Процесс выбора и размещения в технологии поверхностного монтажа (SMT): основные принципы, технические проблемы и будущее

Процесс выбора и размещения в технологии поверхностного монтажа (SMT): основные принципы, технические проблемы и будущее

Эволюция
Введение
Процесс подбора и размещения (технология поверхностного монтажа) является ключевым звеном технологии поверхностного монтажа (SMT),который с точностью устанавливает микроэлектронные компоненты на назначенные места на печатной плате (PCB) с помощью высокоточного автоматизированного оборудованияЭтот процесс напрямую определяет надежность, эффективность производства и степень интеграции электронных продуктов.Интернет вещей и автомобильная электроникаТехнология Pick and Place постоянно прорывает границы точности и скорости, став краеугольным камнем современного производства электроники.В данной статье будет всесторонне проанализирован механизм работы и направление развития этого процесса с таких аспектов, как структура оборудования, принцип работы, основные технические проблемы и будущие тенденции.

I. Основная структура и принцип работы устройства для подбора и размещения
Устройство Pick and Place (машина для установки поверхности) работает совместно с несколькими точными модулями, а его основная структура включает:

Система питания
Система подачи передает компоненты в ленте, трубке или подносе в положение сбора через кормильщик.ленточный питатель использует редукторы для привода материала ленты, чтобы обеспечить непрерывное снабжение компонентовВибрирующий оптовой кормильщик регулирует ритм питания по частоте вибрации (200-400 Гц).

Система визуального позиционирования
Машины для размещения с применением технологии поверхностного монтажа (SMT) оснащены камерами высокого разрешения и алгоритмами обработки изображений.Идентифицируя точки маркировки и характеристики компонентов на ПКБ (такие как расстояние между булавками и маркировки полярности), он достигает точности позиционирования до микрона (ниже ± 15 мкм). Например, технология выравнивания полета может завершить идентификацию компонента во время движения роботизированной руки,и скорость установки может достигать до 15048 очков в час.

Мостовая голова и всасывающая сосна
Загрузочная головка имеет параллельную конструкцию с несколькими всасывающими соплами (обычно от 2 до 24 всасывающих сопла) и адсорбирует компоненты с помощью вакуумного отрицательного давления (-70 кПа до -90 кПа).Компоненты разных размеров должны быть соединены с специальными сосудами для всасывания: 0402 компоненты используют всасывающие сосуды с диафрагмой 0,3 мм, в то время как более крупные компоненты, такие как QFP, требуют более крупных всасывающих сосудов для увеличения силы адсорбции на 79.

Система управления движением
Трёхосная сервоприводная система X-Y-Z в сочетании с линейной сдвижной рельсой обеспечивает высокоскоростное (≥30 000CPH) точное движение.скорость движения уменьшается для минимизации влияния инерции, в то время как в области микрокомпонентов, высокоскоростной алгоритм оптимизации пути принят для повышения эффективности 910.

II. Ключевые технические связи в процессе
Процесс выбора и размещения должен быть тесно скоординирован с процессами фронта и бэк-энда.

Печать пасты для сварки и обнаружение SPI
Паста для сварки печатается на пластинках PCB через стальную сетку с лазером (с погрешностью открытия ≤ 5%).Давление отжима (3-5 кг/см2) и скорость печати (20-50 мм/с) напрямую влияют на толщину пасты для сварки (с погрешностью ±15%)После печати объем и форма обеспечиваются соответствием стандарту 410 с помощью 3D-инспекции пасты для сварки.

Выбор и установка компонентов
После того, как головка размещения берет материалы из Feida, визуальная система корректирует угловое смещение компонентов (компенсация вращенияθ оси) и давление размещения (0,3-0.5N) необходимо точно контролировать, чтобы избежать коллапса пасты для сваркиНапример, чип BGA требует дополнительной конструкции выхлопных отверстий для оптимизации эффекта сварки 410.

Заваривание и регулирование температуры
Печь для сварки с повторным потоком делится на четыре этапа: предварительное нагревание, погружение, повторный поток и охлаждение.Пиковую температуру (235-245°C для бессвинцового процесса) необходимо точно поддерживать в течение 40-90 секундСкорость охлаждения (4-6°C/s) используется для предотвращения ломкости сварного соединения.

Проверка качества и ремонт
Автоматическая оптическая инспекция (AOI) идентифицирует такие дефекты, как смещение и ложная сварка через многоугольные источники света, с частотой ошибок менее 1%.Рентгеновская инспекция (AXI) используется для анализа внутренних дефектов скрытых сварных соединений, таких как BGAВ процессе ремонта используются пушки с горячим воздухом и сварщики постоянной температуры.

III. Технические проблемы и инновационные решения
Несмотря на зрелость технологий, Pick and Place по-прежнему сталкивается со следующими основными проблемами:

Точность монтажа микрокомпонентов
Компонент 01005 (0,4 мм × 0,2 мм) требует точности установки ± 25 мкм.Для предотвращения пролета или отклонения материала следует использовать стальные сетки на наномасштабе (толщина ≤ 50 мкм) и адаптивную технологию сосательных сосочек под вакуумом 410.

Нерегулярные компоненты и высокая плотность взаимосвязи
Для QFN упаковки стальная сетка должна быть разрежена до 0,1 мм и должны быть добавлены выхлопные отверстия.,и точность лазерного бурения должна быть меньше 0,1 мм 410.

Защита теплочувствительных элементов
Время оттока таких компонентов, как светодиоды, должно быть сокращено на 20%, чтобы предотвратить пожелтение линз.Защита от азота (содержание кислорода ≤ 1000 ppm) при сварке горячим воздухом может уменьшить ложное сварка, вызванное окислением 47.

IV. Будущие тенденции развития
Интеграция интеллекта и ИИ
Искусственный интеллект будет глубоко интегрирован в систему AOI, а модели дефектов будут идентифицированы с помощью машинного обучения, что снизит уровень ошибочных суждений до менее 0,5%.Системы предсказательного технического обслуживания могут предупреждать о сбоях оборудования, сокращая время простоя на 30%410.

Производство с высокой гибкостью
Машина с модульной технологией установки поверхности (SMT) поддерживает быстрое переключение производственных задач и в сочетании с системой MES позволяет производить многообразные и небольшие партии.AGV и интеллектуальные системы хранения могут сократить время подготовки материала на 50%.

Технологии экологического производства
Популяризация безсвинцовой сварки (сплав Sn-Ag-Cu) и низкотемпературных процессов сварки позволила снизить потребление энергии на 20%.сокращение выбросов ЛОС на 90%310.

Гетерогенная интеграция и передовая упаковка
Технология 3D-IC для чипов 5G и ИИ способствует развитию машин с технологией поверхностного монтажа (SMT) в направлении сверхтонких субстратов (≤ 0,2 мм) и высокоточного складирования (± 5 мкм),и лазерно-помощная технология размещения будет ключевой.

Заключение
Процесс Pick and Place непрерывно способствует развитию электронного производства в направлении высокой плотности и высокой надежности посредством совместных инноваций высокоточных машин,Интеллектуальные алгоритмы и материалыОт наноразмерных всасывающих сосочек до систем обнаружения на основе ИИ,Технологическая эволюция не только повысила эффективность производства, но и оказала основную поддержку таким развивающимся отраслям, как смартфоны.В будущем, с углублением интеллектуального и экологичного производства,Этот процесс будет играть более важную роль в инновациях в электронике.