Boş bir baskılı devre kartının (PCB), bir dizi hassas ve karmaşık işlemden geçerek güçlü bir elektronik modüle veya hatta eksiksiz bir elektronik ürüne dönüştüğünü hayal edin. Bu dikkate değer dönüşüm, SMT (Yüzeye Montaj Teknolojisi) üretiminin özüdür. Ancak, SMT üretimi basit "bileşen yerleştirme"den çok daha karmaşıktır - çok sayıda kritik aşama ve teknik detay içerir. Bu makale, bu önemli elektronik üretim teknolojisini tam olarak anlamanıza yardımcı olmak için eksiksiz SMT üretim sürecinin derinlemesine bir analizini sunmaktadır.

SMT üretim sürecini incelemeden önce, sonraki içeriği anlamaya yardımcı olacak bazı temel terminolojilere aşina olalım.

• SMT (Yüzeye Montaj Teknolojisi): Yüzeye montaj cihazlarını (SMD'ler) doğrudan PCB pedlerine monte etme yöntemi. SMT kullanılarak yapılan PCB montaj süreci, SMT montajı veya SMT PCBA üretimi olarak adlandırılır.
• PTH (Delikten Geçirme Teknolojisi): Uzun uçlu bileşenlerin PCB'deki deliklerden geçirilip kaplamalı delik duvarlarına lehimlendiği alternatif bir PCB montaj yöntemi.
• PCB (Baskılı Devre Kartı): Etchleme ve delik duvarlarında bakır kaplama yoluyla oluşturulan devre desenleri ile çok katmanlı cam elyaf epoksi reçine, önceden emprenye edilmiş ve bakır folyodan oluşan bir lamine yapıdır. PCB üretiminden sonra, sonuç, herhangi bir monte edilmiş bileşen olmadan sadece çıplak bir karttır.
• PCBA (Baskılı Devre Kartı Montajı): Çeşitli elektronik bileşenleri monte etmek için SMT veya PTH işlemlerinden geçmiş bir PCB, yarı mamul bir ürünle sonuçlanır. PCBA, genellikle kutu montajı olarak adlandırılan bir işlem olan, eksiksiz elektronik ürünler oluşturmak için diğer PCBA birimleri ve muhafazalarla daha da monte edilebilir.
• SMD (Yüzeye Montaj Cihazı): Özellikle SMT üretimi için tasarlanmış elektronik bileşenler. PTH bileşenlerine kıyasla, SMD'ler önemli ölçüde daha küçük boyutlara ve ağırlıklara sahiptir, tipik olarak eşdeğer PTH bileşenlerinin yaklaşık 1/10'u kadardır. Bu minyatürleştirme, daha küçük elektronik ürünlere ve daha hassas devre tasarımlarına olanak tanır ve SMT üretimini yaygın olarak benimsenir hale getirir.

SMT üretimi, birden fazla kritik adımı içeren karmaşık ve hassas bir süreçtir. Aşağıda, sürecin her aşamasını ayrıntılı olarak açıklıyoruz.

SMT üretim hattındaki ilk adım tipik olarak PCB yüklemesidir. Bir yükleyici makinesi, PCB'leri bir yığından sırayla çıkarır ve bir sonraki işleme - lehim pastası baskısı - konveyör aracılığıyla besler. Yükleyici, verimli üretim için sürekli PCB tedarikini sağlar.

Lehim pastası baskısı, SMT üretimindeki en kritik adımlardan biridir. Lehim pastası - lehim tozu ve akı karışımı - SMD'leri PCB'lere bağlamak için kullanılır. Lehim pastası baskısının kalitesi, lehimleme güvenilirliğini doğrudan etkiler.

Lehim pastası yazıcısında, PCB önce baskı platformuna hassas bir şekilde konumlandırılır. Daha sonra, PCB pedlerine karşılık gelen açıklıklara sahip bir metal levha olan bir SMT şablonu, PCB yüzeyine hizalanır. Bir silecek bıçağı, şablondan geçer ve lehim pastasını açıklıklardan PCB pedlerine eşit olarak dağıtır.

SPI, basılı lehim pastasının 3D denetimini gerçekleştirmek için optik veya lazer teknolojisi kullanan kritik bir kalite kontrol adımıdır. Temel denetim parametreleri şunlardır:

• Konum doğruluğu: Pedlerle doğru hizalamayı doğrulama
• Alan kapsamı: Yeterli lehim pastası kapsamı sağlama
• Hacim tutarlılığı: Tek tip kalınlık dağılımını kontrol etme
• Şekil bütünlüğü: Çökme veya köprüleme gibi kusurları belirleme

SPI kalite sorunları tespit ederse, mühendisler lehim pastası yazıcısını ayarlamak ve bakımını yapmak için hemen üretime ara verir.

