Uvod v tehnologijo površinske montaže
Tehnologija za površinsko montažo je področje elektronskega sestavljanja, ki se uporablja za montažo elektronskih komponent na površino tiskanega vezja (PCB), kot nasprotje vstavljanju komponent skozi luknje kot pri običajnem montaži. SMT je bil razvit za zmanjšanje proizvodnih stroškov in tudi za učinkovitejšo uporabo PCB prostora. Zaradi uvedbe tehnologije površinske montaže je zdaj mogoče zgraditi zelo zapletena elektronska vezja v manjših in manjših sklopih z dobro ponovljivostjo zaradi višje stopnje avtomatizacije.
Kaj so SMD?
Naprava za površinsko montažo ali SMD je izraz, ki se uporablja za elektronske komponente, ki se uporabljajo v postopku montaže na površini. Obstaja širok nabor paketnih komponent SMD, ki so na voljo na trgu in prihajajo v številnih oblikah in velikostih - izbor je prikazan spodaj:
Proces montaže na površino
Postopek montaže na površino se začne med fazo projektiranja, ko se izbere več različnih komponent, PCB pa je zasnovan z uporabo programske opreme, kot je Orcad ali Cadstar ( drugi so na voljo ).
Pomembno je vedeti, da se proces začne v tej fazi, saj je to najboljši čas za vključitev čim več načrtovalskih funkcij, ki bodo omogočile, da bo proizvodnja naravnost naprej in brez glave. Precej pogosto so vezja odvzeta iz faze shematičnega načrtovanja na postavitev PCB, pri čemer so glavne premisleki funkcionalnost, ki je seveda zelo pomembna, idealno pa je treba vključiti tudi zasnovo za izdelavo (DFM).
Ko je projektiranje PCB končano in izbrane komponente naslednje faze, je treba podatke PCB poslati v proizvodno podjetje PCB in komponente, kupljene na najbolj primeren način za olajšanje avtomatizacije. Upoštevati je treba zasnovo plošče PCB in izdelati specifikacije, ki zagotavljajo, da je format, ki ga prejmejo PCB, po pričakovanjih in primeren za uporabo strojev.
Komponente so na voljo na več različnih načinih, kot so koluti, cevi ali pladnji, kot je razvidno spodaj. Večina je na voljo na kolutih, ki so prednostne, vendar so včasih zaradi komponent "minimalnih količin naročil (MOQ)" pogosto na voljo v ceveh ali v kratkih trakovih traku. Oba tipa embalaže sta lahko uporabljena, vendar potrebujeta ustrezne vrste dovodov. Če je mogoče, se je treba izogibati komponentam, ki so bile dobavljene v vrečah, kar lahko pripelje do ročne namestitve ali potrebe po posebnih ploščah za hranjenje.
Vse komponente z MSL (nivo občutljivosti na vlago) je treba ravnati v skladu z J-STD-033.
Strojno programiranje - Gerber / CAD do Centroid / umestitve / XY datoteke
Naslednji korak, ko prejmete plošče in komponente PCB, je nastavitev različnih strojev, ki se uporabljajo v proizvodnem procesu. Stroji, kot je namestitveni stroj in AOI (avtomatsko optično pregledovanje), bodo zahtevali izdelavo programa, ki je najbolje ustvarjen iz podatkov CAD, vendar to pogosto ni na voljo. Podatki Gerberja so skoraj vedno na voljo, saj gre za podatke, ki so potrebni za proizvodnjo gole PCB. Če so podatki Gerber edini razpoložljivi podatki, je lahko ustvarjanje datoteke centroid / umestitev / XY zelo dolgotrajno, tako da Surface Mount Process ponuja storitev za ustvarjanje te datoteke .
Tiskanje spajkalne paste
Prvi stroj za nastavitev v proizvodnem procesu je tiskalnik spajkalne paste, ki je namenjen za nanašanje spajkalne paste s pomočjo šablone in brisalnikov na ustrezne blazinice na PCB. To je najbolj razširjena metoda za nanašanje spajkalne paste, toda tiskanje jet je vedno bolj priljubljeno, zlasti v podizvajalskem sektorju, saj ni potrebe po šablonah in spremembah lažje izdelati.
Nadzor nad tem procesom je kritičen, ker bodo vse napake pri tiskanju, če ne bodo zaznamovane, privedle do napak v nadaljevanju. S sklopi, ki postajajo bolj zapleteni, je zasnova šablona ključna, zato je treba paziti, da se zagotovi ponovljiv in stabilen proces.
