SMT 라인이란 무엇인가요? SMT 조립 라인과 제조 공정

기술 업계에서 SMT 라인의 인기가 점점 높아지면서, 첨단 전자 제품 업계에 종사하는 많은 사람들이 SMT 라인에 대해 들어봤을 것입니다. 향상된 품질과 제조 자동화 증가로 SMT 라인은 기존 SMT 라인을 대체했습니다. 스루홀 기술 (THT)를 인수하여 주요 PCB 조립 라인으로 성장했습니다.

과거에는 제조업체들이 구멍을 통해 전선을 연결하여 인쇄 회로 기판에 전자 부품을 부착해야 했습니다. 이는 복잡하고 시간이 많이 소요되는 작업이었습니다. 부품이 소형화됨에 따라 조립 라인을 자동화하고 정확도를 높이기 위해 전자 기술에 큰 발전이 필요했습니다. 바로 이러한 문제를 해결하는 것이 SMT 조립 라인입니다. SMT 조립 라인은 전선의 필요성을 완전히 없애고 더 작은 부품을 PCB에 장착할 수 있도록 합니다.

이 기사에서는 SMT 라인이 정확히 무엇인지, 주요 프로세스 및 장비 SMT 생산 라인에서 SMT 라인의 레이아웃 유형과 기존 PCB 조립 라인에 비해 SMT 생산 라인의 장점에 대해 설명합니다.

SMT 라인이란 무엇인가요?

SMT는 표면 실장 기술을 의미하며 저항기와 같은 전자 부품을 장착하는 프로세스를 말합니다. 커패시터전자제품의 인쇄 회로 기판(PCB) 표면에 트랜지스터, 집적 회로 등을 부착하는 기술입니다. 1960년 IBM에서 처음 개발되었으며, 이후 첨단 전자 PCB 조립에 널리 적용되었습니다. 이 과정에서 장착된 전자 부품은 SMT 조립 라인 소위 표면 실장 장치 (SMD)

표면 실장 어셈블리에는 여러 가지 형태가 있습니다. 하나는 단일 라인 형태로, PCB 한 층만 조립하면 되는 경우입니다. 그러나 PCB 양면에 SMC 또는 표면 실장 장치를 조립해야 하는 경우, 2라인 SMT 생산 라인이 필요합니다. 경우에 따라 PCB 부품 배치가 여러 곳에 분산되어 있는 경우가 있는데, 이 경우 추가적인 중간 조립 라인이 필요할 수 있습니다. 중간 조립 라인은 기존 PCB SMT 조립 라인을 기반으로 합니다.

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SMT 대 THT 라인

SMT 방식으로 전자 기판 생산이 더욱 정확하고 빨라졌지만, 모든 부품을 PCB 상단에 표면 실장할 수 있는 것은 아닙니다. SMT 라인에 적합한 부품은 크기가 더 작은 경우가 많습니다. 따라서 기존의 스루홀(THT) 기술이 여전히 필요합니다.

THT 부품은 축 방향 또는 방사형 리드가 있어 부피가 크고 수동 조립이 필요합니다. 조립은 회로 기판에 뚫은 구멍에 리드를 삽입하고 납땜하는 것으로 마무리됩니다. SMT 라인이 더 널리 사용되지만, THT 부품은 많은 경우 SMD만큼, 때로는 더 잘 작동합니다.

 

또한, THT와 SMT 조립 라인이 모두 필요한 경우를 하이브리드 조립이라고 합니다. 인서트와 마운팅을 결합하여 하이브리드 생산 라인을 구성합니다. 

SMT 조립 라인 공정

SMT 생산 라인에는 어떤 프로세스가 포함됩니까?'이해하는 데 필요한 것 SMT 조립 라인 공정 좋은 SMT 서비스 제공업체를 선택하기 전에, 단일 폼 SMT 라인의 일반적인 프로세스는 다음과 같습니다.

1. 재료 준비 및 검사(QC 부서)

재료 준비 및 검사는 PCB 조립 공장의 SMT 라인에서 가장 첫 단계입니다. QC 검사관은 PCB 및 SMT 부품의 결함 여부를 면밀히 검사하고 부적합한 재료를 선별해야 합니다. 이 단계에서는 회로 기판을 평평하게 펴고 솔더 패드를 부착합니다.

