đăng: 2024-08-02 Nguồn: Site
Công nghệ gắn trên bề mặt (SMT) là một phương pháp nổi bật được sử dụng trong việc lắp ráp các mạch điện tử trong đó các linh kiện được gắn trực tiếp lên bề mặt của bảng mạch in (PCBs).SMT Sản xuất đã trở thành tiêu chuẩn ngành nhờ tính hiệu quả, hiệu quả về chi phí và khả năng xử lý các ứng dụng mật độ cao.Bài viết này tìm hiểu quy trình sản xuất chi tiết của SMT, những lợi ích, hạn chế và thuật ngữ thiết yếu của nó.
Công nghệ gắn trên bề mặt (SMT) là phương pháp được sử dụng để sản xuất các mạch điện tử trong đó các bộ phận được gắn hoặc đặt trực tiếp lên bề mặt của PCB.Một thiết bị điện tử được tạo bằng cách sử dụng SMT được gọi là thiết bị gắn trên bề mặt (SMD). SMT cho phép tự động hóa việc đặt và hàn linh kiện, mang lại hiệu quả cao và quy trình sản xuất có thể mở rộng.Không giống như công nghệ xuyên lỗ, đòi hỏi phải khoan lỗ vào các thành phần PCB, SMT được hàn lên bề mặt, giúp quá trình này diễn ra nhanh hơn và phù hợp hơn với việc thu nhỏ.
Mật độ tăng: SMT cho phép mật độ thành phần cao hơn, điều này cần thiết để tạo ra các thiết bị điện tử nhỏ gọn và phức tạp hơn.
Cải thiện hiệu suất: Các thành phần SMT thường có điện trở và độ tự cảm thấp hơn ở kết nối, dẫn đến hiệu suất điện tốt hơn.
Tự động hóa: Dây chuyền sản xuất SMT có thể được tự động hóa cao, giảm chi phí lao động và tăng tốc độ sản xuất.
Hiệu quả về chi phí: Do tự động hóa và sử dụng ít vật liệu hơn (ví dụ: khoan ít lỗ hơn), SMT nhìn chung tiết kiệm chi phí hơn các phương pháp truyền thống.
độ tin cậy: Các thành phần SMT ít chịu ứng suất cơ học hơn vì chúng được hàn trực tiếp lên bề mặt PCB.
Sự phức tạp trong sửa chữa: Do kích thước nhỏ của các bộ phận SMT nên việc sửa chữa hoặc gia công lại chúng có thể khó khăn hơn so với các bộ phận xuyên lỗ.
Chi phí thiết lập ban đầu: Việc thiết lập SMT dây chuyền sản xuất có thể tốn kém do cần có thiết bị và máy móc chuyên dụng.
Quản lý nhiệt: SMT có thể đặt ra những thách thức trong việc quản lý nhiệt do các bộ phận được đặt gần nhau, khiến việc tản nhiệt trở nên khó khăn hơn.
Các SMT quy trình sản xuất bao gồm một số bước quan trọng, mỗi bước đòi hỏi độ chính xác và thiết bị chuyên dụng.Dưới đây là cái nhìn chi tiết về từng giai đoạn:
Bước đầu tiên trong quy trình sản xuất SMT là in kem hàn.Giấy nến hoặc màn hình được sử dụng để dán chất hàn lên các miếng đệm trên PCB nơi các bộ phận sẽ được đặt.Chất hàn dán bao gồm hỗn hợp các quả cầu hàn nhỏ và chất trợ dung, giúp chất hàn bám dính vào các miếng đệm PCB.Độ chính xác trong bước này là rất quan trọng, vì bất kỳ sự sai lệch nào cũng có thể dẫn đến lỗi ở sản phẩm cuối cùng.
Sau khi dán chất hàn, PCB sẽ di chuyển đến máy gắp và đặt.Máy này lấy các thiết bị gắn trên bề mặt từ cuộn hoặc khay và đặt chúng một cách chính xác vào PCB.Máy định vị sử dụng kết hợp bộ kẹp chân không và cơ khí để xử lý các bộ phận và hệ thống thị giác phức tạp nhằm đảm bảo vị trí chính xác.Hiệu suất và tốc độ của máy gắp và đặt rất quan trọng đối với năng suất tổng thể của dây chuyền sản xuất SMT.
Sau khi đặt thành phần, PCB trải qua quá trình hàn để gắn vĩnh viễn các thành phần.Có hai loại hàn chính được sử dụng trong sản xuất SMT:
hàn lại: Đây là phương pháp phổ biến nhất.PCB, hiện đã có sẵn các thành phần, được đưa qua lò chỉnh lại dòng.Lò làm nóng bo mạch một cách có kiểm soát, khiến kem hàn tan chảy và tạo thành kết nối chắc chắn giữa các bộ phận và miếng đệm PCB.
Hàn sóng: Được sử dụng ít thường xuyên hơn trong SMT, hàn sóng liên quan đến việc truyền PCB qua một làn sóng hàn nóng chảy.Phương pháp này phổ biến hơn trong lắp ráp xuyên lỗ nhưng có thể được sử dụng cho các bo mạch công nghệ hỗn hợp.
