SMD makineleri: Elektronik imalatın hassasiyeti ve zekası için temel itici güç

Yüzeye Montaj Cihazı (SMD) teknolojisi, elektronik üretim alanında önemli bir süreçtir. Temel ekipmanı olan SMD makineleri (yüzeye montaj makineleri, reflow fırınları, denetim ekipmanları vb. dahil), mikro bileşenleri yüksek hızlı, yüksek hassasiyetli ve otomatik süreçlerle PCB alt tabakalarına hassas bir şekilde monte eder. 5G iletişimi, AIoT cihazları ve giyilebilir elektronik gibi alanlardaki patlayıcı büyüme ile birlikte, SMD makineleri mikron seviyesinde montaj, çoklu süreç entegrasyonu ve akıllı kontrolde sürekli olarak çığır açmıştır. Bu makale, üç boyuttan bir analiz yapmaktadır: temel teknolojiler, endüstriyel zorluklar ve gelecekteki eğilimler.

Yüzeye montaj teknolojisi (SMT) makinesi, SMD üretim hattının temel ekipmanıdır ve performansı hareket kontrolü, görsel konumlandırma ve besleme sistemi tarafından ortaklaşa belirlenir.

• Hareket kontrolü: Lineer motorlar ve manyetik kaldırma teknolojisi, montaj hızını saatte 150.000 CPH (saatteki bileşen sayısı) seviyesine çıkarır. Örneğin, Siemens SIPLACE TX serisi, parça başına 0,06 saniyelik ultra yüksek hızlı montaj elde etmek için paralel bir robot kol mimarisi kullanır.
• Görsel konumlandırma: Yapay zeka destekli çok spektrumlu görüntüleme teknolojileri (ASMPT'nin 3D AOI sistemi gibi), 01005 (0,4 mm*0,2 mm) bileşeninin polarite sapmasını, ±15μm konumlandırma doğruluğu ile tanımlayabilir.
• Besleme sistemi: Titreşimli disk ve Bant Besleyici, 0201'den 55mm*55mm'ye kadar olan bileşen boyut aralığını destekler. Panasonic NPM-DX serisi, esnek OLED ekranların eğimli yüzey montajını bile yapabilir.

• Reflow lehim fırını: Azot koruması ve çok sıcaklık bölgeli hassas sıcaklık kontrolü (±1℃) teknolojisi, lehim bağlantı noktası oksidasyonunu azaltabilir ve kurşunsuz lehim pastası (erime noktası 217-227℃) için uygundur. Huawei'nin 5G baz istasyonu PCB'si, BGA çiplerinin altındaki kabarcıkları ortadan kaldırmak için vakumlu reflow lehimleme teknolojisini kullanır ve boşluk oranı %5'ten azdır.
• Seçici Lazer Kaynağı (SLS): Minyatürleştirilmiş QFN ve CSP paketleri için, IPG Photonics tarafından geliştirilen fiber lazer, 0,2 mm'lik bir nokta çapı ile yerel kaynak sağlar ve ısıdan etkilenen bölge (HAZ) geleneksel sürece göre %60 azaltılır.

• 3D SPI (Lehim Pastası Algılama): Koh Young'un 3D ölçüm teknolojisi, köprüleme veya yanlış lehimlemeyi önlemek için Moire saçak projeksiyonu aracılığıyla lehim pastası kalınlığını (doğruluk ±2μm) ve hacim sapmasını algılar.
• AXI (Otomatik X-ışını Denetimi): YXLON'un mikro odaklı X-ışınları (1μm çözünürlükle), çok katmanlı PCB'lere nüfuz edebilir ve BGA'nın gizli lehim bağlantı noktası kusurlarını tanımlayabilir. Tesla Model 3'ün ECU kartının denetim verimliliği %40 artırılmıştır.

01005 bileşeni ve 0,3 mm aralıklı CSP paketi, yüzeye montaj makinesinin emme nozülünün vakum basınç kontrol doğruluğunun ±0,1kPa'ya ulaşmasını gerektirir ve aynı zamanda, elektrostatik adsorpsiyonun neden olduğu bileşen ofsetinin üstesinden gelinmesi gerekir. Çözümler şunları içerir:

• Kompozit malzeme emme nozülleri: Seramik kaplı emme nozülleri (Fuji NXT IIIc gibi), sürtünme katsayısını azaltır ve mikro bileşenleri toplamanın kararlılığını artırır.
• Dinamik basınç telafisi: Nordson DIMA sistemi, çip kırılmasını önlemek için gerçek zamanlı hava basıncı geri bildirimi aracılığıyla montaj basıncını (0,05-1N) otomatik olarak ayarlar.

