Processo di selezione e collocazione nella tecnologia di montaggio superficiale (SMT): principi fondamentali, sfide tecniche e futuro

Processo di selezione e collocazione nella tecnologia di montaggio superficiale (SMT): principi fondamentali, sfide tecniche e futuro

Evoluzione
Introduzione
Il processo di selezione e collocazione (Surface Mount Technology) è l'anello centrale della tecnologia di montaggio superficiale (SMT),con una capacità di accensione superiore a 50 W,Questo processo determina direttamente l'affidabilità, l'efficienza di produzione e il grado di integrazione dei prodotti elettronici.Internet delle cose e elettronica automobilisticaLa tecnologia Pick and Place ha continuamente superato i limiti di precisione e velocità, diventando la pietra angolare della moderna produzione elettronica.Questo articolo analizzerà in modo completo il meccanismo di funzionamento e la direzione di sviluppo di questo processo da aspetti quali la struttura delle attrezzature, principio di lavoro, le principali sfide tecniche e le tendenze future.

I. Struttura essenziale e principio di funzionamento del dispositivo di selezione e collocazione
Il dispositivo Pick and Place (macchina di montaggio in superficie) funziona in collaborazione con più moduli di precisione e la sua struttura principale comprende:

Sistema di alimentazione
Il sistema di alimentazione trasporta i componenti contenuti nel nastro, nel tubo o nel vassoio alla posizione di raccolta attraverso l'alimentatore.L'alimentazione del nastro utilizza ingranaggi per guidare il nastro materiale per garantire l'approvvigionamento continuo di componentiL'alimentatore vibrante regola il ritmo di alimentazione per la frequenza di vibrazione (200-400 Hz).

Sistema di posizionamento visivo
La macchina di posizionamento con tecnologia di montaggio superficiale (SMT) è dotata di telecamere ad alta risoluzione e di algoritmi di elaborazione delle immagini.Identificando i punti di marcatura e le caratteristiche dei componenti sul PCB (come la spaziatura tra gli spilli e le marcature di polarità), raggiunge una precisione di posizionamento sub-micronica (inferiore a ± 15 μm). Ad esempio, la tecnologia di allineamento della visione in volo può completare l'identificazione dei componenti durante il movimento del braccio robotico,e la velocità di montaggio può raggiungere fino a 15048 punti all'ora.

Testa di montaggio e ugello di aspirazione
La testa di posizionamento adotta una progettazione parallela di ugelli di aspirazione multipli (comunemente da 2 a 24 ugelli di aspirazione) e adsorbe i componenti attraverso la pressione negativa del vuoto (-70 kpa a -90 kpa).I componenti di diverse dimensioni devono essere abbinati con ugelli di aspirazione dedicati: 0402 componenti utilizzano ugelli di aspirazione con un'apertura di 0,3 mm, mentre i componenti più grandi come QFP richiedono ugelli di aspirazione più grandi per aumentare la forza di assorbimento di 79.

Sistema di controllo del movimento
Il sistema di servo-azionamento a tre assi X-Y-Z, in combinazione con la rotaia lineare, consente un movimento preciso ad alta velocità (≥ 30.000 CPH).la velocità di movimento è ridotta per ridurre al minimo l'influenza dell'inerzia, mentre nell'area dei microcomponenti viene adottato un algoritmo di ottimizzazione del percorso ad alta velocità per migliorare l'efficienza 910.

II. Legami tecnici chiave nel flusso di processo
Il processo di selezione e inserimento deve essere strettamente coordinato con i processi front-end e back-end.

Stampa della pasta di saldatura e rilevamento SPI
La pasta di saldatura viene stampata sui pad PCB attraverso la maglia in acciaio laser (con un errore di apertura ≤ 5%).La pressione della spazzatura (3-5 kg/cm2) e la velocità di stampa (20-50 mm/s) influenzano direttamente lo spessore della pasta di saldatura (con un errore del ±15%)Dopo la stampa, il volume e la forma sono garantiti per soddisfare lo standard 410 attraverso l'ispezione 3D della pasta di saldatura (SPI).

Selezione e montaggio dei componenti
Dopo che la testa di posizionamento ha preso i materiali dalla Feida, il sistema visivo corregge lo spostamento angolare dei componenti (compensazione della rotazione dell'asse θ) e la pressione di posizionamento (0,3-0.5N) deve essere controllato con precisione per evitare il collasso della pasta di saldaturaAd esempio, il chip BGA richiede un ulteriore design del foro di scarico per ottimizzare l'effetto di saldatura 410.

