সারফেস মাউন্ট টেকনোলজিতে পিক অ্যান্ড প্লেস প্রসেস (এসএমটি): মূল নীতি, প্রযুক্তিগত চ্যালেঞ্জ এবং ভবিষ্যত

পিক অ্যান্ড প্লেস (সারফেস মাউন্ট টেকনোলজি) প্রক্রিয়াটি সারফেস মাউন্ট টেকনোলজি (এসএমটি)-এর মূল লিঙ্ক, যা উচ্চ-নির্ভুলতা সম্পন্ন স্বয়ংক্রিয় সরঞ্জামের মাধ্যমে মুদ্রিত সার্কিট বোর্ড (পিসিবি)-এর নির্দিষ্ট স্থানে মাইক্রোইলেকট্রনিক উপাদানগুলিকে সঠিকভাবে স্থাপন করে। এই প্রক্রিয়াটি সরাসরি ইলেকট্রনিক পণ্যের নির্ভরযোগ্যতা, উৎপাদন দক্ষতা এবং সমন্বিতকরণ ডিগ্রী নির্ধারণ করে। 5G যোগাযোগ, ইন্টারনেট অফ থিংস এবং স্বয়ংচালিত ইলেকট্রনিক্সের বিকাশের সাথে, পিক অ্যান্ড প্লেস প্রযুক্তি নির্ভুলতা এবং গতির সীমা ক্রমাগত অতিক্রম করেছে, যা আধুনিক ইলেকট্রনিক্স ম্যানুফ্যাকচারিং-এর ভিত্তি হয়ে উঠেছে। এই নিবন্ধটি সরঞ্জাম কাঠামো, কার্যকারিতা নীতি, প্রধান প্রযুক্তিগত চ্যালেঞ্জ এবং ভবিষ্যতের প্রবণতাগুলির মতো দিকগুলি থেকে এই প্রক্রিয়ার কর্ম প্রক্রিয়া এবং বিকাশের দিকটি বিস্তারিতভাবে বিশ্লেষণ করবে।

পিক অ্যান্ড প্লেস ডিভাইস (সারফেস মাউন্ট মেশিন) একাধিক নির্ভুলতা মডিউল দ্বারা সহযোগিতা করে কাজ করে এবং এর মূল কাঠামোর মধ্যে রয়েছে:

ফিডিং সিস্টেম উপাদানগুলিকে টেপ, টিউব বা ট্রে থেকে ফিডারের মাধ্যমে পিকিং অবস্থানে নিয়ে যায়। টেপ ফিডার উপাদানগুলির অবিচ্ছিন্ন সরবরাহ নিশ্চিত করতে গিয়ার ব্যবহার করে। ভাইব্রেটিং বাল্ক ফিডার কম্পন ফ্রিকোয়েন্সি (200-400Hz) দ্বারা ফিডিংয়ের ছন্দ সমন্বয় করে।

সারফেস মাউন্ট টেকনোলজি (এসএমটি) প্লেসমেন্ট মেশিন উচ্চ-রেজোলিউশন ক্যামেরা এবং ইমেজ প্রসেসিং অ্যালগরিদম দিয়ে সজ্জিত। মার্ক পয়েন্ট এবং পিসিবি-তে উপাদান বৈশিষ্ট্য (যেমন পিনের ব্যবধান এবং পোলারিটি চিহ্নিতকরণ) সনাক্তকরণের মাধ্যমে, এটি সাব-মাইক্রন পজিশনিং নির্ভুলতা অর্জন করে (±15µm-এর নিচে)। উদাহরণস্বরূপ, ফ্লাইট ভিশন অ্যালাইনমেন্ট প্রযুক্তি রোবোটিক বাহুর চলাচলের সময় উপাদান সনাক্তকরণ সম্পন্ন করতে পারে এবং মাউন্টিং গতি প্রতি ঘন্টায় 150,480 পয়েন্ট পর্যন্ত পৌঁছাতে পারে।

প্লেসমেন্ট হেড একাধিক সাকশন অগ্রভাগের একটি সমান্তরাল নকশা গ্রহণ করে (সাধারণত 2 থেকে 24 সাকশন অগ্রভাগ), এবং ভ্যাকুয়াম নেগেটিভ প্রেসার (-70 kpa থেকে -90 kpa) এর মাধ্যমে উপাদানগুলিকে শোষণ করে। বিভিন্ন আকারের উপাদানগুলির জন্য ডেডিকেটেড সাকশন অগ্রভাগের সাথে মেলাতে হবে: 0402 উপাদানগুলি 0.3 মিমি ছিদ্রযুক্ত সাকশন অগ্রভাগ ব্যবহার করে, যেখানে QFP-এর মতো বৃহত্তর উপাদানগুলির জন্য শোষণ শক্তি বাড়ানোর জন্য বৃহত্তর সাকশন অগ্রভাগের প্রয়োজন হয় 79।

