Explicação detalhada do processo de patch de montagem da PCB SMT

Guia abrangente para o processo de montagem de SMT na fabricação de PCBs

A tecnologia de montagem de superfície (SMT) revolucionou a montagem de PCB, permitindo a produção automatizada de alta densidade de circuitos eletrônicos. Esse processo envolve a colocação de dispositivos de montagem de superfície (SMDs) diretamente nas almofadas de PCB sem conexões por meio do orifício, melhorando a velocidade, a confiabilidade e a miniaturização. Abaixo está uma quebra detalhada das etapas de montagem SMT, equipamentos e medidas de controle de qualidade essenciais para a fabricação moderna de PCB.

Preparação pré-montagem: impressão de estêncil e deposição de pasta de solda

O processo SMT começa com a aplicação da pasta de solda-uma mistura de solda e fluxo em pó-as almofadas de PCB do Onto usando um estêncil de aço inoxidável. O estêncil, projetado com aberturas que combinam com o layout da almofada, garante deposição precisa da pasta de solda em volumes críticos para juntas de solda confiáveis. Para componentes finos, como 0201 resistores ou pacotes QFN, os estênceis de corte a laser com superfícies eletropolídos são preferidas para minimizar a mancha de pasta e melhorar a consistência da liberação.

As máquinas de impressão de pasta de solda usam uma lâmina de rodo para espalhar pasta pelo estêncil, forçando -a através de aberturas no PCB. Os parâmetros -chave incluem velocidade de impressão (normalmente de 25 a 150 mm/s), pressão de squeegee (0,2-0,5 N/mm) e velocidade de separação (0,5-3 mm/s), que devem ser otimizadas com base na viscosidade da pasta e na geometria da almofada. Os sistemas de inspeção óptica automatizada (AOI) são frequentemente integrados pós-impressão para verificar o volume, o alinhamento e a forma da pasta, detectando defeitos como pasta, pontes ou incorretamente insuficientes antes da colocação de componentes.

O fluxo na pasta de solda desempenha um papel duplo: remove os óxidos de superfícies metálicas durante o refluxo e evita a reoxidação, formando uma camada protetora. Os fluxos solúveis em água são escolhidos para aplicações de alta confiabilidade que requerem limpeza pós-refrão, enquanto os fluxos sem limpeza são usados onde o resíduo é inerte e não afeta o desempenho elétrico. O perfil de reflexão da pasta-uma curva de temperatura no tempo durante o aquecimento-deve se alinhar com a temperatura de ativação do fluxo para garantir umedecimento adequado sem prejudicar os componentes.

Colocação de componentes: máquinas de pick-and-plue de alta velocidade

Após a deposição de pasta de solda, os PCBs prosseguem para as máquinas de colheita e lugar, que posicionam com precisão SMDs em almofadas usando bicos de vácuo. Essas máquinas dependem de dados de fabricação auxiliada por computador (CAM) para alinhar componentes com coordenadas de PAD, atingindo precisão de posicionamento de ± 0,05 mm para componentes padrão e ± 0,03 mm para pacotes de micro-BGA. Os sistemas avançados usam sistemas de visão com câmeras 3D para inspecionar a orientação dos componentes, coplanaridade de chumbo e polaridade, corrigindo as peças desalinhadas em tempo real.

As máquinas de seleção e lugar lidam com uma ampla gama de tipos de componentes, de dispositivos passivos (resistores, capacitores) a ICs complexos com centenas de leads. A seleção de bicos é crítica: pequenos bicos (por exemplo, 0,8 mm de diâmetro) são usados para 0402 componentes para evitar a perda de sucção, enquanto bocais maiores (por exemplo, 3,0 mm) acomodam QFPs ou conectores. Para componentes com cabos delicados, como pacotes LGA, métodos de posicionamento sem contato reduzem a tensão mecânica durante o manuseio.

Marcas fiduciais - pequenas alvos metálicos no PCB - serve como pontos de referência para os sistemas de visão de máquina para compensar a deformação ou encolhimento da PCB durante o processamento. Essas marcas são normalmente colocadas perto das bordas da PCB ou em torno de áreas de componentes de alta densidade. Durante a colocação, a máquina ajusta as posições do componente com base no alinhamento fiducial, garantindo a precisão do sub-pixel, mesmo em PCBs flexíveis ou irregularmente de formato.

Solda de reflexão: perfil térmico para juntas confiáveis

A soldagem de reflexão derrete a pasta de solda para formar conexões elétricas e mecânicas permanentes entre componentes e almofadas de PCB. O processo ocorre em um forno de atmosfera controlada com múltiplas zonas de aquecimento (pré-aqueça, absorve, reflexão, resfriamento), cada uma otimizada para ativar o fluxo, evaporar solventes e atingir uma temperatura de pico ligeiramente acima do ponto de fusão da solda (por exemplo, 240-250 ° C para aloteiros de Sn-AG).

A zona de pré -aquecimento aumenta gradualmente a temperatura da PCB (1-3 ° C/S) para evitar choque térmico, enquanto a zona de imersão (120-180 ° C) ativa o fluxo e remove voláteis. Durante o refluxo, a temperatura atinge o pico de 20 a 60 segundos para garantir umedecimento completo de almofadas e fios de componentes. Para soldas livres de chumbo, esse pico deve ficar abaixo de 260 ° C para evitar componentes sensíveis à temperatura prejudiciais, como capacitores eletrolíticos ou sensores MEMS.

A taxa de resfriamento pós-refluxo influencia a microestrutura e a confiabilidade conjuntas. O resfriamento rápido (3-10 ° C/S) forma articulações de solda de granulação fina com maior resistência ao cisalhamento, enquanto o resfriamento lento pode criar grãos grossos propensos a fadiga. A iNerção de nitrogênio no forno de reflexão reduz a oxidação durante o aquecimento, melhorando o umedecimento para processos sem limpeza e minimizando a formação de escória em vasos de solda.

A inspeção pós-refluxo é fundamental para identificar defeitos como vazios, tombstoning ou articulações de cabeça em pillo (HIP). A inspeção de raios-X é usada para os BGAs detectarem vazios ocultos ou bolas desalinhadas, enquanto os sistemas AOI verificam pontes de solda, preenchimento insuficiente ou mudanças de componentes. Para aplicações de alta confiabilidade, o teste elétrico (por exemplo, teste no circuito ou sonda de vôo) verifica a conectividade antes que os PCBs prossiga para a montagem final.

Ao dominar a impressão em estêncil, a colocação de componentes e a solda de refluxo, os fabricantes garantem que os conjuntos SMT atendam aos padrões rigorosos de qualidade para aplicações que variam de eletrônicos de consumo a sistemas aeroespaciais. Os avanços contínuos no controle de precisão e processo do equipamento aprimoram ainda mais a taxa de transferência e a redução de defeitos na produção de PCB de alto volume.