Mesin SMD: Penggerak inti untuk presisi dan kecerdasan manufaktur elektronik

Teknologi Surface Mount Device (SMD) adalah proses kunci dalam bidang manufaktur elektronik. Peralatan intinya - mesin SMD (termasuk mesin pemasangan permukaan, oven reflow, peralatan inspeksi, dll.) - secara tepat merakit mikro-komponen ke substrat PCB melalui proses berkecepatan tinggi, presisi tinggi, dan otomatis. Dengan pertumbuhan eksplosif di bidang-bidang seperti komunikasi 5G, perangkat AIoT, dan elektronik yang dapat dikenakan, mesin SMD terus-menerus membuat terobosan dalam pemasangan tingkat mikron, integrasi multi-proses, dan kontrol cerdas. Artikel ini melakukan analisis dari tiga dimensi: teknologi inti, tantangan industri, dan tren masa depan.

Mesin surface mount technology (SMT) adalah peralatan inti dari lini produksi SMD, dan kinerjanya ditentukan bersama oleh kontrol gerakan, penentuan posisi visual, dan sistem pengumpanan.

• Kontrol gerakan: Motor linier dan teknologi levitasi magnetik meningkatkan kecepatan pemasangan menjadi 150.000 CPH (komponen per jam). Misalnya, seri Siemens SIPLACE TX mengadopsi arsitektur lengan robot paralel untuk mencapai pemasangan berkecepatan sangat tinggi 0,06 detik per buah.
• Penentuan posisi visual: Teknologi pencitraan multispektral yang didorong AI (seperti sistem 3D AOI ASMPT) dapat mengidentifikasi penyimpangan polaritas komponen 01005 (0,4mm*0,2mm), dengan akurasi penentuan posisi ±15μm.
• Sistem pengumpanan: Disk bergetar dan Tape Feeder mendukung rentang ukuran komponen dari 0201 hingga 55mm*55mm. Seri Panasonic NPM-DX bahkan dapat menangani pemasangan permukaan melengkung dari layar OLED fleksibel.

• Oven solder reflow: Perlindungan nitrogen dan teknologi kontrol suhu presisi multi-zona suhu (±1℃) dapat mengurangi oksidasi sambungan solder dan cocok untuk pasta solder bebas timah (titik leleh 217-227℃). PCB stasiun pangkalan 5G Huawei mengadopsi teknologi solder reflow vakum untuk menghilangkan gelembung bawah chip BGA, dengan tingkat kekosongan kurang dari 5%.
• Pengelasan Laser Selektif (SLS): Untuk paket QFN dan CSP miniatur, laser serat yang dikembangkan oleh IPG Photonics mencapai pengelasan lokal melalui diameter titik 0,2mm, dan zona yang terkena panas (HAZ) dikurangi sebesar 60% dibandingkan dengan proses tradisional.

• 3D SPI (Deteksi Pasta Solder): Teknologi pengukuran 3D Koh Young mendeteksi ketebalan pasta solder (akurasi ±2μm) dan penyimpangan volume melalui proyeksi fringe Moire untuk mencegah bridging atau penyolderan palsu.
• AXI (Inspeksi Sinar-X Otomatis): Sinar-X mikrofocus YXLON (dengan resolusi 1μm) dapat menembus PCB multi-lapis dan mengidentifikasi cacat sambungan solder tersembunyi dari BGA. Efisiensi inspeksi papan ECU Tesla Model 3 telah ditingkatkan sebesar 40%.

Komponen 01005 dan paket CSP dengan jarak 0,3mm memerlukan akurasi kontrol tekanan vakum dari nosel hisap mesin pemasangan permukaan mencapai ±0,1kPa, dan pada saat yang sama, offset komponen yang disebabkan oleh adsorpsi elektrostatik perlu diatasi. Solusinya meliputi:

• Nosel hisap bahan komposit: Nosel hisap berlapis keramik (seperti Fuji NXT IIIc) mengurangi koefisien gesekan dan meningkatkan stabilitas pengambilan mikro-komponen.
• Kompensasi tekanan dinamis: Sistem Nordson DIMA secara otomatis menyesuaikan tekanan pemasangan (0,05-1N) melalui umpan balik tekanan udara waktu nyata untuk mencegah kerusakan chip.

