Qual è il processo di produzione di SMT?

Tecnologia a montaggio superficiale (SMT) è un metodo utilizzato nella produzione elettronica in cui i componenti vengono montati direttamente sulla superficie dei circuiti stampati (PCBs). SMT è diventato il processo di produzione standard nel settore elettronico grazie alla sua efficienza, convenienza e capacità di produrre dispositivi elettronici compatti e ad alte prestazioni. In questo articolo esploreremo il processo di produzione di SMT in dettaglio, inclusi ogni passaggio e i termini correlati.

Termini correlati a SMT

Prima di approfondire il processo di produzione di SMT, è importante comprendere alcuni termini chiave:

1. PCB (circuito stampato): scheda utilizzata in elettronica per supportare meccanicamente e collegare elettricamente componenti elettronici.

2. SMD (Dispositivo a montaggio superficiale): Componenti progettati per essere montati direttamente sulla superficie di PCBs.

3. Pasta saldante: Una miscela di lega per saldatura in polvere e flusso utilizzata per collegare SMDs a PCBs.

4. Saldatura a rifusione: un processo in cui la pasta saldante viene riscaldata fino al punto di fusione per creare connessioni elettriche e meccaniche permanenti tra i componenti e il PCB.

5. AOI (ispezione ottica automatizzata): un processo di ispezione visiva basato su macchina che utilizza telecamere per rilevare difetti in PCB.

6. AXI (Ispezione a raggi X automatizzata): Un metodo di ispezione che utilizza i raggi X per controllare i giunti di saldatura e le connessioni nascoste sotto i componenti.

7. SPI (Ispezione della pasta saldante): Il processo di controllo della qualità dell'applicazione della pasta saldante su un PCB.

SMT Processo di produzione

Il processo di produzione di SMT è costituito da diverse fasi, ciascuna fondamentale per garantire il posizionamento e la saldatura affidabili dei componenti elettronici su un PCB. Di seguito è riportata una panoramica dettagliata di ogni passaggio del processo SMT.

Passaggio 1: stampa della pasta saldante

Il primo passo nel SMT processo di produzione sta applicando la pasta saldante su PCB. La pasta saldante è una sostanza appiccicosa composta da minuscole sfere saldanti mescolate con flusso. Viene applicato alle aree del PCB in cui verranno montati i componenti, generalmente su supporti metallici.

Il processo di stampa della pasta saldante:

1. stampino Allineamento: Sulla scheda viene posizionato uno stencil metallico con ritagli corrispondenti alle posizioni dei pad di saldatura su PCB. Lo stencil funge da maschera per garantire che la pasta saldante venga applicata solo sulle aree desiderate.

2. Incolla applicazione: Una spatola o uno strumento simile distribuisce la pasta saldante sullo stencil, forzandola attraverso le aperture sul PCB sottostante. Lo spessore e l'uniformità dello strato di pasta sono fondamentali per garantire il corretto fissaggio e saldatura dei componenti.

3. stampino Rimozione: Lo stencil viene sollevato con attenzione, lasciando la pasta saldante depositata con precisione sulle piazzole PCB.

La corretta applicazione della pasta saldante è fondamentale in quanto determina la qualità dei giunti di saldatura e l'affidabilità complessiva dell'assemblaggio.

Passaggio 2: ispezione della pasta saldante (SPI)

Dopo aver applicato la pasta saldante, il passaggio successivo è Ispezione della pasta saldante (SPI). Questo passaggio è fondamentale per garantire che la pasta saldante sia depositata correttamente sul PCB.

Il processo SPI:

1. Ispezione automatizzata: le macchine SPI utilizzano telecamere e sensori per scansionare il PCB e misurare il volume, l'altezza, l'area e la posizione dei depositi di pasta saldante.

2. Controllo qualità: I dati di ispezione vengono analizzati per rilevare eventuali difetti, come pasta insufficiente, pasta in eccesso o depositi disallineati. Questi difetti possono portare a giunti di saldatura inadeguati, posizionamento errato dei componenti o cortocircuiti.

