Τεχνολογία επιφανειακής τοποθέτησης

Τεχνολογία επιφανειακής τοποθέτησης (SMT): Ο "αόρατος μηχανικός" της σύγχρονης ηλεκτρονικής κατασκευής

Εισαγωγή
Η τεχνολογία επιφανειακής μονάδας (SMT) είναι μία από τις βασικές τεχνολογίες στον τομέα της ηλεκτρονικής κατασκευής. Με την άμεση τοποθέτηση μικροηλεκτρονικών εξαρτημάτων στην επιφάνεια των τυπωμένων κυκλωμάτων (PCBs), έχει αντικαταστήσει την παραδοσιακή τεχνολογία τοποθέτησης και έχει γίνει βασικός οδηγός για τη μικροηλεκτρική και υψηλή απόδοση των σύγχρονων ηλεκτρονικών προϊόντων. Από τα smartphones έως τον αεροδιαστημικό εξοπλισμό, το SMT είναι παντού και μπορεί να ονομαστεί "αόρατος μηχανικός" της βιομηχανίας ηλεκτρονικών.

I. Η ιστορική εξέλιξη του SMT
Η SMT προέρχεται από τη δεκαετία του 1960 και αναπτύχθηκε για πρώτη φορά από την IBM των Ηνωμένων Πολιτειών. Αρχικά χρησιμοποιήθηκε σε μικρούς υπολογιστές και αεροδιαστημικό εξοπλισμό (όπως ο υπολογιστής πλοήγησης του οχήματος εκτόξευσης του Κρόνου).

Στη δεκαετία του 1980: η τεχνολογία σταδιακά ωριμάζει και το μερίδιο αγοράς αυξήθηκε γρήγορα από 10%.

Στα τέλη της δεκαετίας του 1990: έγινε η γενική διαδικασία, με πάνω από το 90% των ηλεκτρονικών προϊόντων να υιοθετούν SMT.

Στον 21ο αιώνα, με τη ζήτηση για μικρογραφία (όπως 01005 εξαρτήματα, συσκευασία BGA) και απαιτήσεις προστασίας του περιβάλλοντος (συγκόλληση χωρίς μόλυβδο), η SMT συνεχίζει να επαναλαμβάνει και να αναβαθμίζει 47.

Ii. Βασικές αρχές και ροή διαδικασιών του SMT
Ο πυρήνας του SMT έγκειται στην "τοποθέτηση" και "συγκόλληση". Η διαδικασία του είναι εξαιρετικά αυτοματοποιημένη και αποτελείται κυρίως από τα ακόλουθα βήματα:

Εκτύπωση πάστα συγκόλλησης

Χρησιμοποιώντας ένα πρότυπο από ανοξείδωτο χάλυβα που κόβεται με λέιζερ (με πάχος 0,1-0,15mm), η πάστα συγκόλλησης εκτυπώνεται με ακρίβεια στα μαξιλάρια PCB μέσω ενός ξύστρα. Η πάστα συγκόλλησης γίνεται με ανάμειξη σκόνης συγκόλλησης και ροής. Το πάχος εκτύπωσης πρέπει να ελέγχεται (συνήθως 0,3-0,6mm) 69.

Βασικός εξοπλισμός: Πλήρως αυτόματος εκτυπωτής πάστα συγκόλλησης, σε συνδυασμό με το SPI (ανιχνευτής πάστα) για 3D σάρωση για να εξασφαλιστεί η ποιότητα εκτύπωσης 69.

Συναρμολόγηση εξαρτημάτων

Το μηχάνημα επιφανείας αρπάζει εξαρτήματα (όπως αντιστάσεις, πυκνωτές και τσιπς) μέσω ακροφυσίων κενού και επιτυγχάνει ακρίβεια ± 0,025mm με ένα σύστημα οπτικής τοποθέτησης. Μπορεί να τοποθετήσει πάνω από 200.000 πόντους ανά ώρα.

Δυσκολίες: Απαιτούνται ειδικά ακροφύσια για συστατικά ακανόνιστου σχήματος (όπως οι ευέλικτοι συνδετήρες) και η συσκευασία BGA βασίζεται στην ανίχνευση ακτίνων Χ για να ελέγξει την ακεραιότητα των μπάλες συγκόλλησης.

Συγκόλληση

Με τον ακριβή έλεγχο της καμπύλης θερμοκρασίας (προθέρμανση, μούσκεμα, αναδιάρθρωση, ψύξη), σχηματίζεται η πάστα συγκόλλησης και σχηματίζονται αξιόπιστες αρθρώσεις συγκόλλησης. Η μέγιστη θερμοκρασία των διαδικασιών χωρίς μολύβια είναι συνήθως 235-245 ℃, και η ζώνη υψηλής θερμοκρασίας διαρκεί 40-60 δευτερόλεπτα.

