PROCES MOCOWANIA NA POWIERZCHNI

Wprowadzenie do technologii montażu powierzchniowego

Technologia montażu powierzchniowego to obszar zespołu elektronicznego służący do montażu elementów elektronicznych na powierzchni płytki drukowanej (PCB), który jest przeciwny wstawianiu komponentów przez otwory, jak w przypadku konwencjonalnego montażu. SMT został opracowany w celu obniżenia kosztów produkcji, a także w celu bardziej efektywnego wykorzystania powierzchni PCB. Dzięki wprowadzeniu technologii montażu powierzchniowego możliwe jest teraz budowanie złożonych układów elektronicznych na mniejsze i mniejsze zespoły o dobrej powtarzalności ze względu na wyższy poziom automatyzacji.

Czym są SMD?

Urządzenie do montażu powierzchniowego lub SMD to termin używany do elementów elektronicznych używanych w procesie montażu powierzchniowego. Na rynku dostępna jest szeroka gama zestawów komponentów SMD, które występują w wielu kształtach i rozmiarach - wybór można zobaczyć poniżej:

Montaż montażu powierzchniowego

Proces montażu powierzchniowego rozpoczyna się w fazie projektowania, gdy wybieranych jest wiele różnych komponentów, a PCB jest projektowane przy użyciu pakietu oprogramowania, takiego jak Orcad lub Cadstar ( inne są dostępne ).

Ważne jest, aby zdać sobie sprawę z tego, że proces rozpoczyna się na tym etapie, ponieważ jest to najlepszy czas na włączenie jak największej liczby funkcji projektowych, dzięki którym produkcja będzie prosta, a ból głowy wolny. Dość często obwody są pobierane z etapu projektowania schematycznego do układu PCB, przy czym głównymi rozważaniami są funkcjonalność, która oczywiście jest bardzo ważna, ale najlepiej byłoby zaprojektować projekt (DFM).

Po sfinalizowaniu projektu PCB i wybraniu komponentów kolejną fazą jest wysłanie danych PCB do firmy produkującej PCB i zakupionych komponentów w najbardziej odpowiedni sposób w celu ułatwienia automatyzacji. Należy wziąć pod uwagę konstrukcję panelu PCB i opracować specyfikację, aby zapewnić, że format odbieranych płytek PCB jest zgodny z oczekiwaniami i odpowiedni dla używanych maszyn.

Komponenty są dostępne w opakowaniach na wiele różnych sposobów, na przykład na szpulach, w tubach lub na tackach, jak pokazano poniżej. Większość z nich jest dostępna na bębnach, które są preferowane, ale czasami ze względu na składniki "Minimalna ilość zamówienia (MOQ)" są często dostarczane w tubach lub krótkich taśmach. Oba typy opakowań mogą być używane, ale wymagają odpowiednich typów podajników. W miarę możliwości należy unikać elementów dostarczanych luzem w torebkach, ponieważ może to prowadzić do ręcznego umieszczania lub konieczności stosowania specjalnych płytek podających.

Wszystkie komponenty z MSL (Moisture Sensitivity Level) powinny być obsługiwane zgodnie z J-STD-033.

Programowanie maszyn - plik Gerber / CAD do Centroid / Placement / XY

Po otrzymaniu paneli i komponentów PCB następnym krokiem jest ustawienie różnych maszyn używanych w procesie produkcyjnym. Maszyny takie jak maszyna do rozmieszczania i AOI (automatyczna inspekcja optyczna) będą wymagać utworzenia programu najlepiej wygenerowanego z danych CAD, ale często nie jest to możliwe. Dane Gerber są prawie zawsze dostępne, ponieważ są to dane wymagane do wyprodukowania gołej PCB. Jeśli dane Gerber są jedynymi dostępnymi danymi, tworzenie pliku centroid / placement / XY może być bardzo czasochłonne, a zatem proces montażu powierzchniowego oferuje usługę generowania tego pliku .

Drukowanie pasty lutowniczej

Pierwszą maszyną do ustawienia w procesie produkcyjnym jest drukarka pasty lutowniczej, która jest przeznaczona do nakładania pasty lutowniczej za pomocą szablonu i rakli na odpowiednie płytki na PCB. Jest to najczęściej stosowana metoda nakładania pasty lutowniczej, ale drukowanie strumieniowe staje się coraz bardziej popularne, zwłaszcza w sektorze podwykonawców, ponieważ nie ma potrzeby, aby szablony i modyfikacje były łatwiejsze do wykonania.

Utrzymanie kontroli nad tym procesem ma kluczowe znaczenie, ponieważ wszelkie wady drukowania, jeśli nie zostaną wykryte, doprowadzą do defektów w dalszej linii. Ponieważ złożenia stają się bardziej złożone, projekt szablonu jest kluczowy i należy zachować ostrożność, aby zapewnić powtarzalny i stabilny proces.

