đăng: 2024-08-23 Nguồn: Site
Công nghệ gắn trên bề mặt (SMT) là phương pháp được sử dụng trong sản xuất điện tử trong đó các linh kiện được gắn trực tiếp lên bề mặt bảng mạch in (PCBs). SMT đã trở thành quy trình sản xuất tiêu chuẩn trong ngành điện tử nhờ tính hiệu quả, tiết kiệm chi phí và khả năng sản xuất các thiết bị điện tử nhỏ gọn, hiệu suất cao. Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá chi tiết quy trình sản xuất SMT, bao gồm từng bước và các thuật ngữ liên quan.
Trước khi đi sâu vào quy trình sản xuất SMT, điều quan trọng là phải hiểu một số thuật ngữ chính:
PCB (Bảng mạch in): Một bảng mạch được sử dụng trong điện tử để hỗ trợ cơ học và kết nối điện các linh kiện điện tử.
SMD (Thiết bị gắn trên bề mặt): Các thành phần được thiết kế để gắn trực tiếp lên bề mặt của PCB.
Dán hàn: Hỗn hợp bột hàn và chất trợ dung dùng để gắn các SMD vào các PCB.
hàn lại: Một quá trình trong đó chất hàn được nung nóng đến điểm nóng chảy để tạo ra các kết nối cơ và điện lâu dài giữa các bộ phận và PCB.
AOI (Kiểm tra quang học tự động): Quy trình kiểm tra trực quan dựa trên máy sử dụng camera để phát hiện lỗi trong PCB giây.
AXI (Kiểm tra bằng tia X tự động): Phương pháp kiểm tra sử dụng tia X để kiểm tra các mối hàn và các kết nối ẩn bên dưới các bộ phận.
SPI (Kiểm tra dán hàn): Quá trình kiểm tra chất lượng ứng dụng dán hàn trên PCB.
Quy trình sản xuất SMT bao gồm một số bước, mỗi bước đều quan trọng để đảm bảo vị trí và mối hàn đáng tin cậy của các bộ phận điện tử trên PCB. Dưới đây là thông tin tổng quan chi tiết về từng bước trong quy trình SMT.
Bước đầu tiên trong SMT quy trình sản xuất đang bôi kem hàn lên PCB. Kem hàn là một chất dính được làm từ những quả bóng hàn nhỏ trộn với chất trợ dung. Nó được áp dụng cho các khu vực của PCB nơi các thành phần sẽ được gắn, thường là trên các miếng kim loại.
miếng kim thuộc mỏng Căn chỉnh: Một khuôn tô kim loại có các đường cắt tương ứng với các vị trí của miếng hàn trên PCB được đặt phía trên bảng. Giấy nến hoạt động như một mặt nạ để đảm bảo rằng chất hàn chỉ được áp dụng cho những khu vực mong muốn.
Dán ứng dụng: Dụng cụ vắt hoặc dụng cụ tương tự phết miếng dán hàn lên khuôn tô, buộc nó xuyên qua các lỗ trên PCB bên dưới. Độ dày và tính đồng nhất của lớp dán là rất quan trọng để đảm bảo việc gắn và hàn các thành phần thích hợp.
miếng kim thuộc mỏng Xóa: Khuôn tô được nhấc ra một cách cẩn thận, để lại lớp kem hàn được lắng đọng chính xác trên miếng đệm PCB.
Ứng dụng dán hàn thích hợp là rất quan trọng vì nó quyết định chất lượng của các mối hàn và độ tin cậy của lắp ráp tổng thể.
Sau khi bôi kem hàn, bước tiếp theo là Kiểm tra dán hàn (SPI). Bước này rất quan trọng để đảm bảo rằng kem hàn được dán chính xác trên PCB.
Kiểm tra tự động: Máy SPI sử dụng camera và cảm biến để quét PCB và đo thể tích, chiều cao, diện tích cũng như vị trí của cặn hàn.
Kiểm soát chất lượng: Dữ liệu kiểm tra được phân tích để phát hiện bất kỳ khiếm khuyết nào, chẳng hạn như dán không đủ, dán thừa hoặc cặn không thẳng hàng. Những khiếm khuyết này có thể dẫn đến các mối hàn kém, đặt sai vị trí các bộ phận hoặc đoản mạch.
