PROCESSO DI MONTAGGIO SU SUPERFICIE

Introduzione alla tecnologia di montaggio superficiale

Surface Mount Technology è un'area di assemblaggio elettronico utilizzata per montare componenti elettronici sulla superficie del circuito stampato (PCB) in opposizione all'inserimento di componenti attraverso fori come nel caso di assemblaggi convenzionali. SMT è stato sviluppato per ridurre i costi di produzione e anche per rendere più efficiente l'uso dello spazio PCB. Come risultato dell'introduzione della tecnologia di montaggio superficiale, ora è possibile costruire circuiti elettronici altamente complessi in gruppi più piccoli e più piccoli con una buona ripetibilità grazie al più elevato livello di automazione.

Cosa sono gli SMD?

Il dispositivo a montaggio superficiale o SMD è il termine utilizzato per i componenti elettronici utilizzati all'interno del processo di montaggio a montaggio superficiale. C'è una vasta gamma di pacchetti di componenti SMD disponibili sul mercato e sono disponibili in molte forme e dimensioni: una selezione può essere vista di seguito:

Processo di montaggio a montaggio superficiale

Il processo di assemblaggio della superficie di montaggio inizia durante la fase di progettazione quando vengono selezionati i molti diversi componenti e il PCB è progettato utilizzando un pacchetto software come Orcad o Cadstar ( altri sono disponibili ).

È importante rendersi conto che il processo inizia in questa fase poiché è il momento migliore per incorporare il maggior numero possibile di funzionalità di progettazione che renderanno la produzione semplice e libera dalla testa. Molto spesso i circuiti vengono presi dalla fase di progettazione schematica a quella di PCB, con le considerazioni principali che riguardano la funzionalità, che ovviamente è molto importante, ma idealmente dovrebbe essere incorporato il design per la fabbricazione (DFM).

Una volta che il progetto del PCB è stato finalizzato e i componenti selezionati, la fase successiva è quella di inviare i dati del PCB ad una società di produzione di PCB e componenti acquistati nel modo più adatto per facilitare l'automazione. Il design del pannello PCB deve essere considerato e le specifiche devono essere create per garantire che il formato di ricezione dei PCB sia come previsto e adatto per le macchine da utilizzare.

I componenti sono disponibili imballati in molti modi diversi, ad esempio su bobine, tubi o vassoi, come si può vedere di seguito. La maggior parte sono disponibili su bobine che è preferibile, ma a volte a causa di componenti di "Quantità minima d'ordine (MOQ)" sono spesso forniti in tubi o in strisce corte di nastro. Entrambi questi tipi di imballaggio possono essere utilizzati, ma hanno bisogno di tipi di alimentatore appropriati. Se possibile, i componenti forniti sfusi devono essere evitati, in quanto possono portare a posizionamenti manuali o la necessità di piastre di alimentazione speciali.

Tutti i componenti con un MSL (Moisture Sensitivity Level) devono essere maneggiati in linea con J-STD-033.

Programmazione della macchina - Gerber / CAD al file Centroid / Placement / XY

Dopo aver ricevuto i pannelli e i componenti PCB, il passo successivo è impostare le varie macchine utilizzate con il processo di produzione. Macchine come la macchina di collocamento e AOI (Automated Optical Inspection) richiedono la creazione di un programma che è meglio generato dai dati CAD, ma molto spesso questo non è disponibile. I dati Gerber sono quasi sempre disponibili poiché si tratta dei dati necessari per la produzione del PCB nudo. Se i dati Gerber sono gli unici dati disponibili, la creazione del file centroide / posizionamento / XY può richiedere molto tempo e pertanto Surface Mount Process offre il servizio per generare questo file .

Saldatura Incolla la stampa

La prima macchina da configurare nel processo di produzione è la stampante per pasta saldante che è stata progettata per applicare la pasta per saldatura utilizzando uno stampino e le spatole ai pad appropriati sul PCB. Questo è il metodo più utilizzato per l'applicazione della pasta saldante, ma la stampa a getto sta diventando sempre più popolare, specialmente nel settore del sub-appalto in quanto non vi è alcuna necessità di stencil e le modifiche sono più facili da fare.

Mantenere il controllo di questo processo è fondamentale in quanto eventuali difetti di stampa, se non rilevati, porteranno a difetti lungo la linea. Con gli assiemi che diventano più complessi, la progettazione dello stencil è fondamentale e occorre fare attenzione per garantire un processo ripetibile e stabile.

