Úvod do technológie povrchovej montáže
Technológia povrchovej montáže je oblasť elektronickej montáže slúžiacej na montáž elektronických komponentov na plochu dosky s plošnými spojmi (PCB) ako protiklad k vloženiu komponentov cez otvory ako pri bežnej montáži. SMT bola vyvinutá na zníženie výrobných nákladov a tiež na efektívnejšie využitie priestoru PCB. V dôsledku zavedenia technológie povrchovej montáže je teraz možné stavať veľmi zložité elektronické obvody do menších a menších zostáv s dobrou opakovateľnosťou kvôli vyššej úrovni automatizácie.
Čo sú SMD?
Prístroj na pripevnenie na povrch alebo SMD je termín použitý pre elektronické komponenty používané v procese montáže povrchovej montáže. Na trhu je k dispozícii široká škála balíčkov komponentov SMD, ktoré sa dodávajú v mnohých tvaroch a veľkostiach - výber nájdete nižšie:
Proces montáže na povrchovú montáž
Proces montáže povrchovej montáže sa začína v priebehu projektovej fázy, keď sa vyberie veľa rôznych komponentov a PCB je navrhnutá pomocou softvérového balíčka ako Orcad alebo Cadstar ( iné sú k dispozícii ).
Je dôležité uvedomiť si, že tento proces začína v tejto fáze, pretože je to najlepší čas začleniť toľko dizajnových prvkov, ako je to len možné, čo spôsobí, že výroba bude bezproblémová a bez hlavy. Dochádza často k tomu, že okruhy sa odoberajú z fázy schematického návrhu do usporiadania PCB, pričom hlavnými úvahami sú funkčnosť, ktorá je samozrejme veľmi dôležitá, avšak v ideálnom prípade by mal byť začlenený dizajn pre výrobu (DFM).
Akonáhle je návrh PCB dokončený a vybrané sú komponenty, ďalšou fázou je odoslanie dát PCB do výrobnej firmy PCB a komponenty zakúpené najvhodnejším spôsobom na uľahčenie automatizácie. Konštrukcia dosky s plošnými spojmi by sa mala zvážiť a vytvoriť špecifikáciu, aby sa zabezpečilo, že formát, ktorý je prijatý, je taký, ako je očakávané a vhodné pre stroje, ktoré sa majú používať.
Komponenty sú k dispozícii zabalené mnohými rôznymi spôsobmi, ako napríklad na kotúčoch, v skúmavkách alebo v zásobníkoch, ako je vidieť nižšie. Väčšina z nich je k dispozícii na kotúčoch, ktoré sú uprednostňované, ale niekedy v dôsledku komponentov "Minimálne množstvo objednávok (MOQ's)" sú často dodávané v tubách alebo na krátkych pásoch pásky. Obidva typy obalov môžu byť použité, ale potrebujú vhodné typy podávača. Dodávané komponenty voľne uložené v vreciach by sa mali vyhnúť, ak je to možné, čo môže viesť k umiestneniu rúk alebo k potrebe špeciálnych kŕmnych dosiek.
Všetky komponenty s úrovňou citlivosti na vlhkosť (MSL) by sa mali manipulovať v súlade s J-STD-033.
Programovanie strojov - Gerber / CAD na súbor Centroid / umiestnenie / XY
Po obdržaní panelov a komponentov s plošnými spojmi je ďalším krokom nastavenie rôznych strojov používaných vo výrobnom procese. Stroje, ako je umiestňovací stroj a AOI (Automatizovaná optická kontrola), si budú vyžadovať vytvorenie programu, ktorý sa najlepšie generuje z CAD údajov, ale často to nie je k dispozícii. Gerber dáta sú takmer vždy k dispozícii, pretože ide o údaje požadované na výrobu holých PCB. Ak sú údaje Gerbera jedinými dostupnými údajmi, vytváranie súboru centroid / placement / XY môže byť veľmi časovo náročné, a preto služba Surface Mount Process ponúka službu na generovanie tohto súboru .
Tlač po páske
Prvým strojom, ktorý je nastavený vo výrobnom procese, je tlačiareň na spájkovú pastu, ktorá je navrhnutá tak, aby spájkovú pastu nanášala pomocou šablóny a stierky na príslušné podložky na doske plošných spojov. Toto je najpoužívanejšia metóda na aplikáciu spájkovacej pasty, avšak trysková tlač sa stáva čoraz populárnejšou, najmä v sektore subkontraktov, pretože nie je potrebné šablóny a úpravy sa dajú ľahšie robiť.
Udržanie kontroly nad týmto procesom je rozhodujúce, pretože akékoľvek chyby v tlači, ak nie sú odhalené, vedú k defektom ďalej po línii. Keď sú zostavy stále zložitejšie, dizajn šablóny je kľúčom a treba dbať na to, aby sa zabezpečil opakovateľný a stabilný proces.
