Obsežen vodnik za postopek montaže SMT v proizvodnji PCB
Tehnologija površinskega montaža (SMT) je revolucionirala sklop PCB z omogočanjem avtomatizirane proizvodnje elektronskih vezij z visoko gostoto. Ta postopek vključuje namestitev površinskih naprav (SMD) neposredno na ploščice PCB brez povezav skozi luknjo, izboljšanje hitrosti, zanesljivosti in miniaturizacije. Spodaj je podrobna razčlenitev korakov montaže, opreme in nadzora kakovosti, ki so bistveni za sodobno proizvodnjo PCB.
Priprava pred sestavljanjem: odlaganje tiskanja s šabloni in spajkanjem
Postopek SMT se začne z nanosom spajke paste-mešanico spajkanja v prahu in toku-na blazinicah PCB v prahu z uporabo šablone iz nerjavečega jekla. Stencil, zasnovan z odprtinami, ki ustrezajo postavitvi blazinice, zagotavlja natančno odlaganje spajke paste v količinah, ki so kritične za zanesljive spajke. Za komponente z drobnim nabojem, kot so 0201 upori ali QFN paketi, so laserske izrezane šablone z elektropoliranimi površinami prednostno zmanjšati razmazovanje paste in izboljšati doslednost sproščanja.
Stroji za tiskanje spajkalnih pasto uporabite rezilo za stiskanje, da razširite pasto po šabloni in jo skozi zaslonke prisilijo na PCB. Ključni parametri vključujejo hitrost tiskanja (običajno 25–150 mm/s), tlak stiskanja (0,2–0,5 N/mm) in hitrost ločevanja (0,5–3 mm/s), ki jih je treba optimizirati na podlagi viskoznosti paste in geometrije PAD. Avtomatizirani optični pregledni sistemi (AOI) so pogosto integrirani po tiskanju, da se preveri volumen, poravnava in oblike, odkrivanje napak, kot so nezadostna pasta, mostovi ali napačna uporaba pred namestitvijo komponent.
Tok v spajkalni pasti ima dvojno vlogo: odstranjuje okside iz kovinskih površin med refpolom in preprečuje ponovno oksidacijo z oblikovanjem zaščitne plasti. Vodno topni tokovi so izbrani za aplikacije z visoko zanesljivostjo, ki zahtevajo čiščenje po ponovni vrednosti, medtem ko se brez čistilne tokove uporabljajo, kadar so ostanki inertni in ne vplivajo na električne zmogljivosti. Profil reflektorja paste-časovno temperaturna krivulja med segrevanjem-se mora uskladiti s temperaturo aktivacije toka, da se zagotovi pravilno vlaženje, ne da bi poškodovali komponente.
Namestitev komponent: stroji za nabiranje in hitrost hitrosti
Po odlaganju spajke paste PCB nadaljujejo s stroji za nabiranje in mesto, ki z vakuumskimi šobami natančno postavijo SMD na blazinice. Ti stroji se zanašajo na računalniško podprte podatke (CAM), da poravnajo komponente s koordinatami PAD, pri čemer dosežejo natančnost umestitve v višini ± 0,05 mm za standardne komponente in ± 0,03 mm za pakete Micro-BGA. Napredni sistemi uporabljajo vidne sisteme s 3D kamerami za pregled orientacije komponent, svinčene koplanarnosti in polarnosti, pri čemer se v realnem času popravljajo neskladne dele.
Stroji za nabiranje in mesto obravnavajo široko paleto vrst komponent, od pasivnih naprav (uporov, kondenzatorjev) do zapletenih ICS s stotimi potencialnimi vodniki. Izbira šobe je kritična: za komponente 0402 se uporabljajo majhne šobe (npr. Premer 0,8 mm), da se izognete izgubi sesanja, medtem ko večje šobe (npr. 3,0 mm) sprejmejo QFP ali konektorje. Za komponente z občutljivimi potencialnimi potencialnimi stranmi, kot so paketi LGA, metode namestitve brez stika zmanjšujejo mehanski stres med ravnanjem.
Fiducialne znamke - majhne, kovinske cilje na PCB - servirajo kot referenčne točke za sisteme strojnega vida, da med obdelavo kompenzirajo pcb zakrivljanje ali krčenje. Te oznake so običajno postavljene v bližini robov PCB ali okoli komponent visoke gostote. Med namestitvijo stroj prilagodi položaje komponent, ki temeljijo na fiducialni poravnavi, tako da zagotavlja natančnost podpike, tudi na prilagodljivih ali nepravilno oblikovanih PCB.
Reflow spajkanje: toplotno profiliranje za zanesljive sklepe
Reflow spajkanje stopi spajko pasto, da tvori trajne električne in mehanske povezave med komponentami in PCB blazinicami. Postopek se pojavlja v pečici z nadzorovano atmosfero z več ogrevalnimi conami (predhodno segrevanje, namakanje, refling, hlajenje), pri čemer je vsak optimiziran za aktiviranje toka, izhlapevanje topila in doseganje najvišje temperature nekoliko nad talilnim tonom spajke (npr. 240–250 ° C za zlitine SN-AG-CU).
Območje predgrevanja postopoma dvigne temperaturo PCB (1–3 ° C/s), da prepreči toplotni šok, medtem ko območje namočenja (120–180 ° C) aktivira tok in odstrani hlapne snovi. Med refpolom je temperatura največ 20–60 sekund, da se zagotovi popolno vlaženje blazinic in komponent. Za prodajalce brez svinca mora ta vrhunec ostati pod 260 ° C, da se izognemo poškodbam komponent, občutljivih na temperaturo, kot so elektrolitični kondenzatorji ali MEMS senzorji.
Hitrost hlajenja po reflopu vpliva na skupno mikrostrukturo in zanesljivost. Hitro hlajenje (3–10 ° C/s) tvori drobnozrnate spajkalne spoje z večjo strižno trdnostjo, medtem ko lahko počasno hlajenje ustvari groba zrna, nagnjena k utrujenosti. Nitrogen inertiranje v reflovni peči zmanjšuje oksidacijo med ogrevanjem, izboljšanje vlaženja za čistilne procese in zmanjšanje nastajanja dros na spajkalnih loncih.
Pregled po reflowu je ključnega pomena za prepoznavanje napak, kot so praznine, nagrobnike ali spoji (HIP). Rentgenski pregled se uporablja za BGA za zaznavanje skritih praznin ali neskladnih kroglic, medtem ko sistemi AOI preverjajo mostove spajkalnika, nezadostno polnjenje ali sestavne premike. Za aplikacije z visoko zanesljivostjo električno testiranje (npr. Testiranje v krogu ali leteča sonda) preveri povezljivost, preden PCB nadaljuje s končnim montažom.
Z obvladovanjem tiskanja s šabloni, namestitvijo komponent in refleksnim spajkanjem proizvajalci zagotavljajo, da sklopi SMT izpolnjujejo stroge standarde kakovosti za aplikacije, ki segajo od potrošniške elektronike do vesoljskih sistemov. Nenehni napredek v natančnosti opreme in nadzoru procesov še povečuje zmanjšanje pretoka in okvare pri proizvodnji PCB z visoko količino.
