Co je to SMT linka? Montážní linka SMT a výrobní proces

Vzhledem k rostoucí popularitě SMT linky ve světě technologií o nich jistě slyšelo mnoho lidí pracujících v oblasti high-tech elektroniky. Díky vylepšené kvalitě a větší automatizaci výroby do značné míry nahradily... průchozí technologie (THT) a rozvíjet se jako dominantní montážní linka pro desky plošných spojů.

V minulosti museli výrobci připevňovat elektronické součástky na desky plošných spojů pomocí drátů procházejících otvory. Bylo to složité a časově náročné. A jak se součástky zmenšovaly, byl v elektronice zapotřebí velký pokrok, aby se automatizovala montážní linka a zvýšila se přesnost. Zde přichází na pomoc SMT montážní linka. Zcela eliminuje potřebu drátů a umožňuje montáž menších součástek na desky plošných spojů.

V tomto článku vám vysvětlíme, co přesně je SMT linka, jaké jsou klíčové procesy a jak... zařízení ve výrobní lince SMT, typy uspořádání linek SMT a také výhody výrobních linek SMT oproti tradičním linkám na montáž desek plošných spojů.

Co je to SMT linka?

SMT, zkratka pro technologii povrchové montáže, označuje proces montáže elektronických součástek, jako jsou rezistory, kondenzátory, tranzistory a integrované obvody na povrch desky plošných spojů (PCB) v elektronice. Poprvé byl vynalezen v roce 1960 společností IBM a poté byl široce používán v high-tech elektronických sestavách desek plošných spojů. Elektronická součástka montovaná během Montážní linka SMT je tzv zařízení pro povrchovou montáž (SMD).

Existuje několik forem povrchově montovaných sestav. Jednou z nich je jednořádková forma, u které je potřeba sestavit pouze jednu vrstvu desky plošných spojů. Pokud však potřebujeme sestavit SMC nebo povrchově montované součástky na obou stranách desky plošných spojů, měli bychom mít dvouřádkovou SMT výrobní linku. Někdy se součástky plošných spojů nacházejí na mnoha místech, v takovém případě může být nutné přidat další mezilehlou montážní linku. Mezilehlá montážní linka bude založena na původní SMT montážní lince pro desky plošných spojů.

O PCBasicu

Čas jsou ve vašich projektech peníze – a PCBasic chápe PCBasic je Firma pro montáž desek plošných spojů který pokaždé přináší rychlé a bezchybné výsledky. Náš komplexní Montážní služby PCB zahrnují odbornou technickou podporu v každém kroku, což zajišťuje špičkovou kvalitu každé desky. Jako přední Výrobce sestav plošných spojů, Nabízíme komplexní řešení, které zefektivní váš dodavatelský řetězec. Spolupracujte s naší pokročilou Továrna na prototypy plošných spojů pro rychlé vyřízení a vynikající výsledky, na které se můžete spolehnout.

SMT vs. THT linky

Přestože přístup SMT (povrchová montáž) zvýšil přesnost a rychlost výroby elektronických desek, ne všechny součástky lze povrchově montovat na desky plošných spojů. Součástky vhodné pro SMT linky jsou často menší. Proto je stále potřeba stará technologie výroby do otvorů (THT).

THT součástky jsou objemné s axiálními nebo radiálními vývody a vyžadují ruční montáž. Proces se dokončí vložením vývodů do vyvrtaných otvorů v deskách plošných spojů a jejich připájením. Přestože jsou SMT linky populárnější, THT součástky budou v mnoha případech fungovat stejně dobře jako SMD, někdy i lépe.

Kromě toho existuje případ, kdy jsou vyžadovány montážní linky THT i SMT, což se nazývá hybridní montáž. Vložky a uchycení jsou kombinovány a tvoří hybridní výrobní linku. 

Proces montážní linky SMT

Jaké procesy zahrnuje výrobní linka SMT?"je nutné pochopit proces montážní linky SMT před výběrem dobrého poskytovatele SMT služeb. Obecný proces linky SMT s jedním typem zahrnuje následující kroky:

1. Příprava a kontrola materiálu (oddělením kontroly kvality)

Příprava a kontrola materiálu je úplně prvním krokem linky SMT v naší továrně na montáž desek plošných spojů. Inspektoři kontroly kvality by měli pečlivě zkontrolovat desky plošných spojů a SMT součástky, zda neobsahují vady, a vybrat nekvalitní materiály. V této fázi jsou desky plošných spojů ploché s pájecími ploškami.

