Zastosowanie i przyszłe trendy technologii montażu powierzchniowego (SMT) w produkcji PCB

Zastosowanie i przyszłe trendy technologii montażu powierzchniowego (SMT) w produkcji PCB

Wprowadzenie
Technologia montażu powierzchniowego (SMT), jako podstawowy proces nowoczesnej produkcji elektronicznej, całkowicie zmieniła ograniczenia tradycyjnej technologii montażu przez otwór (THT).Bezpośrednie montowanie elementów elektronicznych bez przewodów lub z krótkimi przewodami na powierzchni płyt obwodowych drukowanych (PCBS), SMT osiąga wysoką gęstość, wysoką wydajność i miniaturyzację produktów elektronicznych.Artykuł ten będzie kompleksowo analizować zastosowanie SMT w produkcji PCB z takich aspektów jak przepływ procesu, korzyści technicznych, wyzwań i przyszłych trendów.

I. Proces technologiczny PCB SMT
Podstawowy proces SMT obejmuje takie etapy jak przygotowanie materiału, drukowanie pasty lutowej, montaż komponentów, lutowanie ponowne oraz inspekcję i naprawę,które można podzielić na następujące kluczowe ogniwa::

Pasty lutownicze drukowane na ekranie
Wykorzystanie stalowej siatki i maszyny do drukowania na ekranie, aby precyzyjnie wydrukować pastę lutową na podkładkach płyt PCB.Konieczne jest zapewnienie, aby nie zabrakło druku ani przyczepności poprzez inspekcję optyczną (SPI) 136.

Montowanie części
Maszyna do umieszczania urządzeń z technologią montażu powierzchniowego (SMT) umieszcza elementy do montażu powierzchniowego (SMD) w pozycji pasty lutowej za pomocą wysokoprzyjrzystego systemu widzenia i ramienia mechanicznego.Do płyt dwustronnych, konieczne jest rozróżnienie stron A i B, a do mocowania można stosować pasty lutowe o różnym punkcie topnienia lub czerwone kleje 35.

Lutowanie z powrotem
W piecu lutowniczym typu reflow pasta lutownicza po przegrzaniu, stopieniu i chłodzeniu tworzy złącza lutownicze.Dokładna kontrola krzywej temperatury jest kluczem do uniknięcia fałszywego lutowania lub uszkodzenia termicznego elementów. 68

Kontrola i naprawa
Jakość spawania jest sprawdzana za pomocą automatycznej kontroli optycznej (AOI), kontroli rentgenowskiej itp., a wadliwe punkty spawania są naprawane.Złożone obwody nadal wymagają badań funkcjonalnych w celu zapewnienia niezawodności 68.

W przypadku mieszanego procesu montażu (SMT w połączeniu z elementami z otworami przez otwór) należy połączyć lutowanie falowe lub ręczne, takie jak najpierw mocowanie powierzchni, a następnie otwarcie otworu,lub połączenie dwustronnego lutowania zwrotnego i lutowania falowego. 69

II. Zalety techniczne SMT
Popularność SMT jest korzystna ze wszystkich jej zalet pod wieloma względami:

Miniaturyzacja i duża gęstość
Objętość komponentów SMD jest o 60% mniejsza niż objętość komponentów z otworami, a ich waga zmniejsza się o 75%, co znacząco zwiększa gęstość trasy PCB.Wspierają montaż dwustronny i zmniejszają potrzebę wiercenia 2410.

Charakterystyka i niezawodność wysokiej częstotliwości
Wykorzystując krótkie przewody, zmniejsza się indukcyjność i pojemność pasożytniczą oraz poprawia wydajność transmisji sygnału.wydajność antywibracyjna jest wysoka, a średni czas pomiędzy awariami (MTBF) jest znacznie wydłużony o 27.

Koszty i korzyści
Zmniejszenie liczby warstw PCB i powierzchni w celu zmniejszenia kosztów materiału i transportu; zautomatyzowana produkcja zmniejsza wkład ludzki, a całkowite koszty mogą zostać zmniejszone o 30% do 50%410.

Wydajność produkcji
Całkowicie zautomatyzowany proces (np. maszyna do rozmieszczania, która dostosowuje się do wielu komponentów) skraca czas przygotowania produkcji i zapewnia wysoką wydajność produkcji w dużych ilościach.

Wyzwania, przed którymi stoi SMT
Pomimo znaczących zalet SMT nadal ma następujące ograniczenia techniczne:

Tolerancja naprężenia mechanicznego
Rozmiar złącza lutowego jest stosunkowo mały i jest podatny na awarię w częstym włączaniu i odłączaniu lub w środowiskach o silnych wibracjach.Konieczne jest wzmocnienie połączenia 710 w połączeniu z technologią otworu..

Ograniczenia wysokiej mocy i rozpraszania ciepła
Komponenty o wysokiej mocy (takie jak transformatory) mają wysokie wymagania dotyczące rozpraszania ciepła i zwykle muszą używać konstrukcji otworów w połączeniu, zwiększając złożoność procesu o 79.

Złożoność przetwarzania
Wymagania dotyczące dokładności wyrównania między warstwami dla wielowarstwowych systemów PCBS są wysokie.

IV. Przyszłe trendy rozwoju
Większa integracja i miniaturyzacja
Dzięki popularności opakowań 01005 i jeszcze mniejszych komponentów, SMT będzie napędzać dalszą miniaturyzację produktów elektronicznych,przy jednoczesnym rozwiązywaniu wyzwań związanych z drukiem pasty lutowej i dokładnością montażu 810.

Inteligentna technologia wykrywania
Sztuczna inteligencja i uczenie maszynowe zwiększą zdolność rozpoznawania wad systemów AOI, zmniejszą ręczną interwencję i poprawią wydajność wykrywania.

Technologia produkcji hybrydowej
Połączenie SMT, technologii otworu i druku 3D może spełniać wymagania wysokiej mocy i złożonych konstrukcji,w tym projektowanie płyt obwodowych hybrydowych w elektronikach motoryzacyjnych 79.

Produkcja ekologiczna
Wspieranie procesów lutowania i spawania niskotemperaturowego bez ołowiu odpowiada wymaganiom ochrony środowiska, jednocześnie zmniejszając zużycie energii o 8%.

Wniosek
Technologia SMT, ze swoją wysoką wydajnością, wysoką niezawodnością i korzyściami kosztowymi, stała się kamieniem węgielnym przemysłu wytwórczego elektroniki.Pomimo wyzwań takich jak wytrzymałość mechaniczna i rozpraszanie ciepła, SMT będzie nadal prowadzić produkty elektroniczne w kierunku wyższej wydajności i mniejszego rozmiaru poprzez innowacje technologiczne i optymalizację procesów.Inteligencja i zieloność będą jej podstawowymi kierunkami ewolucji., zapewniając kluczowe wsparcie techniczne dla nowych dziedzin, takich jak 5G i Internet rzeczy.