Η εφαρμογή και οι μελλοντικές τάσεις της τεχνολογίας επιφανειακής τοποθέτησης (SMT) στην κατασκευή PCB

Η τεχνολογία επιφανειακής τοποθέτησης (SMT), ως η βασική διαδικασία της σύγχρονης ηλεκτρονικής κατασκευής, έχει αλλάξει εντελώς τους περιορισμούς της παραδοσιακής τεχνολογίας τοποθέτησης μέσω τρύπας (THT).Με την άμεση τοποθέτηση ηλεκτρονικών εξαρτημάτων χωρίς καλώδια ή με μικρά καλώδια στην επιφάνεια των πλακών κυκλωμάτων (PCBS), η SMT επιτυγχάνει υψηλή πυκνότητα, υψηλές επιδόσεις και μικροποίηση ηλεκτρονικών προϊόντων.Αυτό το άρθρο θα αναλύσει συνολικά την εφαρμογή της SMT στην κατασκευή PCB από πτυχές όπως η ροή της διαδικασίας, τεχνικά πλεονεκτήματα, προκλήσεις και μελλοντικές τάσεις.

Η βασική διαδικασία της SMT περιλαμβάνει βήματα όπως η προετοιμασία του υλικού, η εκτύπωση με πάστα συγκόλλησης, η τοποθέτηση των εξαρτημάτων, η συγκόλληση με επανεξέταση και η επιθεώρηση και επισκευή,που μπορούν να χωριστούν συγκεκριμένα στους ακόλουθους βασικούς συνδέσμους::

1. Τυποποιημένα με σιροπιλό

   Χρησιμοποιήστε ένα ατσάλινο δίχτυ και μια μηχανή εκτύπωσης με οθόνη για να εκτυπώσετε με ακρίβεια την πάστα συγκόλλησης στις πλάκες του PCB.Είναι απαραίτητο να διασφαλιστεί ότι δεν θα παραλείψει η εκτύπωση ή η προσκόλληση μέσω οπτικής επιθεώρησης (SPI) 136.

2. Εγκατάσταση εξαρτήματος

   Η μηχανή τοποθέτησης με τεχνολογία επιφανειακής τοποθέτησης (SMT) τοποθετεί τα εξαρτήματα επιφανειακής τοποθέτησης (SMD) στη θέση πάστα συγκόλλησης μέσω ενός συστήματος ορατότητας υψηλής ακρίβειας και μηχανικού βραχίονα.Για πλακάκια διπλής όψεως, είναι αναγκαίο να γίνει διάκριση μεταξύ των πλευρών Α και Β, και για την στερέωση μπορούν να χρησιμοποιούνται διαφορετικές πάστες συγκόλλησης με διαφορετικό σημείο τήξης ή κόκκινες κόλλες 35.

3. Επιστροφική συγκόλληση

   Στο φούρνο συγκόλλησης με επανεξέλιξη, η πάστα συγκόλλησης σχηματίζει ενώσεις συγκόλλησης μετά από προθέρμανση, τήξη και ψύξη.Ο ακριβής έλεγχος της καμπύλης θερμοκρασίας είναι το κλειδί για την αποφυγή ψευδούς συγκόλλησης ή θερμικής βλάβης των εξαρτημάτων. 68

4. Επιθεώρηση και επισκευή

   Η ποιότητα της συγκόλλησης ελέγχεται με αυτόματη οπτική επιθεώρηση (AOI), έλεγχο με ακτίνες Χ κλπ. και τα ελαττωματικά σημεία συγκόλλησης επισκευάζονται.Τα πολύπλοκα κυκλώματα εξακολουθούν να απαιτούν λειτουργικές δοκιμές για την εξασφάλιση της αξιοπιστίας 68.

Για τη διαδικασία μικτής συναρμολόγησης (SMT σε συνδυασμό με εξαρτήματα διατρυπής), θα πρέπει να συνδυάζεται η συγκόλληση κυμάτων ή η χειροκίνητη συγκόλληση, όπως η επιφανειακή τοποθέτηση πρώτα και στη συνέχεια η διάτρυψη,ή συνδυασμός διπλής πλευρικής συγκόλλησης με επανεξέταση και συγκόλλησης κυμάτων. 69

Η δημοτικότητα της SMT επωφελείται από τα συνολικά πλεονεκτήματα της από πολλές απόψεις:

• Μινιατουρισμός και υψηλή πυκνότητα

  Ο όγκος των συστατικών SMD είναι κατά 60% μικρότερος από αυτόν των συστατικών διατρυφής και το βάρος τους μειώνεται κατά 75%, αυξάνοντας σημαντικά την πυκνότητα δρομολόγησης PCB.Υποστηρίζουν την διπλή τοποθέτηση και μειώνουν την ανάγκη γεωτρήσεων 2410.

