Introducció a la tecnologia de muntatge superficial
La tecnologia de muntatge superficial és una àrea de muntatge electrònic que s'utilitza per muntar components electrònics a la superfície de la placa de circuit imprès (PCB), ja que s'oposa a la inserció de components a través dels forats com en el muntatge convencional. SMT es va desenvolupar per reduir els costos de fabricació i també per fer un ús més eficient de l'espai de PCB. Com a resultat de la introducció de la tecnologia de muntatge de superfície, ara és possible construir circuits electrònics altament complexos en muntats més petits i petits amb bona repetibilitat a causa del major nivell d'automatització.
Què són els SMD's?
El dispositiu de muntatge de superfície o SMD és el terme utilitzat per als components electrònics utilitzats en el procés de muntatge de muntatge superficial. Hi ha una àmplia gamma de paquets de components SMD disponibles al mercat i vénen en moltes formes i mides: una selecció es pot veure a continuació:
Procés de muntatge de la superfície
El procés de muntatge de muntatge de superfície s'inicia durant la fase de disseny quan es seleccionen els diferents components i el PCB està dissenyat usant un paquet de programari com Orcad o Cadstar ( altres estan disponibles ).
És important adonar-se que el procés comença en aquesta etapa ja que aquest és el millor moment per incorporar tantes característiques de disseny com sigui possible que faran que la producció sigui senzilla i que faci malbé el cap. Molt sovint es prenen circuits des de la fase de disseny esquemàtic fins al disseny de PCB, tenint en compte les principals consideracions com la funcionalitat, que per descomptat és molt important, però el disseny per a la fabricació (DFM) s'hauria d'incorporar.
Un cop finalitzat el disseny del PCB i els components seleccionats, la següent fase és enviar les dades del PCB a una empresa fabricant de PCB i els components comprats de la forma més adequada per facilitar l'automatització. S'ha de tenir en compte el disseny del panell de PCB i s'ha de crear l'especificació per garantir que el format que reben els PCB és el que s'esperava i és adequat per a les màquines que s'utilitzaran.
Els components estan disponibles empaquetats de moltes maneres diferents, com ara bobines, tubs o safates que es poden veure a continuació. La majoria estan disponibles en bobines que és preferible, però de vegades a causa de que els components de "Quantitat mínima de comandes (MOQ)" sovint es subministren en tubs o en tires curtes de cinta. Tots dos tipus d'embalatge es poden utilitzar però necessiten tipus d'alimentació adequats. Els components subministrats solts en bosses s'han d'evitar si és possible, ja que poden provocar col·locacions manuals o la necessitat de plaques d'alimentació especials.
Tots els components amb un MSL (nivell de sensibilitat a la humitat) s'han de manejar en línia amb J-STD-033.
Programació de màquines - Gerber / CAD a Centroid / Col·locació / fitxer XY
Després d'haver rebut els panells i components del PCB, el següent pas és configurar les diferents màquines utilitzades amb el procés de fabricació. Les màquines com la màquina de col·locació i l'AOI (Inspecció òptica automàtica) requeriran un programa que es creï millor generat a partir de dades CAD, però sovint això no està disponible. Les dades de Gerber gairebé sempre estan disponibles, ja que aquestes són les dades necessàries per a la fabricació de la PCB simple. Si les dades de Gerber són les úniques dades disponibles, la creació del fitxer centroid / ubicació / XY pot trigar molt, de manera que el procés de muntatge superficial ofereix el servei per generar aquest fitxer .
Impressió de pasta de soldadura
La primera màquina a configurar en el procés de fabricació és la impressora de pasta de soldadura que està dissenyada per aplicar la pasta de soldadura mitjançant una plantilla i esqueixos als coixinets adequats de la PCB. Aquest és el mètode més utilitzat per a l'aplicació de pasta de soldadura, però la impressió a reacció es fa cada vegada més popular, especialment en el sector de subcontractació, ja que no és necessari fer plantilles i les modificacions són més fàcils de fer.
Mantenir el control d'aquest procés és crític ja que qualsevol defecte d'impressió, si no es detecta, conduirà a defectes més avall. Amb les assemblees cada vegada més complexes, el disseny de l'estencil és clau i cal tenir cura de garantir un procés repetible i estable.
