Analýza základných technológií pri montáži elektronických komponentov SMT.

Najprv by sme chceli diskutovať o jadre Analýza technológie povrchovej montáže SMT. SMT (technológia povrchovej montáže) je základným procesom modernej výroby elektroniky, ktorého hlavná hodnota sa odráža v troch kľúčových rozmeroch: vysoká presnosť, vysoká účinnosť a vysoká spoľahlivosť. Tento proces využíva presné zariadenia na presnú montáž mikrokomponentov na substráty plošných spojov. Presnosť opakovaného polohovania osadzovacieho zariadenia musí byť kontrolovaná v rozmedzí ±0,035 mm, aby sa zabezpečila stabilná montáž komponentov v balení 0201 a dokonca 01005. Na dosiahnutie takéhoto účelu môže presnosť umiestňovania čipov NT-T5 spoločnosti Nectec ľahko dosiahnuť presnosť ±0,035 mm. V procese tlače spájkovacej pasty sa v spojení s automatickými tlačiarňami používajú šablóny z oceľovej sieťoviny. Optimalizáciou parametrov, ako je tlak stierky, rýchlosť a podmienky odformovania, sa udržiava chyba hrúbky spájkovacej pasty v rozmedzí ±15 μm, čo spĺňa normu IPC-A-610. Na zadnom konci procesného reťazca má presná kontrola teplotnej krivky spájkovania pretavením priamy vplyv na mikroštruktúru spájkovaných spojov. Parametre pre fázy predohrevu, zmáčania, špičky a chladenia sa musia nastaviť na základe vlastností spájkovacej pasty, aby sa predišlo chybám, ako sú napríklad tombstoning a studené spájkované spoje. Okrem toho systém dvojitej kontroly kvality kombinujúci SPI (kontrola spájkovacej pasty) a AOI (automatická optická kontrola) umožňuje v reálnom čase monitorovať posuny objemu spájkovacej pasty a odchýlky umiestnenia súčiastok, čo poskytuje podporu údajov na zlepšenie výťažnosti. 

Po druhé, chceme zdôrazniť význam aplikácie vysoko presného montážneho systému pri výrobe strojov SMT pick and place. V procesoch umiestňovania elektronických komponentov SMT sú vysoko presné umiestňovacie systémy základným vybavením na dosiahnutie presného umiestnenia komponentov na úrovni mikrónov. Tento systém využíva viacosové robotické ramená vybavené vizuálnymi polohovacími modulmi s vysokým rozlíšením. Na takýto účel sa zvyčajne používajú štyri osi (X, Y, Z a R) a ktoré NT-T5 od spoločnosti Nectec spoľahlivo zvládne. v kombinácii s laserovým navádzaním a algoritmami rozpoznávania obrazu, aby sa v reálnom čase korigovali súradnicové posuny a uhlové odchýlky komponentov. Moderné umiestňovacie zariadenia vo veľkej miere využívajú technológiu lietajúceho zarovnávania, ktorá synchrónne dokončuje kalibráciu polohy počas procesu vyberania dýz, čím kontroluje chyby umiestnenia rezistorových a kondenzátorových komponentov s takými malými špecifikáciami ako 0402, 0201 a01005 v rozsahu ±35 μm. V prípade zložitých balených zariadení, ako sú BGA a QFN, systém využíva trojrozmerné skenovanie obrysov a mechanizmy tlakovej spätnej väzby na zabezpečenie presnosti priestorovej zhody medzi spájkovacími guľôčkami a podložkami. Algoritmy dynamickej optimalizácie dráhy umiestnenia navyše skracujú čas nečinnosti zariadenia, udržiavajú rýchlosť umiestňovania 80 000 bodov za hodinu a zároveň znižujú mieru zmetkovitosti pod 0,020%.

Po tretie, mali by sme byť úplne opatrní pri kontrole teplotnej krivky spájkovania pretavením. Presná kontrola teplotnej krivky spájkovania pretavením, ako kritického kroku v reťazci procesov SMT, priamo ovplyvňuje kvalitu spájkovaného spoja a spoľahlivosť výrobku. Typická teplotná krivka pozostáva zo štyroch stupňov: zóna predhrievania, zóna konštantnej teploty, zóna pretavovania a zóna chladenia. Predhrievacia zóna sa musí zahrievať s gradientom 2 - 3 °C/s, aby sa zabránilo akumulácii tepelného napätia, zatiaľ čo konštantná teplotná zóna sa musí udržiavať 60 - 120 sekúnd, aby sa úplne aktivovalo tavidlo a odstránili teplotné rozdiely. Špičková teplota v zóne pretavovania sa zvyčajne reguluje tak, aby bola o 20 - 30 °C vyššia ako teplota tavenia spájkovacej pasty, napríklad 235 - 245 °C pre zliatinu SnAgCu, s trvaním 30 - 60 sekúnd, aby sa zabezpečila rovnomerná tvorba vrstvy intermetalickej zlúčeniny (IMC). Moderné zariadenia používajú sústavy termočlánkov a uzavreté riadiace systémy na monitorovanie rozloženia teploty v peci v reálnom čase. V kombinácii s kontrolnými údajmi SPI o objeme spájkovacej pasty sa parametre dynamicky upravujú tak, aby sa kontrolovali výkyvy teploty v rozmedzí ±2 alebo dokonca 1 °C. Vďaka najnovšej technológii riadenia teploty spájkovania pretavovaním spoločnosti Nectec dosiahli tento štandard všetky pece na spájkovanie bezolovnatým spájkovaním spoločnosti Nectec. Pri rôznych materiáloch substrátov a tepelných vlastnostiach komponentov sa na optimalizáciu nastavenia teplotných zón pece používa softvér na tepelnú simuláciu, čím sa účinne znižujú chyby, ako je napríklad efekt hrobového kameňa a dutiny spájkovacích guľôčok.

Na záver by sme sa chceli venovať niektorým možným riešeniam kontroly AOI a zlepšenia výťažnosti v dnešných reálnych aplikáciách. V procese montáže elektronických súčiastok SMT systém automatickej optickej kontroly (AOI) využíva kamerové moduly s vysokým rozlíšením a inteligentné algoritmy spracovania obrazu na presnú identifikáciu nesprávneho nastavenia súčiastok, chýb spájkovaných spojov a zmeny polarity, ako aj iných anomálií procesu. Systém využíva kombináciu viacúhlového osvetlenia a technológie 3D obrysového skenovania na posúdenie presnosti umiestnenia mikrokomponentov veľkosti 0201 a stavu zmáčania spájkovacej pasty, čím dosahuje mieru detekcie chýb viac ako 99,1%. Na zvýšenie účinnosti detekcie sa moderné zariadenia AOI zvyčajne integrujú so systémami na kontrolu spájkovacej pasty SPI s cieľom vytvoriť prepojenie údajov, ktoré umožňuje porovnanie kvality tlače a výsledkov umiestnenia v reálnom čase s cieľom vytvoriť dynamický kompenzačný mechanizmus pre parametre procesu. Praktické prípady ukazujú, že systémy AOI s integrovanou funkciou strojového učenia môžu automaticky optimalizovať detekčné prahy, čím sa zníži počet falošne pozitívnych výsledkov o viac ako 37%, pričom sa priebežne aktualizujú databázy klasifikácie chýb, aby sa poskytol sledovateľný rozhodovací základ pre zlepšovanie procesov.