Katlanabilir ekranlı telefonlar ve esnek sensörler, bileşenlerin PI (poliimid) alt tabakalarına monte edilmesini gerektirir. Geleneksel sert fikstürler, alt tabakaların deformasyonuna neden olma eğilimindedir. Yenilikçi çözümler şunları içerir:

• Vakum adsorpsiyon platformu: JUKI RX-7 yerleştirme makinesi, 0,1 mm kalınlığındaki esnek alt tabakalarla uyumlu, bölgesel vakum adsorpsiyonu kullanır ve bükülme yarıçapı ≤3mm'dir.
• Lazer destekli konumlandırma: Coherent'in ultraviyole lazeri, termal deformasyon hatalarını düzeltmede vizyon sistemine yardımcı olarak, esnek alt tabakaların yüzeyine mikro işaretler (10μm hassasiyetle) kazır.

Endüstri 4.0, üretim hatlarının hızlı model değişimi (SMED) yönünde gelişimini teşvik eder ve ekipmanın "tek tıkla geçiş" modunu desteklemesi gerekir:

• Modüler besleyici: Yamaha YRM20 besleyici, malzeme bant özelliklerinin geçişini 5 dakika içinde tamamlayabilir ve 8 mm'den 56 mm'ye kadar bant genişliğinin uyarlanabilir ayarını destekler.
• Dijital ikiz simülasyonu: Siemens Process Simulate yazılımı, model değiştirme süresini %30 azaltarak, sanal hata ayıklama yoluyla montaj yolunu optimize eder.

• Kusur tahmin modeli: NVIDIA Metropolis platformu, lehim pastası baskı kusurlarını tahmin etmek (%95'in üzerinde doğruluk oranı) ve süreç parametrelerini önceden ayarlamak için SPI ve AOI verilerini analiz ederek bir sinir ağı eğitir.
• Kendi kendine öğrenen kalibrasyon sistemi: KUKA'nın yapay zeka denetleyicisi, bileşen uçuş ofseti riskini azaltarak, montaj hızlanma eğrisini geçmiş verilere göre optimize edebilir.

• Düşük sıcaklıklı lehimleme teknolojisi: Indium Technology tarafından geliştirilen Sn-Bi-Ag lehim pastası (erime noktası 138℃), düşük sıcaklıklı reflow lehimleme için uygundur ve enerji tüketimini %40 azaltır.
• Atık geri dönüşüm sistemi: ASM Eco Feed, atık banttaki plastikleri ve metalleri geri dönüştürür ve malzeme yeniden kullanım oranı %90'a kadar çıkar.

CPO (Paketlenmiş Optik) cihazları, optik motorun ve elektrik çipinin aynı anda montajını gerektirir. Yeni ekipmanın entegre etmesi gerekir:

• Nanoölçekli Hizalama modülü: Zeiss Lazer Hizalama Sistemi, bir enterferometre aracılığıyla optik dalga kılavuzlarının ve silikon fotonik çiplerin mikron altı seviyede hizalanmasını sağlar.
• Temassız kaynak: Lazerle indüklenen ileri transfer (LIFT) teknolojisi, mekanik stres hasarından kaçınarak fotonik kristal bileşenleri hassas bir şekilde yerleştirebilir.

Elektronik üretimin merkezi sinir sistemi olarak, SMD makinelerinin teknolojik evrimi, elektronik ürünlerin minyatürleştirilmesi ve yüksek performans arasındaki sınırı doğrudan tanımlar. 01005 bileşenlerinin mikron seviyesinde montajından yapay zeka destekli akıllı üretim hatlarına, esnek alt tabaka adaptasyonundan fotoelektrik hibrit entegrasyona kadar, ekipman inovasyonu fiziksel sınırları ve süreç darboğazlarını aşmaktadır. Huawei ve Han's Laser gibi Çinli üreticilerin hassas hareket kontrolü ve lazer kaynağı alanlarındaki atılımlarıyla, küresel SMD endüstrisi, yüksek hassasiyet, yüksek esneklik ve düşük karbonlaşma yönünde hızlanacak ve yeni nesil elektronik cihazlar için üretim temelini oluşturacaktır.