Vòng phản hồi: Nếu phát hiện thấy lỗi, có thể thực hiện điều chỉnh đối với thiết lập máy in dán hàn hoặc xử lý các tham số để khắc phục sự cố. Vòng phản hồi này đảm bảo ứng dụng dán hàn chất lượng cao.
Khi kem hàn đã được kiểm tra và xác minh, bước tiếp theo là Gắn chip, còn được gọi là vị trí thành phần.
Chuẩn bị thành phần: SMT thành phần, hoặc SMD, được cung cấp ở dạng cuộn, khay hoặc ống và được đưa vào máy gắp và đặt.
Chọn và đặt: Máy gắp và đặt sử dụng các cánh tay robot được trang bị vòi hút chân không để gắp các bộ phận từ bộ cấp liệu và đặt chúng lên các miếng đệm được hàn trên PCB. Độ chính xác cao của máy đảm bảo các bộ phận được định vị chính xác theo thiết kế PCB.
Căn chỉnh và vị trí: Máy sử dụng hệ thống thị giác và thuật toán căn chỉnh để đảm bảo từng bộ phận được đặt chính xác. Tốc độ và độ chính xác của các máy gắp và đặt hiện đại cho phép năng suất sản xuất cao.
Lắp chip là một bước quan trọng vì bất kỳ sự sai lệch hoặc đặt sai vị trí nào cũng có thể dẫn đến các bo mạch bị lỗi và cần phải làm lại hoặc loại bỏ tốn kém.
Sau khi sắp xếp các thành phần một cách tự động, thường cần có một Kiểm tra trực quan và vị trí của một số thành phần bằng tay.
Kiểm tra trực quan: Người vận hành có tay nghề cao kiểm tra bảng mạch bằng mắt thường để kiểm tra các bộ phận bị lệch, các bộ phận bị thiếu hoặc bất kỳ khiếm khuyết rõ ràng nào mà máy có thể đã bỏ sót. Bước này thường được thực hiện bằng cách sử dụng các công cụ phóng đại hoặc kính hiển vi.
Vị trí thành phần thủ công: Một số thành phần, đặc biệt là những thành phần không chuẩn, lớn hoặc nhạy cảm, có thể cần phải được đặt thủ công. Điều này có thể bao gồm các đầu nối, máy biến áp hoặc các bộ phận có hình dạng kỳ lạ mà máy tự động không thể xử lý hiệu quả.
Điều chỉnh: Nếu phát hiện thấy các bộ phận bị đặt sai vị trí hoặc bị thiếu, người vận hành có thể điều chỉnh hoặc thêm các bộ phận này theo cách thủ công để đảm bảo tất cả các bộ phận được đặt đúng vị trí trước khi hàn.
Bước này giúp đảm bảo rằng mọi lỗi từ quy trình tự động đều được phát hiện sớm, giảm các lỗi tiềm ẩn trong sản phẩm cuối cùng.
Khi tất cả các thành phần đã được đặt đúng chỗ, cụm PCB sẽ chuyển sang hàn lại, nơi mà chất hàn được nấu chảy để tạo thành các kết nối cơ và điện vĩnh viễn.
Vùng làm nóng trước: Bộ phận PCB được làm nóng dần dần trong lò nung lại để loại bỏ hơi ẩm và đưa bo mạch cũng như các bộ phận về nhiệt độ ngay dưới điểm nóng chảy của chất hàn.
Khu ngâm: Nhiệt độ được duy trì để kích hoạt chất trợ dung trong kem hàn, giúp làm sạch bề mặt kim loại và chuẩn bị cho quá trình hàn.
Vùng chỉnh lại dòng: Nhiệt độ tăng nhanh lên trên điểm nóng chảy của chất hàn, làm cho các viên hàn tan chảy và hình thành các mối hàn giữa các bộ phận và miếng đệm PCB.
Vùng làm mát: Bộ phận lắp ráp được làm nguội từ từ để làm cứng các mối hàn, đảm bảo kết nối cơ và điện chắc chắn.
Hàn nóng chảy lại rất quan trọng vì nó quyết định chất lượng của các mối hàn, ảnh hưởng đến hiệu suất và độ tin cậy của thiết bị điện tử cuối cùng.