এক্স-ওয়াই-জেড থ্রি-অ্যাক্সিস সার্ভো ড্রাইভ সিস্টেম, লিনিয়ার স্লাইড রেলের সাথে সমন্বিতভাবে, উচ্চ-গতির (≥30,000CPH) নির্ভুল গতি অর্জন করে। উদাহরণস্বরূপ, বৃহৎ আকারের উপাদানগুলির ক্ষেত্রে, জড়তার প্রভাব কমাতে গতির হ্রাস করা হয়, যেখানে মাইক্রো-উপাদানগুলির ক্ষেত্রে, দক্ষতা বাড়ানোর জন্য একটি উচ্চ-গতির পাথ অপটিমাইজেশন অ্যালগরিদম গ্রহণ করা হয় 910।

পিক অ্যান্ড প্লেস প্রক্রিয়াটি সামনের এবং পিছনের প্রক্রিয়ার সাথে ঘনিষ্ঠভাবে সমন্বিত হতে হবে। মূল পদক্ষেপগুলির মধ্যে রয়েছে:

লেজার স্টিল জালির মাধ্যমে সোল্ডার পেস্ট পিসিবি প্যাডে প্রিন্ট করা হয় (0.045% ত্রুটি সহ)। স্ক্র্যাপারের চাপ (3-5kg/cm²) এবং প্রিন্টিং গতি (20-50mm/s) সরাসরি সোল্ডার পেস্টের পুরুত্বকে প্রভাবিত করে (±15% ত্রুটি সহ)। প্রিন্টিংয়ের পরে, 3D সোল্ডার পেস্ট ইন্সপেকশন (এসপিআই) এর মাধ্যমে ভলিউম এবং আকৃতি 410 স্ট্যান্ডার্ড পূরণ করে তা নিশ্চিত করা হয়।

প্লেসমেন্ট হেড ফিডা থেকে উপাদান নেওয়ার পরে, ভিজ্যুয়াল সিস্টেম উপাদানগুলির কৌণিক অফসেট সংশোধন করে (θ অক্ষ ঘূর্ণন ক্ষতিপূরণ), এবং প্লেসমেন্ট চাপ (0.3-0.5N) সঠিকভাবে নিয়ন্ত্রণ করতে হবে যাতে সোল্ডার পেস্ট ভেঙে যাওয়া এড়ানো যায়। উদাহরণস্বরূপ, বিজিএ চিপের জন্য সোল্ডারিং প্রভাবকে অনুকূল করতে একটি অতিরিক্ত নিষ্কাশন গর্ত নকশার প্রয়োজন 410।

রিফ্লো সোল্ডারিং ফার্নেসকে চারটি পর্যায়ে ভাগ করা হয়েছে: প্রিহিটিং, নিমজ্জন, রিফ্লো এবং কুলিং। শিখর তাপমাত্রা (সীসা-মুক্ত প্রক্রিয়ার জন্য 235-245℃) 40-90 সেকেন্ডের জন্য সঠিকভাবে বজায় রাখতে হবে। কুলিং হার (4-6℃/s) সোল্ডার জয়েন্টকে ভঙ্গুর হওয়া থেকে রক্ষা করতে ব্যবহৃত হয়। গরম বাতাসের মোটরের গতি (1500-2500rpm) তাপমাত্রা একরূপতা নিশ্চিত করে (±5℃) 410।

অটোমেটিক অপটিক্যাল ইন্সপেকশন (এওআই) একাধিক-কোণ আলো উৎসের মাধ্যমে অফসেট এবং মিথ্যা সোল্ডারিং-এর মতো ত্রুটিগুলি সনাক্ত করে, যার ভুল নির্ণয়ের হার 1%-এর কম। এক্স-রে পরিদর্শন (এএক্সআই) বিজিএ-এর মতো লুকানো সোল্ডার জয়েন্টগুলির অভ্যন্তরীণ ত্রুটি বিশ্লেষণের জন্য ব্যবহৃত হয়। মেরামতের প্রক্রিয়াটি গরম বাতাসের বন্দুক এবং ধ্রুবক-তাপমাত্রা সোল্ডারিং আয়রন ব্যবহার করে। মেরামতের পরে, একটি সেকেন্ডারি ফার্নেস যাচাইকরণ প্রয়োজন।

প্রযুক্তির পরিপক্কতা সত্ত্বেও, পিক অ্যান্ড প্লেস এখনও নিম্নলিখিত মূল চ্যালেঞ্জগুলির মুখোমুখি:

