QUY TRÌNH MẶT MẶT BỀ MẶT

Giới thiệu công nghệ Surface Mount

Surface Mount Technology là một khu vực lắp ráp điện tử được sử dụng để gắn các linh kiện điện tử vào bề mặt của bảng mạch in (PCB) như trái ngược với việc chèn các thành phần thông qua các lỗ như với cụm thông thường. SMT được phát triển để giảm chi phí sản xuất và cũng để sử dụng hiệu quả hơn không gian PCB. Như một kết quả của việc giới thiệu công nghệ gắn kết bề mặt, bây giờ có thể xây dựng các mạch điện tử rất phức tạp thành các cụm nhỏ hơn và nhỏ hơn với độ lặp lại tốt do mức tự động hóa cao hơn.

SMD là gì?

Bề mặt thiết bị gắn kết hoặc SMD là thuật ngữ được sử dụng cho các thành phần điện tử được sử dụng trong quá trình lắp ráp bề mặt gắn kết. Có một loạt các gói thành phần SMD có sẵn trên thị trường và có nhiều hình dạng và kích cỡ - một lựa chọn có thể được nhìn thấy dưới đây:

Bề mặt lắp ráp quá trình lắp ráp

Quá trình lắp ráp bề mặt bắt đầu trong giai đoạn thiết kế khi nhiều thành phần khác nhau được lựa chọn và PCB được thiết kế bằng cách sử dụng gói phần mềm như Orcad hoặc Cadstar (các gói khác có sẵn ).

Điều quan trọng là nhận ra rằng quá trình bắt đầu ở giai đoạn này vì đây là thời điểm tốt nhất để kết hợp nhiều tính năng thiết kế nhất có thể để sản xuất thẳng về phía trước và không bị đau đầu. Khá thường xuyên mạch được lấy từ giai đoạn thiết kế sơ đồ để bố trí PCB với những cân nhắc chính là chức năng, mà tất nhiên là rất quan trọng, nhưng thiết kế cho sản xuất (DFM) lý tưởng nên được kết hợp.

Một khi thiết kế PCB đã được hoàn thành và các thành phần được lựa chọn giai đoạn tiếp theo là gửi dữ liệu PCB đi đến một công ty sản xuất PCB và các thành phần được mua theo cách phù hợp nhất để tạo điều kiện tự động hóa. Thiết kế bảng điều khiển PCB cần được xem xét và đặc điểm kỹ thuật được tạo ra để đảm bảo rằng định dạng của PCB nhận được như mong đợi và phù hợp với các máy sẽ được sử dụng.

Các thành phần có sẵn được đóng gói theo nhiều cách khác nhau như trên cuộn, trong ống hoặc trong khay như có thể thấy bên dưới. Hầu hết có sẵn trên cuộn được ưa thích nhưng đôi khi do các thành phần 'Số lượng đặt hàng tối thiểu (MOQ's)' thường được cung cấp trong ống hoặc trong dải băng ngắn. Cả hai loại bao bì này đều có thể được sử dụng nhưng cần các loại feeder phù hợp. Các thành phần được cung cấp lỏng lẻo trong túi nên tránh nếu có thể có thể dẫn đến các vị trí tay hoặc nhu cầu cho các đĩa ăn đặc biệt.

Tất cả các bộ phận có MSL (Độ Nhạy Độ Ẩm) phải được xử lý phù hợp với J-STD-033.

Lập trình máy - Gerber / CAD tới Centroid / Vị trí / tệp XY

Sau khi nhận được các tấm và thành phần PCB, bước tiếp theo là thiết lập các máy khác nhau được sử dụng với quy trình sản xuất. Các máy như máy định vị và AOI (Kiểm tra quang học tự động) sẽ yêu cầu một chương trình được tạo ra được tạo ra tốt nhất từ dữ liệu CAD nhưng thường thì không có sẵn. Dữ liệu Gerber hầu như luôn sẵn có vì đây là dữ liệu cần thiết cho PCB trần được sản xuất. Nếu dữ liệu Gerber là dữ liệu duy nhất có sẵn thì việc tạo tệp centroid / placement / XY có thể tốn rất nhiều thời gian và do đó Surface Mount Process cung cấp dịch vụ để tạo tệp này .

Solder Paste In ấn

Máy đầu tiên để thiết lập trong quá trình sản xuất là máy in dán hàn được thiết kế để áp dụng solder paste bằng cách sử dụng một stencil và squeegees cho các miếng đệm thích hợp trên PCB. Đây là phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất để áp dụng dán hàn nhưng in phản lực đang trở nên phổ biến hơn, đặc biệt là trong lĩnh vực hợp đồng phụ vì không cần giấy nến và sửa đổi dễ dàng hơn.

Việc kiểm soát quá trình này là rất quan trọng vì bất kỳ lỗi in ấn nào, nếu không bị phát hiện, sẽ dẫn đến các khuyết tật tiếp tục xuống dòng. Với các assembly trở nên phức tạp hơn, thiết kế của stencil là chìa khóa và cần phải cẩn thận để đảm bảo quá trình lặp lại và ổn định.

Solder Paste Inspection (SPI)

Hầu hết các máy in keo dán có tùy chọn bao gồm kiểm tra tự động nhưng, tùy thuộc vào kích thước của PCB, quá trình này có thể tốn thời gian và do đó, một máy riêng biệt thường có thể được ưu tiên. Hệ thống kiểm tra bên trong máy in dán hàn sử dụng công nghệ 2D trong khi các máy SPI chuyên dụng sử dụng công nghệ 3D để cho phép kiểm tra kỹ lưỡng hơn bao gồm cả khối lượng dán hàn trên mỗi miếng đệm và không chỉ khu vực in.

