Introductie van Surface Mount Technology
Surface Mount Technology is een gebied van elektronische assemblage dat wordt gebruikt om elektronische componenten op het oppervlak van de printplaat (PCB) te monteren, omdat deze niet in staat zijn om componenten door gaten te steken zoals bij conventionele assemblage. SMT is ontwikkeld om productiekosten te verlagen en ook om efficiënter gebruik te maken van PCB-ruimte. Als gevolg van de introductie van oppervlaktemontagetechnologie is het nu mogelijk om zeer complexe elektronische schakelingen te bouwen in kleinere en kleinere assemblages met goede herhaalbaarheid vanwege het hogere niveau van automatisering.
Wat zijn SMD's?
Surface mount device of SMD is de term die wordt gebruikt voor de elektronische componenten die worden gebruikt in het opbouwmontagesysteem. Er is een breed scala aan SMD-componentpakketten beschikbaar op de markt en verkrijgbaar in vele vormen en maten - hieronder een selectie:
Surface Mount Assembly Process
Het opbouwmontageproces begint tijdens de ontwerpfase wanneer de vele verschillende componenten worden geselecteerd en de PCB wordt ontworpen met behulp van een softwarepakket zoals Orcad of Cadstar ( andere zijn beschikbaar ).
Het is belangrijk om te beseffen dat het proces in deze fase begint, omdat dit de beste tijd is om zoveel mogelijk ontwerpkenmerken te integreren die de productie recht door zee en hoofdpijn vrij zullen maken. Heel vaak worden schakelingen van de schematische ontwerpfase naar de PCB-lay-out genomen met als belangrijkste overwegingen de functionaliteit, die natuurlijk erg belangrijk is, maar ontwerp voor fabricage (DFM) moet idealiter worden opgenomen.
Zodra het PCB-ontwerp is voltooid en de componenten zijn geselecteerd, is de volgende fase om de PCB-gegevens weg te sturen naar een PCB-productiebedrijf en componenten die op de meest geschikte manier worden gekocht om de automatisering te vergemakkelijken. Er moet rekening worden gehouden met het ontwerp van het PCB-paneel en er moet een specificatie worden gecreëerd om ervoor te zorgen dat het formaat dat de PCB's ontvangen worden, is zoals verwacht en geschikt is voor de machines die moeten worden gebruikt.
Componenten zijn verkrijgbaar op vele verschillende manieren verpakt, zoals op haspels, in buizen of in trays, zoals hieronder te zien is. De meeste zijn verkrijgbaar op haspels, hetgeen de voorkeur heeft maar soms vanwege 'Minimum Order Quantities (MOQ's)' worden componenten vrij vaak geleverd in tubes of in korte stroken tape. Beide soorten verpakkingen kunnen worden gebruikt, maar hebben wel geschikte feedertypes nodig. Componenten die los in de zakken worden geleverd, moeten indien mogelijk worden vermeden, aangezien dit kan leiden tot handplaatsing of de noodzaak van speciale invoerplaten.
Alle componenten met een MSL (Moisture Sensitivity Level) moeten worden behandeld in overeenstemming met J-STD-033.
Programmeren - Gerber / CAD naar Centroid / Plaatsing / XY-bestand
Nadat de PCB-panelen en componenten zijn ontvangen, is de volgende stap het instellen van de verschillende machines die bij het productieproces worden gebruikt. Machines zoals de plaatsingsmachine en AOI (Automated Optical Inspection) vereisen dat er een programma wordt gemaakt dat het best uit CAD-gegevens wordt gegenereerd, maar dat dit vrij vaak niet beschikbaar is. Gerber-gegevens zijn bijna altijd beschikbaar, omdat dit de gegevens zijn die nodig zijn voor de te produceren kale PCB. Als Gerber-gegevens de enige beschikbare gegevens zijn, kan het maken van het centroid / placement / XY-bestand zeer tijdrovend zijn en biedt Surface Mount Process de service om dit bestand te genereren .
Soldeerpasta afdrukken
De eerste machine die in het productieproces moet worden geïnstalleerd, is de soldeerpastaprinter die is ontworpen om soldeerpasta aan te brengen met behulp van een sjabloon en rakels op de juiste pads op de PCB. Dit is de meest gebruikte methode voor het aanbrengen van soldeerpasta, maar jet printing wordt steeds populairder, vooral in de toeleveringssector, omdat stencils niet nodig zijn en modificaties eenvoudiger zijn.
De controle houden over dit proces is van cruciaal belang, aangezien eventuele afdrukfouten, indien niet gedetecteerd, tot defecten verderop in de regel zullen leiden. Aangezien samenstellingen steeds complexer worden, is het ontwerp van de sjabloon van groot belang en moet er zorg voor worden gedragen dat een herhaalbaar en stabiel proces wordt gegarandeerd.
Soldeerpasta-inspectie (SPI)
De meeste soldeerpasta-drukmachines hebben de mogelijkheid om automatische inspectie in te bouwen, maar dit proces kan, afhankelijk van de grootte van de printplaat, tijdrovend zijn en daarom kan een afzonderlijke machine vaak de voorkeur hebben. De inspectiesystemen binnen soldeerpastaprinters maken gebruik van 2D-technologie, terwijl de speciale SPI-machines 3D-technologie gebruiken om grondige inspectie mogelijk te maken, inclusief het volume soldeerpasta per pad en niet alleen het afdrukgebied.
