La guida completa a SMT Manufacturing: Processo passo-passo ha spiegato

Surface Mount Technology (SMT) è un metodo utilizzato nella produzione di elettronica in cui i componenti sono montati direttamente sulla superficie dei circuiti stampati (PCB S). SMT è diventato il processo di produzione standard nel settore elettronico a causa della sua efficienza, efficacia in termini di costi e capacità di produrre dispositivi elettronici compatti e ad alte prestazioni. In questo articolo, esploreremo in dettaglio il processo di produzione SMT, inclusi ogni passaggio e termini correlati.

Termini relativi a SMT

Prima di immergersi nel processo di produzione SMT, è importante comprendere alcuni termini chiave:

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

2. SMD (dispositivo a montaggio superficiale) : componenti progettati per essere montati direttamente sulla superficie di PCB s.

3. Pasta di saldatura : una miscela di saldatura in polvere e flusso usato per allegare SMD s a PCB s.

4. Rilassazione di riferimento : un processo in cui la pasta di saldatura viene riscaldata al suo punto di fusione per creare connessioni elettriche e meccaniche permanenti tra componenti e PCB.

5. AOI (ispezione ottica automatizzata) : un processo di ispezione visiva basata su macchine che utilizza le telecamere per rilevare i difetti in PCB s.

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 di saldatura) : il processo di controllo della qualità dell'applicazione di pasta di saldatura su un PCB.

SMT processo di produzione

Il processo di produzione SMT è costituito da diversi passaggi, ciascuno fondamentale per garantire il posizionamento e la saldatura affidabili di componenti elettronici su un PCB. Di seguito è riportata una panoramica dettagliata di ogni passaggio nel processo SMT.

Passaggio n. 1: stampa in pasta di saldatura

Il primo passo nel processo di produzione SMT sta applicando la pasta di saldatura al PCB. La pasta di saldatura è una sostanza appiccicosa realizzata con piccole sfere di saldatura mescolate con flusso. Viene applicato alle aree del PCB in cui i componenti verranno montati, in genere su cuscinetti metallici.

Il processo di stampa in pasta di saldatura:

1. stampino Allineamento : uno stencil metallico con ritagli corrispondenti alle posizioni dei cuscinetti di saldatura sul PCB è posizionato sopra la scheda. Lo stencil funge da maschera per garantire che la pasta di saldatura venga applicata solo alle aree desiderate.

2. Applicazione in pasta : uno strumento o uno strumento simile diffonde la pasta di saldatura attraverso lo stencil, costringendola attraverso le aperture sul PCB sotto. Lo spessore e l'uniformità dello strato di pasta sono fondamentali per garantire l'attacco e la saldatura adeguati.

3. stampino Rimozione : lo stencil viene accuratamente sollevato, lasciando con precisione la pasta di saldatura depositata sui pad PCB.

L'adeguata applicazione della pasta di saldature è cruciale in quanto determina la qualità dei giunti di saldatura e l'affidabilità complessiva dell'assemblaggio.

Passaggio n. 2: ispezione della pasta di saldatura (SPI)

Dopo aver applicato la pasta di saldatura, il passo successivo è l'ispezione della pasta di saldatura (SPI) . Questo passaggio è fondamentale per garantire che la pasta di saldatura sia correttamente depositata sul PCB.

Il processo SPI:

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

2. Controllo di 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 cattive giunti di saldatura, impostato componenti o cortocircuiti.

3. Piano di feedback : se vengono rilevati difetti, è possibile effettuare regolazioni ai parametri di configurazione della stampante in pasta di saldatura o di processo per correggere il problema. Questo circuito di feedback garantisce un'applicazione di pasta di saldatura di alta qualità.

Passaggio n. 3: montaggio di chip

Una volta che la pasta di saldatura è stata ispezionata e verificata, il passo successivo è il montaggio del chip , noto anche come posizionamento dei componenti.

Il processo di montaggio del chip:

1. Preparazione dei componenti : SMT Componenti, o SMD s, sono forniti in bobine, vassoi o tubi e alimentati nella macchina pick-and-place.

2. Pick-and-Place : la macchina pick-and-place utilizza bracci roboti dotati di ugelli a vuoto per raccogliere i componenti dagli alimentatori e posizionarli sui cuscinetti saldati sul PCB. L'alta precisione della macchina assicura 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 ciascun componente sia posizionato correttamente. La velocità e l'accuratezza delle moderne macchine pick-and-place consentono una produzione ad alto rendimento.

Il montaggio dei chip è un passo fondamentale in quanto qualsiasi disallineamento o impostato può comportare schede difettose che richiedono costose rilassati o demolizioni.

Passaggio n. 4: ispezione visiva + posizionamento dei componenti a mano

Dopo il posizionamento automatizzato dei componenti, è spesso necessario un'ispezione visiva e il posizionamento di alcuni componenti a mano.

