کاربرد و روند آینده فناوری نصب سطح (SMT) در تولید PCB

کاربرد و روند آینده فناوری نصب سطح (SMT) در تولید PCB

مقدمه
فناوری نصب سطح (SMT) به عنوان فرآیند اصلی تولید الکترونیک مدرن، محدودیت های فناوری نصب سوراخ سنتی (THT) را به طور کامل تغییر داده است.با نصب مستقیم قطعات الکترونیکی بدون سیم یا با سیم های کوتاه بر روی سطح صفحه مدار چاپی (PCBS)، SMT تراکم بالا، عملکرد بالا و کوچک سازی محصولات الکترونیکی را به دست می آورد.این مقاله به طور جامع تجزیه و تحلیل کاربرد SMT در تولید PCB از جنبه هایی مانند جریان فرآیند، مزایای فنی، چالش ها و روند آینده.

I. فرآیند تکنولوژیکی PCB SMT
فرآیند اصلی SMT شامل مراحل مانند آماده سازی مواد، چاپ خمیر خمیر، نصب قطعات، خمیر مجدد و بازرسی و تعمیر است.که می تواند به طور خاص به لینک های کلیدی زیر تقسیم شود::

پسته ی جوش دار چاپ شده
استفاده از یک شبکه فولادی و یک دستگاه چاپ صفحه برای چاپ دقیق چسب جوش بر روی پد های PCB. یکنواخت چسب جوش به طور مستقیم بر کیفیت جوش تاثیر می گذارد.لازم است از طریق بازرسی نوری (SPI) اطمینان حاصل شود که هیچ چاپ یا چسبندگی از دست رفته وجود ندارد..

نصب قطعات
دستگاه قرار دادن تکنولوژی نصب سطح (SMT) اجزای نصب سطح (SMD) را از طریق یک سیستم دید با دقت بالا و بازوی مکانیکی در موقعیت خمیر جوش قرار می دهد.برای تخته های دو طرفه، لازم است که بین طرف های A و B تمایز قائل شود و ممکن است برای تثبیت از خمیر های مختلف نقطه ذوب یا چسب های قرمز استفاده شود.

جوشاندن مجدد
در کوره جوش مجدد، خمیر جوش پس از گرم کردن، ذوب و خنک شدن، جوانه های جوش را تشکیل می دهد.کنترل دقیق منحنی دما کلید جلوگیری از جوش غلط و یا آسیب حرارتی به اجزای. 68

بازرسی و تعمیر
کیفیت جوش با استفاده از بازرسی نوری خودکار (AOI) ، بازرسی اشعه ایکس و غیره بررسی می شود و نقاط جوش معیوب ترمیم می شوند.مدارهای پیچیده هنوز نیاز به آزمایش عملکردی برای اطمینان از قابلیت اطمینان دارند 68.

برای فرآیند مونتاژ مخلوط (SMT همراه با اجزای سوراخ) ، باید جوش موج یا جوش دستی ترکیب شود، مانند نصب سطح اول و سپس سوراخ،یا ترکیبی از جوش دو طرفه و جوش موج. 69

۲- مزایا فنی SMT
محبوبیت SMT از مزایای جامع آن در بسیاری از جنبه ها بهره مند می شود:

کوچک سازی و تراکم بالا
حجم اجزای SMD 60٪ کوچکتر از اجزای سوراخ است و وزن آنها 75٪ کاهش یافته است، به طور قابل توجهی تراکم مسیر PCB را افزایش می دهد.آنها از نصب دو طرفه پشتیبانی می کنند و نیاز به حفاری را کاهش می دهند 2410.

ویژگی های فرکانس بالا و قابلیت اطمینان
طراحی سرب کوتاه باعث کاهش استحکام و ظرفیت انگل می شود و کارایی انتقال سیگنال را بهبود می بخشد.عملکرد ضد ارتعاش قوی است، و میانگین زمان بین شکست ها (MTBF) به طور قابل توجهی 27 افزایش می یابد.

موازنه هزینه و سود
کاهش تعداد لایه های PCB و منطقه برای کاهش هزینه های مواد و حمل و نقل؛ تولید خودکار، کمک های انسانی را کاهش می دهد و هزینه کلی می تواند 30 تا 50 درصد کاهش یابد410.

بهره وری تولید
فرآیند کاملا خودکار (مانند دستگاه قرار دادن سازگار با اجزای متعدد) زمان آماده سازی تولید را کوتاه می کند و از تولید با کارایی بالا در مقادیر زیادی پشتیبانی می کند.

چالش های SMT
علیرغم مزایای قابل توجهی که دارد، SMT هنوز محدودیت های فنی زیر را دارد:

تحمل فشارهای مکانیکی
اندازه ی مفصل جوش نسبتاً کوچک است و در محیط های مکرر اتصال و جدا کردن یا ارتعاش شدید مستعد شکست است.لازم است که اتصال 710 در ترکیب با تکنولوژی سوراخ از طریق تقویت شود.

محدودیت های قدرت بالا و انتشار گرما
قطعات با قدرت بالا (مانند ترانسفورماتورها) نیاز به انتشار گرما بالایی دارند و معمولاً نیاز به استفاده از طرح های سوراخ در ترکیب دارند، که پیچیدگی فرآیند را 79٪ افزایش می دهد.

پیچیدگی پردازش
الزامات دقت تراز بین لایه ها برای PCBS چند لایه بالا است. اگر انحراف تراز رخ دهد ممکن است باعث جابجایی قطعات شود و نرخ کار مجدد را 9٪ افزایش دهد.

IV. روند توسعه آینده
یکپارچه سازی و کوچک سازی بیشتر
با محبوبیت بسته های 01005 و حتی قطعات کوچکتر، SMT باعث کوچک شدن بیشتر محصولات الکترونیکی خواهد شد.در حالی که به چالش های چاپ خمیر جوش و دقت نصب 810.

تکنولوژی شناسایی هوشمند
هوش مصنوعی و یادگیری ماشین توانایی تشخیص نقص سیستم های AOI را افزایش می دهد، مداخله دستی را کاهش می دهد و کارایی تشخیص را بهبود می بخشد.

تکنولوژی تولید هیبریدی
ترکیب SMT، تکنولوژی سوراخ و چاپ سه بعدی می تواند نیازهای ساختارهای قدرتمند و پیچیده را برآورده کند.مانند طراحی صفحه های مدار هیبریدی در الکترونیک خودرو 79.

تولید سبز
ترویج فرآیند های جوش و جوش با دمای پایین بدون سرب پاسخ به الزامات حفاظت از محیط زیست است و مصرف انرژی را به میزان ۸٪ کاهش می دهد.

نتیجه گیری
تکنولوژی SMT با کارایی بالا، قابلیت اطمینان بالا و مزایای هزینه تبدیل به سنگ بنای صنعت تولید الکترونیک شده است.با وجود چالش هایی مانند قدرت مکانیکی و انتشار گرما، SMT به رهبری محصولات الکترونیکی به سمت عملکرد بالاتر و اندازه کوچکتر از طریق نوآوری های تکنولوژیکی و بهینه سازی فرآیند ادامه خواهد داد.هوش و سبز بودن جهت هاي اصلي تکامل آن خواهد بود، ارائه پشتیبانی فنی کلیدی برای زمینه های نوظهور مانند 5G و اینترنت اشیاء.