SMT-линия: линия поверхностного монтажа и этапы производства

Поскольку линия SMT приобретает все большую популярность в мире технологий, многие люди, работающие в сфере высокотехнологичной электроники, наверняка слышали о ней. Благодаря ее улучшенному качеству и возросшей автоматизации производства она в значительной степени заменила технология сквозных отверстий (THT) и стать доминирующей линией сборки печатных плат.

Раньше производителям приходилось прикреплять электронные компоненты к печатным платам с помощью проводов, пропущенных через отверстия. Это было сложно и отнимало много времени. А поскольку компоненты становились меньше, требовался большой прогресс в электронике для автоматизации сборочной линии и повышения точности. И вот на помощь приходит сборочная линия SMT. Она полностью устраняет необходимость в проводах и позволяет устанавливать на печатные платы более мелкие компоненты.

В этой статье мы расскажем вам, что такое линия SMT, основные процессы и Оборудование в производственной линии SMT, типы компоновки линий SMT, а также преимущества линий SMT по сравнению с традиционными линиями сборки печатных плат.

Что такое линия SMT?

SMT (технология поверхностного монтажа) относится к процессу монтажа электронных компонентов, таких как резисторы, Конденсаторы, транзисторы и интегральные схемы на поверхность печатной платы (ПП) в электронике. Впервые он был изобретен в 1960 году компанией IBM, а затем широко применялся в высокотехнологичных электронных сборках ПП. Электронный компонент, монтируемый во время Линия сборки SMT это так называемый устройство для поверхностного монтажа (СМД).

Существует несколько форм поверхностно-монтируемых сборок. Одна из них — однолинейная, которая возникает, когда требуется собрать только один слой печатной платы. Однако, если нам нужно собрать SMC или поверхностно-монтируемые устройства с обеих сторон печатной платы, нам следует иметь двухлинейную производственную линию SMT. Иногда размещение компонентов печатной платы будет осуществляться во многих местах, в этом случае может потребоваться добавление дополнительной промежуточной сборочной линии. Промежуточная сборочная линия будет основана на исходной сборочной линии SMT печатной платы.

О PCBasic

Время — деньги в ваших проектах — и PCBasic получает это. PCБазовый  - это компания по сборке печатных плат который обеспечивает быстрые и безупречные результаты каждый раз. Наш комплексный Услуги по сборке печатных плат включают экспертную инженерную поддержку на каждом этапе, гарантируя высочайшее качество каждой платы. Как ведущий производитель сборки печатных плат, мы предлагаем комплексное решение, которое оптимизирует вашу цепочку поставок. Сотрудничайте с нашими передовыми Завод по производству прототипов печатных плат для быстрого выполнения заказов и превосходных результатов, которым вы можете доверять.

Линии SMT и THT

Хотя подход SMT сделал производство электронных плат более точным и быстрым, не все компоненты могут быть установлены на поверхность печатных плат. Компоненты, подходящие для линий SMT, часто меньше. Следовательно, все еще существует потребность в старой технологии сквозных отверстий (THT).

Компоненты THT громоздкие с осевыми или радиальными выводами и требуют ручной сборки. Процесс завершается вставкой выводов в просверленные отверстия на печатных платах и ​​их пайкой на месте. Несмотря на то, что линии SMT более популярны, компоненты THT будут работать так же хорошо, как и SMD, во многих случаях, иногда даже лучше.

Кроме того, есть случай, когда требуются как сборочные линии THT, так и SMT, известный как гибридная сборка. Вставки и крепления объединяются, чтобы составить гибридную производственную линию. 

Процесс сборки SMT-линии

Какие процессы включает в себя линия производства SMT?"необходимо понимать процесс сборки SMT-линии перед выбором хорошего поставщика услуг SMT. Общий процесс линии SMT с одной формой включает следующие шаги:

1. Подготовка и проверка материалов (отделом контроля качества)

Подготовка и проверка материалов — это самый первый этап линии SMT на нашем заводе по сборке печатных плат. Инспекторы по контролю качества должны тщательно осмотреть печатные платы и компоненты SMT на предмет любых дефектов и выбрать некачественные материалы. На этом этапе эти печатные платы плоские с контактными площадками для пайки.