Vị trí thành phần

Một khi PCB in đã được xác nhận là có lượng dán hàn chính xác, nó sẽ chuyển sang phần tiếp theo của quá trình sản xuất, đó là vị trí thành phần. Mỗi thành phần được chọn từ bao bì của nó bằng cách sử dụng chân không hoặc đầu hút kẹp, được kiểm tra bằng hệ thống thị giác và được đặt ở vị trí được lập trình ở tốc độ cao.

Có rất nhiều loại máy có sẵn cho quá trình này và nó phụ thuộc rất nhiều vào việc kinh doanh loại máy được chọn. Ví dụ, nếu doanh nghiệp tập trung vào khối lượng xây dựng lớn thì tỷ lệ vị trí sẽ rất quan trọng tuy nhiên nếu trọng tâm là lô nhỏ / cao thì sự linh hoạt sẽ quan trọng hơn.

Kiểm tra quang học tự động đảo ngược trước (AOI)

Sau quá trình sắp xếp thành phần, điều quan trọng là phải xác minh rằng không có sai sót nào được thực hiện và tất cả các bộ phận đã được đặt chính xác trước khi hàn reflow. Cách tốt nhất để làm điều này là sử dụng một máy AOI để thực hiện các kiểm tra như sự hiện diện của thành phần, kiểu / giá trị và phân cực.

Kiểm tra Điều đầu tiên (FAI)

Một trong nhiều thách thức đối với các nhà sản xuất hợp đồng phụ là việc xác minh lắp ráp đầu tiên với thông tin khách hàng hoặc kiểm tra bài viết đầu tiên (FAI) có thể tốn rất nhiều thời gian. Đây là một bước rất quan trọng trong quá trình này như bất kỳ lỗi nào, nếu không bị phát hiện, có thể dẫn đến khối lượng lớn của việc làm lại.

Reflow hàn

Một khi tất cả các vị trí thành phần đã được kiểm tra, lắp ráp PCB di chuyển vào máy hàn reflow nơi tất cả các kết nối hàn điện được hình thành giữa các thành phần và PCB bằng cách nung nóng lắp ráp đến một nhiệt độ đủ. Điều này có vẻ là một trong những phần ít phức tạp của quá trình lắp ráp nhưng hồ sơ reflow chính xác là chìa khóa để đảm bảo khớp hàn có thể chấp nhận mà không làm hỏng các bộ phận hoặc lắp ráp do nhiệt quá mức.

Khi sử dụng hàn không chì, một cụm lắp ráp cẩn thận thậm chí còn quan trọng hơn vì nhiệt độ reflow cần thiết thường có thể rất gần với nhiều thành phần có nhiệt độ định mức tối đa.

Kiểm tra quang học tự động sau-Reflow (AOI)

Phần cuối cùng của quá trình lắp ráp bề mặt là kiểm tra lại một lần nữa rằng không có sai sót nào được thực hiện bằng cách sử dụng máy AOI để kiểm tra chất lượng mối hàn.

Với sự ra đời của công nghệ 3D, quá trình này đã trở nên đáng tin cậy hơn với việc kiểm tra 2D có xu hướng là mức độ cao của các cuộc gọi sai do diễn dịch một hình ảnh 2D. Kiểm tra 3D đã cho phép thực hiện các phép đo chính xác hơn và cung cấp quy trình kiểm tra ổn định hơn.

Một trong những tính năng mới nhất trên các máy kiểm tra là chúng có thể được nối mạng với nhau để cho phép phản hồi tức thời tới máy trước để cho phép điều chỉnh tự động được thực hiện. Ví dụ, máy AOI có thể được kết nối với máy vị trí sao cho vị trí vị trí thành phần có thể được điều chỉnh và máy SPI có thể được kết nối với máy in để cho phép điều chỉnh được thực hiện cho căn chỉnh PCB thành stencil.

Tăng hiệu quả và năng suất

Đó là một thống kê gây sốc để đọc rằng trong ngành công nghiệp điện tử nhiều hoạt động gắn kết bề mặt, đặc biệt là trong lĩnh vực sản xuất phụ hợp đồng, chạy thấp đến 20% hiệu quả.

Có nhiều lý do đóng góp cho con số này nhưng về cơ bản có nghĩa là chỉ có 20% vốn đầu tư đang được sử dụng. Nói về mặt tài chính, điều này sẽ dẫn đến chi phí sở hữu cao hơn và lợi tức đầu tư chậm hơn. Đối với khách hàng, nó có thể gây ra thời gian dẫn dài hơn cho sản phẩm của họ và do đó doanh nghiệp sẽ không cạnh tranh trên thị trường.

Với hiệu quả sản xuất ở cấp độ này sẽ có nhiều tác động kích thích sẽ ảnh hưởng đến doanh nghiệp như kích thước lô lớn hơn, nhiều bộ phận trong kho, nhiều hội đồng hơn trong WIP (công việc đang tiến hành) và thời gian phản ứng chậm hơn đối với yêu cầu thay đổi khách hàng .

Với tất cả điều này trong tâm trí có một động lực mạnh mẽ để nâng cao hiệu quả trong khi duy trì chất lượng.