Processo di ispezione visiva e posizionamento manuale:

1. Ispezione visiva : gli operatori qualificati ispezionano visivamente le schede per verificare i componenti disallineati, le parti mancanti o qualsiasi difetti evidenti che le macchine potrebbero aver perso. Questo passaggio viene spesso eseguito utilizzando strumenti di ingrandimento o microscopi.

2. Posizionamento dei componenti manuali : alcuni componenti, in particolare quelli non standard, grandi o sensibili, potrebbero dover essere posizionati manualmente. Ciò potrebbe includere connettori, trasformatori o componenti di forma dispari che le macchine automatizzate non possono gestire efficacemente.

3. Regolazioni : se i componenti sono risultati 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 catturati in anticipo, riducendo potenziali difetti nel prodotto finale.

Passaggio n. 5: saldatura di riflusso

Una volta che tutti i componenti sono in atto, l'assemblaggio PCB passa alla saldatura a riflusso , in cui la pasta di saldatura viene fusa per formare connessioni elettriche e meccaniche permanenti.

Il processo di saldatura Reflow:

1. Preriscaldamento Zona : l'assemblaggio PCB viene gradualmente riscaldato nel forno a refigurazione per rimuovere qualsiasi umidità e per portare la scheda e i componenti a una temperatura appena sotto il punto di fusione della saldatura.

2. Soak Zone : la temperatura viene mantenuta per attivare il flusso nella pasta di saldatura, che pulisce le superfici metalliche e le prepara per la saldatura.

3. Zona di riflusso : la temperatura viene rapidamente aumentata al di sopra del punto di fusione della pasta di saldatura, causando scioglimento delle sfere di saldatura e formare giunti di saldatura tra i componenti e i pad PCB.

4. Zona di raffreddamento : il gruppo viene lentamente raffreddato 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 influisce sulle prestazioni e l'affidabilità del dispositivo elettronico finale.

Passaggio #6: AOI (ispezione ottica automatica)

Dopo la saldatura di riferimento, l'assemblaggio subisce ispezione ottica automatizzata (AOI) per rilevare eventuali difetti nel posizionamento o nella saldatura dei componenti.

Il processo AOI:

1. Imaging ad alta risoluzione : AOI le macchine usano telecamere ad alta risoluzione per catturare immagini dettagliate dell'assemblaggio PCB da più angoli.

2. Analisi delle immagini : la macchina confronta le immagini catturate contro un buon riferimento noto, alla ricerca di deviazioni come componenti mancanti, polarità errata, ponti di saldatura o tomba (dove i componenti si trovano su un'estremità).

3. Rilevamento dei difetti : AOI Flag di sistema eventuali difetti per la revisione. Le schede con difetti rilevate vengono inviate per rielaborare o contrassegnate per ulteriori ispezioni.

AOI aiuta a mantenere l'alta qualità assicurando che solo le schede prive di difetti procedano alla prossima fase di produzione.

Passaggio #7: AXI (ispezione a raggi X automatizzata)

Per i componenti con giunti di saldatura nascosti, come array di griglia a sfera (BGA s) , è richiesta un'ispezione a raggi X automatizzata (AXI) per ispezionare la qualità della saldatura.

Il processo AXI:

1. Imaging a raggi X : AXI le macchine usano 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 i difetti come vuoti, ponti di saldatura o una copertura di saldatura insufficiente, che non sono visibili attraverso l'ispezione ottica.

3. Assicurazione della qualità : le schede con difetti sono contrassegnate per rielaborazioni o demolizioni, a seconda della gravità e della fattibilità della rielaborazione.

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

Passaggio n. 8: test ict o funzione

Il passaggio finale nel processo di produzione SMT è il test in circuito (ICT) o un test funzionale per garantire che il gruppo PCB soddisfi tutte le specifiche elettriche e funzionali.

Il processo di test ICT o funzionale:

1. Test in circuito (ICT) : questo test controlla i singoli componenti sul PCB, come resistori, condensatori e ICS, per assicurarsi che siano posizionati correttamente e funzionanti. Le TIC controllano anche i pantaloncini, si apre e corregge le connessioni di saldatura.

2. Test funzionali : in questo test, il PCB è acceso e vengono testate funzioni specifiche per garantire che la scheda funzioni come previsto. Il test funzionale simula le condizioni operative effettive che PCB dovrà affrontare nella sua applicazione finale.

3. Identificazione e rielaborazione dei difetti : se vengono identificati difetti durante le TIC o i test funzionali, la scheda viene inviata per la rielaborazione. Ciò può comportare la sostituzione di componenti, riqualificare o regolare le impostazioni del gruppo.

I test ICT e funzionali sono gli ultimi passaggi per garantire la qualità e la funzionalità del prodotto finale, minimizzando il rischio di prodotti difettosi che raggiungono il cliente.

Conclusione

Il processo di produzione SMT prevede diversi passaggi precisi, dalla stampa in pasta di saldatura ai test funzionali finali. Ogni passo 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 elettronica di alta qualità che soddisfano gli standard impegnativi di oggi.