Wyobraź sobie, że nagie płytki drukowane (PCB) przekształcają się poprzez szereg precyzyjnych i złożonych procesów w potężny moduł elektroniczny, a nawet kompletny produkt elektroniczny.Ta niezwykła transformacja jest esencją produkcji SMT (Surface Mount Technology)Jednakże produkcja SMT jest znacznie bardziej złożona niż proste "usytuowanie komponentów" - obejmuje ona liczne krytyczne etapy i szczegóły techniczne.Ten artykuł zawiera dogłębną analizę całego procesu produkcji SMT, aby pomóc w pełni zrozumieć tę kluczową technologię produkcji elektronicznej.

Zanim przeanalizujemy proces produkcji SMT, zapoznajmy się z podstawową terminologią, która pomoże zrozumieć dalszą treść.

• SMT (Technologia montażu powierzchniowego): Metoda bezpośredniego montowania urządzeń do montażu powierzchniowego (SMD) na płytkach PCB. Proces montażu PCB przy użyciu SMT nazywa się montażem SMT lub produkcją SMT PCBA.
• PTH (technologia otwierania dziury): Alternatywna metoda montażu PCB, w której komponenty z długimi przewodami są wprowadzane przez otwory w PCB i lutowane do ścian pokrytych otworami.
• Płyty drukowane: Struktura laminowana składająca się z wielu warstw żywicy epoksydowej z włókien szklanych, prepregu i folii miedzianej, z wzorami obwodów utworzonymi poprzez ety i pokrycie miedzi na ścianach otworów.Po produkcji PCB, wynikiem jest po prostu naga deska bez żadnych zamontowanych elementów.
• PCBA (zespół płyt obwodowych drukowanych): PCB, który został poddany procesom SMT lub PTH w celu montażu różnych komponentów elektronicznych, w wyniku czego powstaje półprodukt.PCBA może być następnie zmontowany z innymi jednostkami PCBA i obudowami w celu utworzenia kompletnych produktów elektronicznych, proces zwykle nazywany montażem w trybie pudełkowym.
• SMD (urządzenie do montażu powierzchniowego)W porównaniu z komponentami PTH, SMD mają znacznie mniejsze rozmiary i masy, zazwyczaj około 1/10 równoważnych komponentów PTH.Ta miniaturyzacja umożliwia mniejsze produkty elektroniczne i precyzyjniejsze konstrukcje obwodów, dzięki czemu produkcja SMT jest powszechnie stosowana.

Produkcja SMT jest złożonym i precyzyjnym procesem obejmującym wiele krytycznych etapów.

Pierwszym krokiem w linii produkcyjnej SMT jest zazwyczaj ładowanie PCB.Ładowarka zapewnia ciągłe zaopatrzenie w PCB dla efektywnej produkcji.

Drukowanie pasty lutowniczej jest jednym z najważniejszych kroków w produkcji SMT. Pasta lutownicza - mieszanina proszku lutowniczego i strumienia - jest używana do wiązania SMD z PCB.Jakość druku pasty lutowej bezpośrednio wpływa na niezawodność lutowania.

W drukarce pasty lutowej PCB jest najpierw precyzyjnie umieszczona na platformie drukującej.Następnie na powierzchni PCB ustawiono szablon SMT (kartę metalową z otworami odpowiadającymi podkładkom PCB)Ostrze szczotki przesuwa się przez szablon, równomiernie rozprowadzając pastę lutową przez otwory na płytki PCB.

SPI jest kluczowym krokiem kontroli jakości, który wykorzystuje technologię optyczną lub laserową do wykonywania inspekcji 3D drukowanej pasty lutowej.

• Dokładność pozycji: Sprawdzanie prawidłowego ustawienia z podkładkami
• Powierzchnia objęta: Zapewnienie wystarczającego pokrycia pasty lutowej
• Spójność objętościowa: Kontrola jednolitego rozkładu grubości
• Integralność kształtu: Zidentyfikowanie wad, takich jak załamanie lub mosty

Jeśli SPI wykryje problemy z jakością, inżynierowie natychmiast przerywają produkcję, aby dostosować i utrzymać drukarkę lutową.

Podstawowym i najbardziej zautomatyzowanym krokiem w produkcji SMT jest umieszczanie komponentów.Te maszyny składają się z::

• Wyroby do żywienia: Urządzenia, które przechowują i dostarczają SMD różnych opakowań
• Węzły: Narzędzia do odbierania i uwalniania SMD
• Systemy widzenia: W przypadku uznania powierniczego składników i PCB
• Ramiona robotyczne: sterowanie ruchem dyszy w celu dokładnego umieszczenia

Nowoczesne linie SMT zazwyczaj wykorzystują wiele maszyn do umieszczania

W przypadku PCB zawierających elementy BGA (Ball Grid Array) konieczna jest kontrola rentgenowska, ponieważ połączenia lutowe są ukryte pod opakowaniem.

• Pustki: kieszeni powietrznych w złączach lutowych
• Połączenie: zwarcia między sąsiadującymi połączeniami
• Złącza chłodne: Słabe połączenia lutowe

Lutowanie reflow jest najważniejszym procesem łączenia w produkcji SMT, w którym pasta lutowa topi się, aby trwale podłączyć SMD do podkładek PCB.Piece z powrotem wyposażone w wiele stref temperatury z precyzyjną kontrolą cieplną przez te etapy:

• Strefa podgrzewania: Stopniowe podnoszenie temperatury w celu odparowania rozpuszczalników
• Strefa zanurzenia: Stabilizacja temperatury w celu wyrównania ogrzewania części
• Strefa powrotnego przepływu: Szybkie podniesienie temperatury do stopienia lutownicy
• Strefa chłodzenia: Kontrolowane utwardzanie łączy lutowych

Odpowiednie profilowanie temperatury zapewnia optymalne topnienie lutowni przy jednoczesnym zapobieganiu uszkodzeniom termicznym.

Systemy AOI wykorzystują obrazowanie optyczne do kompleksowej inspekcji powierzchni PCBA pod kątem wad lutowania i problemów z umieszczeniem, w tym:

• Brakujące elementy
• Części niezgodnie z prawem
• Nieprawidłowa biegunowość
• Wady lutowania (otwory, szorty, kule lutowe)

Systemy AOI zintegrowane z liniami SMT zapewniają inspekcję w czasie rzeczywistym.

W przypadku prototypowych projektów PCBA producenci zazwyczaj wykonują FAI na losowo wybranej próbce.z wynikami wykraczającymi poza dopuszczalne, co powoduje pełny przegląd procesu.

W razie potrzeby montaż PTH następuje po zakończeniu SMT.zazwyczaj do większych komponentów lub połączeń o wysokiej niezawodności.

• Przetwarzanie ręczne wad zidentyfikowanych przez AOI
• Programowanie IC
• Badania funkcjonalne
• Powłoka zgodna do ochrony środowiska
• Badanie spalania w celu weryfikacji niezawodności
• Zgromadzenie produktu końcowego

Producenci mogą również zaproponować wymianę części przez równoważne części certyfikowane w celu zmniejszenia kosztów bez uszczerbku dla jakości lub funkcjonalności.

Podczas gdy produkcja SMT stanowi standaryzowany proces w ramach elektronicznych usług produkcyjnych (EMS), liczne szczegóły procesu mają znaczący wpływ na sukces projektu.Profesjonalni producenci z wieloletnim doświadczeniem utrzymują ścisłą kontrolę nad każdym parametrem produkcji, aby zapewnić wysoką jakość wyników.