تصور کنید که یک صفحه مدار چاپی (PCB) که بدون پوششی است، از طریق مجموعه ای از فرآیندهای دقیق و پیچیده به یک ماژول الکترونیکی قدرتمند یا حتی یک محصول الکترونیکی کامل تبدیل می شود.این تحول قابل توجه جوهر تولید SMT (طکنهای نصب سطح) استبا این حال، تولید SMT بسیار پیچیده تر از "جایگزینی قطعات" ساده است. این شامل مراحل مهم و جزئیات فنی متعدد است.این مقاله ارائه می دهد یک تجزیه و تحلیل عمیق از فرآیند تولید کامل SMT به شما کمک می کند به طور کامل درک این تکنولوژی تولید الکترونیکی حیاتی.

قبل از کشف فرآیند تولید SMT، اجازه دهید با برخی از اصطلاحات اصلی آشنا شویم که به درک محتوای بعدی کمک می کند.

• SMT (تکنولوژی نصب سطح): یک روش نصب مستقیم دستگاه های نصب سطح (SMDs) بر روی پد های PCB. فرآیند مونتاژ PCB با استفاده از SMT مونتاژ SMT یا تولید SMT PCBA نامیده می شود.
• PTH (تکنولوژی سوراخ): یک روش مونتاژ PCB جایگزین که در آن اجزای دارای سیم های طولانی از طریق سوراخ های PCB وارد می شوند و به دیواره های سوراخ های پوشش داده شده جوش داده می شوند.
• PCB (بورد مدار چاپی): یک ساختار لایه بندی شده متشکل از چندین لایه از رزین اپوکسی فیبر شیشه ای، پیشرگ و ورق مس، با الگوهای مدار ساخته شده از طریق حکاکی و پوشش مس بر روی دیواره های سوراخ.بعد از تولید PCB، نتیجه ی این کار فقط یک تخته ی برهنه بدون هیچ قطعه ی نصب شده است.
• PCBA (جمع آوری صفحه مدار چاپی): یک PCB که برای نصب اجزای الکترونیکی مختلف از فرآیندهای SMT یا PTH استفاده شده است و در نتیجه یک نیمه تولید شده است.PCBA می تواند با سایر واحدهای PCBA و محفظه ها برای تشکیل محصولات الکترونیکی کامل جمع آوری شود، یک فرآیند به طور معمول به نام مونتاژ جعبه ساخت می شود.
• SMD (سطح نصب دستگاه): قطعات الکترونیکی که به طور خاص برای تولید SMT طراحی شده اند. در مقایسه با قطعات PTH، SMD ها به طور قابل توجهی اندازه و وزن کمتری دارند، به طور معمول حدود یک دهم از قطعات PTH معادل.این کوچک سازی محصولات الکترونیکی کوچکتر و طراحی مدار دقیق تر را امکان پذیر می کند، تولید SMT را به طور گسترده ای پذیرفته است.

تولید SMT یک فرآیند پیچیده و دقیق است که شامل چندین مرحله حیاتی است. در زیر ما جزئیات هر مرحله از فرآیند را ارائه می دهیم.

اولین مرحله در خط تولید SMT به طور معمول بارگذاری PCB است. یک دستگاه بارگذاری به صورت متوالی PCB را از یک انبار خارج می کند و آنها را از طریق کانویر به فرآیند بعدی (پست جوش) وارد می کند.بارگذاری کننده تامین مداوم PCB را برای تولید کارآمد تضمین می کند.

چاپ پایش جوش یکی از مهم ترین مراحل در تولید SMT است. پایش جوش یک مخلوط از پودر جوش و جریان برای اتصال SMD به PCB استفاده می شود.کیفیت چاپ پسته ی جوش مستقیماً بر قابلیت اطمینان جوش تاثیر می گذارد.

در چاپگر پایش جوش، PCB ابتدا به طور دقیق بر روی پلت فرم چاپ قرار می گیرد.سپس یک استنسل SMT (یک ورق فلزی با حفره های مربوط به پد های PCB) بر روی سطح PCB تراز می شود. یک تیغه پاک کننده در سراسر استنسیل حرکت می کند، به طور مساوی توزیع خمیر جوش از طریق حفره ها به پد های PCB.

SPI یک مرحله کنترل کیفیت حیاتی است که از فناوری نوری یا لیزر برای انجام بازرسی سه بعدی pasta solder چاپی استفاده می کند. پارامترهای کلیدی بازرسی عبارتند از:

• دقت موقعیت: بررسي درست تراز با پد ها
• پوشش منطقه: اطمینان از پوشش کافی خمیر جوش
• سازگاری حجم: بررسی توزیع یکنواخت ضخامت
• یکپارچگی شکل: شناسایی نقص هایی مانند فروپاشی یا پل

اگر SPI مشکلات کیفیت را تشخیص دهد، مهندسان بلافاصله تولید را متوقف می کنند تا چاپگر پایش جوش را تنظیم و نگهداری کنند.