Inspecció de pasta de soldadura (SPI)
La majoria de les màquines d'impressió de pasta de soldadura tenen l'opció d'incloure la inspecció automàtica, però depenent de la mida de la PCB, aquest procés pot trigar molt temps, per la qual cosa sovint es pot preferir una màquina separada. Els sistemes d'inspecció de les impressores de pasta de soldadura utilitzen la tecnologia 2D, mentre que les màquines SPI dedicades utilitzen la tecnologia 3D per permetre una inspecció més completa, incloent el volum de pasta de soldadura per coixinet i no només l'àrea d'impressió.
Inspecció 2D per a la zona d'impressió Inspecció 3D per al volum d'impressió |
Col·locació de components
Una vegada que la PCB impresa s'ha confirmat per tenir la quantitat correcta de pasta de soldadura aplicada, es trasllada a la següent part del procés de fabricació que és la col·locació de components. Cada component es tria del seu embalatge utilitzant un buit o un filtre de pinça, verificat pel sistema de visió i situat a la ubicació programada a alta velocitat.
Hi ha una gran varietat de màquines disponibles per a aquest procés i depèn en gran mesura de l'empresa a quin tipus de màquina es selecciona. Per exemple, si el negoci se centra en grans quantitats de construcció, llavors la taxa de col·locació serà important, però, si l'enfocament és petit, es farà que la flexibilitat sigui més important.
Inspecció òptica automatitzada (AOI) pre-reflux
Després del procés de col·locació de components, és important verificar que no s'hagin produït errors i que totes les peces s'hagin localitzat correctament abans de la soldadura de reflux. La millor manera de fer-ho és fer servir una màquina AOI per fer comprovacions com ara la presència de components, el tipus / valor i la polaritat. 
Primera inspecció d'articles (FAI)
Un dels molts reptes als fabricants de subcontracta és la verificació del primer muntatge a la informació dels clients o la inspecció de primer article (FAI) ja que pot trigar molt. Aquest és un pas molt important en el procés ja que qualsevol error, si no es detecta, pot generar elevats volums de retruc.
Reforç de soldadura
Una vegada que s'han comprovat totes les ubicacions dels components, el conjunt de PCB es mou a la màquina de soldadura de reflux on es formen totes les connexions de soldadura elèctrica entre els components i la PCB escalfant el ensamblat a una temperatura suficient. Això sembla ser una de les parts menys complicades dels processos de muntatge, però el perfil de reflux correcte és clau per assegurar unions de soldadura acceptables sense danyar les peces o el muntatge a causa de la calor excessiva.
Quan s'utilitza una soldadura sense plom, un ensamblat perfectament perfilat és encara més important ja que la temperatura de reflux requerida sol ser molt propera a la temperatura nominal màxima de molts components.
Inspecció òptica automàtica de postflux (AOI)
L'última part del procés de muntatge de muntatge de superfície és tornar a comprovar que no s'ha comès cap error utilitzant una màquina AOI per comprovar la qualitat de la junta de soldadura.
|
Amb la introducció de la tecnologia 3D, aquest procés s'ha convertit en més confiable, ja que amb la inspecció 2D, hi ha hagut nivells elevats de trucades falses a causa de la interpretació d'una imatge 2D. La inspecció en 3D ha permès prendre mesures més precises i oferir un procés d'inspecció més estable.
Una de les característiques més noves de les màquines d'inspecció és que es poden connectar en xarxa per permetre la retroalimentació instantània a la màquina anterior per habilitar els ajustaments automàtics. Per exemple, es pot connectar la màquina AOI a la màquina de col·locació per tal que es pugui ajustar la posició de la posició del component i la màquina SPI es pugui connectar a la impressora per tal que es pugui fer ajustos a l'alineació de PCB a la plantilla.
Augment de l'eficiència i la productivitat
Es tracta d'una estadística sorprenent de llegir que, dins de la indústria electrònica, moltes operacions de muntatge de superfícies, particularment dins del sector de fabricació de subcontracta, funcionen tan baix com un 20% eficient.
Hi ha moltes raons que contribueixen a aquesta xifra, però fonamentalment significa que només s'utilitza el 20% de la inversió de capital. En termes financers, això conduirà a un major cost de propietat i un rendiment més lent de la inversió. Per al client, pot causar temps de lliurament més llargs per al seu producte i, per tant, el negoci no serà tan competitiu en el mercat.
Amb l'eficiència de la producció a aquest nivell, hi haurà molts efectes de repercussió que tindran un impacte en el negoci, com ara mides de lot més grans, més peces en estoc, més muntatges en WIP (treball en progrés) i temps de reacció més lents als requeriments de canvi del client .
Tenint en compte tot això, hi ha un fort incentiu per millorar l'eficiència i mantenir la qualitat.