3. Ciclo di feedback: Se vengono rilevati difetti, è possibile apportare modifiche alla configurazione della stampante della pasta saldante o ai parametri di processo per correggere il problema. Questo circuito di feedback garantisce un'applicazione della pasta saldante di alta qualità.

Passaggio 3: montaggio del chip

Una volta che la pasta saldante è stata ispezionata e verificata, il passo successivo è: Montaggio del chip, noto anche come posizionamento dei componenti.

Il processo di montaggio del chip:

1. Preparazione dei componenti: I componenti SMT, o SMD, vengono forniti in bobine, vassoi o tubi e immessi nella macchina pick-and-place.

2. Scegli e posiziona: La macchina pick-and-place utilizza bracci robotici dotati di ugelli di aspirazione per prelevare i componenti dagli alimentatori e posizionarli sui cuscinetti incollati per saldatura sul PCB. L'elevata precisione della macchina garantisce che i componenti siano posizionati accuratamente secondo il design PCB.

3. Allineamento e posizionamento: La macchina utilizza sistemi di visione e algoritmi di allineamento per garantire che ogni componente sia posizionato correttamente. La velocità e la precisione delle moderne macchine pick-and-place consentono una produzione ad alto rendimento.

Il montaggio del chip è un passaggio fondamentale poiché qualsiasi disallineamento o posizionamento errato può provocare schede difettose che richiedono costose rilavorazioni o rottamazioni.

Passaggio n. 4: ispezione visiva + posizionamento dei componenti manualmente

Dopo il posizionamento automatizzato dei componenti, spesso è necessario a Ispezione visiva e il posizionamento manuale di alcuni componenti.

Ispezione visiva e processo di posizionamento manuale:

1. Ispezione visiva: Operatori esperti ispezionano visivamente le schede per verificare la presenza di componenti disallineati, parti mancanti o eventuali difetti evidenti che le macchine potrebbero non aver notato. Questo passaggio viene spesso eseguito utilizzando strumenti di ingrandimento o microscopi.

2. Posizionamento manuale dei componenti: potrebbe essere necessario posizionare manualmente alcuni componenti, soprattutto quelli non standard, di grandi dimensioni o sensibili. Ciò potrebbe includere connettori, trasformatori o componenti dalla forma strana che le macchine automatizzate non sono in grado di gestire in modo efficace.

3. Aggiustamenti: Se i componenti risultano fuori posto o mancanti, gli operatori possono regolare o aggiungere manualmente questi componenti per garantire che tutte le parti siano posizionate correttamente prima della saldatura.

Questo passaggio aiuta a garantire che eventuali errori del processo automatizzato vengano rilevati tempestivamente, riducendo potenziali difetti nel prodotto finale.

Passaggio n. 5: saldatura a rifusione

Una volta che tutti i componenti sono a posto, l'assemblea PCB passa a Saldatura a rifusione, dove la pasta saldante viene fusa per formare connessioni elettriche e meccaniche permanenti.

Il processo di saldatura a rifusione:

1. Zona di preriscaldamento: L'assemblaggio PCB viene gradualmente riscaldato nel forno di rifusione per rimuovere l'umidità e portare la scheda e i componenti a una temperatura appena inferiore al punto di fusione della saldatura.

2. Zona di immersione: La temperatura viene mantenuta per attivare il flusso nella pasta saldante, che pulisce le superfici metalliche e le prepara alla saldatura.

3. Zona di riflusso: La temperatura viene aumentata rapidamente fino al di sopra del punto di fusione della pasta saldante, provocando la fusione delle sfere di saldatura e la formazione di giunti di saldatura tra i componenti e le piazzole PCB.

4. Zona di raffreddamento: L'insieme viene raffreddato lentamente per solidificare i giunti di saldatura, garantendo una forte connessione meccanica ed elettrica.

