Pinta-asennusprosessi

Johdatus pinta-asennustekniikkaan

Pinta-asennustekniikka on elektronisen kokoonpanon ala, jota käytetään elektroniikkakomponenttien kiinnittämiseen painetun piirilevyn (PCB) pinnalle sen sijaan, että komponentit asetetaan reikien läpi tavanomaiseen kokoonpanoon. SMT kehitettiin vähentämään valmistuskustannuksia ja tehostamaan myös PCB-tilaa. Pintaliitosteknologian käyttöönoton ansiosta on nyt mahdollista rakentaa erittäin monimutkaisia elektroniikkapiirejä pienempiin ja pienempiin kokoonpanoihin, joilla on hyvä toistettavuus korkeamman automaation tason takia.

Mitkä ovat SMD: t?

Pinta-asennuslaite tai SMD on termi, jota käytetään pintaliitosasennusprosessissa käytettäviin elektronisiin komponentteihin. Markkinoilla on laaja valikoima SMD-komponenttipaketteja, jotka ovat monessa muodossa ja koossa - valikoima on nähtävissä alla:

Pinta-asennusprosessi

Pintakokoonpanoprosessi alkaa suunnitteluvaiheen aikana, kun monia eri komponentteja valitaan ja PCB on suunniteltu ohjelmapaketin, kuten Orcadin tai Cadstarin ( muut ovat saatavilla ).

On tärkeää ymmärtää, että prosessi alkaa tässä vaiheessa, koska tämä on paras aika sisällyttää niin monta muotoilua kuin mahdollista, mikä tekee tuotannosta suoraan eteenpäin ja päästä vapaan. Usein piirejä otetaan kaavamaisesta suunnitteluvaiheesta piirilevyasennukseen, kun tärkeimmät näkökohdat ovat toiminnallisuus, mikä tietysti on erittäin tärkeä asia, mutta valmistuksen suunnittelu (DFM) pitäisi mielellään sisällyttää.

Kun piirilevy on viimeistelty ja komponentit valittu, seuraava vaihe on lähettää PCB-tiedot pois PCB: n valmistavalle yritykselle ja osille, jotka on ostettu sopivimmalla tavalla automatisoinnin helpottamiseksi. PCB-paneelisuunnittelua tulisi harkita ja tuottaa eritelmä sen varmistamiseksi, että PCB: n vastaanottamat formaatit ovat odotetusti ja sopivat käytettäväksi koneissa.

Komponentit ovat saatavana pakattuna monilla eri tavoilla, kuten rullille, putkille tai lokeroille, kuten jäljempänä on havaittu. Useimmat ovat saatavilla kelatoiminnalla, joka on edullinen, mutta joskus "Minimi tilausmäärät (MOQ: t)" komponentit toimitetaan usein putkissa tai lyhyissä nauhatuotteissa. Molempia pakkaustyyppejä voidaan käyttää, mutta tarvitsevat sopivia syöttölajeja. Jos laukut ovat löysällä, ne on vältettävä, mikäli mahdollista, koska ne voivat johtaa käsiin tai erityisen syöttölevyjen tarpeeseen.

Kaikkien komponenttien, joissa on MSL (kosteusherkkyys), on käsiteltävä J-STD-033: n mukaisesti.

Koneohjelmointi - Gerber / CAD Centroid / Sijoitus / XY-tiedostoon

Saatuaan PCB-paneelit ja komponentit seuraava askel on asentaa eri koneita, joita käytetään valmistusprosessissa. Koneet, kuten sijoittelukone ja AOI (Automated Optical Inspection), edellyttävät sellaisen ohjelman luomista, joka parhaiten syntyy CAD-tiedoista, mutta usein tämä ei ole käytettävissä. Gerber-tiedot ovat lähes aina käytettävissä, koska ne ovat tarvittavat tiedot, jotka tarvitaan paljaalle PCB: lle. Jos Gerber-tiedot ovat ainoa käytettävissä oleva tieto, niin keskitys- / sijoitus- / XY-tiedoston luominen voi olla hyvin aikaa vievää, joten pinta-asennusprosessi tarjoaa palvelun tuottamaan tätä tiedostoa .

Juotospastatulostus

Ensimmäinen valmistusprosessin valmistustekniikka on juotospastatulostin, joka on suunniteltu levittämään juotospasta käyttäen stencilia ja puristimia PCB: n asianmukaisiin tyynyihin. Tämä on yleisimmin käytetty menetelmä juotospastan levittämiseksi, mutta suihkutulostus on suosittu erityisesti alihankintasektorilla, koska stensiilejä ei tarvita ja muutokset on helpompi tehdä.

Tämän prosessin hallitseminen on kriittinen, koska kaikki tulostusvirheet, jos havaitsematta, johtavat virheisiin edelleen linjalla. Kokoonpanojen monimutkaisuuden vuoksi stensiilin suunnittelu on avainasemassa, ja on huolehdittava siitä, että varmistetaan toistettava ja vakaa prosessi.