2. 인쇄(솔더 페이스트 프린터 사용)

이 단계는 SMT 부품 납땜을 준비하기 위해 SMT 스텐실에 솔더 페이스트 또는 패치 접착제를 인쇄하는 단계입니다. 솔더 페이스트는 부품을 인쇄 회로 기판에 연결하는 데 필수적인 역할을 하므로, PCBasic 공장에서 사용하는 페이스트는 고품질 솔더 페이스트 제조 분야의 선도 기업인 MacDermid Alpha에서 공급받아 기판의 전기적 성능을 보장합니다.

3. 접착제 분배기 사용

이 단계에 진입하면 접착제 디스펜서를 사용하여 SMT 스텐실의 고정된 위치에 접착제를 도포합니다. 디스펜서의 주요 기능은 웨이브 솔더링 시 표면 실장 부품을 PCB에 고정하는 것입니다. 따라서 디스펜싱 후에는 솔더 페이스트 검사(SPI)를 수행해야 합니다.

4. SMC 배치/마운팅(픽앤플레이스 머신 사용)

SMT 라인의 다음 단계는 픽앤플레이스 장비를 이용하여 표면실장 부품을 솔더 인쇄된 PCB에 실장하는 것입니다. 픽앤플레이스 장비는 전자 부품을 픽업하여 기판에 탑재합니다. 이 공정은 작업자의 실수를 방지하기 위해 완전 자동화됩니다.

5. SMD 접착제 경화(경화 오븐 사용)

부품 배치 공정 후, 표면실장 기판은 SMT 생산 라인에서 중요한 공정인 접착제 경화 스테이션으로 이동합니다. 작업자는 경화 오븐에서 SMD 접착제를 경화시켜 표면 조립 부품과 SMT 스텐실이 단단히 접합되도록 합니다. 

6. 리플로 납땜 (리플로우 오븐으로)

이 단계에서 솔더 페이스트가 녹아 기판과 부품의 접합력이 향상됩니다. SMT 라인의 전체 리플로우 솔더링 공정은 4단계로 구성되며, 4단계는 4개의 온도 구역으로 구성됩니다(기판을 먼저 리플로우 오븐에 넣어야 함).

St나이 1: 예열 구역은 표면 실장 소자와 기판의 온도가 점진적으로 상승하는 곳입니다. 오븐 내부 온도는 예열 구역에 도달하기 전에 약 1~2℃/s씩 상승합니다. at 140~160℃.

St나이 2: 침수 구역오븐 온도가 일정하게 유지되는 경우 140-160 ℃ 약 90초 동안.

St나이 3: 온도가 일정 속도로 다시 상승하기 시작하는 리플로우 영역 1~2℃/초 정점에 도달할 때까지 (210-230) ℃), 솔더 페이스트의 주석을 녹일 만큼 충분한 열을 방출하여 각 부품을 보드에 결합합니다.

St나이 4: 냉각 구역은 용접 결함을 방지하기 위해 용접부를 동결시키는 곳입니다. 

7. 청소

다음으로 조립된 PCB는 SMT 라인의 세척 단계로 이동하여 솔더 잔류물 등을 제거합니다. 유량 인체에 유해한 기타 물질을 사용하지 않습니다. 세척제를 사용하여 공정을 마무리합니다. 하지만 무세척 용접 기술을 적용하면 이 공정은 필요하지 않습니다.

8. 검사

일반 SMT 라인의 마지막 단계는 검사입니다. PCBasic은 다양한 도구를 사용하여 실제 품질을 검사하다 (즉, 완성된 인쇄 회로 기판의 용접 및 조립 품질)을 검사합니다. 구체적인 검사 항목은 고객의 요구에 따라 달라지며, 일반적으로 현미경을 이용한 자동 광학 검사(AOI), SMT X선 장비를 이용한 X선 검사, 육안 검사, 온라인 테스터 및 초도품 테스터를 이용한 성능 검사 등이 포함됩니다.

또한, 우리 공장에서는 다음과 같은 발명품을 개발했습니다. 첫 번째 SMT 제품 테스터 테스트 정확도와 효율성을 높이기 위해, 테스터는 제품의 적합 여부를 자동으로 판단하고 테스트 데이터를 당사 시스템으로 가져올 수 있습니다. 따라서 운영자는 어떠한 판단도 내릴 필요가 없으므로 인적 오류 발생 가능성이 줄어듭니다.