2D-inspectie voor afdrukgebied 3D-inspectie voor afdrukvolume |
Componentplaatsing
Nadat op de afgedrukte printplaat is bevestigd dat de juiste hoeveelheid soldeerpasta is aangebracht, wordt deze verplaatst naar het volgende deel van het fabricageproces, dat de plaatsing van componenten is. Elk onderdeel wordt uit de verpakking gehaald met behulp van een vacuüm- of grijpermondstuk, gecontroleerd door het vision-systeem en met hoge snelheid op de geprogrammeerde locatie geplaatst.
Er is een grote verscheidenheid aan machines beschikbaar voor dit proces en het hangt sterk af van het bedrijf tot welk type machine is geselecteerd. Als het bedrijf bijvoorbeeld gefocust is op grote buildgrootheden, dan zal de plaatsingsratio belangrijk zijn, maar als de focus kleine batch / hoge mix is, dan zal flexibiliteit belangrijker zijn.
Pre-reflow Geautomatiseerde optische inspectie (AOI)
Na het plaatsen van de componenten is het belangrijk om te controleren of er geen fouten zijn gemaakt en of alle onderdelen correct zijn geplaatst voordat het soldeersel wordt hervloeid. De beste manier om dit te doen is door een AOI-machine te gebruiken om controles uit te voeren, zoals aanwezigheid van componenten, type / waarde en polariteit. 
Eerste artikelinspectie (FAI)
Een van de vele uitdagingen voor fabrikanten van onderaannemingen is de verificatie van de eerste vergadering van klanteninformatie of eerste artikelinspectie (FAI), wat zeer tijdrovend kan zijn. Dit is een zeer belangrijke stap in het proces, omdat eventuele fouten, indien niet gedetecteerd, kunnen leiden tot grote hoeveelheden herwerken.
Opnieuw solderen
Nadat alle componentplaatsingen zijn gecontroleerd, beweegt het PCB-samenstel naar de reflow-soldeermachine waar alle elektrische soldeerverbindingen tussen de componenten en PCB worden gevormd door het samenstel op een voldoende temperatuur te verwarmen. Dit lijkt een van de minder gecompliceerde onderdelen van de assemblageprocessen te zijn, maar het correcte verloopprofiel is essentieel om te zorgen voor acceptabele soldeerverbindingen zonder de onderdelen of het samenstel te beschadigen als gevolg van overmatige hitte.
Bij het gebruik van loodvrij soldeer is een zorgvuldig geprofileerde montage nog belangrijker omdat de vereiste reflow-temperatuur vaak zeer dicht bij de maximale nominale temperatuur van veel componenten ligt.
Post-Reflow Geautomatiseerde optische inspectie (AOI)
Het laatste deel van het assemblageproces voor oppervlaktemontage is opnieuw controleren of er geen fouten zijn gemaakt door een AOI-machine te gebruiken om de kwaliteit van het soldeersel te controleren.
|
Met de introductie van 3D-technologie is dit proces betrouwbaarder geworden, omdat bij 2D-inspectie er vaak sprake is van hoge valse telefoongesprekken als gevolg van de interpretatie van een 2D-afbeelding. 3D-inspectie heeft het mogelijk gemaakt nauwkeuriger metingen te verrichten en een stabieler inspectieproces te bieden.
Een van de nieuwste functies op de inspectiemachines is dat ze kunnen worden samengevoegd om onmiddellijke terugkoppeling naar de voorgaande machine mogelijk te maken om automatische aanpassingen mogelijk te maken. De AOI-machine kan bijvoorbeeld op de plaatsingsmachine worden aangesloten, zodat de positie van de componenten kan worden aangepast en de SPI-machine op de printer kan worden aangesloten om aanpassingen aan de uitlijning van PCB's op de stencil mogelijk te maken.
Een toename van efficiëntie en productiviteit
Het is een schokkende statistiek om te lezen dat binnen de elektronica-industrie veel oppervlaktebergingsoperaties, vooral binnen de toeleveringssector voor onderaanneming, slechts 20% efficiënt zijn.
Er zijn veel redenen die aan dit cijfer bijdragen, maar het betekent fundamenteel dat slechts 20% van de kapitaalinvestering wordt gebruikt. Financieel gezien zal dit leiden tot hogere cost of ownership en een lager rendement op de investering. Voor de klant kan dit leiden tot langere doorlooptijden voor zijn product en daarom zal het bedrijf niet zo concurrerend zijn op de markt.
Met productie-efficiënties op dit niveau zullen er vele domino-effecten zijn die een impact hebben op het bedrijf, zoals grotere batchgroottes, meer onderdelen op voorraad, meer assemblages in WIP (work in progress) en langzamere reactietijden voor klantveranderingsvereisten .
Met dit alles in gedachten is er een sterke stimulans om de efficiëntie te verbeteren en tegelijkertijd de kwaliteit te handhaven.