เครื่อง SMD: เครื่องขับเคลื่อนหลักของความแม่นยําและความฉลาดในการผลิตอิเล็กทรอนิกส์

เทคโนโลยี Surface Mount Device (SMD) เป็นกระบวนการสำคัญในด้านการผลิตอิเล็กทรอนิกส์ อุปกรณ์หลักของมัน-เครื่อง SMD (รวมถึงเครื่องยึดพื้นผิวเตาอบรีดว์, อุปกรณ์ตรวจสอบ ฯลฯ )-ประกอบองค์ประกอบไมโครอย่างแม่นยำลงบนพื้นผิว PCB ผ่านกระบวนการความเร็วสูงความแม่นยำสูงและอัตโนมัติ ด้วยการเติบโตที่ระเบิดได้ในสาขาต่าง ๆ เช่นการสื่อสาร 5G อุปกรณ์ AIOT และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สวมใส่ได้เครื่อง SMD ได้สร้างความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องในการติดตั้งระดับไมครอนการรวมหลายกระบวนการและการควบคุมอัจฉริยะ บทความนี้ดำเนินการวิเคราะห์จากสามมิติ: เทคโนโลยีหลักความท้าทายของอุตสาหกรรมและแนวโน้มในอนาคต

เครื่องเทคโนโลยี Surface Mount (SMT) เป็นอุปกรณ์หลักของสายการผลิต SMD และประสิทธิภาพของมันถูกกำหนดร่วมกันโดยการควบคุมการเคลื่อนไหวการวางตำแหน่งด้วยภาพและระบบการให้อาหาร

• การควบคุมการเคลื่อนไหว: มอเตอร์เชิงเส้นและเทคโนโลยีการลอยแม่เหล็กเพิ่มความเร็วในการติดตั้งเป็น 150,000 CPH (ส่วนประกอบต่อชั่วโมง) ตัวอย่างเช่นซีรีส์ซีเมนส์ Siplace TX ใช้สถาปัตยกรรมแขนหุ่นยนต์คู่ขนานเพื่อให้ได้การติดตั้งความเร็วสูงเป็นพิเศษ 0.06 วินาทีต่อชิ้น
• การวางตำแหน่งด้วยภาพ: เทคโนโลยีการถ่ายภาพหลายครั้งที่ขับเคลื่อนด้วย AI (เช่นระบบ 3D AOI ของ ASMPT) สามารถระบุความเบี่ยงเบนของขั้วของส่วนประกอบ 01005 (0.4 มม.*0.2 มม.) โดยมีความแม่นยำในการวางตำแหน่ง±15μM
• ระบบการให้อาหาร: แผ่นดิสก์และเทปที่สั่นสะเทือนรองรับขนาดส่วนประกอบตั้งแต่ 0201 ถึง 55 มม.*55 มม. ซีรีย์ Panasonic NPM-DX สามารถจัดการกับการติดตั้งพื้นผิวโค้งของหน้าจอ OLED ที่ยืดหยุ่นได้

• เตารีดรีดรีว์: การป้องกันไนโตรเจนและการควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำของเขตอุณหภูมิ (± 1 ℃) สามารถลดการเกิดออกซิเดชันร่วมกันได้และเหมาะสำหรับการวางประสานที่ปราศจากตะกั่ว PCB ฐาน 5G ของ Huawei ใช้เทคโนโลยีการบัดกรีรีมสูญญากาศเพื่อกำจัดฟองด้านล่างของชิป BGA โดยมีอัตราโมฆะน้อยกว่า 5%
• Selective Laser Welding (SLS): สำหรับแพ็คเกจ QFN และ CSP ขนาดเล็กเลเซอร์ไฟเบอร์ที่พัฒนาโดย IPG Photonics ประสบความสำเร็จในการเชื่อมในท้องถิ่นผ่านเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.2 มม. และโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน (HAZ) ลดลง 60% เมื่อเทียบกับกระบวนการดั้งเดิม

• 3D SPI (การตรวจจับการวางบัดกรี): เทคโนโลยีการวัด 3 มิติของ KOH Young ตรวจจับความหนาของการบัดกรี (ความแม่นยำ±2μm) และการเบี่ยงเบนปริมาตรผ่านการฉายภาพ Moire เพื่อป้องกันการเชื่อมหรือการบัดกรีเท็จ
• AXI (การตรวจสอบรังสีเอกซ์อัตโนมัติ): รังสีเอกซ์ไมโครโฟกัสของ YXLON (ด้วยความละเอียด1μm) สามารถเจาะ PCBs หลายชั้นและระบุข้อบกพร่องข้อต่อประสานที่ซ่อนอยู่ของ BGA ประสิทธิภาพการตรวจสอบของคณะกรรมการ ECU ของ Tesla Model 3 เพิ่มขึ้น 40%

ส่วนประกอบ 01005 และแพ็คเกจ CSP ระยะห่าง 0.3 มม. กำหนดให้ความแม่นยำในการควบคุมแรงดันสูญญากาศของหัวฉีดดูดของเครื่องเมาท์บนพื้นผิวถึง± 0.1kpa และในเวลาเดียวกันส่วนประกอบที่เกิดจากการดูดซับไฟฟ้าสถิตจะต้องเอาชนะ โซลูชั่นรวมถึง:

• หัวฉีดดูดวัสดุคอมโพสิต: หัวฉีดดูดเคลือบเซรามิก (เช่น Fuji NXT IIIC) ลดค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานและเพิ่มความเสถียรของการหยิบองค์ประกอบไมโคร
• การชดเชยแรงดันแบบไดนามิก: ระบบ Nordson Dima จะปรับความดันการติดตั้งโดยอัตโนมัติ (0.05-1N) ผ่านข้อเสนอแนะความดันอากาศแบบเรียลไทม์เพื่อป้องกันการแตกของชิป