• Χαρακτηριστικά υψηλής συχνότητας και αξιοπιστία

  Η σύντομη σχεδίαση του μολύβδου μειώνει την παρασιτική επαγωγικότητα και χωρητικότητα και βελτιώνει την απόδοση μετάδοσης του σήματος.η απόδοση κατά των δονήσεων είναι ισχυρή, και ο μέσος χρόνος μεταξύ αποτυχιών (MTBF) επεκτείνεται σημαντικά κατά 27.

• Κόστος-οφέλεια

  Μείωση του αριθμού των στρωμάτων PCB και της έκτασης για να μειωθούν τα έξοδα υλικών και μεταφοράς.

• Αποδοτικότητα παραγωγής

  Η πλήρως αυτοματοποιημένη διαδικασία (όπως η μηχανή τοποθέτησης που προσαρμόζεται σε πολλαπλά εξαρτήματα) συντομεύει τον χρόνο προετοιμασίας της παραγωγής και υποστηρίζει υψηλής απόδοσης παραγωγή σε μεγάλες ποσότητες.

Παρά τα σημαντικά πλεονεκτήματα της, η SMT εξακολουθεί να έχει τους ακόλουθους τεχνικούς περιορισμούς:

• Αντοχή σε μηχανική πίεση

  Το μέγεθος της συγκόλλησης συγκόλλησης είναι σχετικά μικρό και είναι επιρρεπές σε αποτυχίες σε συχνές συνδέσεις και αποσύνδεσεις ή σε περιβάλλοντα ισχυρών δονήσεων.Είναι απαραίτητο να ενισχυθεί η σύνδεση 710 σε συνδυασμό με την τεχνολογία διάτρησης..

• Περιορισμοί υψηλής ισχύος και απώλειας θερμότητας

  Τα κατασκευαστικά στοιχεία υψηλής ισχύος (όπως οι μετασχηματιστές) έχουν υψηλές απαιτήσεις εξαφάνισης θερμότητας και συνήθως πρέπει να χρησιμοποιούν σε συνδυασμό σχέδια διατρητών, αυξάνοντας την πολυπλοκότητα της διαδικασίας κατά 79.

• Πληροφορική

  Οι απαιτήσεις ακρίβειας ευθυγράμμισης μεταξύ στρωμάτων για τα πολυστρώματα PCBS είναι υψηλές.

• Μεγαλύτερη ολοκλήρωση και μικροποίηση

  Με τη δημοτικότητα των συσκευασιών 01005 και ακόμη μικρότερων εξαρτημάτων, η SMT θα οδηγήσει την περαιτέρω μικροποίηση των ηλεκτρονικών προϊόντων,την αντιμετώπιση των προκλήσεων της εκτύπωσης με πάστα συγκόλλησης και της ακρίβειας τοποθέτησης 810.

• Τεχνολογία ευφυούς ανίχνευσης

  Η τεχνητή νοημοσύνη και η μηχανική μάθηση θα ενισχύσουν την ικανότητα αναγνώρισης ελαττωμάτων των συστημάτων AOI, θα μειώσουν την χειροκίνητη παρέμβαση και θα βελτιώσουν την αποτελεσματικότητα ανίχνευσης.

• Υβριδική τεχνολογία παραγωγής

  Ο συνδυασμός της SMT, της τεχνολογίας διάτρησης και της 3D εκτύπωσης μπορεί να ανταποκριθεί στις απαιτήσεις υψηλής ισχύος και πολύπλοκων δομών,όπως ο σχεδιασμός υβριδικών πλακών κυκλωμάτων στην ηλεκτρονική αυτοκινήτου 79.

• Πράσινη βιομηχανία

  Η προώθηση των διαδικασιών συγκόλλησης και συγκόλλησης χαμηλής θερμοκρασίας χωρίς μόλυβδο ανταποκρίνεται στις απαιτήσεις προστασίας του περιβάλλοντος, μειώνοντας παράλληλα την κατανάλωση ενέργειας κατά 8%.

Η τεχνολογία SMT, με την υψηλή της αποτελεσματικότητα, την υψηλή αξιοπιστία και τα πλεονεκτήματα κόστους, έχει γίνει ο ακρογωνιαίος λίθος της βιομηχανίας παραγωγής ηλεκτρονικών συσκευών.Παρά τις προκλήσεις όπως η μηχανική αντοχή και η διάχυση της θερμότητας, η SMT θα συνεχίσει να οδηγεί τα ηλεκτρονικά προϊόντα προς υψηλότερες επιδόσεις και μικρότερο μέγεθος μέσω τεχνολογικής καινοτομίας και βελτιστοποίησης διαδικασιών.Η ευφυΐα και η πράσινη φύση θα είναι οι βασικές κατευθύνσεις εξέλιξής της., παρέχοντας βασική τεχνική υποστήριξη σε αναδυόμενους τομείς όπως το 5G και το Διαδίκτυο των Πραγμάτων.