উপাদান 01005 (0.4mm*0.2mm) এর জন্য ±25µm মাউন্টিং নির্ভুলতার প্রয়োজন। উপাদান উড়ে যাওয়া বা বিচ্যুতি রোধ করতে ন্যানো-স্কেল স্টিল জাল (বেধ ≤50µm) এবং অভিযোজিত ভ্যাকুয়াম সাকশন অগ্রভাগ প্রযুক্তি গ্রহণ করা উচিত 410।

QFN প্যাকেজিংয়ের জন্য, স্টিল জাল 0.1 মিমি পর্যন্ত পাতলা করা উচিত এবং নিষ্কাশন গর্ত যোগ করা উচিত। 3D স্ট্যাকড প্যাকেজিং (যেমন SiP) এর জন্য সারফেস মাউন্ট মেশিনের মাল্টি-লেয়ার অ্যালাইনমেন্ট সমর্থন করা প্রয়োজন এবং লেজার ড্রিলিং নির্ভুলতা 0.1 মিমি-এর কম হতে হবে 410।

এলইডি-এর মতো উপাদানগুলির রিফ্লো সময় 20% কমিয়ে লেন্সের হলুদ হওয়া রোধ করতে হবে। গরম বাতাস ওয়েল্ডিং-এ নাইট্রোজেন সুরক্ষা (অক্সিজেন উপাদান ≤1000ppm) অক্সিডেশন দ্বারা সৃষ্ট মিথ্যা ওয়েল্ডিং কমাতে পারে 47।

আর্টিফিশিয়াল ইন্টেলিজেন্স এওআই সিস্টেমের সাথে গভীরভাবে একত্রিত হবে এবং মেশিন লার্নিং-এর মাধ্যমে ত্রুটি প্যাটার্ন সনাক্ত করবে, যা ভুল নির্ণয়ের হার 0.5%-এর নিচে কমিয়ে দেবে। পূর্বাভাসমূলক রক্ষণাবেক্ষণ সিস্টেম সরঞ্জাম ব্যর্থতার প্রাথমিক সতর্কতা জারি করতে পারে, যা ডাউনটাইম 30% কমিয়ে দেবে 410।

মডুলার সারফেস মাউন্ট টেকনোলজি (এসএমটি) মেশিন উৎপাদন কাজগুলির দ্রুত পরিবর্তন সমর্থন করে এবং এমইএস সিস্টেমের সাথে সমন্বিতভাবে, বহু-বৈচিত্র্যপূর্ণ এবং ছোট-ব্যাচের উৎপাদন সক্ষম করে। এজিভি এবং বুদ্ধিমান গুদামজাতকরণ সিস্টেম উপাদান প্রস্তুতির সময় 50% কমাতে পারে।

সীসা-মুক্ত সোল্ডার (Sn-Ag-Cu খাদ) এবং নিম্ন-তাপমাত্রার ওয়েল্ডিং প্রক্রিয়ার জনপ্রিয়তা শক্তি খরচ 20% কমিয়েছে। জল-ভিত্তিক ক্লিনিং এজেন্ট জৈব দ্রাবক প্রতিস্থাপন করে, যা ভিওসি নির্গমন 90% কমিয়ে দেয় 310।

5G এবং এআই চিপগুলির জন্য 3D-IC প্রযুক্তি সারফেস মাউন্ট টেকনোলজি (এসএমটি) মেশিনগুলিকে অতি-পাতলা স্তর (≤0.2mm) এবং উচ্চ-নির্ভুলতা স্ট্যাকিং (±5µm)-এর দিকে চালিত করে এবং লেজার-সহায়তা প্লেসমেন্ট প্রযুক্তি মূল হবে।

পিক অ্যান্ড প্লেস প্রক্রিয়া নির্ভুল যন্ত্রপাতি, বুদ্ধিমান অ্যালগরিদম এবং উপাদান বিজ্ঞানের সহযোগিতামূলক উদ্ভাবনের মাধ্যমে উচ্চ ঘনত্ব এবং উচ্চ নির্ভরযোগ্যতার দিকে ইলেকট্রনিক্স ম্যানুফ্যাকচারিং-এর অগ্রগতি ক্রমাগতভাবে প্রচার করে। ন্যানোস্কেল সাকশন অগ্রভাগ থেকে এআই-চালিত সনাক্তকরণ সিস্টেম পর্যন্ত, প্রযুক্তিগত বিবর্তন কেবল উৎপাদন দক্ষতা বাড়ায়নি বরং স্মার্টফোন, স্বায়ত্তশাসিত ড্রাইভিং এবং পরিধানযোগ্য ডিভাইসগুলির মতো উদীয়মান ক্ষেত্রগুলির জন্য মূল সহায়তাও প্রদান করেছে। ভবিষ্যতে, বুদ্ধিমান এবং সবুজ উত্পাদন গভীর হওয়ার সাথে সাথে, এই প্রক্রিয়াটি ইলেকট্রনিক্স শিল্পের উদ্ভাবনে আরও গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করবে।