โทรศัพท์หน้าจอแบบพับได้และเซ็นเซอร์ที่ยืดหยุ่นต้องการส่วนประกอบที่จะติดตั้งบนพื้นผิว Pi (polyimide) การติดตั้งที่เข้มงวดแบบดั้งเดิมมีแนวโน้มที่จะก่อให้เกิดการเสียรูปของสารตั้งต้น โซลูชั่นที่เป็นนวัตกรรมรวมถึง:

• แพลตฟอร์มการดูดซับสูญญากาศ: เครื่องวางตำแหน่ง JUKI RX-7 ใช้การดูดซับสูญญากาศแบบ Zonal เข้ากันได้กับพื้นผิวที่มีความยืดหยุ่นหนา 0.1 มม. และรัศมีการดัดคือ≤3mm
• การวางตำแหน่งด้วยเลเซอร์ช่วย: Micro-Marks เลเซอร์อัลตราไวโอเลตของ Coherent (ด้วยความแม่นยำ10μm) บนพื้นผิวของพื้นผิวที่ยืดหยุ่นช่วยให้ระบบการมองเห็นในการแก้ไขข้อผิดพลาดการเสียรูปความร้อน

อุตสาหกรรม 4.0 ส่งเสริมการพัฒนาสายการผลิตไปสู่การเปลี่ยนแปลงแบบจำลองอย่างรวดเร็ว (SMED) และอุปกรณ์จำเป็นต้องสนับสนุนโหมด "การสลับแบบคลิกเดียว":

• ตัวป้อนแบบแยกส่วน: ตัวป้อนยามาฮ่า YRM20 สามารถเปลี่ยนข้อกำหนดเทปวัสดุได้ภายใน 5 นาทีและรองรับการปรับตัวของแบนด์วิดท์จาก 8 มม. ถึง 56 มม.
• การจำลองแบบ Digital Twin: ซีเมนส์กระบวนการจำลองซอฟต์แวร์ปรับเส้นทางการติดตั้งให้เหมาะสมผ่านการดีบักเสมือนจริงลดเวลาเปลี่ยนโมเดล 30%

• แบบจำลองการทำนายข้อบกพร่อง: แพลตฟอร์ม Nvidia Metropolis วิเคราะห์ข้อมูล SPI และ AOI เพื่อฝึกอบรมเครือข่ายประสาทเพื่อทำนายข้อบกพร่องในการพิมพ์บัดกรี (อัตราความแม่นยำ> 95%) และปรับพารามิเตอร์กระบวนการล่วงหน้า
• ระบบการสอบเทียบการเรียนรู้ด้วยตนเอง: คอนโทรลเลอร์ AI ของ Kuka สามารถเพิ่มประสิทธิภาพของเส้นโค้งการเร่งความเร็วในการติดตั้งตามข้อมูลในอดีตลดความเสี่ยงของการชดเชยการบินส่วนประกอบ

• เทคโนโลยีการบัดกรีอุณหภูมิต่ำ: Sn-Bi-Ag Bolder Paste (จุดหลอมเหลว 138 ℃) ที่พัฒนาโดยเทคโนโลยีอินเดียมเหมาะสำหรับการบัดกรี reflow อุณหภูมิต่ำลดการใช้พลังงาน 40%
• ระบบรีไซเคิลของเสีย: ASM Eco Feed Recycles พลาสติกและโลหะในสายพานของเสียโดยมีอัตราการใช้วัสดุซ้ำสูงถึง 90%

อุปกรณ์ CPO (Optics ที่บรรจุภัณฑ์ร่วม) ต้องการการติดตั้งพร้อมกันของเครื่องยนต์ออพติคอลและชิปไฟฟ้าพร้อมกัน อุปกรณ์ใหม่จำเป็นต้องรวม:

• โมดูลการจัดตำแหน่งระดับนาโน: ระบบการจัดตำแหน่งเลเซอร์ Zeiss ได้รับการจัดตำแหน่งระดับย่อยไมครอนของท่อนำคลื่นแสงและชิปโทนิคซิลิคอนผ่านเครื่องวัดอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์
• การเชื่อมแบบไม่สัมผัส: เทคโนโลยีการถ่ายโอนไปข้างหน้า (LIFT) ที่เกิดจากเลเซอร์สามารถวางส่วนประกอบคริสตัลโทนิคได้อย่างแม่นยำหลีกเลี่ยงความเสียหายต่อความเครียดทางกล

ในฐานะที่เป็นระบบประสาทส่วนกลางของการผลิตทางอิเล็กทรอนิกส์วิวัฒนาการทางเทคโนโลยีของเครื่อง SMD จะกำหนดขอบเขตระหว่างการย่อขนาดโดยตรงและประสิทธิภาพสูงของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ จากการติดตั้งระดับไมครอนที่ 01005 ส่วนประกอบไปจนถึงสายการผลิตอัจฉริยะที่ขับเคลื่อนด้วย AI จากการปรับตัวของสารตั้งต้นที่ยืดหยุ่นไปจนถึงการรวมไฮบริดโฟโตอิเล็กทริกนวัตกรรมอุปกรณ์กำลังผ่านขีด จำกัด ทางกายภาพและคอขวดของกระบวนการ ด้วยความก้าวหน้าของผู้ผลิตชาวจีนเช่นเลเซอร์ Huawei และ Han ในด้านการควบคุมการเคลื่อนไหวที่แม่นยำและการเชื่อมด้วยเลเซอร์อุตสาหกรรม SMD ทั่วโลกจะเร่งการทำซ้ำไปสู่ความแม่นยำสูงความยืดหยุ่นสูงและคาร์บอนต่ำ