La saldatura a riflusso è fondamentale in quanto determina la qualità dei giunti di saldatura, che influiscono sulle prestazioni e sull'affidabilità del dispositivo elettronico finale.

Passaggio n. 6: AOI (ispezione ottica automatizzata)

Dopo la saldatura a riflusso, viene sottoposto l'assemblaggio Ispezione ottica automatizzata (AOI) per rilevare eventuali difetti nel posizionamento o nella saldatura dei componenti.

Il processo AOI:

1. Immagini ad alta risoluzione: Le macchine AOI utilizzano fotocamere ad alta risoluzione per catturare immagini dettagliate dell'assemblaggio PCB da più angolazioni.

2. Analisi delle immagini: La macchina confronta le immagini acquisite con un buon riferimento noto, cercando deviazioni come componenti mancanti, polarità errata, ponti di saldatura o lapide (dove i componenti si trovano su un'estremità).

3. Rilevamento dei difetti: Il sistema AOI segnala eventuali difetti per la revisione. Le schede con difetti rilevati vengono inviate per la rilavorazione o contrassegnate per un'ulteriore ispezione.

AOI aiuta a mantenere un'elevata qualità garantendo che solo le schede prive di difetti procedano alla fase successiva della produzione.

Passaggio n. 7: AXI (ispezione a raggi X automatizzata)

Per componenti con giunti di saldatura nascosti, come ad es Matrici di griglie di sfere (BGAs), UN Ispezione radiografica automatizzata (AXI) è necessario per verificare la qualità della saldatura.

Il processo AXI:

1. Immagini a raggi X: le macchine AXI utilizzano i raggi X per penetrare nel PCB e creare immagini dei giunti di saldatura nascosti sotto i componenti.

2. Analisi dei difetti: Le immagini a raggi X vengono analizzate per verificare la presenza di difetti quali vuoti, ponti di saldatura o copertura di saldatura insufficiente, che non sono visibili attraverso l'ispezione ottica.

3. Garanzia di qualità: Le schede con difetti vengono contrassegnate per rilavorazione o rottamazione, a seconda della gravità e della fattibilità della rilavorazione.

AXI è essenziale per garantire l'affidabilità dei componenti con giunti di saldatura nascosti, poiché i difetti non rilevati possono portare al guasto del dispositivo.

Passaggio n. 8: test ICT o funzionale

La fase finale del processo di produzione di SMT è Test su circuito (ICT) o a Prova funzionale per garantire che l'insieme PCB soddisfi tutte le specifiche elettriche e funzionali.

L’ICT o processo di test funzionale:

1. Test su circuito (ICT): questo test controlla i singoli componenti del PCB, come resistori, condensatori e circuiti integrati, per garantire che siano posizionati e funzionanti correttamente. L'ICT verifica inoltre la presenza di cortocircuiti, aperture e connessioni di saldatura corrette.

2. Test funzionali: In questo test, la PCB viene accesa e vengono testate funzioni specifiche per garantire che la scheda funzioni come previsto. I test funzionali simulano le condizioni operative effettive che il PCB dovrà affrontare nella sua applicazione finale.

3. Identificazione e rilavorazione dei difetti: Se vengono identificati difetti durante i test ICT o funzionali, la scheda viene rispedita per essere rielaborata. Ciò potrebbe comportare la sostituzione di componenti, la risaldatura o la regolazione delle impostazioni di assemblaggio.

ICT e i test funzionali sono gli ultimi passaggi per garantire la qualità e la funzionalità del prodotto finale, riducendo al minimo il rischio che prodotti difettosi raggiungano il cliente.

Conclusione

Il processo di produzione di SMT prevede diverse fasi precise, dalla stampa della pasta saldante al test funzionale finale. Ogni passaggio è fondamentale per garantire la qualità, l'affidabilità e le prestazioni del prodotto elettronico finale. Comprendendo i dettagli di ogni fase del processo SMT, i produttori possono produrre componenti elettronici di alta qualità che soddisfano gli esigenti standard odierni.