2. Tisk (pomocí tiskárny s pájecí pastou)

Tento krok spočívá v nanesení pájecí pasty nebo lepidla na SMT šablonu, čímž se připraví pájení SMT součástek. Protože pájecí pasta hraje zásadní roli při spojování součástek s deskou plošných spojů, pasta používaná v naší továrně PCBasic je dodávána společností MacDermid Alpha, přední společností ve výrobě vysoce kvalitních pájecích past, aby byla zajištěna elektrická výkonnost desky.

3. Dávkování (dávkovačem lepidla)

Dalším krokem v SMT lince je montáž povrchově montovaných součástek na pájenou desku plošných spojů pomocí osazovacího zařízení. Toto zařízení uchopí elektronické součástky a umístí je na desku. Proces je plně automatický, aby se zabránilo chybám způsobeným lidmi.

5. Vytvrzování SMD lepidla (pomocí vytvrzovací pece)

Po procesu osazování součástek se povrchově montované desky přesunou do stanice pro vytvrzování lepidla, což je zásadní proces v SMT výrobní lince. Obsluha vytvrzuje SMD lepidlo ve vytvrzovací peci, aby se součástky pro povrchovou montáž a SMT šablona pevně spojily. 

6. Pájení přetavením (pomocí reflow pece)

V této fázi se roztaví pájecí pasta, aby se zlepšilo spojení součástek s deskou. Celý proces pájení reflow v SMT lince se skládá ze čtyř fází, konkrétně ze čtyř teplotních zón (deska by měla být nejprve umístěna do reflow pece):

Ststáří 1: Předehřívací zóna, kde teplota povrchově montovaného zařízení a desky postupně stoupá. Teplota v peci stoupá přibližně o 1–2 ℃/s, než dosáhne at 140–160 °C.

Ststáří 2: Namáčecí zóna, kde se teplota pece udržuje stabilní na 140-160 ℃ po dobu přibližně 90 s.

Ststáří 3: Zóna přetavování, kde teplota začíná opětovně stoupat rychlostí 1–2 °C/s dokud nedosáhne vrcholu (210-230 ℃), vyzařující dostatek tepla k roztavení cínu v pájecí pastě a tím ke spojení každé součástky s deskou.

Ststáří 4: Chladicí zóna, kde je svar zmrazen, aby se zabránilo vadám svařování. 

7. čištění

Poté sestavená deska plošných spojů (PCB) přesouvá do fáze čištění v SMT lince, kde se odstraňují zbytky pájky, jako například proudění a jakýkoli jiný materiál škodlivý pro lidské tělo. K dokončení procesu se používá čisticí prostředek. Pokud se však použije technologie svařování bez čištění, není tento proces nutný.

8. Inspekce

Posledním krokem v běžné SMT lince je kontrola. PCBasic používá řadu nástrojů k... zkontrolovat skutečnou kvalitu (tj. kvalita svařování a montáže) hotové desky plošných spojů. Konkrétní kontrolní položky závisí na potřebách klientů a obvykle zahrnují automatizovanou optickou kontrolu (AOI) mikroskopem, rentgenovou kontrolu pomocí SMT rentgenového zařízení, vizuální kontrolu, kontrolu výkonu online testery a testery prvních kusů a mnoho dalších.

Kromě toho naše továrna vynalezla první tester článků SMT pro zvýšení přesnosti a efektivity testování. Tester může automaticky určit, zda je výrobek kvalifikovaný, a importovat testovací data do našeho systému. Operátoři tak nemusí provádět žádný úsudek, což zabraňuje možným lidským chybám.

9. Oprava (volitelné)

Opravný krok následuje po zjištění vad. Žádné vady, žádná oprava. Zde používané nástroje jsou elektrické páječky, opravárenské stanice atd. Tento krok je konfigurován kdekoli v SMT lince. Opravené desky plošných spojů budou znovu zkontrolovány, aby byla zaručena kvalita a výkon. 

