ما هو SMT؟

تشير تقنية Mount Mount Surface (SMT) إلى عملية تصاعد المكونات الإلكترونية مباشرة على سطح لوحة الدوائر المطبوعة (PCB). نظرًا لأن طريقة التصنيع السائدة في إنتاج الإلكترونيات الحديثة ، تقدم SMT العديد من المزايا على التجميع التقليدي من خلال الثقب (THT) ، بما في ذلك أحجام المكونات الأصغر ، والوزن المنخفض ، وموثوقية أعلى ، وإنتاجية أكبر. منذ اعتمادها على نطاق واسع في الثمانينيات ، أصبحت SMT طريقة التجميع الأساسية للهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة وإلكترونيات السيارات وأجهزة استشعار إنترنت الأشياء وعدد لا يحصى من المنتجات الإلكترونية الأخرى.

مزايا SMT

1. كثافة مكون عالية

   • يمكن وضع المكونات على جانبي ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، وزيادة كثافة الدائرة بشكل كبير.

   • إن استخدام أحجام الحزم الأصغر (على سبيل المثال ، 0201 ، 0402) يتيح المزيد من تخطيطات اللوحة المدمجة.

2. درجة عالية من الأتمتة

   • وضع آلات الالتقاط العالي السرعة والمكونات على وجه التحديد ، وأعرب الأفران لحامها في ممر واحد—تمكين الإنتاجية في عشرات الآلاف من المواضع في الساعة.

   • هذه الأتمتة تقلل إلى حد كبير من تكاليف الأخطاء البشرية وتكاليف العمالة ، مما يوفر قفزة نوعية في كفاءة الإنتاج والاتساق.

3. تحسين الموثوقية والأداء الكهربائي

   • تحتوي الأجهزة المثبتة على السطح (SMDs) على أطوال رصاص أقصر ومفاصل لحام أصغر ، مما يخلق مسارات إشارة أقصر على ثنائي الفينيل متعدد الكلور. هذا يقلل من الحث الطفيلي والسعة.

   • تظهر مجموعات SMT خصائص تمدد حرارية أفضل ومقاومة الاهتزاز ، مما يجعلها مناسبة للبيئات القاسية.

4. مرونة تصميم أكبر

   • يمكن لمصممي ثنائي الفينيل متعدد الكلور تحسين وضع المكون وتقليل أطوال التتبع ، وتحسين تكامل الإشارة والتوافق الكهرومغناطيسي (EMC).

   • تستوعب مجموعة واسعة من أنواع الحزم (QFP ، BGA ، CSP ، إلخ) متطلبات مختلفة الحجم والأداء ، وفتح مساحة أكبر للابتكار للمنتجات النهائية.

تدفق عملية SMT

يتكون خط إنتاج SMT الكامل عادة من أربع مراحل أساسية: طباعة معجون لحام ، والاختيار والمكان ، واللحام ، والتنظيف/التفتيش. تعتمد كل مرحلة على أدوات التحكم الدقيقة للآلات والعملية الصارمة لضمان جودة المنتج والعائد.

1. طباعة معجون لحام

• معدات

  • طابعة الاستنسل: تستخدم استنسل معدني لتطبيق معجون اللحام على وجه التحديد’مواقع وسادة.

• اعتبارات رئيسية

  • تصميم فتحة الفتحة : يجب أن تتطابق أشكال الفتحة والمواقف مع PCB’تصميم وسادة ، مع التحمل الموضعي في الداخل ±0.025 مم.

  • ضغط الضغط والسرعة : يجب ضبط ضغط الممسحة ، وسرعة الطباعة ، ودرجة حرارة اللصق لتحقيق سمك طبقة معجون نموذجية 100–150 µم.

  • لصق الجودة : يجب أن يكون حجم جسيمات مسحوق اللحام موحدًا ، ويجب أن يكون تركيبة التدفق متوازنة لضمان التصاق اللصق الجيد والسبائك الصحيح أثناء التراجع.

