Yüzey Montaj Teknolojisinde (SMT) Seçme ve Yerleştirme Süreci: Temel İlkeler, Teknik Zorluklar ve Gelecek

Yüzey Montaj Teknolojisinde (SMT) Seçme ve Yerleştirme Süreci: Temel İlkeler, Teknik Zorluklar ve Gelecek

Evrim
Tanıtım
Seç ve yerleştirme (Yüzey Montaj Teknolojisi) işlemi, yüzey montaj teknolojisinin (SMT) temel bağlantısıdır.mikroelektronik bileşenleri basılı devre kartında (PCB) yüksek hassasiyetli otomatik ekipmanlar aracılığıyla belirlenmiş konumlara hassas bir şekilde monte edenBu süreç elektronik ürünlerin güvenilirliğini, üretim verimliliğini ve entegrasyon derecesini doğrudan belirler.Nesnelerin İnterneti ve Otomobil Elektronikleri, Pick and Place teknolojisi sürekli olarak doğruluk ve hızın sınırlarını aşarak modern elektronik üretiminin temel taşı haline geldi.Bu makalede, ekipman yapısı gibi yönlerden bu işlemin çalışma mekanizması ve gelişim yönü kapsamlı bir şekilde analiz edilecek., çalışma prensibi, temel teknik zorluklar ve gelecek eğilimler.

I. Al ve yerleştirme cihazının temel yapısı ve çalışma prensibi
Pick and Place cihazı (yüzey montaj makinesi) birden fazla hassasluk modülü ile birlikte çalışır ve çekirdek yapısı şunları içerir:

Besleme sistemi
Besleme sistemi, bant, boru veya tepsideki bileşenleri besleyici aracılığıyla toplama pozisyonuna taşır.Teyp besleyicisi bileşenlerin sürekli tedarikini sağlamak için malzeme bantını tahrik etmek için dişliler kullanırSallayan toplu besleyici besleme ritmini titreşim frekansı (200-400Hz) ile ayarlar.

Görsel konumlandırma sistemi
Yüzey montaj teknolojisi (SMT) yerleştirme makinesi yüksek çözünürlüklü kameralar ve görüntü işleme algoritmaları ile donatılmıştır.PCB'deki İşaret noktalarını ve bileşen özelliklerini belirleyerek (pin aralıkları ve kutupluk işaretleri gibi)Örneğin, uçuş vizyonu hizalama teknolojisi, robot kolunun hareketi sırasında bileşen tanımlamayı tamamlayabilir.ve montaj hızı 150'e kadar ulaşabilirSaatte 48 puan.

Montaj başı ve emme nozu
Yerleştirme başı, birden fazla emici nozelden (genellikle 2 ila 24 emici nozel) paralel bir tasarım benimser ve bileşenleri boşluk negatif basıncı (-70 kpa ila -90 kpa) ile emiyor.Farklı boyutlarda bileşenler özel emme nozelleriyle eşleştirilmelidir.: 0402 bileşenleri, 0,3 mm diyaframlı emme nozeleri kullanırken, QFP gibi daha büyük bileşenler, emme kuvvetini 79 oranında artırmak için daha büyük emme nozeleri gerektirir.

Hareket kontrol sistemi
X-Y-Z üç eksenli servo tahrik sistemi, doğrusal kaydırma rayı ile birlikte, yüksek hızlı (≥30,000CPH) hassas hareket elde eder.hareket hızı, inersi etkisini en aza indirmek için azaltılır., mikro bileşenler alanında, verimliliği artırmak için yüksek hızlı yol optimizasyon algoritması kabul edilir.

Süreç akışında kilit teknik bağlantılar
Seçim ve Yerleme süreci, ön uç ve arka uç süreçleriyle yakından koordine edilmelidir.

Lehimli pasta baskı ve SPI tespiti
Lehimli pasta, lazer çelik ağ üzerinden PCB bantlarına basılır (açılış hatası ≤5% ile).Squeegee basıncı (3-5kg/cm2) ve baskı hızı (20-50mm/s) lehimli pasta kalınlığını doğrudan etkiler (%15 hata ile)Yazdıktan sonra, hacim ve şekil, 3D lehimli pastayı denetleme (SPI) yoluyla 410 standardına uygun olmasını sağlar.

Bileşen seçimi ve montajı
Yerleştirme kafası Feida'dan malzeme aldıktan sonra, görsel sistem bileşenlerin açısal kaymasını (θ eksen rotasyon telafi) ve yerleştirme basıncını (0.3-0.5N) lehimli pastanın çökmesini önlemek için hassas bir şekilde kontrol edilmelidir.Örneğin, BGA çipi, 410. lehim etkisini optimize etmek için ek bir egzoz deliği tasarımı gerektirir.