 

9. 수리(선택 사항)

결함이 발견되면 수리 단계가 진행됩니다. 결함이 없으면 수리도 불가능합니다. 여기서 사용되는 도구는 전기 납땜 인두, 재작업 스테이션 등입니다. 이 단계는 SMT 라인의 어느 곳에서나 구성됩니다. 수리된 PCB는 품질과 성능을 보장하기 위해 재검사됩니다. 

    

SMT 라인의 주요 장비

  

 

표면 실장 기술 생산 라인에는 전자 부품을 PCB 기판에 조립하는 다양한 부품들이 있습니다. 이러한 부품 또는 기계는 저희 공장 SMT 라인의 높은 효율성과 효과를 보장합니다. SMT 생산 라인에 사용되는 장비 목록은 다음과 같습니다.

1. 스텐실 프린터: 스텐실 프린터는 PCB 기판에 솔더 페이스트를 도포하는 데 사용됩니다. 스텐실에는 PCB 기판의 솔더 패드에 맞는 구멍이 있으며, 이 구멍을 통해 솔더 페이스트가 도포됩니다.

2. 픽 앤 플레이스 머신: 이 기계는 트레이, 릴 또는 튜브에서 전자 부품을 꺼내 기판의 솔더 페이스트에 정확하게 배치합니다. 현재 중고 픽앤플레이스 기계는 고도로 자동화되어 있으며 다양한 유형과 크기의 부품을 처리할 수 있습니다.

3. 리플로우 오븐: 리플로우 오븐은 기판에 부품을 납땜하는 데 사용됩니다. 부품과 솔더 페이스트가 있는 기판은 리플로우 오븐에서 제어된 가열 과정을 거치며, 솔더 페이스트가 녹아 안정적인 솔더 접합을 형성합니다.

4. 컨베이어 시스템: 컨베이어를 통해 기판은 스텐실 프린터에서 픽앤플레이스 머신, 그리고 리플로우까지 SMT 라인의 모든 단계를 거쳐 이동합니다. 이는 연속적인 생산 흐름을 제공합니다.

5. 솔더 페이스트 검사 (SPI): SPI는 부품 구성 전 기판의 솔더 페이스트 증착 품질을 검사하는 데 사용됩니다. 비효율적인 솔더 페이스트 및 정렬 불량과 같은 문제를 발견하고 전반적인 솔더 접합 품질을 향상시키는 데 도움이 됩니다.

6. 부품 배치 검사 (아오이/AXI): 자동 광학 검사(AOI) 및 자동 X선 검사(AXI) 시스템은 부품이 기판에 연결된 상태에서 부품의 형상을 검사합니다. AOI 기술은 카메라를 사용하여 오류를 검사하고, AXI에서는 BGA처럼 숨겨진 접합부를 검사하기 위해 X선을 사용합니다.

7. 리플로우 프로파일링 장비: 리플로우 프로파일링 장비는 민감한 부품에 영향을 주지 않고 정확한 솔더 조인트를 만드는 데 중요한 정확한 온도 값을 리플로우 오븐이 따르고 있는지 확인하고 확인합니다.

8. 등각 코팅 또는 언더필 분배(선택 사항): 일부 SMT 라인에는 부품을 보호하고 혹독한 환경에서의 신뢰성을 높이기 위해 적합 코팅이나 언더필을 적용하는 스테이션이 함께 제공됩니다.

9. 품질 관리 스테이션: 이러한 스테이션에서는 기능 테스트, 수동 검사 및 다양한 측정을 수행하여 조립된 보드가 품질 및 성능 기준을 충족하는지 확인할 수 있습니다.

10. 추적 시스템: 기판 데이터는 추적 시스템에 의해 기록됩니다. 이 정보에는 납땜 특성, 부품 배치, 검사 결과 및 기타 매개변수가 포함됩니다. SMT 라인의 제조 공정 기록을 제공하고, 다양한 문제를 발견하고 해결하는 데 도움이 됩니다.

11. PCB 취급 및 보관: 정확한 취급 및 보관 매개변수는 조립 중 오염, 정전 방전 및 손상을 방지하는 데 중요합니다.

12. 워크스테이션 및 운영자 스테이션: 이러한 기능은 작업자에게 구성 요소를 피더에 적재하고, 조립 프로세스를 모니터링하고, 문제가 있는 경우 해결할 수 있는 공간을 제공합니다.