Έλεγχος κινδύνου: Ο ρυθμός ψύξης πρέπει να είναι ≤4 ℃/s για να αποφευχθούν ελαττώματα πλέγματος στις αρθρώσεις συγκόλλησης.

Επιθεώρηση και επισκευή

AOI (αυτόματη οπτική επιθεώρηση): Μπορεί να εντοπίσει ελαττώματα όπως τμήματα που λείπουν, αντισταθμίσεις και επιτύμβιες στήλες, με ακρίβεια 0,01mm.

Επιθεώρηση ακτίνων Χ: Χρησιμοποιείται για την επαλήθευση ποιότητας των κρυμμένων αρθρώσεων συγκόλλησης όπως το BGA.

Επισκευάστε το σταθμό εργασίας: τοπικά θερμότητα στο σημείο τήξης του συγκολλητή και αντικαταστήστε το ελαττωματικό συστατικό 89.

Iii. Τεχνικά πλεονεκτήματα του SMT
Σε σύγκριση με την παραδοσιακή τεχνολογία μέσω της οπής, η SMT έχει επιτύχει ανακαλύψεις σε πολλαπλές διαστάσεις:

Όγκος και βάρος: Ο όγκος των συστατικών μειώνεται κατά 40%-60%και το βάρος μειώνεται κατά 60%-80%, υποστηρίζοντας καλωδίωση υψηλής πυκνότητας (όπως τα εξαρτήματα βήματος 0,5mm) 310.

Αξιοπιστία: Ο ρυθμός ελαττωμάτων των αρθρώσεων συγκόλλησης είναι μικρότερος από δέκα μέρη ανά εκατομμύριο, με ισχυρή ικανότητα κατά της εμμονής και ανώτερη απόδοση κυκλώματος υψηλής συχνότητας (μειωμένη παρασιτική επαγωγική και χωρητικότητα). 37

Αποδοτικότητα παραγωγής: Υψηλός βαθμός αυτοματοποίησης, με το κόστος εργασίας να μειώνεται κατά περισσότερο από 50%, υποστηρίζοντας τη στήριξη διπλής όψης και την ευέλικτη παραγωγή.

Προστασία και οικονομία του περιβάλλοντος: Μειώστε τη διάτρηση και τα υλικά απόβλητα, η διαδικασία χωρίς μόλυβδο συμμορφώνεται με το πρότυπο ROHS 35.

Iv. Πεδία εφαρμογής SMT
Καταναλωτικά ηλεκτρονικά: μικροσκοπία έξυπνων τηλεφώνων και φορητών υπολογιστών.

Ηλεκτρονικά αυτοκινητοβιομηχανία: απαιτήσεις υψηλής αξιοπιστίας για μονάδες ελέγχου ECU και αισθητήρες.

Ιατρικός εξοπλισμός: φορητές οθόνες, συναρμολόγηση ακριβείας εμφυτεύσιμων συσκευών.

Αεροδιαστημική και στρατιωτική βιομηχανία: Σχεδιασμός αντι-κάμψης για εξοπλισμό και συστήματα πλοήγησης δορυφορικού δορυφόρου 4710.

V. Μελλοντικές τάσεις και προκλήσεις
Σημειώσεις και ευελιξία: Μηχανές προσαρμοστικής τεχνολογίας Mount Mount Adaptive Surface (SMT) και Αναδιαμορφώσιμες γραμμές παραγωγής προσαρμόζονται στις απαιτήσεις προσαρμογής μικρής παρτίδας. 56

Τρισδιάστατη ενσωμάτωση: ενίσχυση της χρήσης χώρου μέσω της τεχνολογίας συσκευασίας 3D στοιβάζονται.

Πράσινη κατασκευή: προωθήστε τους πράκτορες καθαρισμού με βάση το νερό και βιοδιασπώμενα στρατιώτες για τη μείωση των εκπομπών VOC κατά 59%.

Όριο ακριβείας: Για να αντιμετωπίσετε τις προκλήσεις τοποθέτησης των εξαρτημάτων κάτω από το 01005 (όπως το 008004), αναπτύξτε την τεχνολογία τοποθέτησης υπο-μικρών 9.

Σύναψη
Η τεχνολογία επιφανειακής μονάδας δεν είναι μόνο ο τεχνικός ακρογωνιαίος λίθος της ηλεκτρονικής κατασκευής, αλλά και μια αόρατη δύναμη που οδηγεί την ανθρωπότητα προς την έξυπνη εποχή. Από τη "τοποθέτηση" έως τη "συγκόλληση", από τα μικρομέτρια έως τα νανομετρικά, κάθε πρόοδος του SMT αναμορφώνει τα όρια των ηλεκτρονικών προϊόντων. Στο μέλλον, με την ενσωμάτωση νέων υλικών και έξυπνων τεχνολογιών, η SMT θα συνεχίσει να γράφει έναν τεχνολογικό μύθο ότι είναι "μικρός αλλά ισχυρός".