Hlavní zařízení v SMT lince

Výrobní linka pro povrchovou montáž má různé prvky, které se podílejí na osazování elektronických součástek do desek plošných spojů. Tyto prvky nebo stroje zajišťují vysokou účinnost a efektivitu SMT linek v naší továrně. Zde je seznam zařízení používaných v naší SMT výrobní lince:

1. Šablona tiskárnyTiskárna šablon se používá k nanášení pájecí pasty na desku plošných spojů. Šablona má otvory odpovídající pájecím ploškám na deskách plošných spojů a pájecí pasta se nanáší těmito otvory.

2. Stroj Pick-and-PlaceTento stroj odebírá elektronické součástky z tácků, cívek nebo trubic a správně je umisťuje na pájecí pastu na desce. V současné době používané stroje typu pick-and-place jsou vysoce automatizované a dokáží zpracovat různé typy a velikosti součástek.

3. Přetavovací pecReflow pec se používá k pájení součástek na deskách. Deska s součástkami a pájecí pastou je podrobena řízenému procesu ohřevu v reflow peci, kde se pájecí pasta roztaví a vytvoří spolehlivé pájené spoje.

4. Dopravníkový systémDopravníkem se desky pohybují v každém kroku SMT linky od tiskárny šablon k pick-and-place stroji a přetavování. To zajišťuje nepřetržitý výrobní tok.

5. Kontrola pájecí pasty (SPI)SPI se používá ke kontrole kvality nanesení pájecí pasty na desce před konfigurací součástky. Pomáhá odhalit problémy, jako je neúčinná pájecí pasta a špatné zarovnání, a zvyšuje celkovou kvalitu pájeného spoje.

6. Kontrola umístění součástí (AOI/AXI)Systémy automatizované optické kontroly (AOI) a automatizované rentgenové kontroly (AXI) kontrolují konfiguraci součástek, když jsou připojeny na desce. Techniky AOI používají kamery k prozkoumání chyb a v AXI se rentgenové záření používá ke kontrole skrytých spojů, jako je tomu u BGA.

7. Zařízení pro reflow profilováníPřístroje pro profilování přetavováním kontrolují a ujišťují se, že přetavovací pec dodržuje přesné teplotní hodnoty, které jsou důležité pro přesné vytvoření pájeného spoje bez ovlivnění citlivých součástek.

8. Konformní nátěr nebo dávkování při nedoplnění (volitelné)Některé SMT linky se dodávají se stanicí pro nanášení konformního povlaku nebo podvrstvy pro ochranu součástek a zvýšení jejich spolehlivosti v náročných podmínkách.

9. Stanice kontroly kvalityNa těchto stanicích mohou probíhat funkční testy, ruční kontroly a různá měření, aby se zajistilo, že sestavené desky splňují standardy kvality a výkonu.

10. Systém sledovatelnostiData o desce jsou zaznamenávána systémem sledovatelnosti; tyto informace zahrnují vlastnosti pájení, umístění součástek, výsledky kontrol a další parametry. To je užitečné pro nalezení a řešení různých problémů, pokud existují, a nabízí záznam o výrobním procesu SMT linky.

11. Manipulace s deskami plošných spojů a jejich skladováníPřesné parametry manipulace a skladování jsou důležité, aby se zabránilo kontaminaci, statickému výboji a poškození během montáže.

12. Pracovní stanice a stanice operátoraTyto funkce nabízejí operátorům prostor pro vkládání součástí do podavačů, sledování procesu montáže a řešení případných problémů.

13. Správa dat a programováníSoftwarové systémy řídí programování reflow pecí, pick-and-place strojů a kontrolních přístrojů. Díky tomu uchovávají výrobní data a pomáhají se zlepšováním procesů.

14. Materiálové hospodářstvíV tomto procesu probíhá správa komponentů, jako jsou cívky, tuby, tácy a další obalové materiály, aby se zajistily stabilní dodávky pro výrobu.

15. Kontrola prostředíRůzné parametry, jako je vlhkost, teplota a čistota, jsou důležité pro udržení konzistentní kvality výroby a předcházení chybám.

Typy rozvržení SMT linky

Existují různé typy výrobních linek pro technologii povrchové montáže (SMT) a každý typ je vyroben tak, aby optimalizoval různé parametry montážního procesu, jako je flexibilita, efektivita a využití prostoru.

1. Řadové rozvržení (lineární rozvržení)V inline uspořádání jsou pracovní prostor a stroje konfigurovány v lineární konfiguraci, kde se deska pohybuje v jedné přímce různými fázemi montáže. Jeho kompaktní a jednoduché uspořádání je nejvhodnější pro malé výroby. Může však být méně flexibilní při manipulaci s různými deskami a konfiguracemi.