2. انتقاء

• معدات

  • جهاز Pick-and-Place: يستخدم نظام محاذاة الرؤية أو الليزر لاختيار مكونات SMD من الشريط والتردد أو الصواني ووضعها بدقة على معجون اللحام المطبوع.

• اعتبارات رئيسية

  • اختيار الفوهة : اختر حجم الفوهة المناسبة وشكل كل نوع مكون (0201 ، 0402 ، 0603 ، QFP ، BGA ، إلخ) لضمان شفط الفراغ المناسبة ومنطقة الاتصال.

  • محاذاة الرؤية : الجهاز’يعمل نظام الرؤية على محاذاة اتجاه المكون إلى منصات ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، مما يتطلب عادة دقة الموضع في الداخل ±0.03 مم.

  • سرعة التنسيب ووقت الدورة : يمكن للآلات عالية السرعة أن تضع آلاف المكونات في الساعة ؛ يعتمد إنتاجية الموضع على حجم ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، ومزيج المكون ، وتعقيد التوجيه. البرمجة المناسبة وتجميع التغذية تحسين أوقات الدورة.

3. تراجع لحام

• معدات

  • فرن التراجع: يستخدم مناطق درجات حرارة متعددة (سخن ، نقع ، تراجع ، وتبريد) لتسخين اللوحة بأكملها بحيث يذوب معجون اللحام ويشكل مفاصل لحام موثوقة بين خيوط المكون ومنصات ثنائي الفينيل متعدد الكلور.

• اعتبارات رئيسية

  • ملف التعريف : يجب تخصيص منحنى درجة حرارة الجزء المكون من أربعة أجسام لصياغة معجون اللحام والحساسية الحرارية للمكون. تتراوح درجات حرارة تراجع الذروة النموذجية من 235°ج إلى 245°C.

  • التوحيد الحراري : يجب أن يحافظ الفرن على كل منطقة’درجة حرارة S داخل ±3°C لمنع ارتفاع درجة الحرارة (والتي يمكن أن تلحق الضرر مكونات) أو تحمسها (تؤدي إلى مفاصل لحام البرد).

  • السيطرة على الجو : باستخدام جو النيتروجين (N₂) يقلل من الأكسدة ويحسن جودة المفصل. في الخطوط الحساسة للتكلفة ، يمكن استخدام تراجع الهواء ولكن يجب الاعتماد على تركيبات التدفق النشط للتعويض.

4. التنظيف والتفتيش

• تنظيف

  • تترك بعض معاجل اللحام (وخاصة تلك التي تحتوي على تدفق نشط) وراء المخلفات التي يجب إزالتها باستخدام آلات التنظيف المتخصصة (الموجة أو المنظفات بالموجات فوق الصوتية) لمنع التآكل أو التدخل مع الطلاءات المطابقة.

  • تلغي معجون لحام بدون نظيف الحاجة إلى التنظيف ، على الرغم من أن ثبات التدفق المتبقي تحت درجة الحرارة والإجهاد الكهربائي يجب التحقق منه.

• تقتيش

  • التفتيش البصري الآلي (AOI) : يستخدم الكاميرات وخوارزميات التعرف على الصور للكشف عن العيوب مثل اللحام غير الكافي أو التجسير أو الاختلال أو الأجزاء المفقودة.

  • فحص الأشعة السينية (AXI/3D SPI) : ضروري للحزم مثل BGA أو QFN حيث يجب فحص مفاصل اللحام المخفية للفراغات أو الشقوق أو الكرات المفقودة.

  • اختبار الدائرة (ICT) واختبار وظيفي : الاختبار المستند إلى المسبار يتحقق من الاستمرارية والمقاومة والسعة وفولتية العرض وسلامة الإشارة لضمان وظائف الدائرة على النحو المقصود قبل الانتقال إلى عمليات المصب.

نظرة عامة على معدات SMT

يتطلب تحقيق الجودة العالية والعائد في SMT مجموعة منسقة من الآلات المتخصصة في جميع مراحل العملية:

1. طابعة الاستنسل

   • العلامات التجارية الرائدة: DEK ، EKRA ، Speedline (Nordson) ، MPM

   • الميزات: التحكم في توتر ضغط الهواء عالي الدقة ، والمحاذاة التلقائية الائتمانية ، والاستنسل القابلة للتبديل والتقلبات.