13. 데이터 관리 및 프로그래밍: 소프트웨어 시스템은 리플로우 오븐, 픽앤플레이스 장비, 검사 장비의 프로그래밍을 제어합니다. 이를 통해 생산 데이터를 관리하고 공정 개선에 기여합니다.

14. 자재 관리: 이 과정에서는 제조를 위한 안정적인 공급을 보장하기 위해 릴, 튜브, 트레이 및 기타 포장재와 같은 구성 요소를 관리합니다.

15. 환경 관리: 습도, 온도, 청결 등의 다양한 매개변수는 일관된 생산 품질을 유지하고 결함을 피하는 데 중요합니다.

  

   

SMT 라인 레이아웃 유형

SMT(표면 실장 기술) 생산 라인에는 여러 유형이 있으며, 각 유형은 유연성, 효율성, 공간 활용 등 조립 공정의 다양한 매개변수를 최적화하도록 만들어졌습니다.

1. 인라인 레이아웃(선형 레이아웃): 인라인 레이아웃에서는 작업 공간과 기계가 선형으로 구성되어 기판이 여러 조립 단계를 거쳐 단일 직선으로 이동합니다. 컴팩트하고 단순한 레이아웃으로 소규모 생산에 적합합니다. 하지만 다양한 기판과 구성을 처리하는 데는 유연성이 떨어질 수 있습니다.

2. U자형 레이아웃: U자형 레이아웃은 기계와 작업 공간을 U자 형태로 구성합니다. 이 디자인은 인라인 레이아웃보다 다양한 보드 크기와 구조를 처리할 수 있는 유연성을 제공합니다. 또한 작업자의 가시성과 접근성이 우수합니다.

3. L자형 레이아웃: 이 레이아웃은 기계와 작업 공간을 L자 모양으로 배치합니다. 이 디자인은 주로 공간이 제한적인 곳에서 사용되며, 제공된 공간을 효율적으로 활용합니다. 생산량이 많은 경우에 적합합니다.

4. 셀룰러 레이아웃: 셀룰러 레이아웃에서는 생산 라인이 셀 단위로 구성되어 각 셀마다 특정 작업이나 공정을 수행합니다. 이 레이아웃은 유연하여 다양한 생산 요구를 충족할 수 있습니다. 맞춤형 생산이나 소량 생산에 적합합니다.

5. 포탑 배치(별형 구성): 이 레이아웃에서는 픽앤플레이스 머신을 중앙에 배치하고, 다른 머신과 작업 영역은 그 주위에 원형 또는 별 모양으로 배치합니다. 고속 생산에 적합하며 중앙 머신에서 효율적인 자재 흐름을 제공합니다.

6. 이중 차선 레이아웃: 이 레이아웃은 보드가 생산 공정을 통과할 수 있도록 두 개의 평행선을 제공합니다. 이 레이아웃은 두 개의 보드를 동시에 처리할 수 있도록 하여 제조 기능을 향상시킵니다. 주로 대량 생산에 사용됩니다.

7. 모듈형 레이아웃: 모듈형 레이아웃에서는 필요에 따라 쉽게 구성하고 확장할 수 있는 모듈형 유닛을 사용하여 생산 라인을 구성합니다. 이 레이아웃 유형은 다양한 생산 요구를 충족할 수 있는 적응성과 확장성을 제공합니다.

8. 혼합 레이아웃(하이브리드 레이아웃): 혼합 레이아웃은 다양한 레이아웃 유형의 여러 구성 요소를 연결하여 특정 제조 매개변수를 최적화합니다. 예를 들어, 픽앤플레이스(pick and place) 공정에는 U자형 레이아웃으로, 검사 및 납땜 공정에는 선형 레이아웃으로 사용할 수 있습니다.

9. 유연한 레이아웃: 다양한 제품 또는 생산량을 처리하기 위한 기계 구성 및 워크스테이션을 신속하게 처리할 수 있는 유연한 레이아웃이 구축됩니다. 이 레이아웃은 생산량 변동이 잦은 환경에 적합합니다.

다른 PCB 조립 라인에 비해 SMT 라인의 장점

SMT 라인은 기존 PCB 조립 공정에 비해 엄청난 장점을 가지고 있습니다. 다음과 같은 장점이 있습니다.

더 높은 부품 밀도

SMT 라인은 부품을 기판 표면에 직접 실장하기 때문에 인쇄 회로 기판에 더 높은 부품 밀도를 제공합니다. 이로 인해 작고 컴팩트한 장치와 프로젝트가 현대 전자 제품의 핵심 요소로 간주됩니다. 따라서 스마트폰과 같은 효율적이고 컴팩트한 기기가 탄생했습니다.

