Wat is een SMT-lijn? SMT-assemblagelijn en productieproces

Nu de SMT-lijn steeds populairder wordt in de technologische wereld, zullen veel mensen die in de hightech elektronica werken er ongetwijfeld van gehoord hebben. De verbeterde kwaliteit en de toegenomen automatisering van de productie zorgden ervoor dat de SMT-lijn de traditionele lijn grotendeels verving. through-hole technologie (THT) en groeien als een dominante PCB-assemblagelijn.

Vroeger moesten fabrikanten elektronische componenten met draden door gaten op printplaten bevestigen. Dit was ingewikkeld en tijdrovend. En naarmate componenten kleiner werden, was een grote vooruitgang in de elektronica nodig om de assemblagelijn te automatiseren en de nauwkeurigheid te verhogen. Hier komt de SMT-assemblagelijn te hulp. Deze elimineert de noodzaak voor draden volledig en maakt het mogelijk om kleinere componenten op printplaten te monteren.

In dit artikel leggen we u uit wat een SMT-lijn precies is, wat de belangrijkste processen zijn en uitrusting in een SMT-productielijn, de verschillende soorten SMT-lijnen, evenals de voordelen van SMT-productielijnen ten opzichte van traditionele PCB-assemblagelijnen.

Wat is een SMT-lijn?

SMT, wat staat voor Surface Mount Technology, verwijst naar het proces van het monteren van elektronische componenten zoals weerstanden, condensatoren, transistors en geïntegreerde schakelingen op het oppervlak van een printplaat (PCB) in de elektronica. Het werd voor het eerst uitgevonden in 1960 door IBM en werd vervolgens op grote schaal toegepast in hightech elektronische PCB-assemblages. De elektronische component die tijdens de SMT-assemblagelijn is de zogenaamde oppervlaktegemonteerd apparaat (SMD).

Er zijn verschillende vormen van surface-mounted assemblage. Een daarvan is de single-line-vorm, die gebruikt wordt wanneer er slechts één laag van de PCB geassembleerd hoeft te worden. Als we echter SMC of surface-mounted devices aan beide zijden van de PCB moeten assembleren, is een SMT-productielijn met twee lijnen nodig. Soms bevinden de PCB-componenten zich op meerdere plaatsen, in welk geval een extra interposing-assemblagelijn nodig kan zijn. De interposing-assemblagelijn is gebaseerd op de originele PCB SMT-assemblagelijn.

Over PCBasic

Tijd is geld in uw projecten – en PCB-basis begrijpt het. PCBasic is een PCB-assemblagebedrijf: die elke keer snelle, vlekkeloze resultaten levert. Onze uitgebreide PCB-assemblagediensten: bieden deskundige technische ondersteuning bij elke stap, waardoor topkwaliteit in elk bord wordt gegarandeerd. Als toonaangevend Fabrikant van PCB-assemblage:, Wij bieden een totaaloplossing die uw toeleveringsketen stroomlijnt. Werk samen met onze geavanceerde PCB-prototypefabriek voor snelle doorlooptijden en superieure resultaten waarop u kunt vertrouwen.

SMT versus THT-lijnen

Hoewel de SMT-aanpak de productie van elektronische printplaten nauwkeuriger en sneller heeft gemaakt, kunnen niet alle componenten op de bovenkant van printplaten worden gemonteerd. De componenten die geschikt zijn voor SMT-lijnen zijn vaak kleiner. Daarom is er nog steeds behoefte aan de oude through-hole-technologie (THT).

THT-componenten zijn omvangrijk met axiale of radiale aansluitingen en vereisen handmatige montage. Het proces wordt voltooid door de aansluitingen in geboorde gaten op de printplaten te steken en ze vast te solderen. Hoewel SMT-lijnen populairder zijn, werken THT-componenten in veel gevallen net zo goed als SMD, soms zelfs beter.

Daarnaast is er een geval waarin zowel THT- als SMT-assemblagelijnen nodig zijn, een zogenaamde hybride assemblage. De inserts en bevestigingen worden gecombineerd tot de hybride productielijn. 

SMT-assemblagelijnproces

Welke processen omvat een SMT-productielijn?'is noodzakelijk om te begrijpen het SMT-assemblagelijnproces Voordat u een goede SMT-serviceprovider kiest. Het algemene proces van een single-form SMT-lijn omvat de volgende stappen:

1. Materiaalvoorbereiding en inspectie (door de QC-afdeling)

Materiaalvoorbereiding en -inspectie vormen de allereerste stap in de SMT-lijn in onze PCB-assemblagefabriek. Kwaliteitsinspecteurs moeten de PCB- en SMT-componenten zorgvuldig controleren op eventuele gebreken en ongeschikte materialen eruit selecteren. In deze fase zijn de printplaten vlak met soldeerpads.

