آلات SMD: المحرك الأساسي للدقة والذكاء في التصنيع الإلكتروني

تقنية جهاز Mount Mount (SMD) هي عملية رئيسية في مجال التصنيع الإلكتروني. معداتها الأساسية-آلات SMD (بما في ذلك آلات التثبيت السطحية ، أفران الجمع ، معدات التفتيش ، وما إلى ذلك)-تجمع بدقة المكونات الدقيقة على ركائز PCB من خلال العمليات عالية السرعة وعالية الدقة والآلية. مع النمو المتفجر في مجالات مثل الاتصالات 5G ، وأجهزة AIOT ، والإلكترونيات القابلة للارتداء ، حققت آلات SMD بشكل مستمر اختراقات في التصاعد على مستوى الميكرون ، والتكامل متعدد العمليات ، والتحكم الذكي. تجري هذه المقالة تحليلًا من ثلاثة أبعاد: التقنيات الأساسية ، والتحديات الصناعية والاتجاهات المستقبلية.

تعد آلة تقنية Mount Surface (SMT) المعدات الأساسية لخط إنتاج SMD ، ويتم تحديد أدائها بشكل مشترك من خلال التحكم في الحركة والوضع البصري ونظام التغذية.

• التحكم في الحركة: تزيد المحركات الخطية وتكنولوجيا الرفع المغناطيسي من سرعة التثبيت إلى 150،000 cph (مكونات في الساعة). على سبيل المثال ، تعتمد سلسلة Siemens Siplace TX بنية ذراع آلية متوازية لتحقيق تركيبات عالية السرعة من 0.06 ثانية لكل قطعة.
• تحديد المواقع البصرية: يمكن أن تحدد تقنيات التصوير المتعددة الأطياف التي تحركها AI (مثل نظام AOO 3D ASMPT) الانحراف القطبي للمكون 01005 (0.4 مم*0.2 مم) ، مع دقة تحديد المواقع ± 15μm.
• نظام التغذية: يدعم قرص الاهتزاز وحركة التغذية الشريط نطاق حجم المكون من 0201 إلى 55 مم*55 مم. يمكن لسلسلة Panasonic NPM-DX التعامل مع تركيب السطح المنحني لشاشات OLED المرنة.

• فرن اللحام: حماية النيتروجين والمنطقة متعددة الحرارة ، يمكن أن تقلل تقنية التحكم في درجة الحرارة (± 1 ℃) من أكسدة مفصل اللحام وهي مناسبة لمعجون اللحام الخالي من الرصاص (نقطة الانصهار 217-227 ℃). محطة Huawei 5G Base PCB تتبنى تقنية لحام تراجع الفراغ للتخلص من الفقاعات السفلية لبطاطا BGA ، مع معدل فراغ أقل من 5 ٪.
• لحام الليزر الانتقائي (SLS): بالنسبة لحزم QFN و CSP المصغرة ، يحقق ليزر الألياف التي تم تطويرها بواسطة IPG Photonics اللحام المحلي من خلال قطر بقعة 0.2 مم ، ويتم تقليل المنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ) بنسبة 60 ٪ مقارنة بالعملية التقليدية.

• 3D SPI (الكشف عن معجون اللحام): تكتشف تقنية القياس ثلاثية الأبعاد من KOH Young سماكة معجون لحام (دقة ± 2μm) وانحراف الحجم من خلال إسقاط هامش الإسعال لمنع الجسور أو اللحام الخاطئ.
• AXI (فحص الأشعة السينية الأوتوماتيكية): يمكن للأشعة السينية microfocus من yxlon (بدقة 1μm) اختراق مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور متعددة الطبقات وتحديد عيوب مفصل لحام الخفية من BGA. تمت زيادة كفاءة التفتيش في مجلس إدارة ECU في Tesla Model 3 بنسبة 40 ٪.

يتطلب مكون 01005 وحزمة التباعد CSP 0.3 مم أن تصل دقة التحكم في ضغط الفراغ في فوهة الشفط في آلة تركيب السطح إلى 0.1 كيلو باسكال ، وفي نفس الوقت ، يجب التغلب على إزاحة المكون الناتجة عن امتصاص الإلكتروستاتيكي. تشمل الحلول:

• فوهات شفط المواد المركبة: فوهات الشفط المغطاة بالسيراميك (مثل Fuji nxt IIIC) تقلل من معامل الاحتكاك وتعزيز استقرار التقاط المؤلفات الدقيقة.
• تعويض الضغط الديناميكي: يقوم نظام Nordson Dima تلقائيًا بضبط ضغط التثبيت (0.05-1N) من خلال ردود فعل ضغط الهواء في الوقت الحقيقي لمنع كسر الرقائق.