Saldatura a riversamento e controllo della temperatura
Il forno di saldatura a reflusso è suddiviso in quattro fasi: pre riscaldamento, immersione, reflusso e raffreddamento.La temperatura massima (235-245°C per il processo senza piombo) deve essere mantenuta con precisione per 40-90 secondiLa velocità di raffreddamento (4-6°C/s) è utilizzata per evitare che il giunto di saldatura si frantumi.

Ispezione e riparazione della qualità
L'ispezione ottica automatica (AOI) identifica i difetti come lo spostamento e la falsa saldatura attraverso fonti luminose multiangolari, con un tasso di errore di giudizio inferiore all'1%.L'ispezione a raggi X (AXI) è utilizzata per l'analisi dei difetti interni di giunti di saldatura nascosti come BGAIl processo di riparazione utilizza pistole ad aria calda e saldatori a temperatura costante.

Iii. Sfide tecniche e soluzioni innovative
Nonostante la maturità della tecnologia, Pick and Place deve ancora affrontare le seguenti sfide fondamentali:

Accuratezza di montaggio dei microcomponenti
b. "tecnologia" per la "produzione", la "produzione", la "produzione" o la "produzione" di "materiali chimici" o "materiali chimici" per la "produzione", la "produzione" o la "produzione" di "materiali chimici" o di "materiali chimici".È opportuno adottare una rete in acciaio a nano-scala (spessore ≤ 50 μm) e una tecnologia di ugelli di aspirazione ad idraulico adattivo per prevenire il volo o la deviazione del materiale 410.

Componenti irregolari e interconnessioni ad alta densità
Per l'imballaggio QFN, la maglia d'acciaio deve essere sottile a 0,1 mm e i fori di scarico devono essere aggiunti.,e la precisione di perforazione laser deve essere inferiore a 0,1 mm 410.

Protezione degli elementi sensibili al calore
Il tempo di reflusso di componenti quali i LED deve essere ridotto del 20% per evitare l'ingiallimento delle lenti.La protezione dell'azoto (contenuto di ossigeno ≤ 1000 ppm) nella saldatura ad aria calda può ridurre la falsa saldatura causata dall'ossidazione 47.

IV. Tendenze future di sviluppo
Integrazione dell'intelligenza e dell'IA
L'intelligenza artificiale sarà profondamente integrata nel sistema AOI e i modelli di difetti saranno identificati attraverso l'apprendimento automatico, riducendo il tasso di errori di giudizio a meno dello 0,5%.I sistemi di manutenzione predittivi possono fornire preavvisi di guasti all'attrezzatura, riducendo il tempo di inattività del 30%410.

Produzione ad alta flessibilità
La macchina con tecnologia di montaggio modulare (SMT) supporta il rapido passaggio di attività di produzione e, in combinazione con il sistema MES, consente la produzione multi-varietà e di piccoli lotti.AGV e sistemi di stoccaggio intelligenti possono ridurre del 50% il tempo di preparazione dei materiali.

Tecnologia di produzione verde
La diffusione della saldatura senza piombo (leghe Sn-Ag-Cu) e dei processi di saldatura a bassa temperatura ha ridotto del 20% il consumo energetico.riduzione delle emissioni di COV del 90%310.

Integrazione eterogenea e imballaggio avanzato
La tecnologia 3D-IC per i chip 5G e AI spinge lo sviluppo delle macchine basate sulla tecnologia di montaggio superficiale (SMT) verso substrati ultra-sottili (≤ 0,2 mm) e impiallacciamento ad alta precisione (± 5 μm),e la tecnologia di posizionamento assistita dal laser sarà la chiave.

Conclusioni
Il processo Pick and Place promuove continuamente l'avanzamento della produzione elettronica verso un'alta densità e un'alta affidabilità attraverso l'innovazione collaborativa di macchinari di precisione,algoritmi intelligenti e scienze dei materialiDa ugelli di aspirazione su scala nanometrica a sistemi di rilevamento basati sull'IA,l'evoluzione tecnologica non solo ha migliorato l'efficienza della produzione, ma ha anche fornito un sostegno fondamentale a settori emergenti come gli smartphoneIn futuro, con l'approfondimento della produzione intelligente e verde,Questo processo svolgerà un ruolo più cruciale nell'innovazione dell'industria elettronica.