperatura con un controllo termico preciso attraverso queste fasi:

• Zona di pre riscaldamento: Aumento graduale della temperatura per evaporare i solventi
• Zona di immersione: stabilizzazione della temperatura per equalizzare il riscaldamento dei componenti
• Zona di riflusso: Aumento rapido della temperatura per la fusione della saldatura
• Zona di raffreddamento: solidificazione controllata delle giunzioni di saldatura

Un adeguato profilo di temperatura garantisce una fusione ottimale della saldatura evitando danni termici.

I sistemi AOI utilizzano l'imaging ottico per ispezionare in modo completo le superfici PCBA per individuare difetti di saldatura e problemi di posizionamento, tra cui:

• Componenti mancanti
• Parti disallineate
• Polarità errata
• difetti di saldatura (aperture, pantaloncini, sfere di saldatura)

I sistemi AOI in linea integrati nelle linee SMT forniscono ispezioni in tempo reale.

Per i progetti PCBA di prototipo, i produttori eseguono in genere FAI su un campione selezionato casualmente.con risultati fuori tolleranza che innescano una revisione completa del processo.

Se necessario, l'assemblaggio PTH segue il completamento SMT. Questo processo inserisce i componenti con piombo attraverso i fori del PCB e li lega alle pareti dei fori placcati,per componenti più grandi o connessioni ad alta affidabilità.

• Rielaborazione manuale dei difetti identificati da AOI
• Programmazione dei circuiti integrati
• Prova funzionale
• Rivestimento conforme per la protezione dell'ambiente
• Prova di combustione per la verifica dell'affidabilità
• Assemblaggio del prodotto finale

I fabbricanti possono anche suggerire la sostituzione di componenti con componenti certificati equivalenti per ridurre i costi senza compromettere la qualità o la funzionalità.

Mentre la produzione SMT rappresenta un processo standardizzato all'interno dei servizi di produzione elettronica (EMS), numerosi dettagli del processo hanno un impatto significativo sul successo del progetto.Produttori professionisti con decenni di esperienza mantengono un controllo rigoroso su ogni parametro di produzione per garantire risultati di qualità.