Inspekcja pasty lutowniczej (SPI)

Większość drukarek z pastą lutowniczą ma możliwość włączenia automatycznej kontroli, ale w zależności od rozmiaru PCB proces ten może być czasochłonny i dlatego często preferowana jest osobna maszyna. Systemy kontroli w drukarkach pasty lutowniczej wykorzystują technologię 2D, podczas gdy dedykowane maszyny SPI wykorzystują technologię 3D, aby umożliwić dokładniejszą kontrolę, w tym objętość pasty lutowniczej na podkładkę, a nie tylko obszar drukowania.

Podział komponentów

Po potwierdzeniu, że drukowana płytka drukowana ma odpowiednią ilość pasty lutowniczej, przechodzi ona do następnej części procesu produkcyjnego, jakim jest umieszczanie elementów. Każdy element jest wybierany z opakowania za pomocą dyszy próżniowej lub chwytakowej, sprawdzany przez system wizyjny i umieszczany w zaprogramowanej lokalizacji z dużą prędkością.

Dostępnych jest wiele różnych maszyn do tego procesu i zależy to w dużym stopniu od firmy, od wybranego typu maszyny. Na przykład, jeśli firma koncentruje się na dużych ilościach, wtedy współczynnik rozmieszczenia będzie ważny, ale jeśli fokus będzie niewielki / duży mix, wtedy ważniejsza będzie elastyczność.

Automatyczna inspekcja optyczna (AOI)

Po procesie rozmieszczania komponentów ważne jest, aby sprawdzić, czy nie popełniono błędów i czy wszystkie części zostały prawidłowo umieszczone przed lutowaniem reflow. Najlepszym sposobem na to jest użycie maszyny AOI do sprawdzania, takich jak obecność komponentów, typ / wartość i polaryzacja.

Kontrola pierwszego artykułu (FAI)

Jednym z wielu wyzwań dla producentów podwykonawców jest weryfikacja pierwszego montażu do informacji o klientach lub kontroli pierwszego artykułu (FAI), ponieważ może to być bardzo czasochłonne. Jest to bardzo ważny krok w procesie, ponieważ wszelkie błędy, jeśli nie zostaną wykryte, mogą prowadzić do dużych ilości przeróbek.

Lutowanie reflow

Po sprawdzeniu wszystkich elementów konstrukcyjnych zespół płytki przesuwa się do urządzenia do lutowania rozpływowego, w którym wszystkie połączenia lutowane elektrycznie są formowane pomiędzy komponentami i płytką drukowaną przez podgrzanie zespołu do wystarczającej temperatury. Wydaje się, że jest to jedna z mniej skomplikowanych części procesów montażu, ale prawidłowy profil przepływu jest kluczowy dla zapewnienia akceptowalnych połączeń lutowanych bez uszkadzania części lub zespołu z powodu nadmiernego ciepła.

W przypadku stosowania lutowia bezołowiowego starannie wyprofilowany zespół jest jeszcze ważniejszy, ponieważ wymagana temperatura refluzu może często być bardzo zbliżona do wielu składników maksymalnej temperatury znamionowej.

Zautomatyzowana inspekcja optyczna (AOI)

Ostatnia część procesu montażu powierzchniowego polega na ponownym sprawdzeniu, czy nie popełniono błędów przy użyciu maszyny AOI w celu sprawdzenia jakości złącza lutowniczego.

Wraz z wprowadzeniem technologii 3D proces ten stał się bardziej niezawodny, ponieważ w przypadku kontroli 2D zaobserwowano tendencję do wysokich poziomów fałszywych wywołań z powodu interpretacji obrazu 2D. Kontrola 3D pozwoliła na dokładniejsze pomiary i zapewniła bardziej stabilny proces kontroli.

Jedną z najnowszych funkcji w maszynach kontrolnych jest to, że można je połączyć w sieć, aby umożliwić natychmiastowy feedback na poprzednim komputerze, aby umożliwić automatyczne dostosowanie. Na przykład maszynę AOI można podłączyć do maszyny do układania, aby można było ustawić położenia elementów i maszynę SPI można podłączyć do drukarki, aby umożliwić dostosowanie dopasowania płytki PCB do szablonu.

Wzrost wydajności i produktywności

To szokująca statystyka, że w branży elektronicznej wiele operacji montażu powierzchniowego, szczególnie w sektorze podwykonawców, działa nawet o 20%.

Jest wiele przyczyn, które przyczyniają się do tej liczby, ale zasadniczo oznacza to, że wykorzystuje się tylko 20% inwestycji kapitałowych. Pod względem finansowym doprowadzi to do wyższych kosztów posiadania i spowolnienia inwestycji. Dla klienta może to spowodować dłuższy czas realizacji jego produktu, a zatem firma nie będzie tak konkurencyjna na rynku.

Dzięki wydajności produkcji na tym poziomie będzie wiele efektów ubocznych, które będą miały wpływ na działalność, takich jak większe rozmiary partii, więcej części w magazynie, więcej zestawów w WIP (produkcja w toku) i mniejszy czas reakcji na zmiany wymagań klienta .

Mając to wszystko na uwadze, istnieje silna zachęta do poprawy wydajności przy zachowaniu jakości.