Kiểm soát chất lượng là một phần quan trọng trong quy trình sản xuất SMT.Việc kiểm tra đảm bảo rằng các bộ phận được đặt và hàn chính xác.Một số kỹ thuật được sử dụng:
Kiểm tra quang học tự động (AOI): Hệ thống AOI sử dụng máy ảnh để chụp ảnh của PCB và so sánh chúng với mẫu được xác định trước để phát hiện bất kỳ lỗi vị trí hoặc hàn nào.
Kiểm tra bằng tia X: Được sử dụng cho các bảng mạch phức tạp hơn hoặc nơi các thành phần bị ẩn khỏi tầm nhìn, kiểm tra bằng tia X có thể phát hiện các khuyết tật bên trong trong các mối hàn và xác minh chất lượng của các kết nối.
Kiểm tra thủ công: Mặc dù ít phổ biến hơn do tự động hóa, việc kiểm tra thủ công đôi khi được sử dụng cho các bo mạch phức tạp hoặc có độ tin cậy cao.
Sau khi kiểm tra, PCB sẽ trải qua quá trình kiểm tra chức năng để đảm bảo nó hoạt động chính xác.Có một số loại bài kiểm tra, bao gồm:
Kiểm tra trong mạch (ICT): ICT sử dụng đầu dò điện để kiểm tra từng thành phần riêng lẻ trên PCB.
Thử nghiệm chức năng: Điều này liên quan đến việc kiểm tra PCB theo cách mô phỏng môi trường sử dụng cuối của nó để đảm bảo nó hoạt động như mong đợi.
Khi PCB đã vượt qua tất cả các cuộc kiểm tra và thử nghiệm, nó sẽ chuyển sang giai đoạn lắp ráp cuối cùng.Điều này có thể bao gồm các bước bổ sung như gắn tản nhiệt, vỏ hoặc đầu nối.Cuối cùng, sản phẩm hoàn thiện sẽ được đóng gói và chuẩn bị giao cho khách hàng.
SMT dây chuyền sản xuất được thiết kế để tối ưu hóa hiệu quả và chất lượng của quy trình sản xuất.Những dây chuyền này bao gồm một số máy được kết nối với nhau, mỗi máy thực hiện một chức năng cụ thể trong quá trình lắp ráp.Cách bố trí và cấu hình của dây chuyền sản xuất SMT có thể khác nhau tùy thuộc vào độ phức tạp của sản phẩm được sản xuất và yêu cầu về khối lượng sản xuất.Các thành phần chính của dây chuyền sản xuất SMT bao gồm:
Máy in dán hàn: Những máy này dán chất hàn vào PCB với độ chính xác cao.
Máy nhặt và đặt: Máy tự động đặt các thành phần vào PCB.
Lò nướng lại: Thiết bị dùng để làm nóng PCB và hàn lại miếng dán hàn.
Hệ thống kiểm tra: AOI và máy chụp X-quang để đảm bảo kiểm soát chất lượng.
Băng tải Hệ thống: Dùng để vận chuyển PCBs giữa các công đoạn khác nhau của dây chuyền sản xuất.
Thiết kế và hiệu suất của dây chuyền sản xuất SMT là rất quan trọng để đạt được năng suất cao và duy trì chi phí sản xuất cạnh tranh.
Việc hiểu thuật ngữ được sử dụng trong quá trình sản xuất SMT là điều cần thiết đối với bất kỳ ai tham gia vào quy trình này.Dưới đây là một số thuật ngữ chính:
PCB (Bảng mạch in): Bảng mạch mà các thành phần được gắn vào.
SMD (Thiết bị gắn trên bề mặt): Các bộ phận được thiết kế để gắn trên bề mặt.
miếng kim thuộc mỏng: Mẫu dùng để dán chất hàn vào PCB.
Tuôn ra: Một chất làm sạch hóa học giúp chất hàn bám dính vào các miếng đệm PCB.
hàn lại: Một quá trình nung chảy chất hàn để tạo ra các kết nối điện.
AOI (Kiểm tra quang học tự động): Một hệ thống thị giác máy được sử dụng để kiểm soát chất lượng.
BGA (Mảng lưới bóng): Một loại bao bì dành cho mạch tích hợp sử dụng bi hàn để kết nối với PCB.
Công nghệ Surface Mount (SMT) đã cách mạng hóa ngành sản xuất điện tử bằng cách cho phép sản xuất các PCB mật độ cao, hiệu suất cao theo cách tiết kiệm chi phí.Quy trình sản xuất SMT bao gồm một số bước quan trọng, từ in dán hàn đến lắp ráp cuối cùng, mỗi bước đều yêu cầu thiết bị chuyên dụng và chính xác.Bằng cách hiểu được sự phức tạp của dây chuyền sản xuất SMT, các nhà sản xuất có thể tối ưu hóa quy trình của mình, giảm chi phí và sản xuất các thiết bị điện tử chất lượng cao, đáng tin cậy.Cho dù bạn là một chuyên gia dày dạn kinh nghiệm hay là người mới tham gia lĩnh vực này thì việc nắm bắt các nguyên tắc cơ bản của SMT là điều cần thiết để thành công trong ngành điện tử hiện đại.