SMT üretimindeki temel ve en otomatik adım, bileşen yerleştirmedir. Al ve yerleştir makineleri, SMD'leri besleyicilerden alır ve bunları belirlenen PCB konumlarına hassas bir şekilde monte eder. Bu makineler şunlardan oluşur:

• Besleyiciler: Çeşitli paketlerdeki SMD'leri depolayan ve tedarik eden cihazlar
• Nozullar: SMD'leri alan ve bırakan araçlar
• Görüş sistemleri: Bileşen ve PCB işaretsel tanıma için
• Robotik kollar: Hassas yerleştirme için nozül hareketini kontrol etme

Modern SMT hatları tipik olarak birden fazla yerleştirme makinesi kullanır - küçük bileşenler için yüksek hızlı üniteler ve daha büyük cihazlar için çok işlevli makineler.

PCB'ler BGA (Bilyalı Izgara Dizisi) bileşenleri içerdiğinde, lehim bağlantıları paketin altında gizlendiğinden X-ışını denetimi gerekli hale gelir. X-ışını sistemleri şunları tespit eder:

• Boşluklar: Lehim bağlantıları içindeki hava cepleri
• Köprüleme: Bitişik bağlantılar arasındaki kısa devreler
• Soğuk bağlantılar: Zayıf lehim bağlantıları

Yeniden akış lehimleme, SMT üretimindeki en kritik bağlama işlemidir; burada lehim pastası, SMD'leri PCB pedlerine kalıcı olarak bağlamak için erir. Yeniden akış fırınları, aşağıdaki aşamalardan geçerek hassas termal kontrole sahip çoklu sıcaklık bölgelerine sahiptir:

• Ön ısıtma bölgesi: Çözücüleri buharlaştırmak için kademeli sıcaklık artışı
• Islatma bölgesi: Bileşen ısıtmasını eşitlemek için sıcaklık stabilizasyonu
• Yeniden akış bölgesi: Lehimi eritmek için hızlı sıcaklık artışı
• Soğutma bölgesi: Lehim bağlantılarının kontrollü katılaşması

Uygun sıcaklık profili, termal hasarı önlerken optimum lehim erimesini sağlar. Azot destekli yeniden akış, gelişmiş kalite için oksidasyonu azaltabilir.

AOI sistemleri, lehimleme kusurları ve yerleştirme sorunları için PCBA yüzeylerini kapsamlı bir şekilde denetlemek için optik görüntüleme kullanır; bunlar şunları içerir:

• Eksik bileşenler
• Yanlış hizalanmış parçalar
• Yanlış polarite
• Lehimleme kusurları (açıklar, kısa devreler, lehim topları)

SMT hatlarına entegre edilmiş hat içi AOI sistemleri, gerçek zamanlı denetim sağlar. 3D AOI, gelişmiş lehim bağlantısı denetim yeteneği sunar. Kusurlu PCB'ler yeniden çalışma için ayrılır.

Prototip PCBA projeleri için, üreticiler tipik olarak rastgele seçilmiş bir örnek üzerinde FAI gerçekleştirir. Teknisyenler, BOM'a (Malzeme Listesi) karşı bileşen değerlerini doğrulamak için lehim bağlantılarını araştırır; tolerans dışı sonuçlar, tam süreç incelemesini tetikler.

Gerekirse, PTH montajı SMT tamamlandıktan sonra gelir. Bu işlem, daha büyük bileşenler veya yüksek güvenilirlikli bağlantılar için tipik olarak, kurşunlu bileşenleri PCB deliklerinden geçirir ve bunları kaplamalı delik duvarlarına lehimler.

• AOI tarafından tanımlanan kusurların manuel olarak yeniden çalışılması
• IC programlama
• Fonksiyonel test
• Çevresel koruma için konformal kaplama
• Güvenilirlik doğrulaması için yakma testi
• Nihai ürün montajı

Üreticiler ayrıca, kalite veya işlevsellikten ödün vermeden maliyetleri düşürmek için eşdeğer sertifikalı parçalarla bileşen ikamelerini önerebilir.

SMT üretimi, elektronik üretim hizmetleri (EMS) içinde standartlaştırılmış bir süreci temsil ederken, çok sayıda süreç detayı proje başarısını önemli ölçüde etkiler. Onlarca yıllık deneyime sahip profesyonel üreticiler, kaliteli sonuçlar sağlamak için her üretim parametresi üzerinde sıkı kontrol sağlar.