Solder Paste Inspection (SPI)

La maggior parte delle macchine per la stampa di paste saldanti ha la possibilità di includere l'ispezione automatica ma, a seconda delle dimensioni del PCB, questo processo può richiedere molto tempo e quindi spesso si può preferire una macchina separata. I sistemi di ispezione delle stampanti a pasta saldante utilizzano la tecnologia 2D, mentre le macchine SPI dedicate utilizzano la tecnologia 3D per consentire un'ispezione più approfondita, compreso il volume della pasta saldante per tampone e non solo l'area di stampa.

Posizionamento dei componenti

Una volta che il PCB stampato è stato confermato per avere la corretta quantità di pasta saldante applicata, si sposta nella parte successiva del processo di produzione che è il posizionamento dei componenti. Ogni componente viene prelevato dalla sua confezione usando un ugello a ventosa o a pinza, controllato dal sistema di visione e posto nella posizione programmata ad alta velocità.

C'è una grande varietà di macchine disponibili per questo processo e dipende molto dal business per quale tipo di macchina è selezionata. Ad esempio, se l'azienda è focalizzata su grandi quantità di produzione, la percentuale di collocamento sarà importante, tuttavia se l'attenzione è concentrata su piccoli lotti / alti, la flessibilità sarà più importante.

Pre-Reflow Automated Optical Inspection (AOI)

Dopo il processo di posizionamento dei componenti è importante verificare che non siano stati commessi errori e che tutte le parti siano state posizionate correttamente prima della saldatura reflow. Il modo migliore per farlo è utilizzare una macchina AOI per effettuare controlli come presenza di componenti, tipo / valore e polarità.

First Article Inspection (FAI)

Una delle molte sfide per i produttori di subappalti è la verifica del primo assemblaggio per le informazioni sui clienti o l'ispezione del primo articolo (FAI), poiché può richiedere molto tempo. Questo è un passaggio molto importante nel processo in quanto qualsiasi errore, se non rilevato, può portare a volumi elevati di rilavorazione.

Riflusso di saldatura

Una volta controllati tutti i posizionamenti dei componenti, il gruppo PCB si sposta nella saldatrice a riflusso dove sono formati tutti i collegamenti elettrici di saldatura tra i componenti e il PCB riscaldando il gruppo a una temperatura sufficiente. Questa sembra essere una delle parti meno complesse dei processi di assemblaggio, ma il profilo di riflusso corretto è la chiave per garantire giunti di saldatura accettabili senza danneggiare le parti o il montaggio a causa del calore eccessivo.

Quando si utilizza la saldatura senza piombo, un assemblaggio accuratamente profilato è ancora più importante in quanto la temperatura di riflusso richiesta può spesso essere molto vicina alla temperatura massima nominale di molti componenti.

Ispezione ottica automatizzata post-flusso (AOI)

L'ultima parte del processo di assemblaggio della superficie di montaggio consiste nel verificare nuovamente che non è stato fatto alcun errore utilizzando una macchina AOI per verificare la qualità del giunto saldato.

Con l'introduzione della tecnologia 3D questo processo è diventato più affidabile poiché con l'ispezione 2D tendevano ad essere alti livelli di chiamate false dovute all'interpretazione di un'immagine 2D. L'ispezione 3D ha permesso di effettuare misurazioni più accurate e fornire un processo di ispezione più stabile.

Una delle funzionalità più recenti sulle macchine di ispezione è che possono essere collegate in rete per consentire un feedback immediato alla macchina precedente per consentire l'esecuzione di regolazioni automatiche. Ad esempio, la macchina AOI può essere collegata alla macchina di posizionamento in modo che le posizioni di posizionamento dei componenti possano essere regolate e la macchina SPI possa essere collegata alla stampante per consentire di eseguire le regolazioni per l'allineamento del PCB allo stencil.

Un aumento dell'efficienza e della produttività

È una statistica scioccante leggere che nel settore dell'elettronica molte operazioni di montaggio superficiale, in particolare nel settore manifatturiero del sub-contratto, hanno un'efficienza del 20%.

Ci sono molte ragioni che contribuiscono a questa cifra, ma fondamentalmente significa che solo il 20% dell'investimento di capitale viene utilizzato. Dal punto di vista finanziario, ciò comporterà un costo di proprietà più elevato e un ritorno dell'investimento più lento. Per il cliente, può causare tempi di consegna più lunghi per il proprio prodotto e pertanto l'azienda non sarà così competitiva sul mercato.

Con le efficienze di produzione a questo livello ci saranno molti effetti a catena che avranno un impatto sul business come lotti di dimensioni maggiori, più parti in magazzino, più assemblaggi in WIP (work in progress) e tempi di reazione più lenti ai requisiti di cambiamento dei clienti .

Tenendo presente tutto ciò, vi è un forte incentivo a migliorare l'efficienza mantenendo la qualità.