Analýza klíčových technologií při montáži elektronických součástek SMT.

Nejprve bychom se rádi věnovali jádru Analýza technologie povrchové montáže SMT. Technologie povrchové montáže (SMT) je základním procesem moderní výroby elektroniky, jehož hlavní hodnota se odráží ve třech klíčových dimenzích: vysoká přesnost, vysoká účinnost a vysoká spolehlivost. Tento proces využívá přesné zařízení k přesné montáži mikrosoučástek na substráty desek plošných spojů. Přesnost opakovaného polohování osazovacího stroje musí být kontrolována v rozmezí ±0,035 mm, aby byla zajištěna stabilní montáž součástek v balení 0201 a dokonce 01005. K dosažení tohoto účelu může přesnost umístění čipů NT-T5 společnosti Nectec snadno dosáhnout přesnosti ±0,035 mm. V procesu tisku pájecí pasty se používají šablony s ocelovou sítí ve spojení s automatickými tiskárnami. Optimalizací parametrů, jako je přítlak stěrky, rychlost a podmínky odformování, se udržuje chyba tloušťky pájecí pasty v rozmezí ±15 μm, což splňuje normu IPC-A-610. Na zadním konci procesního řetězce má přesná kontrola teplotní křivky pájení přetavením přímý vliv na mikrostrukturu pájecích spojů. Parametry pro fáze předehřevu, smáčení, špičky a chlazení musí být nastaveny na základě vlastností pájecí pasty, aby se předešlo vadám, jako jsou tombstoning a studené pájecí spoje. Kromě toho duální systém kontroly kvality kombinující SPI (kontrola pájecí pasty) a AOI (automatická optická kontrola) umožňuje v reálném čase sledovat posuny objemu pájecí pasty a odchylky v umístění součástek, což poskytuje datovou podporu pro zlepšení výtěžnosti. 

Za druhé chceme zdůraznit význam použití vysoce přesných montážních systémů při výrobě strojů SMT pick and place. V procesech umísťování elektronických součástek SMT jsou vysoce přesné umísťovací systémy základním vybavením pro dosažení přesného umístění součástek na mikronové úrovni. Tento systém využívá víceosá robotická ramena vybavená vizuálními polohovacími moduly s vysokým rozlišením. Pro tyto účely se obvykle používají čtyři osy (X, Y, Z a R) a které NT-T5 společnosti Nectec spolehlivě zvládne. v kombinaci s laserovým dálkoměrem a algoritmy rozpoznávání obrazu, aby bylo možné v reálném čase korigovat souřadnicové posuny a úhlové odchylky součástek. Moderní umísťovací zařízení široce využívá technologii letmého zarovnávání, která synchronně dokončuje kalibraci polohy během procesu odebírání trysky a kontroluje chyby umísťování rezistorových a kondenzátorových součástek o specifikacích 0402, 0201 a01005 v rozmezí ±35 μm. U složitých zabalených zařízení, jako jsou BGA a QFN, systém využívá trojrozměrné skenování obrysů a mechanismy tlakové zpětné vazby, které zajišťují přesnost prostorové shody mezi pájecími kuličkami a podložkami. Algoritmy dynamické optimalizace dráhy umístění navíc zkracují dobu nečinnosti zařízení a udržují rychlost umístění 80 000 bodů za hodinu při současném snížení zmetkovitosti pod 0,020%.

Zatřetí bychom měli být naprosto opatrní při kontrole teplotní křivky pájení přetavením. Přesná kontrola teplotní křivky pájení přetavením má jako kritický krok v řetězci procesu SMT přímý vliv na kvalitu pájecího spoje a spolehlivost výrobku. Typická teplotní křivka se skládá ze čtyř stupňů: zóna předehřevu, zóna konstantní teploty, zóna přetavení a zóna chlazení. Předehřívací zóna musí být zahřívána s gradientem 2-3 °C/s, aby se zabránilo akumulaci tepelného napětí, zatímco konstantní teplotní zóna musí být udržována po dobu 60-120 sekund, aby se plně aktivovalo tavidlo a eliminovaly teplotní rozdíly. Špičková teplota v zóně přetavení se obvykle řídí tak, aby byla o 20-30 °C vyšší než teplota tání pájecí pasty, např. 235-245 °C pro slitinu SnAgCu, a trvá 30-60 sekund, aby se zajistila rovnoměrná tvorba vrstvy intermetalické sloučeniny (IMC). Moderní zařízení používají soustavy termočlánků a uzavřené řídicí systémy pro sledování rozložení teploty v peci v reálném čase. V kombinaci s kontrolními údaji SPI o objemu pájecí pasty jsou parametry dynamicky upravovány tak, aby bylo možné kontrolovat kolísání teploty v rozmezí ±2 nebo dokonce 1 °C. Díky nejnovější technologii řízení teploty pájení přetavením dosáhly tohoto standardu všechny pece pro bezolovnaté pájení společnosti Nectec. Pro různé materiály substrátů a tepelné vlastnosti součástek se k optimalizaci nastavení teplotních zón pece používá software pro tepelnou simulaci, který účinně snižuje výskyt vad, jako je například efekt hrobového kamene a dutin v pájecích kuličkách.

Nakonec bychom se rádi věnovali některým možným řešením kontroly AOI a zlepšení výtěžnosti v dnešních reálných aplikacích. V procesu montáže elektronických součástek SMT využívá systém automatické optické kontroly (AOI) kamerové moduly s vysokým rozlišením a inteligentní algoritmy zpracování obrazu, které mimo jiné přesně identifikují nesprávné zarovnání součástek, vady pájecích spojů a přepólování. Systém využívá kombinaci víceúhlového osvětlení a technologie 3D obrysového skenování k posouzení přesnosti umístění mikrosoučástek velikosti 0201 a stavu smáčení pájecí pasty, čímž dosahuje míry detekce vad vyšší než 99,1%. Pro zvýšení účinnosti detekce se moderní zařízení AOI obvykle integruje se systémy kontroly pájecí pasty SPI, aby se vytvořilo datové propojení, které umožňuje porovnávat kvalitu tisku a výsledky umístění v reálném čase a vytvořit dynamický kompenzační mechanismus pro parametry procesu. Příklady z praxe ukazují, že systémy AOI s integrovanou funkcí strojového učení mohou automaticky optimalizovat detekční prahy, čímž se sníží počet falešně pozitivních výsledků o více než 37%, a zároveň průběžně aktualizovat databáze klasifikace vad, což poskytuje sledovatelný rozhodovací základ pro zlepšení procesu.