Inspekcija paste za spajkanje (SPI)
Večina tiskarskih strojev za tiskanje paste ima možnost vključitve samodejnega pregleda, vendar je glede na velikost tiskanega vezja ta postopek dolgotrajen in zato je pogosto prednosten poseben stroj. Inšpekcijski sistemi v tiskalnikih s spajkalno pasto uporabljajo 2D tehnologijo, medtem ko namenski SPI stroji uporabljajo 3D tehnologijo, da omogočijo natančnejši nadzor, vključno z volumnovimi pastami na blazinico in ne samo s tiskanim območjem.
2D pregled za tiskalni prostor 3D pregled za količino tiskanja |
Postavitev komponent
Ko je potrjeno natisnjeno PCB, da je uporabila pravilno količino spajkane paste, se premakne v naslednji del proizvodnega procesa, ki je postavitev sestavnih delov. Vsaka komponenta je izbrana iz embalaže s pomočjo vakuumske ali prijemalne šobe, ki jo preverja sistem vida in je nameščena na programirani lokaciji pri visoki hitrosti.
Obstaja veliko različnih strojev, ki so na voljo za ta proces in je zelo odvisna od poslovanja do katere vrste stroja je izbrana. Če je podjetje na primer osredotočeno na velike količine, potem bo stopnja umestitve pomembna, vendar če je poudarek majhna serija / visoka mešanica, bo fleksibilnost pomembnejša.
Pred-Reflow Automated Optical Inspection (AOI)
Po postopku namestitve sestavnih delov je pomembno preveriti, da ni prišlo do napak in da so bili vsi deli pravilno nameščeni pred spajkanjem. Najboljši način za to je z uporabo AOI stroja za preverjanje, kot so prisotnost komponent, tip / vrednost in polarnost. 
Prvi pregled članka (FAI)
Eden od mnogih izzivov za proizvajalce podizvajalskih pogodb je preverjanje prve skupščine do informacij o strankah ali pregledov prvega člena (FAI), kar je lahko zelo dolgotrajno. To je zelo pomemben korak v procesu, saj morebitne napake, če niso ugotovljene, lahko privedejo do velikih količin preoblikovanja.
Reflow spajkanje
Ko so preverjene vse sestavne postavitve, se sklop PCB premakne v stroj za spajkanje, kjer so vsi sestavni deli in PCB oblikovani tako, da segreva sklop na zadostno temperaturo. To se zdi, da je eden od manj zapletenih delov procesov sestavljanja, vendar je pravilen profil reflow ključnega pomena za zagotovitev sprejemljivih spajkalnih spojev, ne da bi pri tem poškodovali dele ali sklop zaradi pretirane toplote.
Pri uporabi spajkanja brez svinca je še bolj pomemben previdno profiliran sklop, saj je potrebna temperatura refluksa lahko pogosto zelo blizu številnim komponentam najvišjo nazivno temperaturo.
Automated Optical Inspection (AOI)
Zadnji del postopka sestavljanja površinskih nosilcev je ponovno preveriti, da z uporabo stroja AOI ni bilo napak, da bi preverili kakovost spajkanja.
|
Z uvedbo 3D tehnologije je ta proces postal bolj zanesljiv, saj je z 2D inšpekcijskim pregledom prišlo do visoke ravni lažnih klicev zaradi interpretacije 2D slike. Pregled 3D je omogočil natančnejše meritve in zagotovil stabilnejši nadzorni postopek.
Ena najnovejših funkcij na inšpekcijskih strojih je ta, da jih je mogoče omrežno povezati, da omogočajo takojšnjo povratno informacijo na prejšnji stroj, da omogočijo samodejno prilagajanje. Na primer, stroj AOI lahko priključite na stroj za umestitev, tako da lahko nastavite položaje namestitve in da se lahko priključi stroj SPI na tiskalnik, da se omogoči prilagoditev poravnave PCB-a na šablono.
Povečanje učinkovitosti in produktivnosti
Šokantno je, da je v elektronski industriji veliko operacij na površinskih montažah, zlasti v proizvodnem sektorju podizvajalskih pogodb, kar 20% učinkovito.
Obstaja veliko razlogov, ki prispevajo k tej številki, vendar v osnovi pomeni, da se porabi le 20% kapitalskih naložb. V finančnem smislu bo to povzročilo višje stroške lastništva in počasnejšo donosnost naložbe. Za stranko lahko povzroči daljše časovne roke za svoj izdelek in zato podjetje ne bo tako konkurenčnih na trgu.
Z učinkovitostjo proizvodnje na tej stopnji bo prišlo do številnih udarnih učinkov, ki bodo vplivale na poslovanje, kot so večje velikosti serij, več delov na zalogi, več sklopov v WIP (delo v teku) in počasnejši odzivni časi na zahteve za spremembe strank .
Ob upoštevanju tega je močna spodbuda za izboljšanje učinkovitosti ob ohranjanju kakovosti.