2. آلة الالتقاط والمكان

   • العلامات التجارية الرائدة: Yamaha ، Juki ، Panasonic ، Fuji ، ASM

   • الأنواع:

     • آلات متعددة الرأس عالية السرعة : قادرة على 20 ،000–60،000 cph (رقائق في الساعة) للرقائق الصغيرة.

     • آلات تغذية نوع الصفيف (ATF) : تمكين تغييرات بكرة سريعة ، مثالية لإنتاج النموذج المختلط ، منخفض الحجم.

     • أنواع التغذية المختلفة : شريط & يمكن تكوين بكرة ، صينية ، شريط قطع ، وما إلى ذلك ، حسب الحاجة.

3. فرن تراجع

   • العلامات التجارية الرائدة: BTU ، Rehm ، Heller ، Vitronics Soltec ، Manncorp

   • الميزات الأساسية: التحكم المستقل في درجة الحرارة متعددة المناطق ، قدرة الغلاف الجوي للنيتروجين ، التنميط بدرجة الحرارة القابلة للبرمجة.

4. آلة التنظيف

   • العلامات التجارية الرائدة: Kyzen ، Metcal ، Speedline

   • العمليات: تنظيف الموجة ، التنظيف المائي التقليدي ، التنظيف بمساعدة الموجات فوق الصوتية—تم اختياره بناءً على كيمياء التدفق.

5. معدات التفتيش

   • AOI (الفحص البصري الآلي) : ساكي ، فيتو ، أومرون ، كوه يونغ

   • AXI (فحص الأشعة السينية الآلية) : Nordson Dage ، Yxlon ، Liscom

   • SPI (فحص معجون لحام) : Kyzen ، Orbotech ، Koh Young

   • تكنولوجيا المعلومات والاتصالات (اختبار الدائرة) / اختبار مسبار الطيران : Keysight ، Teradyne ، Göبيل الإلكترونية

مراقبة جودة SMT واختبارها

يمر مراقبة الجودة عبر كل مرحلة من مراحل إنتاج SMT ، مع التركيز بشكل أساسي على:

1. مراقبة جودة المواد الخام

   • معجون لحام : تكوين سبيكة مراقبة (خالية من الرصاص ، منخفضة الخزلية) ، تنشيط التدفق (بدون طعم مقابل. قابلة للذوبان في الماء) ، والريولوجيا لضمان تشكيل الترطيب والسبائك السليم.

   • PCB : التحقق من وزن النحاس ، ودقة فتحة قناع اللحام ، وعلامات إدارية واضحة.

   • عناصر : تأكد من أن أجزاء SMD لها خيوط جيدة الشكل ، وأطوال الرصاص المتسقة ، والتعبئة غير التالفة (بدون أكسدة أو تشوهات).

2. نقاط التحكم في العملية

   • فحص ما بعد الطباعة : استخدم SPI لقياس حجم المعجون والمساحة وارتفاع الترسيب. العجينة غير الكافية تؤدي إلى مفاصل باردة. الكثير من اللصق يسبب الجسور.

   • مراجعة برمجة الاختيار والمكان : تأكيد بيانات PCB CAD/CAM يطابق ملفات Gerber. التحقق من صحة إدخالات مكتبة المكتبة ، والتوجيه ، وإحداثيات الموضع لمنع الأجزاء الخاطئة أو المفقودة.

   • تراجع التحقق من الملف الشخصي : استخدم المزدوجات الحرارية أو لوحات التنميط لتأكيد منحنيات درجة حرارة اللوحة الفعلية تتوافق مع الشركة المصنعة لصق اللحام’S التعريف الموصى به.

   • ردود الفعل في الوقت الحقيقي : أثناء فحص AOI/AXI ، فإن عيوب العلم على الفور حتى يمكن إعادة صياغة الأجزاء أو تراجعها ، مما يقلل من تكاليف الخردة وإعادة الصياغة.