Kontrola pasty paliva (SPI)
Väčšina strojov na výrobu pájkovej pály má možnosť zahrnúť automatickú kontrolu, ale v závislosti od veľkosti dosky plošných spojov môže byť tento proces časovo náročný a preto môže byť často preferovaný samostatný stroj. Kontrolné systémy v tlačiarňach spájkovacej pasty používajú 2D technológiu, zatiaľ čo vyhradené stroje SPI používajú 3D technológiu na umožnenie dôkladnejšej kontroly vrátane objemu spájkovacej pasty na jednu podložku a nielen na plochu tlače.
2D kontrola oblasti tlače 3D kontrola pre objem tlače |
Umiestnenie komponentov
Akonáhle sa potvrdí, že tlačená PCB má správne množstvo spájkovacej pasty, presunie sa do ďalšej časti výrobného procesu, ktorý je umiestnením komponentu. Každá súčasť je vyberaná z obalu buď pomocou vákuovej alebo uchopovacej dýzy, skontrolovaná systémom zraku a umiestnená na programovanom mieste vysokou rýchlosťou.
Pre tento proces je k dispozícii široká škála strojov a značne závisí od podnikania na tom, ktorý typ stroja je vybraný. Napríklad, ak sa podnik zameriava na veľké množstvo stavieb, potom bude miera umiestnenia dôležitá, ak je však zameraná na malú dávku / vysokú zmes, potom bude dôležitejšia flexibilita.
Automatizovaná optická kontrola (AOI)
Po umiestnení komponentov je dôležité overiť, či nedošlo k žiadnym chybám a či boli všetky časti správne umiestnené pred spájkovaním. Najlepším spôsobom, ako to urobiť, je použitie zariadenia AOI na vykonanie kontrol, ako je prítomnosť komponentov, typ / hodnota a polarita. 
Prvý inšpekcia článku (FAI)
Jedným z mnohých problémov pre výrobcov subdodávok je overovanie prvého zhromaždenia na informáciu o zákazníkoch alebo prvú inšpekciu (FAI), čo môže byť veľmi časovo náročné. Je to veľmi dôležitý krok v procese, pretože akékoľvek chyby, ak nie sú odhalené, môžu viesť k vysokým objemom prepracovania.
Pájecí spájkovanie
Po kontrole umiestnenia všetkých komponentov sa zostava DPS pohybuje v spájkovacom stroji, kde sú všetky elektrické spájkovacie spoje medzi komponentmi a doskou plošných spojov zahriate na dostatočnú teplotu. Zdá sa, že to je jedna z menej komplikovaných častí montážnych procesov, ale správny profil prefukovania je kľúčom k zabezpečeniu prijateľných spájkovacích spojov bez poškodenia častí alebo zostavy v dôsledku nadmerného tepla.
Ak používate bezolovnatú spájku, dôkladne profilovaná zostava je ešte dôležitejšia, pretože požadovaná teplota pri spätnom toku môže byť často veľmi blízko k mnohým zložkám maximálnej menovitej teploty.
Automatizovaná optická kontrola po opätovnej reflexii (AOI)
Poslednou časťou procesu montáže povrchovej montáže je znova skontrolovať, či neboli vykonané žiadne chyby použitím zariadenia AOI na kontrolu kvality spájkovacej spojky.
|
Zavedením technológie 3D sa tento proces stal spoľahlivejším, ako pri 2D kontrole sa vyskytovala vysoká úroveň falošných hovorov v dôsledku interpretácie 2D obrazu. 3D inšpekcia umožnila presnejšie merania a zabezpečila stabilnejší kontrolný proces.
Jednou z najnovších funkcií na kontrolných strojoch je, že môžu byť prepojené do siete, aby umožnili okamžitú spätnú väzbu na predchádzajúci stroj, aby sa umožnilo automatické nastavenie. Napríklad stroj AOI môže byť pripojený k umiestňovaciemu zariadeniu tak, aby bolo možné nastaviť pozície umiestnenia komponentov a zariadenie SPI môže byť pripojené k tlačiarni, aby sa umožnilo nastavenie zarovnania PCB na šablónu.
Zvýšenie efektívnosti a produktivity
Je to šokujúca štatistika, ktorá prečítalo, že v rámci elektronického priemyslu fungujú mnohé operácie na povrchovú montáž, najmä v sektore výroby subdodávok, ktoré dosahujú až 20% efektívnosti.
Existuje mnoho dôvodov, ktoré prispievajú k tomuto číslu, ale v podstate to znamená, že sa využíva len 20% kapitálových investícií. Z finančného hľadiska to povedie k vyšším nákladom na vlastníctvo a pomalšiemu návratnosti investícií. Pre zákazníka to môže spôsobiť dlhšie časy pre ich produkt, a preto nebude podnikanie na trhu tak konkurencieschopné.
S efektívnosťou výroby na tejto úrovni sa vyskytnú mnohé nárazové efekty, ktoré budú mať vplyv na podnikanie, ako sú väčšie veľkosti šarží, viac kusov na sklade, viac zostáv v WIP (prebiehajúca práca) a pomalšie reakčné časy na požiadavky zákazníka na zmenu ,
So všetkými uvedenými skutočnosťami existujú silné stimuly na zlepšenie účinnosti pri zachovaní kvality.