2. Afdrukken (met soldeerpastaprinter)

Deze stap bestaat uit het aanbrengen van soldeerpasta of patchlijm op de SMT-stencil ter voorbereiding op het solderen van de SMT-componenten. Omdat soldeerpasta een essentiële rol speelt bij het verbinden van de componenten met de printplaat, wordt de soldeerpasta die in onze PCBasic-fabriek wordt gebruikt, geleverd door MacDermid Alpha, een toonaangevend bedrijf in de productie van hoogwaardige soldeerpasta's, om de elektrische prestaties van de printplaat te garanderen.

3. Doseren (met lijmdispenser)

De volgende stap in de SMT-lijn is het monteren van de oppervlaktecomponenten op de gesoldeerde printplaat met een pick-and-place-machine. De pick-and-place-machine pakt de elektronische componenten op en plaatst ze op de printplaat. Het proces is volledig geautomatiseerd om menselijke fouten te voorkomen.

5. Uitharden van SMD-lijm (door middel van een uithardingsoven)

Na het plaatsen van de componenten gaan de oppervlaktegemonteerde printplaten naar het lijmuithardingsstation, een essentieel proces in de SMT-productielijn. Operators harden de SMD-lijm uit in een uithardingsoven, zodat de oppervlaktegemonteerde componenten en het SMT-sjabloon stevig aan elkaar worden verbonden. 

6. Solderen met reflow (door een reflow oven)

De soldeerpasta wordt in deze fase gesmolten om de hechting van de componenten aan de printplaat te verbeteren. Het volledige reflow-soldeerproces in de SMT-lijn bestaat uit vier fasen, namelijk vier temperatuurzones (de printplaat moet eerst in de reflow-oven worden geplaatst).

Stleeftijd 1: De voorverwarmingszone, waar de temperatuur van het opbouwapparaat en de printplaat geleidelijk stijgt. De temperatuur in de oven stijgt met ongeveer 1-2 ℃/s voordat deze de gewenste temperatuur bereikt. at 140-160 ℃.

Stleeftijd 2: De weekzone, waar de oventemperatuur constant blijft op 140-160 ℃ gedurende ongeveer 90 s.

Stleeftijd 3: De reflowzone, waar de temperatuur weer begint te stijgen met een snelheid van 1-2 ℃/s tot het de piek bereikt (210-230 ℃), die genoeg hitte uitstralen om het tin in de soldeerpasta te laten smelten en zo elk onderdeel aan de printplaat te verbinden.

Stleeftijd 4: De koelzone, waar de las wordt bevroren om lasfouten te voorkomen. 

7. schoonmaak

Vervolgens gaat de geassembleerde PCB naar de reinigingsfase in de SMT-lijn om de soldeerresten te verwijderen, zoals stroom en alle andere materialen die schadelijk zijn voor het menselijk lichaam. Een reinigingsmiddel wordt gebruikt om het proces af te ronden. Bij toepassing van de no-clean lastechnologie is dit proces echter niet nodig.

8. Inspectie

De laatste stap in een normale SMT-lijn is inspectie. PCBasic gebruikt verschillende tools om de werkelijke kwaliteit inspecteren (d.w.z. las- en assemblagekwaliteit) van de voltooide printplaat. De specifieke inspectie-items zijn afhankelijk van de behoeften van de klant en omvatten doorgaans geautomatiseerde optische inspectie (AOI) met een microscoop, röntgeninspectie met SMT-röntgenapparatuur, visuele inspectie, prestatie-inspectie door online testers en first-article testers, en nog veel meer.

Bovendien heeft onze fabriek de eerste SMT-artikeltester Om de nauwkeurigheid en efficiëntie van de tests te verhogen. De tester kan automatisch bepalen of het artikel gekwalificeerd is en de testgegevens importeren in ons systeem. Operators hoeven dus geen oordeel te vellen, wat mogelijke menselijke fouten voorkomt.

9. Reparatie (optioneel)

De reparatiestap wordt gevolgd wanneer er defecten worden gevonden. Geen defect, geen reparatie. De gereedschappen die hierbij worden gebruikt, zijn elektrische soldeerbouten, reworkstations, enz. Deze stap kan overal in de SMT-lijn worden geconfigureerd. De gerepareerde printplaten worden opnieuw gecontroleerd om de kwaliteit en prestaties te garanderen. 