2. Печать (при помощи принтера с паяльной пастой)

Этот шаг заключается в печати паяльной пасты или клея-накладки на трафарете SMT для подготовки к пайке компонентов SMT. Поскольку паяльная паста играет важную роль в соединении компонентов с печатной платой, паста, используемая на нашем заводе PCBasic, поставляется MacDermid Alpha, ведущей компанией по производству высококачественных паяльных паст, для обеспечения электрических характеристик платы.

3. Дозирование (с помощью дозатора клея)

Следующим шагом в линии SMT является монтаж поверхностно-монтируемых компонентов на печатную плату с припоем с помощью машины Pick-and-Place. Оборудование Pick-and-Place подбирает электронные компоненты и устанавливает их на плату. Процесс полностью автоматизирован, чтобы избежать ошибок, вызванных человеком.

5. Отверждение клея SMD (в печи отверждения)

После процесса размещения компонентов платы поверхностного монтажа перемещаются на станцию ​​отверждения клея, что является важным процессом на производственной линии SMT. Операторы отверждают клей SMD в печи отверждения, так что компоненты поверхностного монтажа и трафарет SMT прочно соединяются друг с другом. 

6. Пайка оплавлением (с помощью печи оплавления)

На этом этапе паяльная паста расплавляется для улучшения сцепления компонентов с платой. Полный процесс пайки оплавлением в линии SMT состоит из четырех этапов, а именно четырех температурных зон (плата должна быть сначала помещена в печь оплавления) ：

Stвозраст 1: Зона предварительного нагрева, где температура поверхностного монтажа устройства и платы постепенно повышается. Температура в печи повышается примерно на 1-2 ℃/с, прежде чем она достигнет at 140-160 ℃.

Stвозраст 2: Зона замачивания, где температура в духовке остается стабильной на уровне 140-160 ℃ около 90 с.

Stвозраст 3: Зона оплавления, где температура начинает повышаться со скоростью 1-2 ℃/с пока не достигнет пика (210-230 ℃),), излучая достаточно тепла для расплавления олова в паяльной пасте и, таким образом, соединения каждого компонента с платой.

Stвозраст 4: Зона охлаждения, где сварной шов замораживается для предотвращения дефектов сварки. 

7. очищающий

Далее собранная печатная плата направляется на этап очистки на линии поверхностного монтажа для удаления остатков припоя, таких как: поток и любой другой материал, вредный для человеческого организма. Для завершения процесса используется чистящее средство. Однако, если применяется технология сварки без очистки, этот процесс не является необходимым.

8. осмотр

Последний шаг в обычной линии SMT — это проверка. PCBasic использует различные инструменты для проверить фактическое качество (т. е. качество сварки и сборки) готовой печатной платы. Конкретные элементы проверки зависят от потребностей клиентов, обычно включая автоматизированный оптический контроль (AOI) с помощью микроскопа, рентгеновский контроль с помощью рентгеновского оборудования SMT, визуальный контроль, проверку производительности онлайн-тестерами и первыми испытателями и многое другое.

Кроме того, на нашем заводе изобретена первый тестер статей SMT для повышения точности и эффективности тестирования. Тестировщик может автоматически определить, соответствует ли изделие требованиям, и импортировать данные тестирования в нашу систему. Таким образом, операторам не нужно принимать никаких решений, что позволяет избежать возможных человеческих ошибок.

9. Ремонт (необязательно)

Этап ремонта выполняется при обнаружении дефектов. Нет дефектов — нет ремонта. Инструменты, используемые здесь, — электропаяльники, станции для ремонта и т. д. Этап настраивается в любом месте линии SMT. Отремонтированные печатные платы будут перепроверены, чтобы гарантировать качество и производительность. 