Geri akış kaynak ve sıcaklık kontrolü
Geri akışlı lehimleme fırını dört aşamaya ayrılır: ön ısıtma, daldırma, geri akış ve soğutma.Zirve sıcaklığı (235-245°C kurşunsuz işlem için) 40-90 saniye boyunca kesin bir şekilde korunmalıdır.. Soğutma hızı (4-6 °C/s) lehimli eklemin kırılmasını önlemek için kullanılır. Sıcak hava motor hızı (1500-2500 rpm) sıcaklık eşitliğini (± 5 °C) sağlar.

Kalite denetimi ve onarım
Otomatik Optik Denetim (AOI), çok açılı ışık kaynakları aracılığıyla %1'den az bir yanlış yargı oranı ile kaydırma ve yanlış lehim gibi kusurları tespit eder.X-ışını denetimi (AXI), BGA gibi gizli lehimli eklemlerin iç kusur analizi için kullanılırOnarım sürecinde sıcak hava tabancaları ve sabit sıcaklıklı lehim demirleri kullanılır. Onarımdan sonra ikincil fırın doğrulanması gerekir.

Iii. Teknik Zorluklar ve Yenilikçi Çözümler
Teknolojinin olgunlaşmasına rağmen, Pick and Place hala aşağıdaki temel zorluklarla karşı karşıya:

Mikro bileşenlerin montaj doğruluğunu artırmak
Bileşen 01005 (0,4 mm×0,2 mm) ±25μm bir montaj doğruluğu gerektirir.Malzemenin uçmasını veya sapmasını önlemek için nano ölçekli çelik ağ (kalınlığı ≤50μm) ve uyarlanabilir vakum emici nozel teknolojisi benimsenmelidir 410.

Düzensiz bileşenler ve yüksek yoğunluklu bağlantılar
QFN ambalajı için, çelik ağ 0.1mm'ye inceltilmeli ve egzoz delikleri eklenmelidir.,ve lazer delme doğruluğu 0.1mm 410'dan daha az olmalıdır.

Isıya duyarlı elemanların korunması
LED gibi bileşenlerin geri akış süresi, lenslerin sararmasını önlemek için % 20'ye kadar kısaltılmalıdır.Sıcak hava kaynaklarında azot koruması (oksijen içeriği ≤1000ppm) oksidasyondan kaynaklanan yanlış kaynakları azaltabilir 47.

IV. Gelecekteki Gelişme Eğilimleri
İstihbarat ve yapay zekânın entegrasyonu
Yapay zeka AOI sistemine derinlemesine entegre edilecek ve kusur kalıpları makine öğrenimi ile tanımlanacak ve yanlış yargılama oranı% 0.5'den azına düşecek.Tahmin edici bakım sistemleri, ekipman arızaları konusunda erken uyarı yapabilir, kesinti süresini %30 azaltır410.

Yüksek esneklik üretimi
Modüler yüzey montaj teknolojisi (SMT) makinesi, üretim görevlerinin hızlı bir şekilde değiştirilmesini destekler ve MES sistemiyle birlikte çok çeşitlilikli ve küçük partili üretimi mümkün kılar.AGV ve akıllı depolama sistemleri malzeme hazırlama süresini %50 azaltabilir.

Yeşil üretim teknolojisi
Kurşunsuz lehim (Sn-Ag-Cu alaşımı) ve düşük sıcaklıkta kaynak işlemlerinin yaygınlaşması, enerji tüketimini % 20 oranında düşürdü.VOC emisyonlarını %90 azaltmak310.

Heterogen entegrasyon ve gelişmiş ambalajlama
5G ve yapay zeka yongaları için 3D-IC teknolojisi, yüzey montaj teknolojisi (SMT) makinelerinin ultra ince substratlara (≤ 0,2 mm) ve yüksek hassasiyetli yığmaya (± 5μm) doğru gelişimini yönlendiriyor.ve lazer destekli yerleştirme teknolojisi anahtar olacak.

Sonuçlar
Pick and Place süreci, yüksek yoğunluk ve yüksek güvenilirlik doğrultusunda elektronik imalatın ilerlemesini, hassas makinelerin ortak yenilikçiliği yoluyla sürekli olarak teşvik eder.Akıllı algoritmalar ve malzeme bilimiNanoskaladaki emme nozellerinden yapay zekaya dayalı algılama sistemlerine,Teknolojik gelişme sadece üretim verimliliğini artırmakla kalmadı, akıllı telefonlar gibi gelişen alanlara da temel destek sağladı.Gelecekte, akıllı ve yeşil imalatın derinleşmesiyle,Bu süreç, elektronik endüstrisinin yenilikçiliğinde daha önemli bir rol oynayacaktır..