مرحله اصلی و خودکارترین مرحله در تولید SMT قرار دادن قطعات است. ماشین های Pick-and-place SMD ها را از تغذیه کننده ها بازیابی می کنند و به دقت آنها را به مکان های تعیین شده PCB نصب می کنند.این ماشین ها شامل:

• تغذیه کننده ها: دستگاه هایی که SMD های بسته های مختلف را ذخیره و تامین می کنند
• فنجان ها: ابزارهایی که SMD ها را جمع و آزاد می کنند
• سیستم های بینایی: برای تشخیص امانتی اجزای و PCB
• دست های رباتیک: کنترل حرکت نوزل برای قرار دادن دقیق

خطوط SMT مدرن به طور معمول از دستگاه های قرار دادن چندگانه استفاده می کنند. واحد های با سرعت بالا برای اجزای کوچک و دستگاه های چند عملکردی برای دستگاه های بزرگتر.

هنگامی که PCB ها حاوی اجزای BGA (Ball Grid Array) هستند، بازرسی اشعه ایکس ضروری می شود زیرا مفاصل جوش آنها در زیر بسته پنهان شده است. سیستم های اشعه ایکس تشخیص می دهند:

• خالی ها: جیب های هوا در داخل جوانه های جوش
• پل: مدار کوتاه بین مفاصل مجاور
• مفاصل سرد: اتصال های بد جوش

جوش مجدد جریان مهم ترین فرآیند چسبندگی در تولید SMT است ، جایی که خمیر جوش برای اتصال دائمی SMD ها به پد های PCB ذوب می شود.کوره های بازپرداخت دارای چندین منطقه دمایی با کنترل حرارتی دقیق از طریق این مراحل هستند:

• منطقه گرم کردن: افزایش تدریجی دما برای تبخیر حلال ها
• منطقه خیس شدن: ثبات دمایی برای برابر کردن گرمایش قطعات
• منطقه بازپرداخت: افزایش سریع دما برای ذوب شدن جوش
• منطقه خنک کننده: تثبیت کنترل شده از جوانه های جوش

پروفایل دمای مناسب باعث ذوب شدن مطلوب جوش می شود در حالی که از آسیب حرارتی جلوگیری می شود. جریان مجدد با کمک نیتروژن می تواند اکسیداسیون را برای بهبود کیفیت کاهش دهد.

سیستم های AOI از تصویربرداری نوری برای بازرسی جامع سطوح PCBA برای نقص های جوش و مشکلات قرار دادن استفاده می کنند، از جمله:

• قطعات گمشده
• قطعات اشتباه تراز شده
• قطب اشتباه
• نقص های جوش (باز، شورت، توپ های جوش)

سیستم های AOI در خط که در خطوط SMT ادغام شده اند ، بازرسی در زمان واقعی را فراهم می کنند. 3D AOI قابلیت بازرسی مشترک جوش را افزایش می دهد. PCBA های معیوب برای کار مجدد جدا می شوند.

برای پروژه های نمونه اولیه PCBA ، تولید کنندگان معمولا FAI را بر روی یک نمونه تصادفی انتخاب می کنند. تکنسین ها مفاصل جوش را بررسی می کنند تا مقادیر قطعات را در برابر BOM (Bill of Materials) تأیید کنند ،با نتایج خارج از تحمل که باعث بررسی کامل فرآیند می شود.

در صورت لزوم، مونتاژ PTH پس از اتمام SMT انجام می شود. این فرآیند اجزای سرب را از طریق سوراخ های PCB وارد می کند و آنها را به دیواره های سوراخ های پوشش داده شده متصل می کند.به طور معمول برای اجزای بزرگتر یا اتصالات با قابلیت اطمینان بالا.

• بازکاری دستی نقایص شناسایی شده توسط AOI
• برنامه نویسی IC
• آزمایش عملکردی
• پوشش سازگاری برای حفاظت از محیط زیست
• آزمایش سوختگی برای تأیید قابلیت اطمینان
• مونتاژ محصول نهایی

تولید کنندگان همچنین می توانند جایگزین کردن قطعات با قطعات معادل گواهی شده را برای کاهش هزینه ها بدون به خطر انداختن کیفیت یا عملکرد پیشنهاد کنند.

در حالی که تولید SMT یک فرآیند استاندارد در خدمات تولید الکترونیکی (EMS) را نشان می دهد، جزئیات بسیاری از فرآیند به طور قابل توجهی بر موفقیت پروژه تاثیر می گذارد.تولید کنندگان حرفه ای با دهه ها تجربه کنترل دقیق بر هر پارامتر تولید را برای اطمینان از نتایج با کیفیت حفظ می کنند.