Основное оборудование линии SMT

Производственная линия поверхностного монтажа имеет различные элементы, которые работают над сборкой электронных компонентов на печатные платы. Эти элементы или машины обеспечивают высокую эффективность и производительность линий SMT на нашем заводе. Ниже приведен список оборудования, используемого на нашей производственной линии SMT:

1. Трафаретный принтер: Трафаретный принтер используется для нанесения паяльной пасты на печатную плату. Трафарет имеет отверстия в соответствии с контактными площадками на печатных платах, и паяльная паста наносится через эти отверстия.

2. Машина для захвата и размещения: Эта машина достает электронные компоненты из лотков, катушек или трубок и правильно размещает их на паяльной пасте на плате. В настоящее время используемые машины Pick-and-Place высокоавтоматизированы и способны обрабатывать различные типы и размеры компонентов.

3. Печь оплавления: Печь оплавления используется для пайки компонентов на платах. Плата с компонентами и паяльной пастой подвергается контролируемому процессу нагрева в печи оплавления, где паяльная паста плавится, образуя надежные паяные соединения.

4. Конвейерная система: По конвейеру платы проходят через каждый шаг линии SMT от трафаретного принтера до машины Pick-and-Place и оплавления. Это обеспечивает непрерывный производственный поток.

5. Проверка паяльной пасты (SPI),: SPI используется для проверки качества нанесения паяльной пасты на плату перед конфигурацией компонентов. Это помогает обнаружить такие проблемы, как неэффективная паяльная паста и несоосность, и повышает общее качество паяного соединения.

6. Проверка размещения компонентов (AOI/АКСИ): Системы автоматизированного оптического контроля (AOI) и автоматизированного рентгеновского контроля (AXI) проверяют конфигурацию компонента, когда он подключен на плате. Методы AOI используют камеры для проверки ошибок, а в AXI рентгеновские лучи используются для проверки скрытых соединений, как в BGA.

7. Оборудование для профилирования оплавлением: Приборы для измерения профиля оплавления проверяют и гарантируют, что печь оплавления поддерживает точные значения температуры, которые важны для создания точного паяного соединения без воздействия на чувствительные компоненты.

8. Защитное покрытие или дозирование с недостаточным заполнением (опционально): Некоторые линии поверхностного монтажа поставляются со станцией для нанесения конформного покрытия или заливки для защиты компонентов и повышения их надежности в суровых условиях.

9. Станции контроля качества: На этих станциях могут проводиться функциональные испытания, ручные проверки и различные измерения, чтобы убедиться, что собранные платы соответствуют стандартам качества и производительности.

10. Система прослеживаемости: Данные платы регистрируются системой прослеживаемости; эта информация включает в себя особенности пайки, размещение компонентов, результаты проверки и другие параметры. Это полезно для поиска и решения различных проблем, если они существуют, и предоставления записи о процессе производства линии SMT.

11. Обращение с печатными платами и их хранение: Точные параметры обращения и хранения важны для предотвращения загрязнения, статического разряда и повреждений во время сборки.

12. Рабочие станции и операторские станции: Эти функции предоставляют операторам пространство для загрузки компонентов в питатели, контроля процесса сборки и решения проблем, если они возникают.

13. Управление данными и программирование: Программные системы управляют программированием печей оплавления, машин Pick-and-Place и контрольно-измерительных приборов. Благодаря этому они поддерживают производственные данные и помогают совершенствовать процессы.

14. Управление материалами: В этом процессе осуществляется управление такими компонентами, как катушки, трубки, лотки и другие упаковочные материалы, чтобы обеспечить бесперебойные поставки для производства.

15. Экологический контроль: Для поддержания постоянного качества продукции и предотвращения дефектов важны различные параметры, такие как влажность, температура и чистота.

Типы расположения линий SMT

Существуют различные типы производственных линий с технологией поверхностного монтажа (SMT), и каждый тип предназначен для оптимизации различных параметров процесса сборки, таких как гибкость, эффективность и использование пространства.

