Proces wyboru i umieszczenia w technologii montażu powierzchniowego (SMT): podstawowe zasady, wyzwania techniczne i przyszłość

Proces wyboru i umieszczenia w technologii montażu powierzchniowego (SMT): podstawowe zasady, wyzwania techniczne i przyszłość

Ewolucja
Wprowadzenie
Proces Pick and Place (Technologia montażu powierzchniowego) jest podstawowym ogniwem technologii montażu powierzchniowego (SMT),który precyzyjnie montuje komponenty mikroelektroniczne do wyznaczonych miejsc na płytce drukowanej (PCB) za pomocą wysokiej precyzji sprzętu automatycznegoProces ten bezpośrednio określa niezawodność, wydajność produkcji i stopień integracji produktów elektronicznych.Internet rzeczy i elektronika samochodowaTechnologia Pick and Place nieustannie przełamuje granice dokładności i prędkości, stając się kamieniem węgielnym nowoczesnej produkcji elektroniki.Artykuł ten będzie kompleksowo analizować mechanizm działania i kierunek rozwoju tego procesu z takich aspektów, jak struktura sprzętu, zasady działania, kluczowych wyzwań technicznych i przyszłych trendów.

I. Podstawowa struktura i zasada działania urządzenia do odbierania i umieszczania
Urządzenie Pick and Place (maszyna do montażu powierzchniowego) współpracuje z wieloma modułami precyzyjnymi, a jego podstawowa struktura obejmuje:

System podawania
System podawania przenosi elementy w taśmie, rurze lub tacy do pozycji zbierania poprzez zasilacz.Wykorzystuje zębatki do napędzania taśmy materiałowej w celu zapewnienia ciągłego zaopatrzenia komponentówWibrujący podsycacz tłuszczowy reguluje rytm karmienia częstotliwością wibracji (200-400 Hz).

System pozycjonowania wizualnego
Maszyna do umieszczania urządzeń z technologią mocowania powierzchniowego (SMT) jest wyposażona w kamery o wysokiej rozdzielczości i algorytmy przetwarzania obrazu.Identyfikacja punktów znaku i cech komponentów na płytce PCB (takich jak rozstawienie szpilki i oznaczenia biegunowe), osiąga dokładność pozycjonowania poniżej mikronu (poniżej ± 15 μm). Na przykład technologia wyrównania widzenia lotu może zakończyć identyfikację części podczas ruchu ramienia robotycznego,i prędkość montażu może osiągnąć do 15048 punktów na godzinę.

Głowa montażowa i dysza wysysająca
Głowa umieszczalna przyjmuje równoległą konstrukcję z wieloma dyszami ssania (zwykle od 2 do 24 dyszy ssania) i adsorbuje elementy poprzez próżniowe ujemne ciśnienie (-70 kPa do -90 kPa).Komponenty o różnych rozmiarach muszą być dopasowywane do specjalnych dyszek ssania: 0402 komponenty wykorzystują dyszki ssania o otworze 0,3 mm, podczas gdy większe komponenty, takie jak QFP, wymagają większych dyszek ssania, aby zwiększyć siłę adsorpcji o 79.

System sterowania ruchem
Trójosiowy serwo napęd X-Y-Z w połączeniu z liniową szybą przesuwaną zapewnia precyzyjne ruchy z dużą prędkością (≥ 30 000CPH).prędkość ruchu jest zmniejszona w celu zminimalizowania wpływu inercji, podczas gdy w obszarze mikro-komponentów przyjmuje się algorytm optymalizacji ścieżki dużych prędkości w celu zwiększenia wydajności 910.

II. Kluczowe powiązania techniczne w procesie
Proces Pick and Place musi być ściśle skoordynowany z procesami front-end i back-end.

Drukowanie pasty lutowej i wykrywanie SPI
Pasta lutowa jest drukowana na płytkach PCB przez laserową stalową siatkę (z błędem otwarcia ≤ 5%).Ciśnienie wyciskacza (3-5 kg/cm2) i prędkość druku (20-50 mm/s) bezpośrednio wpływają na grubość pasty lutowej (z błędem ±15%)Po wydrukowaniu objętość i kształt zapewnia się zgodność ze standardem 410 poprzez 3D-inspekcję pasty lutowniczej (SPI).

Wybór i montaż części
Po tym, jak głowica rozmieszczalna pobiera materiały z Feidy, system wizualny koryguje przesunięcie kątowe komponentów (kompensacja obrotu oś θ) i ciśnienie rozmieszczania (0,3-0.5N) musi być precyzyjnie kontrolowana, aby uniknąć załamania pasty lutowejNa przykład układ BGA wymaga dodatkowej konstrukcji otworu wydechowego w celu optymalizacji efektu lutowania 410.

