OVERFLATE MOUNT PROCESS

Introduksjon til Surface Mount Technology

Surface Mount Technology er et område med elektronisk montering som brukes til å montere elektroniske komponenter på overflaten av det trykte kretskortet (PCB) som motstand for å sette inn komponenter gjennom hull som med vanlig montering. SMT ble utviklet for å redusere produksjonskostnader og også for å effektivisere bruken av PCB-rom. Som et resultat av innføringen av overflatefeste teknologi er det nå mulig å bygge svært komplekse elektroniske kretser i mindre og mindre aggregater med god repeterbarhet på grunn av høyere automatisering.

Hva er SMD?

Overflatemonteringsenhet eller SMD er termen som brukes til de elektroniske komponentene som brukes i overflatemonteringsprosessen. Det finnes et bredt spekter av SMD-komponentpakker tilgjengelig på markedet og kommer i mange former og størrelser - et utvalg kan ses nedenfor:

Overflatemonteringsprosess

Overflatemonteringsprosessen starter under designfasen når de mange forskjellige komponentene er valgt og PCB-en er utformet ved hjelp av en programvarepakke som Orcad eller Cadstar ( andre er tilgjengelige ).

Det er viktig å innse at prosessen starter på dette stadiet, da dette er den beste tiden å innlemme så mange designfunksjoner som mulig som vil gjøre produksjonen rett frem og hodepine gratis. Ganske ofte går kretser fra den skjematiske designfasen til PCB-oppsettet, med hovedhensynene er funksjonaliteten, som selvsagt er svært viktig, men design for produksjon (DFM) bør ideelt sett innarbeides.

Når PCB-designen er avsluttet og komponentene er valgt, er neste fase å sende PCB-dataene bort til et PCB-produksjonsfirma og komponenter kjøpt på den mest hensiktsmessige måten for å lette automatiseringen. PCB panelet design bør vurderes og spesifikasjon opprettet for å sikre at formatet som PCB er mottatt er som forventet og egnet for maskiner som skal brukes.

Komponenter er tilgjengelig pakket på mange forskjellige måter, som på hjul, i rør eller i skuffer som det er sett under. De fleste er tilgjengelige på hjul som er foretrukket, men noen ganger på grunn av "Minimum Order Quantities (MOQs)" -komponenter leveres ganske ofte i rør eller i korte striper av tape. Begge disse emballasjetyper kan brukes, men trenger passende matertyper. Komponenter som leveres løs i poser bør unngås hvis det er mulig, da det kan føre til håndplasseringer eller behovet for spesielle fôringsplater.

Alle komponenter med MSL (fuktfølsomhetsnivå) skal håndteres i tråd med J-STD-033.

Maskin programmering - Gerber / CAD til Centroid / Plassering / XY-fil

Etter å ha mottatt PCB-panelene og komponentene, er neste trinn å sette opp de forskjellige maskinene som brukes i produksjonsprosessen. Maskiner som plasseringsmaskinen og AOI (Automated Optical Inspection) vil kreve et program som skal opprettes, som er best generert fra CAD-data, men det er ganske ofte ikke tilgjengelig. Gerber-data er nesten alltid tilgjengelig, da dette er dataene som kreves for at den bare PCB skal produseres. Hvis Gerber-data er de eneste dataene som er tilgjengelige, kan opprettelsen av sentroid / plassering / XY-filen være svært tidkrevende, og så gir Surface Mount Process tjenesten for å generere denne filen .

Loddemagasin

Den første maskinen til oppsett i produksjonsprosessen er loddetinnsskriveren som er utformet for å påføre loddemasse ved hjelp av en stencil og squeegees til de riktige elektrodene på PCB. Dette er den mest brukte metoden for å påføre loddemasse, men jetutskrift blir stadig mer populært, særlig i underleverandørsektoren, da det ikke er behov for stenciler og endringer er enklere å lage.

Å holde kontroll over denne prosessen er kritisk da eventuelle utskriftsfeil, hvis det ikke er oppdaget, vil føre til defekter lenger nedover linjen. Når forsamlinger blir mer komplekse, er designen av sjablong nøkkelen, og det må tas forsiktighet for å sikre en repeterbar og stabil prosess.

Lodding Paste Inspection (SPI)

De fleste loddemasse-trykkmaskiner har muligheten til å inkludere automatisk inspeksjon, men avhengig av størrelsen på PCB, kan denne prosessen være tidkrevende, og det kan derfor ofte foretrekkes en separat maskin. Inspeksjonssystemene innen loddepasta skrivere bruker 2D-teknologi, mens de dedikerte SPI-maskinene bruker 3D-teknologi for å muliggjøre en mer grundig inspeksjon, inkludert loddemagasinvolum per pute og ikke bare utskriftsområdet.

