Анализ основных технологий SMT-сборки электронных компонентов.

Сначала мы хотели бы поговорить об основных аспектах технологии поверхностного монтажа SMT. SMT (Surface Mount Technology) - это основной процесс в современном производстве электроники, основная ценность которого отражается в трех ключевых измерениях: высокая точность, высокая эффективность и высокая надежность. В этом процессе используется прецизионное оборудование для точного монтажа микрокомпонентов на подложки печатных плат. Для обеспечения стабильной сборки упакованных компонентов 0201 и даже 01005 точность повторного позиционирования машины для размещения должна контролироваться в пределах ±0,035 мм. Для достижения этой цели точность размещения микросхем в NT-T5 компании Nectec может легко достигать ±0,035 мм. В процессе печати паяльной пастой стальные сетчатые трафареты используются в сочетании с автоматическими принтерами. Оптимизация таких параметров, как давление, скорость и условия распайки, позволяет поддерживать погрешность толщины паяльной пасты в пределах ±15 мкм, что соответствует стандарту IPC-A-610. В конце технологической цепочки точный контроль температурной кривой пайки оплавлением напрямую влияет на микроструктуру паяных соединений. Параметры для этапов предварительного нагрева, смачивания, пика и охлаждения должны быть установлены с учетом характеристик паяльной пасты, чтобы избежать таких дефектов, как "могильные камни" и холодные паяные соединения. Кроме того, двойная система контроля качества, сочетающая SPI (контроль паяльной пасты) и AOI (автоматический оптический контроль), позволяет в режиме реального времени отслеживать смещение объема паяльной пасты и отклонения в размещении компонентов, обеспечивая данные для повышения производительности. 

Во-вторых, мы хотим подчеркнуть важность применения высокоточных монтажных систем при производстве SMT-машин для подбора и размещения компонентов. В процессах размещения электронных компонентов SMT высокоточные системы размещения являются основным оборудованием для достижения микронного уровня точности позиционирования компонентов. В таких системах используются многоосевые роботизированные манипуляторы, оснащенные модулями визуального позиционирования высокого разрешения. Для этого обычно используются четыре оси (X, Y, Z и R), и NT-T5 компании Nectec надежно справляется с этой задачей. В сочетании с алгоритмами лазерной дальнометрии и распознавания изображений, в режиме реального времени корректируются смещения координат компонентов и угловые отклонения. Современное оборудование для размещения широко использует технологию "летающей центровки", которая синхронно завершает калибровку позы в процессе захвата сопла, контролируя погрешности размещения компонентов резисторов и конденсаторов размером 0402, 0201 и01005 в пределах ±35 мкм. Для сложных упакованных устройств, таких как BGA и QFN, система использует трехмерное сканирование контуров и механизмы обратной связи по давлению для обеспечения точности пространственного соответствия между шариками припоя и площадками. Кроме того, алгоритмы динамической оптимизации траектории размещения сокращают время простоя оборудования, поддерживая скорость размещения 80 000 точек в час при снижении уровня брака до менее 0,020%.

В-третьих, мы должны быть предельно осторожны с контролем температурной кривой пайки оплавлением. Как критический этап технологической цепочки SMT, точный контроль температурной кривой пайки оплавлением напрямую влияет на качество паяного соединения и надежность изделия. Типичная температурная кривая состоит из четырех этапов: зона предварительного нагрева, зона постоянной температуры, зона пайки и зона охлаждения. Зона предварительного нагрева должна нагреваться с градиентом 2-3°C/с для предотвращения накопления теплового напряжения, а зона постоянной температуры должна поддерживаться в течение 60-120 секунд для полной активации флюса и устранения разницы температур. Пиковая температура в зоне пайки обычно контролируется на 20-30°C выше температуры плавления паяльной пасты, например 235-245°C для сплава SnAgCu, с продолжительностью 30-60 секунд для обеспечения равномерного формирования слоя интерметаллического соединения (IMC). В современном оборудовании используются массивы термопар и системы управления с замкнутым циклом, позволяющие отслеживать распределение температуры в печи в режиме реального времени. В сочетании с данными инспекции SPI об объеме паяльной пасты параметры динамически регулируются для контроля колебаний температуры в пределах ±2 или даже 1°C. Благодаря новейшей технологии контроля температуры пайки оплавлением все печи Nectec для бессвинцовой пайки оплавлением достигли этого стандарта. Для различных материалов подложек и тепловых свойств компонентов используется программное обеспечение для теплового моделирования, позволяющее оптимизировать настройки температурных зон печи, эффективно уменьшая такие дефекты, как эффект "могильного камня" и пустоты в шариках припоя.

И наконец, мы хотели бы рассмотреть некоторые возможные решения по инспекции AOI и повышению производительности в современных реальных приложениях. В процессе сборки электронных компонентов SMT система автоматической оптической инспекции (AOI) использует модули камер высокого разрешения и интеллектуальные алгоритмы обработки изображений для точного выявления несоосности компонентов, дефектов паяных соединений, смены полярности и других аномалий процесса. Система использует комбинацию многоуглового освещения и технологии трехмерного контурного сканирования для оценки точности размещения микрокомпонентов размером 0201 и состояния смачивания паяльной пастой, что позволяет достичь коэффициента обнаружения дефектов более 99,1%. Для повышения эффективности обнаружения современное оборудование АОИ обычно интегрируется с системами контроля паяльной пасты SPI для установления связи данных, что позволяет в режиме реального времени сравнивать качество печати и результаты укладки для создания механизма динамической компенсации параметров процесса. Практические примеры демонстрируют, что системы АОИ с интегрированными функциями машинного обучения могут автоматически оптимизировать пороги обнаружения, снижая количество ложных срабатываний более чем на 37%, при этом постоянно обновляя базы данных классификации дефектов для обеспечения отслеживаемой основы для принятия решений по улучшению процессов.