Lutowanie z powrotem i regulacja temperatury
Piekło lutownicze do powracania jest podzielone na cztery etapy: podgrzewanie, zanurzenie, powracanie i chłodzenie.Temperatura szczytowa (235-245°C w procesie bez ołowiu) musi być dokładnie utrzymywana przez 40-90 sekundPrędkość chłodzenia (4-6°C/s) jest stosowana w celu zapobiegania rozkładowi złącza lutowego.

Kontrola jakości i naprawa
Automatyczna inspekcja optyczna (AOI) identyfikuje wady takie jak przesunięcie i fałszywe lutowanie poprzez wielokątne źródła światła, przy wskaźniku błędnego osądu poniżej 1%.Badanie rentgenowskie (AXI) jest stosowane do analizy wad wewnętrznych ukrytych złączy lutowych, takich jak BGAW procesie naprawy wykorzystuje się pistolety z gorącym powietrzem i lutownice o stałej temperaturze.

Wyzwania techniczne i innowacyjne rozwiązania
Pomimo dojrzałości technologii Pick and Place nadal stoi przed następującymi podstawowymi wyzwaniami:

Dokładność montażu mikroelementów
Komponent 01005 (0,4 mm × 0,2 mm) wymaga dokładności montażu ± 25 μm.W celu zapobiegania przelotowi lub odchyleniom materiału należy zastosować sieć stalową w nanowymiarze (gęstość ≤ 50 μm) i adaptywną technologię dyszy do ssania próżniowego 410.

Nieregularne elementy i połączenia o dużej gęstości
W przypadku opakowań QFN stalowa siatka powinna zostać rozcieńczona do 0,1 mm, a otwory wydechowe powinny zostać dodane.,i dokładność wiertni laserowej musi być mniejsza niż 0,1 mm 410.

Ochrona elementów wrażliwych na ciepło
Czas refluksu takich elementów, jak diody LED, musi zostać skrócony o 20%, aby zapobiec żółciu soczewek.Ochrona azotu (zawartość tlenu ≤ 1000 ppm) w spawaniu na gorącym powietrzu może zmniejszyć fałszywe spawanie spowodowane utlenianiem 47.

IV. Przyszłe trendy rozwoju
Integracja inteligencji i sztucznej inteligencji
Sztuczna inteligencja będzie głęboko zintegrowana z systemem AOI, a wzorce wad zostaną zidentyfikowane za pomocą uczenia maszynowego, co zmniejszy wskaźnik błędnych ocen do poniżej 0,5%.Systemy przewidywalnej konserwacji mogą wcześnie ostrzegać o awariach sprzętu, zmniejszając czas przestojów o 30%410.

Wysoka elastyczność produkcji
Modułowa maszyna z technologią montażu powierzchniowego (SMT) umożliwia szybkie przełączanie zadań produkcyjnych i w połączeniu z systemem MES umożliwia produkcję wielopostępną i małą.AGV i inteligentne systemy magazynowania mogą skrócić czas przygotowywania materiału o 50%.

Zielona technologia produkcji
Popularyzacja lutowania wolnego od ołowiu (stop Sn-Ag-Cu) i procesów spawania w niskich temperaturach zmniejszyła zużycie energii o 20%.zmniejszenie emisji LZO o 90%310.

Heterogenna integracja i zaawansowane opakowania
Technologia 3D-IC dla układów 5G i sztucznej inteligencji napędza rozwój maszyn wykorzystujących technologię mocowania powierzchniowego (SMT) w kierunku ultracienkiego podłoża (≤ 0,2 mm) i wysokiej precyzji układania (± 5 μm),Technologia umieszczania z pomocą lasera będzie kluczem.

Wniosek
Proces Pick and Place nieustannie promuje postęp w produkcji elektronicznej w kierunku wysokiej gęstości i wysokiej niezawodności poprzez współpracę w zakresie innowacji maszyn precyzyjnych,Inteligentne algorytmy i nauka o materiałachOd nanoskalowych dysz do systemów wykrywania opartych na sztucznej inteligencji.ewolucja technologiczna nie tylko zwiększyła wydajność produkcji, ale również zapewniła podstawowe wsparcie dla nowych dziedzin, takich jak smartfonyW przyszłości, wraz z pogłębianiem inteligentnej i ekologicznej produkcji,proces ten odgrywa kluczową rolę w innowacji przemysłu elektronicznego.