Analiza podstawowych technologii montażu podzespołów elektronicznych SMT.

Po pierwsze, chcielibyśmy omówić podstawową analizę technologii montażu powierzchniowego SMT. SMT (Surface Mount Technology) to podstawowy proces w nowoczesnej produkcji elektroniki, którego podstawowa wartość znajduje odzwierciedlenie w trzech kluczowych wymiarach: wysokiej precyzji, wysokiej wydajności i wysokiej niezawodności. Proces ten wykorzystuje precyzyjny sprzęt do dokładnego montażu mikrokomponentów na podłożach PCB. Dokładność powtarzalnego pozycjonowania maszyny pozycjonującej musi być kontrolowana w zakresie ±0,035 mm, aby zapewnić stabilny montaż komponentów 0201, a nawet 01005. Aby osiągnąć ten cel, dokładność pozycjonowania chipów NT-T5 firmy Nectec może z łatwością osiągnąć precyzję ±0,035 mm. W procesie drukowania pasty lutowniczej, szablony z siatki stalowej są używane w połączeniu z automatycznymi drukarkami. Dzięki optymalizacji parametrów, takich jak nacisk rakli, prędkość i warunki rozformowywania, błąd grubości pasty lutowniczej jest utrzymywany w granicach ±15 μm, spełniając normę IPC-A-610. Na końcu łańcucha procesu, precyzyjna kontrola krzywej temperatury lutowania rozpływowego bezpośrednio wpływa na mikrostrukturę połączeń lutowanych. Parametry dla etapów podgrzewania, zwilżania, szczytu i chłodzenia muszą być ustawione w oparciu o charakterystykę pasty lutowniczej, aby uniknąć wad, takich jak tombstoning i zimne połączenia lutowane. Dodatkowo, podwójny system kontroli jakości łączący SPI (inspekcję pasty lutowniczej) i AOI (automatyczną inspekcję optyczną) umożliwia monitorowanie w czasie rzeczywistym przesunięć objętości pasty lutowniczej i odchyleń w rozmieszczeniu komponentów, zapewniając wsparcie danych dla poprawy wydajności. 

Po drugie, chcemy podkreślić znaczenie zastosowania precyzyjnych systemów montażowych w produkcji maszyn SMT pick and place. W procesach umieszczania komponentów elektronicznych SMT, wysoce precyzyjne systemy umieszczania są podstawowym wyposażeniem umożliwiającym precyzyjne pozycjonowanie komponentów na poziomie mikronów. System ten wykorzystuje wieloosiowe ramiona robotyczne wyposażone w wizualne moduły pozycjonujące o wysokiej rozdzielczości. W tym celu zazwyczaj wykorzystuje się cztery osie (X, Y, Z i R), z których NT-T5 firmy Nectec jest niezawodny w wykonywaniu takich zadań. W połączeniu z laserowymi algorytmami rozpoznawania odległości i obrazu, w celu korygowania w czasie rzeczywistym przesunięć współrzędnych komponentów i odchyleń kątowych. Nowoczesny sprzęt do rozmieszczania powszechnie przyjmuje technologię latającego wyrównania, która synchronicznie kończy kalibrację pozycji podczas procesu pobierania dyszy, kontrolując błędy umieszczania rezystorów i kondensatorów tak małych jak 0402, 0201 i 01005 w zakresie ±35 μm. W przypadku złożonych urządzeń pakowanych, takich jak BGA i QFN, system wykorzystuje trójwymiarowe skanowanie konturów i mechanizmy sprzężenia zwrotnego ciśnienia, aby zapewnić dokładność dopasowania przestrzennego między kulkami lutowniczymi a padami. Dodatkowo, algorytmy dynamicznej optymalizacji ścieżki rozmieszczania skracają czas bezczynności sprzętu, utrzymując prędkość rozmieszczania na poziomie 80 000 punktów na godzinę przy jednoczesnym obniżeniu wskaźnika odpadów do poziomu poniżej 0,020%.

Po trzecie, powinniśmy być bardzo ostrożni w kwestii kontroli krzywej temperatury lutowania rozpływowego. Jako krytyczny etap w łańcuchu procesu SMT, precyzyjna kontrola krzywej temperatury lutowania rozpływowego ma bezpośredni wpływ na jakość połączenia lutowanego i niezawodność produktu. Typowa krzywa temperatury składa się z czterech etapów: strefy podgrzewania, strefy stałej temperatury, strefy rozpływu i strefy chłodzenia. Strefa podgrzewania musi być podgrzewana z gradientem 2-3°C/s, aby zapobiec akumulacji naprężeń termicznych, podczas gdy strefa stałej temperatury musi być utrzymywana przez 60-120 sekund, aby w pełni aktywować topnik i wyeliminować różnice temperatur. Szczytowa temperatura w strefie rozpływu jest zazwyczaj kontrolowana tak, aby wynosiła 20-30°C powyżej temperatury topnienia pasty lutowniczej, takiej jak 235-245°C dla stopu SnAgCu, z czasem trwania 30-60 sekund, aby zapewnić równomierne tworzenie się warstwy związku międzymetalicznego (IMC). Nowoczesne urządzenia wykorzystują układy termopar i systemy sterowania w pętli zamkniętej do monitorowania rozkładu temperatury w piecu w czasie rzeczywistym. W połączeniu z danymi z inspekcji SPI dotyczącymi objętości pasty lutowniczej, parametry są dynamicznie dostosowywane w celu kontrolowania wahań temperatury w zakresie ±2 lub nawet 1°C. Dzięki najnowszej technologii kontroli temperatury lutowania rozpływowego Nectec, wszystkie bezołowiowe piece do lutowania rozpływowego Nectec osiągnęły ten standard. W przypadku różnych materiałów podłoża i właściwości termicznych komponentów, oprogramowanie do symulacji termicznej służy do optymalizacji ustawień strefy temperatury pieca, skutecznie redukując defekty, takie jak efekt kamienia nagrobnego i puste przestrzenie w kulkach lutowniczych.

Na koniec chcielibyśmy omówić niektóre z możliwych rozwiązań w zakresie inspekcji AOI i poprawy wydajności w dzisiejszych rzeczywistych zastosowaniach. W procesie montażu komponentów elektronicznych SMT system automatycznej kontroli optycznej (AOI) wykorzystuje moduły kamer o wysokiej rozdzielczości i inteligentne algorytmy przetwarzania obrazu do dokładnej identyfikacji niewspółosiowości komponentów, wad połączeń lutowanych i odwrócenia polaryzacji, a także innych anomalii procesu. System wykorzystuje połączenie oświetlenia pod wieloma kątami i technologii skanowania konturów 3D w celu oceny dokładności umieszczenia mikrokomponentów o rozmiarze 0201 i stanu zwilżenia pasty lutowniczej, osiągając wskaźnik wykrywania defektów na poziomie ponad 99,1%. Aby zwiększyć skuteczność wykrywania, nowoczesny sprzęt AOI zazwyczaj integruje się z systemami kontroli pasty lutowniczej SPI w celu ustanowienia powiązania danych, umożliwiając porównywanie w czasie rzeczywistym jakości druku i wyników umieszczania w celu ustanowienia dynamicznego mechanizmu kompensacji parametrów procesu. Praktyczne przypadki pokazują, że systemy AOI ze zintegrowaną funkcją uczenia maszynowego mogą automatycznie optymalizować progi wykrywania, zmniejszając liczbę wyników fałszywie dodatnich o ponad 37%, jednocześnie stale aktualizując bazy danych klasyfikacji defektów, aby zapewnić identyfikowalną podstawę decyzyjną dla ulepszeń procesu.