Hoofdapparatuur in een SMT-lijn

Een productielijn voor oppervlaktemontagetechnologie bestaat uit verschillende elementen die elektronische componenten op printplaten assembleren. Deze elementen of machines zorgen voor de hoge efficiëntie en effectiviteit van SMT-lijnen in onze fabriek. Hieronder vindt u een lijst met apparatuur die in onze SMT-productielijn wordt gebruikt:

1. Stencilprinter: De stencilprinter wordt gebruikt voor het aanbrengen van soldeerpasta op de printplaat. De stencil heeft openingen die overeenkomen met de soldeerpads op de printplaat, en via deze openingen wordt soldeerpasta aangebracht.

2. Pick-and-place-machine: Deze machine haalt elektronische componenten uit trays, rollen of buizen en plaatst ze op de juiste manier op soldeerpasta op de printplaat. De huidige pick-and-place machines zijn sterk geautomatiseerd en kunnen verschillende soorten en maten componenten verwerken.

3. Reflow-oven: Een reflowoven wordt gebruikt voor het solderen van componenten op printplaten. De printplaat met componenten en soldeerpasta wordt in een reflowoven gecontroleerd verhit, waar de soldeerpasta smelt en betrouwbare soldeerverbindingen maakt.

4. TransportsysteemVia de transportband gaan de platen door elke stap van de SMT-lijn, van de stencilprinter naar de pick-and-placemachine en vervolgens terugvloeien. Dit zorgt voor een continue productiestroom.

5. Inspectie van soldeerpasta (SPI): SPI wordt gebruikt voor het inspecteren van de kwaliteit van de soldeerpasta-afzetting op een printplaat vóór de configuratie van componenten. Het helpt problemen zoals ineffectieve soldeerpasta en verkeerde uitlijning op te sporen en verbetert de algehele kwaliteit van de soldeerverbinding.

6. Inspectie van de plaatsing van componenten (AOI/AXI): Systemen voor automatische optische inspectie (AOI) en automatische röntgeninspectie (AXI) inspecteren de configuratie van componenten wanneer ze op de printplaat zijn aangesloten. AOI-technieken gebruiken camera's om fouten te inspecteren, en bij AXI worden röntgenstralen gebruikt voor de inspectie van verborgen verbindingen, zoals bij BGA.

7. Reflow-profileringsapparatuur:Reflow-profileringsinstrumenten controleren en zorgen ervoor dat de reflow-oven de juiste temperatuurwaarden hanteert die belangrijk zijn voor het nauwkeurig maken van soldeerverbindingen zonder dat gevoelige componenten worden beïnvloed.

8. Conforme coating of ondervullende dispensering (optioneel):Sommige SMT-lijnen zijn uitgerust met een station om een beschermende coating of ondervulling aan te brengen om componenten te beschermen en hun betrouwbaarheid in zware omstandigheden te vergroten.

9. KwaliteitscontrolestationsOp deze stations kunnen functionele testen, handmatige inspecties en verschillende metingen worden uitgevoerd om te garanderen dat de geassembleerde printplaten voldoen aan de kwaliteits- en prestatie-eisen.

10. Traceerbaarheidssysteem: De gegevens van de printplaat worden vastgelegd door het traceerbaarheidssysteem; deze informatie omvat soldeereigenschappen, componentplaatsing, inspectieresultaten en andere parameters. Het is nuttig om eventuele problemen op te sporen en op te lossen en biedt een overzicht van het productieproces van de SMT-lijn.

11. PCB-behandeling en -opslag:Nauwkeurige behandelings- en opslagparameters zijn belangrijk om besmetting, statische ontlading en schade tijdens de montage te voorkomen.

12. Werkstations en bedieningsstations:Deze functies bieden operators de ruimte om componenten in feeders te laden, het assemblageproces te bewaken en eventuele problemen op te lossen.

13. Gegevensbeheer en programmering: Softwaresystemen regelen de programmering van reflowovens, pick-and-place machines en inspectie-instrumenten. Daarmee beheren ze productiegegevens en dragen ze bij aan procesverbetering.

14. Materiaalbeheer:Bij dit proces worden componenten zoals rollen, buizen, trays en andere verpakkingsmaterialen beheerd om een constante aanvoer voor de productie te garanderen.

15. Milieucontrole:Verschillende parameters zoals vochtigheid, temperatuur en reinheid zijn belangrijk om een consistente productiekwaliteit te behouden en fouten te voorkomen.

SMT-lijnlayouttypen

Er zijn verschillende typen Surface Mount Technology (SMT)-productielijnen en elk type is ontworpen om verschillende parameters van het assemblageproces te optimaliseren, zoals flexibiliteit, efficiëntie en ruimtegebruik.