소형화

높은 밀도로 인해 완제품이 더 작고 가벼워지므로 공간이 가장 중요한 요소인 휴대형 및 착용형 장치에 적합합니다. 

속도 및 효율성 향상

SMT 라인은 매우 효율적이고 자동화된 PCB 조립 공정입니다. 이 기술에서는 부품이 기판 위에서 구성됩니다. SMT에서 픽앤플레이스 장비를 사용하면 조립 및 생산 속도가 더욱 빨라집니다. 

육체 노동 감소

SMT 조립 공정에서는 수작업이 줄어듭니다. 기존의 PCB 조립 방식(스루홀 기술)은 수동 삽입 및 부품 납땜이 필요하므로 시간이 많이 소요되고 오류가 발생할 수 있습니다.

향상된 전기적 성능

SMT 부품(SMD)은 대부분 기판 표면에 가깝게 설계되어 상호 연결 길이가 더 짧습니다. 이를 통해 기생 커패시턴스와 인덕턴스가 감소하고 회로의 전기적 기능이 향상됩니다.

더 나은 신호 무결성

SMT 생산 라인의 상호 연결 길이가 짧고 기생 요소가 적기 때문에 신호 무결성이 우수하고 전자기 간섭이 적으며 고주파 성능이 우수합니다.

비용 절감

SMT 장비 비용이 낮아지면 조립 속도가 빨라지고, 수동 노동 비용이 줄어들고, 낭비되는 재료가 줄어들어 총 생산 비용이 감소합니다.

더 높은 자동화

THT 조립 공정과 비교했을 때, SMT 라인은 대부분 SMT 조립에 사용되는 장비가 수동 조작 없이 완전 자동화되어 있어 자동화 수준이 더 높습니다. 이를 통해 생산 주기를 크게 단축하고 조립 효율성을 높일 수 있습니다.

더 나은 열 성능

직접 표면 실장 부품은 열을 효과적으로 방출합니다. 따라서'작업 중에 높은 열을 발생시키는 부품에 가장 적합합니다.

첨단 기술과의 호환성

SMT 공정은 볼 그리드 어레이 패키지, 미세 피치 부품, 멀티칩 모듈과 같은 첨단 기술에도 선호되어 최첨단 장치 생산에 도움이 됩니다.

다양한 구성 요소

저항기, 집적 회로, 커패시터 및 기타 전자 부품은 다양한 유형의 부품을 지원하므로 SMT 라인은 다양한 유형의 전자 프로젝트 및 장치에 가장 적합합니다.

환경 고려 사항

SMT 라인에서는 솔더 사용량이 줄어듭니다. 에너지 소비와 유해 물질 낭비가 줄어들어 생산 라인이 더욱 친환경적입니다.

PCBasic의 SMT 생산 라인을 선택해야 하는 이유

중국 선전에 위치한 숙련된 PCB 조립 공장인 PCBasic은 더 나은 PCB 조립을 위한 선도적인 SMT 생산 라인을 구축하기 위해 막대한 자금과 노력을 투자해 왔습니다. 정전기 방지 바닥재와 정밀한 온도 및 습도 제어는 SMT 라인에 최적의 환경을 조성하며, 최첨단 SMT 장비는 생산 효율성과 품질을 보장합니다.

PCBasic의 SMT 라인은 13단계의 회로 기판 테스트 절차를 갖춘 완전 자동화된 시스템입니다. 각 필수 스테이션에서 철저한 검사를 실시하여 불량 기판이 다음 스테이션으로 유입되는 것을 방지합니다.

생산 과정을 가속화하고 고객에게 더 빨리 제품을 배송하기 위해 공급 트롤리는 표면 장착 부품을 컴퓨터로 제어하고 관리하는 데 사용되며, 이를 통해 부품이 가장 효율적으로 배열되어 이동 시간이 최소화됩니다.

결론

점점 더 많은 사람들이 얇고 컴팩트한 기기를 선호함에 따라 전자 제품에서 SMT 라인의 역할이 점점 더 중요해지고 있습니다. 이 글이 SMT 라인에서 진행되는 공정에 대한 통찰력을 제공했기를 바랍니다. 의견이나 질문이 있으시면 언제든지 문의해 주세요. 알려주.