تتطلب هواتف الشاشة القابلة للطي وأجهزة الاستشعار المرنة تركيب مكونات على ركائز PI (polyimide). التركيبات الصلبة التقليدية عرضة للتسبب في تشوه الركائز. تشمل الحلول المبتكرة:

• منصة امتصاص التفريغ: تعتمد آلة وضع Juki RX-7 على امتصاص فراغ zonal ، متوافق مع ركائز مرنة سميكة 0.1 مم ، ونصف قطر الانحناء هو 3 مم.
• تحديد المواقع بمساعدة الليزر: حفر الحفر الدقيق للأشعة فوق البنفسجية المتماسكة (بدقة 10μm) على سطح الركائز المرنة ، مما يساعد نظام الرؤية في تصحيح أخطاء التشوه الحراري.

تعزز الصناعة 4.0 تطوير خطوط الإنتاج نحو تغيير النموذج السريع (SMED) ، ويحتاج المعدات إلى دعم وضع "التبديل بنقرة واحدة":

• وحدة التغذية المعيارية: يمكن أن يكمل وحدة تغذية Yamaha Yrm20 تبديل مواصفات شريط المواد في غضون 5 دقائق ويدعم التعديل التكيفي لعرض النطاق الترددي من 8 مم إلى 56 ملم.
• محاكاة التوأم الرقمية: تقوم عملية Siemens بمحاكاة البرنامج بتحسين مسار التثبيت من خلال تصحيح الأخطاء الظاهرية ، مما يقلل من وقت تغيير النموذج بنسبة 30 ٪.

• نموذج التنبؤ العيوب: يحلل منصة Nvidia Metropolis بيانات SPI و AOI لتدريب شبكة عصبية للتنبؤ بعيوب طباعة معجون لحام (معدل الدقة> 95 ٪) وضبط معلمات العملية مقدمًا.
• نظام معايرة التعلم الذاتي: يمكن لجهاز التحكم في AI في Kuka تحسين منحنى التسارع المتصاعد استنادًا إلى البيانات التاريخية ، مما يقلل من خطر إزاحة رحلة المكون.

• تقنية لحام درجات الحرارة المنخفضة: معجون لحام SN-BI-AG (نقطة الانصهار 138 ℃) التي تم تطويرها بواسطة تكنولوجيا الإنديوم مناسبة لحام تراجع درجات الحرارة المنخفضة ، مما يقلل من استهلاك الطاقة بنسبة 40 ٪.
• نظام إعادة تدوير النفايات: إعادة تدوير الأعلاف Eco ASM للبلاستيك والمعادن في حزام النفايات ، مع معدل إعادة استخدام المواد يصل إلى 90 ٪.

تتطلب أجهزة CPO (البصريات المعبأة المشتركة) التركيب المتزامن للمحرك البصري والرقاقة الكهربائية. تحتاج المعدات الجديدة إلى الاندماج:

• وحدة محاذاة النانو: نظام محاذاة ليزر زايس يحقق محاذاة على مستوى الميكرون من أدلة الموجات البصرية والبطاطا الضوئية السيليكون من خلال مقياس التداخل.
• لحام غير الاتصال: يمكن أن تضع تقنية النقل الأمامي الناجم عن الليزر (LIFT) مكونات البلورة الضوئية بدقة ، وتجنب تلف الإجهاد الميكانيكي.

نظرًا لأن الجهاز العصبي المركزي للتصنيع الإلكتروني ، فإن التطور التكنولوجي لآلات SMD يحدد مباشرة الحدود بين التصغير والأداء العالي للمنتجات الإلكترونية. من التثبيت على مستوى الميكرون لمكونات 01005 إلى خطوط إنتاج ذكية مدفوعة AI ، من التكيف المرن الركيزة إلى تكامل هجينة كهروضوئية ، يخترق ابتكار المعدات الحدود المادية واختناقات المعالجة. مع الاختراقات التي قام بها المصنعون الصينيون مثل Huawei و Han's Laser في مجالات التحكم في الحركة الدقيقة واللحام بالليزر ، فإن صناعة SMD العالمية ستعمل على تسريع تكرارها نحو دقة عالية ومرونة عالية وتربية منخفضة ، ووضع أساس التصنيع للجيل القادم من الأجهزة الإلكترونية.