1. Линейная компоновка (In-linear layout): В линейной компоновке рабочая зона и машины сконфигурированы в линейной конфигурации, где плата движется по одной прямой линии через различные фазы сборки. Компактная и простая компоновка делает ее лучшей для небольших производств. Но она может быть менее гибкой для обработки различных плат и конфигураций.

2. U-образная планировка: U-образная компоновка конфигурирует машины и рабочие зоны в форме U. Такая конструкция обеспечивает гибкость при работе с различными размерами и структурами плат, чем линейная компоновка. Она также может обеспечить хорошую видимость и доступ для операторов.

3. Г-образная планировка: Эта компоновка создает L-образную форму для машин и рабочих зон. Такая конструкция в основном используется там, где пространство ограничено, и позволяет эффективно использовать предоставленные площади. Она может быть хороша для больших объемов производства.

4. Сотовая компоновка: В ячеичной компоновке производственная линия конфигурируется в ячейки, каждая из которых выполняет определенную операцию или процесс. Такая компоновка является гибкой и может обслуживать различные производственные потребности. Она хороша для индивидуального или мелкосерийного производства.

5. Компоновка башни (звездная конфигурация): В этой компоновке машина Pick-and-Place сконфигурирована в центре, а другие машины и рабочие зоны сконфигурированы в круговых или звездообразных расположениях вокруг них. Это лучше всего подходит для высокоскоростного производства и обеспечивает эффективный поток материалов от центральных машин.

6. Двухполосная схема движения: Эта схема поставляется с двумя параллельными линиями для перемещения платы в процессе производства. Эта схема увеличивает производственные возможности, предоставляя возможность обрабатывать две платы одновременно. Она в основном используется для крупносерийного производства.

7. Модульная планировка: В модульной компоновке производственная линия создается с использованием модульных блоков, которые можно легко конфигурировать и расширять при необходимости. Этот тип компоновки обеспечивает адаптивность и масштабируемость для удовлетворения различных производственных потребностей.

8. Смешанная компоновка (гибридная компоновка): Смешанная компоновка связывает различные компоненты из разных типов компоновки для оптимизации определенных параметров производства. Например, ее можно использовать как U-образную компоновку для Pick and Place и линейную компоновку для процессов проверки и пайки.

Преимущества линии SMT перед другими линиями сборки печатных плат

Линии SMT имеют огромные преимущества по сравнению с традиционными процессами сборки печатных плат. Это:

Более высокая плотность компонентов

Линия SMT обеспечивает большую плотность компонентов на печатной плате, поскольку компоненты монтируются непосредственно на поверхность платы. Это делает малогабаритные и компактные устройства и проекты, которые считаются основной частью современной электроники. Поэтому теперь у нас есть эффективные и компактные устройства, такие как смартфоны.

миниатюризация

Высокая плотность позволяет сделать готовые изделия меньше по размеру и легче по весу, что хорошо подходит для портативных и носимых устройств, где основным фактором является экономия места. 

Повышенная скорость и эффективность

Линия SMT представляет собой высокоэффективный и автоматизированный процесс сборки печатных плат. В этой технологии компоненты конфигурируются на плате. Использование машин Pick and Place в SMT обеспечивает более быструю сборку и производство. 

Сокращение ручного труда

В процессе сборки SMT меньше используется ручной труд. Традиционный подход к сборке печатных плат (технология сквозных отверстий) требует ручной вставки и пайки компонентов, что занимает много времени и может привести к ошибкам.

Улучшенные электрические характеристики

Компоненты SMT (SMD) в основном конфигурируются близко к поверхности платы, обеспечивая меньшую длину межсоединений. Это обеспечивает меньшую паразитную емкость и индуктивность и улучшает электрическую функцию цепей.

Улучшенная целостность сигнала

Экономия

Высшая автоматизация

Улучшенные тепловые характеристики

Вывод

Поскольку все больше людей ищут тонкие и компактные устройства, роль линий SMT в электронике становится все более заметной. Мы надеемся, что эта статья дала некоторое представление о процессе, происходящем в линии SMT. Если у вас есть какие-либо комментарии или вопросы, пожалуйста, сообщите нам.