1. In-line lay-out (lineaire lay-out):In een in-line lay-out zijn het werkgebied en de machines in een lineaire configuratie geplaatst, waarbij de printplaat in één rechte lijn door verschillende assemblagefasen beweegt. De compacte en eenvoudige lay-out is ideaal voor kleine producties. Het kan echter minder flexibel zijn om met verschillende printplaten en configuraties te werken.

2. U-vormige lay-out: Een U-vormige opstelling configureert machines en werkgebieden in een U-vorm. Dit ontwerp biedt flexibiliteit bij het verwerken van verschillende bordformaten en -structuren dan de in-line opstelling. Het biedt ook goed zicht en toegang voor operators.

3. L-vormige lay-out: Deze lay-out creëert een L-vorm voor machines en werkruimtes. Dit ontwerp wordt vooral gebruikt in beperkte ruimtes en maakt optimaal gebruik van de beschikbare ruimte. Het kan geschikt zijn voor hoge productievolumes.

4. Cellulaire lay-out:In een cellulaire lay-out is de productielijn verdeeld in cellen die elk een specifieke bewerking of proces uitvoeren. Deze lay-out is flexibel en kan aan verschillende productiebehoeften voldoen. Het is geschikt voor productie op maat of in kleine aantallen.

5. Torenindeling (sterconfiguratie):In deze opstelling staat de pick-and-place-machine in het midden, en andere machines en werkgebieden zijn er cirkelvormig of stervormig omheen geplaatst. Dit is het meest geschikt voor snelle productie en zorgt voor een effectieve materiaalstroom vanuit de centrale machines.

6. Dubbele rijstrookindeling: Deze lay-out is voorzien van twee parallelle lijnen voor de printplaat om door het productieproces te bewegen. Deze lay-out verbetert de productiemogelijkheden doordat er twee printplaten tegelijk kunnen worden verwerkt. Deze lay-out wordt vooral gebruikt voor productie in grote volumes.

7. Modulaire indeling:In een modulaire lay-out wordt de productielijn gecreëerd met behulp van modulaire units die eenvoudig kunnen worden geconfigureerd en uitgebreid wanneer nodig. Dit type lay-out biedt aanpasbaarheid en schaalbaarheid om te voldoen aan wisselende productiebehoeften.

8. Gemengde lay-out (hybride lay-out): Een gemengde lay-out verbindt verschillende componenten van verschillende lay-outtypen om bepaalde productieparameters te optimaliseren. Het kan bijvoorbeeld worden gebruikt als een U-vormige lay-out voor pick-and-place en een lineaire lay-out voor inspectie- en soldeerprocessen.

Voordelen van de SMT-lijn ten opzichte van andere PCB-assemblagelijnen

SMT-lijnen bieden enorme voordelen ten opzichte van traditionele PCB-assemblageprocessen. Deze zijn:

Hogere componentdichtheid

De SMT-lijn biedt een grotere componentdichtheid op de printplaat, omdat de componenten direct op het printplaatoppervlak worden gemonteerd. Daardoor worden kleine en compacte apparaten en projecten beschouwd als de belangrijkste onderdelen van moderne elektronica. Daarom hebben we nu efficiënte en compacte apparaten zoals smartphones.

miniaturisatie

De hoge compacte dichtheid zorgt ervoor dat de eindproducten kleiner en lichter zijn, wat gunstig is voor draagbare apparaten waarbij ruimte een belangrijke factor is. 

Verhoogde snelheid en efficiëntie

SMT-lijn is een zeer effectief en geautomatiseerd PCB-assemblageproces. Bij deze techniek worden componenten op het bord geconfigureerd. Het gebruik van pick-and-place-machines in SMT zorgt voor een snellere assemblage en productie. 

Verminderde handarbeid

Er is minder handmatige arbeid nodig in het SMT-assemblageproces. De traditionele PCB-assemblagemethode (through-hole-technologie) vereist handmatig inbrengen en solderen van componenten, wat tijdrovend is en fouten kan veroorzaken.

Verbeterde elektrische prestaties

SMT-componenten (SMD) worden meestal dicht bij het oppervlak van de printplaat geplaatst, waardoor de verbindingslengtes kleiner zijn. Dit zorgt voor minder parasitaire capaciteit en inductie en verbetert de elektrische werking van circuits.

Betere signaalintegriteit

Kostenbesparingen

Hogere automatisering

Betere thermische prestaties

Conclusie

Naarmate steeds meer mensen op zoek zijn naar slanke en compacte apparaten, wordt de rol van SMT-lijnen in de elektronica steeds belangrijker. We hopen dat dit artikel inzicht heeft geboden in het proces dat zich in de SMT-lijn afspeelt. Heeft u opmerkingen of vragen? Laat het ons weten.