Telepon layar lipat dan sensor fleksibel memerlukan komponen untuk dipasang pada substrat PI (polyimide). Perlengkapan kaku tradisional cenderung menyebabkan deformasi substrat. Solusi inovatif meliputi:

• Platform adsorpsi vakum: Mesin penempatan JUKI RX-7 mengadopsi adsorpsi vakum zonal, kompatibel dengan substrat fleksibel setebal 0,1mm, dan radius tekukan ≤3mm.
• Penentuan posisi berbantuan laser: Laser ultraviolet Coherent mengukir tanda mikro (dengan presisi 10μm) pada permukaan substrat fleksibel, membantu sistem penglihatan dalam mengoreksi kesalahan deformasi termal.

Industri 4.0 mempromosikan pengembangan lini produksi menuju perubahan model yang cepat (SMED), dan peralatan perlu mendukung mode "pengalihan satu klik":

• Pengumpan modular: Pengumpan Yamaha YRM20 dapat menyelesaikan pengalihan spesifikasi pita material dalam waktu 5 menit dan mendukung penyesuaian adaptif dari lebar pita dari 8mm hingga 56mm.
• Simulasi kembaran digital: Perangkat lunak Siemens Process Simulate mengoptimalkan jalur pemasangan melalui debugging virtual, mengurangi waktu perubahan model sebesar 30%.

• Model prediksi cacat: Platform NVIDIA Metropolis menganalisis data SPI dan AOI untuk melatih jaringan saraf untuk memprediksi cacat pencetakan pasta solder (tingkat akurasi >95%) dan menyesuaikan parameter proses di muka.
• Sistem kalibrasi belajar mandiri: Pengontrol AI KUKA dapat mengoptimalkan kurva percepatan pemasangan berdasarkan data historis, mengurangi risiko offset penerbangan komponen.

• Teknologi penyolderan suhu rendah: Pasta solder Sn-Bi-Ag (titik leleh 138℃) yang dikembangkan oleh Indium Technology cocok untuk penyolderan reflow suhu rendah, mengurangi konsumsi energi sebesar 40%.
• Sistem daur ulang limbah: ASM Eco Feed mendaur ulang plastik dan logam dalam sabuk limbah, dengan tingkat penggunaan kembali material hingga 90%.

Perangkat CPO (Co-packaged Optics) memerlukan pemasangan mesin optik dan chip listrik secara bersamaan. Peralatan baru perlu mengintegrasikan:

• Modul Penyelarasan Skala Nano: Sistem Penyelarasan Laser Zeiss mencapai penyelarasan sub-mikron dari pandu gelombang optik dan chip fotonik silikon melalui interferometer.
• Pengelasan tanpa kontak: Teknologi transfer maju yang diinduksi laser (LIFT) dapat secara tepat menempatkan komponen kristal fotonik, menghindari kerusakan tegangan mekanis.

Sebagai sistem saraf pusat manufaktur elektronik, evolusi teknologi mesin SMD secara langsung menentukan batas antara miniaturisasi dan kinerja tinggi produk elektronik. Dari pemasangan tingkat mikron komponen 01005 hingga lini produksi cerdas yang didorong AI, dari adaptasi substrat fleksibel hingga integrasi hibrida fotolistrik, inovasi peralatan menembus batas fisik dan hambatan proses. Dengan terobosan yang dibuat oleh produsen China seperti Huawei dan Han's Laser di bidang kontrol gerakan presisi dan pengelasan laser, industri SMD global akan mempercepat iterasinya menuju presisi tinggi, fleksibilitas tinggi, dan karbonisasi rendah, meletakkan dasar manufaktur untuk generasi perangkat elektronik berikutnya.