2. Rozložení ve tvaru UUspořádání ve tvaru písmene U konfiguruje stroje a pracovní prostory do tvaru písmene U. Tato konstrukce pomáhá zajistit flexibilitu při manipulaci s deskami různých velikostí a struktur než uspořádání v řadě. Může také nabídnout dobrý výhled a přístup pro operátory.

3. Rozložení ve tvaru LToto uspořádání vytváří tvar písmene L pro stroje a pracovní prostory. Toto provedení se používá hlavně tam, kde je omezený prostor a dobře využívá dostupné plochy. Může být vhodné pro vysoké objemy výroby.

4. Celulární rozvrženíV buněčném uspořádání je výrobní linka rozdělena do buněk, z nichž každá provádí určitou operaci nebo proces. Toto uspořádání je flexibilní a dokáže zvládnout různé výrobní potřeby. Je vhodné pro zakázkovou nebo nízkoobjemovou výrobu.

5. Rozložení věže (hvězdická konfigurace)V tomto uspořádání je uprostřed umístěn upínací stroj a ostatní stroje a pracovní oblasti jsou uspořádány kruhově nebo hvězdicovitě kolem něj. Toto uspořádání je nejvhodnější pro vysokorychlostní výrobu a zajišťuje efektivní tok materiálu z centrálních strojů.

6. Dvoupruhové uspořádáníToto uspořádání má dvě paralelní linky pro pohyb desky výrobním procesem. Toto uspořádání zvyšuje výrobní možnosti tím, že umožňuje současné zpracování dvou desek. Používá se většinou pro velkoobjemovou výrobu.

7. Modulární uspořádáníV modulárním uspořádání je výrobní linka vytvořena s využitím modulárních jednotek, které lze v případě potřeby snadno konfigurovat a rozšiřovat. Tento typ uspořádání poskytuje přizpůsobivost a škálovatelnost pro splnění měnících se výrobních potřeb.

8. Smíšené rozvržení (hybridní rozvržení)Smíšené uspořádání propojuje různé komponenty z různých typů uspořádání za účelem optimalizace určitých výrobních parametrů. Lze jej například použít jako uspořádání ve tvaru U pro procesy pick-and-place a lineární uspořádání pro procesy kontroly a pájení.

Výhody SMT linky oproti jiným montážním linkám PCB

SMT linky mají ve srovnání s tradičními procesy osazování desek plošných spojů obrovské výhody. Jsou to:

Vyšší hustota komponent

SMT linka zajišťuje větší hustotu součástek na desce plošných spojů, protože součástky jsou montovány přímo na povrch desky. Díky tomu jsou malá a kompaktní zařízení a projekty považovány za hlavní součást moderní elektroniky. Proto nyní máme efektivní a kompaktní zařízení, jako jsou chytré telefony.

Miniaturizace

Vysoká kompaktní hustota činí hotové výrobky menšími a těžšími, což je dobré pro přenosná a nositelná zařízení, kde je hlavním faktorem prostor. 

Zvýšená rychlost a efektivita

SMT linka je vysoce efektivní a automatizovaný proces osazování desek plošných spojů. V této technice se součástky konfigurují na desce plošných spojů. Použití pick-and-place strojů v SMT umožňuje rychlejší montáž a výrobu. 

Snížená manuální práce

V procesu SMT osazování se méně využívá manuální práce. Tradiční přístup k osazování desek plošných spojů (technologie průchozího otvoru) vyžaduje ruční vkládání a pájení součástek, což je časově náročné a může způsobit chyby.

Vylepšený elektrický výkon

SMT součástky (SMD) jsou většinou konfigurovány blízko povrchu desky, což zajišťuje menší propojovací délky. To zajišťuje menší parazitní kapacitu a indukčnost a zlepšuje elektrickou funkci obvodů.

Lepší integrita signálu

Úspora nákladů

Vyšší automatizace

Lepší tepelný výkon

Závěr

Vzhledem k tomu, že stále více lidí hledá tenké a kompaktní zařízení, role SMT linek v elektronice se stává stále významnější. Doufáme, že vám tento článek poskytl určitý vhled do procesu probíhajícího na SMT lince. Máte-li jakékoli připomínky nebo dotazy, neváhejte se na nás obrátit. dejte nám vědět,.