Juotosliimojen tarkastus (SPI)

Useimmilla juotospastografiokoneilla on mahdollisuus ottaa automaattinen tarkastus, mutta PCB: n koosta riippuen tämä prosessi voi olla aikaa vievää, joten erillinen kone voidaan usein suositella. Juotospastatulostimien tarkastusjärjestelmät käyttävät 2D-tekniikkaa, kun taas omat SPI-koneet käyttävät 3D-tekniikkaa tarkemman tarkastuksen mahdollistamiseksi, mukaanlukien juotteenpastatilavuus jakaumaa kohden eikä pelkästään tulostusalue.

Komponenttien sijoittaminen

Kun painettu PCB on vahvistettu saavan oikean määrän juotospastetta, se siirtyy valmistusprosessin seuraavaan osaan, joka on komponenttien sijoitus. Jokainen komponentti on poimittu pakkauksestaan joko tyhjiö- tai tartunta-suuttimella, tarkastetaan visiojärjestelmällä ja sijoitetaan ohjelmoituun paikkaan suurella nopeudella.

Tähän prosessiin on tarjolla runsaasti erilaisia koneita, ja se riippuu suuresti yrityksestä mihin koneeseen valitaan. Esimerkiksi jos yritys keskittyy suurien rakennemäärien ympärille, sijoittumisnopeus on tärkeä, jos keskittyminen on pieni erä / suuri sekoitus, jolloin joustavuus on tärkeämpää.

Pre-Reflow-automaattinen optinen tarkastus (AOI)

Komponenttien sijoitusprosessin jälkeen on tärkeää varmistaa, että virheitä ei ole tehty ja että kaikki osat on sijoitettu oikein ennen reflow-juottamista. Paras tapa tehdä tämä on käyttämällä AOI-konetta tarkojen kuten komponenttien läsnäolon, tyypin / arvon ja polariteetin tarkistamiseksi.

Ensimmäinen artikla Tarkastus (FAI)

Yksi alihankkijoiden valmistajien monista haasteista on ensimmäisen kokoonpanon tarkistaminen asiakkaiden tietoihin tai ensimmäisen tuotteen tarkastukseen (FAI), koska se voi olla hyvin aikaa vievää. Tämä on erittäin tärkeä vaihe prosessissa, koska mahdolliset virheet, jos havaitsematta, voivat johtaa suuria määriä uudelleenkäsittelyä.

Palautusjuotto

Kun kaikki komponenttien sijoittelut on tarkistettu, PCB-kokoonpano siirtyy palautusjuotoskoneeseen, jossa kaikki sähköiset juotosliitännät muodostetaan komponenttien ja PCB: n väliin kuumentamalla kokoonpanoa riittävään lämpötilaan. Tämä näyttäisi olevan yksi monimutkaisimmista osista kokoonpanoprosesseista, mutta oikea reflow-profiili on avain varmistaa hyväksyttävät juotosliitokset vahingoittamatta osia tai kokoonpanoa liiallisen lämmön vuoksi.

Käytettäessä lyijytöntä juotetta huolellisesti profiloidut kokoonpanot ovat vielä tärkeämpiä, koska vaadittu palautuslämpötila voi usein olla hyvin lähellä monien komponenttien enimmäislämpötilaa.

Automaattinen jälkitarkennus (AOI)

Pinta-asennusprosessin viimeinen osa on tarkistaa uudelleen, ettei virheitä ole tehty käyttäen AOI-konetta tarkistaaksesi juotosliitoksen laadun.

Kolmiulotteisen tekniikan käyttöönotolla tämä prosessi on tullut luotettavammaksi, sillä 2D: n tarkastuksella siellä oli yleensä paljon vääriä puheluita 2D-kuvan tulkinnasta johtuen. 3D-tarkastus on mahdollistanut tarkempien mittausten tekemisen ja vakaan tarkastusprosessin.

Yksi tarkastuskoneiden uusimmista ominaisuuksista on se, että ne voidaan yhdistää verkkoon, jotta välitön palaute edelliseen koneeseen mahdollistaa automaattisten säätöjen tekemisen. Esimerkiksi AOI-kone voidaan liittää sijoituskoneeseen siten, että komponenttien sijoituspaikkoja voidaan säätää ja SPI-kone voidaan liittää tulostimeen, jotta voidaan tehdä mukautuksia piirilevyn kohdistamiseen stensiiliksi.

Tehokkuuden ja tuottavuuden kasvu

On järkyttävää todeta, että elektroniikkateollisuudessa monet pintakytkentäoperaatiot, erityisesti alihankintasektorilla, ovat jopa 20% tehokkaita.

Tähän lukuon vaikuttaa monia syitä, mutta pohjimmiltaan se tarkoittaa, että vain 20 prosenttia pääomasijoituksista käytetään hyväksi. Taloudellisesti tämä johtaa suurempaan omistuskustannuksiin ja hitaamman sijoitetun pääoman tuottoon. Asiakkaalle se voi tuottaa tuotteilleen pitempiaikaisia toimitusaikoja, joten yritys ei ole yhtä kilpailukykyinen markkinoilla.

Tuotantotehokkuuksilla tällä tasolla on monia vaikutuksia liiketoimintaan, kuten suurempia eräkokoja, enemmän varastossa olevia osia, enemmän kokoonpanoja WIP: ssä (meneillään olevat työt) ja hitaammat reaktioajat asiakkaiden muutostarpeisiin .

Kaiken tämän vuoksi voimakas kannustin parantaa tehokkuutta ja ylläpitää laatua.