Komponentplassering

Når den trykte PCB er blitt bekreftet for å ha riktig mengde loddepasta anvendt, går det inn i neste del av produksjonsprosessen som er komponentplassering. Hver komponent blir plukket fra emballasjen ved bruk av enten en vakuum- eller gripperør, kontrollert av visjonssystemet og plassert i den programmerte posisjonen med høy hastighet.

Det er et stort utvalg av maskiner tilgjengelig for denne prosessen, og det avhenger stort sett av virksomheten til hvilken type maskin som er valgt. For eksempel hvis virksomheten er fokusert rundt store byggemengder, vil plasseringsfrekvensen være viktig, men hvis fokuset er liten batch / høy blanding, vil fleksibilitet bli viktigere.

Pre-Reflow Automatisert Optisk Inspeksjon (AOI)

Etter komponentplasseringsprosessen er det viktig å verifisere at det ikke er gjort feil, og at alle deler er riktig plassert før reflow lodding. Den beste måten å gjøre dette på er å bruke en AOI-maskin for å gjøre kontroller som komponenttilstedeværelse, type / verdi og polaritet.

Første artikkelinspeksjon (FAI)

En av de mange utfordringene for underleverandørprodusenter er verifisering av den første forsamlingen til kundens informasjon eller første artikkelinspeksjon (FAI), som kan være svært tidkrevende. Dette er et svært viktig skritt i prosessen, da eventuelle feil, hvis det ikke er oppdaget, kan føre til store mengder omarbeid.

Reflow Lodding

Når alle komponentplasseringer er blitt sjekket, flyttes PCB-enheten inn i reflow loddemaskinen der alle elektriske loddetilkoblinger dannes mellom komponentene og PCB ved å varme opp enheten til en tilstrekkelig temperatur. Dette ser ut til å være en av de mindre kompliserte delene av samleprosessene, men den riktige reflowprofilen er nøkkelen for å sikre akseptable loddeskjøter uten å skade deler eller montering på grunn av overdreven varme.

Ved bruk av blyfri loddetinn er en nøye profilert montering enda viktigere da den nødvendige reflow temperaturen ofte kan være svært nær mange komponenter maksimal nominell temperatur.

Post-Reflow Automated Optical Inspection (AOI)

Den siste delen av overflatemonteringsprosessen er å igjen kontrollere at det ikke er gjort feil ved å bruke en AOI-maskin for å sjekke loddets leddkvalitet.

Med introduksjonen av 3D-teknologi har denne prosessen blitt mer pålitelig, da det med 2D-inspeksjon var en tendens til å være høye nivåer av falske anrop på grunn av tolkning av et 2D-bilde. 3D-inspeksjon har gjort det mulig å ta mer nøyaktige målinger og gi en mer stabil inspeksjonsprosess.

En av de nyeste funksjonene på inspeksjonsmaskinene er at de kan kobles sammen for å tillate øyeblikkelig tilbakemelding til den foregående maskinen for å gjøre det mulig å foreta automatiske justeringer. For eksempel kan AOI-maskinen kobles til plasseringsmaskinen slik at komponentplasseringsposisjonene kan justeres og SPI-maskinen kan kobles til skriveren for å muliggjøre justeringer til justering av PCB til sjablong.

En økning i effektivitet og produktivitet

Det er en sjokkerende statistikk å lese at innenfor overflaten av elektronikkindustrien går mange overflatemonteringsoperasjoner, særlig innen underleverandørindustrien, så lavt som 20% effektiv.

Det er mange grunner som bidrar til dette tallet, men det betyr i utgangspunktet at bare 20% av kapitalinvesteringen blir utnyttet. Økonomisk sett vil dette føre til høyere eierkostnader og en lavere avkastning på investeringen. For kunden kan det føre til lengre ledetider for deres produkt og derfor vil virksomheten ikke være like konkurransedyktig på markedet.

Med produksjonseffektivitet på dette nivået vil det bli mange påvirkninger som vil påvirke virksomheten som større batchstørrelser, flere deler på lager, flere forsamlinger i WIP (arbeid pågår) og langsommere reaksjonstid til kundens endringskrav .

Med alt dette i tankene er det et sterkt incitament til å forbedre effektiviteten samtidig som kvaliteten opprettholdes.