Sau khi hàn nóng chảy lại, việc lắp ráp trải qua Kiểm tra quang học tự động (AOI) để phát hiện bất kỳ khiếm khuyết nào trong việc đặt hoặc hàn các bộ phận.
Hình ảnh độ phân giải cao: Máy AOI sử dụng camera có độ phân giải cao để ghi lại hình ảnh chi tiết của tổ hợp PCB từ nhiều góc độ.
Phân tích hình ảnh: Máy so sánh các hình ảnh đã chụp với một tham chiếu tốt đã biết, tìm kiếm những sai lệch như thiếu linh kiện, phân cực sai, cầu hàn hoặc bia mộ (trong đó các linh kiện đứng ở một đầu).
Phát hiện khuyết tật: Hệ thống AOI gắn cờ mọi lỗi để xem xét. Các bo mạch có khiếm khuyết được phát hiện sẽ được gửi đi làm lại hoặc đánh dấu để kiểm tra thêm.
AOI giúp duy trì chất lượng cao bằng cách đảm bảo rằng chỉ những tấm ván không có khuyết tật mới được chuyển sang giai đoạn sản xuất tiếp theo.
Đối với các bộ phận có mối hàn ẩn, chẳng hạn như Mảng lưới bóng (BGAs), MỘT Kiểm tra bằng tia X tự động (AXI) cần thiết để kiểm tra chất lượng mối hàn.
Chụp ảnh tia X: Máy AXI sử dụng tia X để xuyên qua PCB và tạo ra hình ảnh các mối hàn ẩn bên dưới các bộ phận.
Phân tích khiếm khuyết: Hình ảnh X-quang được phân tích để kiểm tra các khuyết tật như khoảng trống, cầu nối hàn hoặc lớp phủ hàn không đủ mà không thể nhìn thấy được bằng kiểm tra quang học.
Đảm bảo chất lượng: Các bảng có khiếm khuyết sẽ được gắn cờ để làm lại hoặc loại bỏ, tùy thuộc vào mức độ nghiêm trọng và tính khả thi của việc làm lại.
AXI rất cần thiết để đảm bảo độ tin cậy của các bộ phận có mối hàn ẩn, vì các lỗi không được phát hiện có thể dẫn đến hỏng thiết bị.
Bước cuối cùng trong quy trình sản xuất SMT là Kiểm tra trong mạch (ICT) hoặc một Kiểm tra chức năng để đảm bảo rằng cụm PCB đáp ứng tất cả các thông số kỹ thuật về điện và chức năng.
Kiểm tra trong mạch (ICT): Thử nghiệm này kiểm tra các thành phần riêng lẻ trên PCB, chẳng hạn như điện trở, tụ điện và IC để đảm bảo chúng được đặt đúng vị trí và hoạt động. ICT cũng kiểm tra tình trạng chập, hở và sửa các kết nối hàn.
Kiểm tra chức năng: Trong thử nghiệm này, PCB được cấp nguồn và các chức năng cụ thể được kiểm tra để đảm bảo bo mạch hoạt động như mong đợi. Thử nghiệm chức năng mô phỏng các điều kiện hoạt động thực tế mà PCB sẽ gặp phải trong ứng dụng cuối cùng.
Xác định lỗi và làm lại: Nếu phát hiện bất kỳ lỗi nào trong quá trình kiểm tra chức năng hoặc CNTT, bo mạch sẽ được gửi lại để làm lại. Điều này có thể liên quan đến việc thay thế các bộ phận, hàn lại hoặc điều chỉnh cài đặt lắp ráp.
Kiểm tra CNTT và chức năng là những bước cuối cùng để đảm bảo chất lượng và chức năng của sản phẩm cuối cùng, giảm thiểu rủi ro sản phẩm lỗi đến tay khách hàng.
Quy trình sản xuất SMT bao gồm một số bước chính xác, từ in dán hàn đến kiểm tra chức năng cuối cùng. Mỗi bước đều rất quan trọng để đảm bảo chất lượng, độ tin cậy và hiệu suất của sản phẩm điện tử cuối cùng. Bằng cách hiểu chi tiết từng bước trong quy trình SMT, nhà sản xuất có thể sản xuất thiết bị điện tử chất lượng cao đáp ứng các tiêu chuẩn khắt khe ngày nay.