3. استراتيجيات تحسين العائد

   • تدريب المشغل : بانتظام تدريب أفراد الطباعة والمكان والإثارة والتفتيش على SOPs لضمان الحفاظ على الآلات بشكل صحيح ومتابعة خطوات العملية بدقة.

   • خطة صيانة المعدات : إنشاء التنظيف المجدول والمعايرة والصيانة—استبدل الفوهات ، وقنوات هواء الفرن المنعش ، وعدسات الكاميرا النظيفة على فترات منتظمة.

   • تحسين مستمر (كايزن) : إجراء مراجعات جودة دورية لتحليل الأسباب الجذرية للعيوب (على سبيل المثال ، Tombstoning ، سد ، اختلال) ، ثم تحسين معلمات العملية وفقًا لذلك.

الوضع الحالي لصناعة SMT والاتجاهات المستقبلية

1. الحالة الحالية

   • نمو السوق المستمر : مدفوعًا بـ 5G و IoT والسيارات الكهربائية والأجهزة القابلة للارتداء ، ينمو سوق SMT العالمي بنسبة 6 ٪–8 ٪ سنويا.

   • التطورات التكنولوجية : حزم Small Ultra Small (0201 وأصغر ، Micro BGA ، WLCSP) تتكاثر ، وزيادة متطلبات الدقة للآلات والمكان وأنظمة التفتيش.

   • التصنيع الأخضر & الاستدامة : أصبحت اللحام الخالي من الرصاص وتدفقات عدم التنظيف قياسية. تعد الأفران المدعومة من النيتروجين والأفران الموفرة للطاقة أكثر شيوعًا لتقليل التأثير البيئي.

2. الاتجاهات المستقبلية

   • دقة أعلى & التصغير : مع استمرار تقليص أحجام الحزم وتصبح BGAs/QFNs واسعة الانتشار ، يجب أن تدعم عمليات SMT وضع النبرة الدقيقة. ستشهد الفوهات وأنظمة الرؤية وضوابط الإنحسار تنقيحًا مستمرًا لتلبية هذه المطالب.

   • التصنيع الذكي & الصناعة 4.0 : إن تكامل MES (أنظمة تنفيذ التصنيع) ، و IIOT (إنترنت الأشياء الصناعية) ، وتحليلات البيانات الضخمة سيمكّن من المراقبة في الوقت الفعلي ، والصيانة عن بُعد ، وصيانة تنبؤية.

   • إنتاج مرن & التخصيص : يتطلب ارتفاع أوامر الطراز متعدد الطرازات أن تكون الخطوط أكثر قابلية للتكيف. سوف تصبح مغذيات ATF وأنظمة التغيير السريع منتشرة.

   • أخضر & الممارسات المستدامة : ستستمر عمليات خالية من الرصاص ، دون التنظيف. ستنضج معجون لحام الخردة وعمليات إعادة تدوير نفايات ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، مما يدعم التصنيع الصديق للبيئة.

خاتمة

نظرًا لأن طريقة التجميع الأساسية في تصنيع الإلكترونيات الحديثة ، توفر SMT كفاءة عالية ودقة وموثوقية ، ولديها صناعات متوقعة بعمق مثل الإلكترونيات الاستهلاكية والإلكترونيات السيارات والأجهزة الطبية والفضاء. من خلال تحسين تدفق العملية ، وترقية المعدات ، وتعزيز التحكم في الجودة ، وتبني ممارسات المصنع الذكية ، يمكن للمصنعين زيادة تحسين العائد ، وتقليل التكاليف ، وتسريع الوقت للتسويق.

بالنظر إلى المستقبل ، فإن الاتجاه المستمر نحو مكونات أصغر وأعلى الكثافة ، إلى جانب ظهور التصنيع الذكي والأخضر ، سوف يرفع الحواجز التقنية وفرص السوق في صناعة SMT. أي شركة تهدف إلى البقاء تنافسية في سوق الإلكترونيات سريعة الخطى يجب أن تراقب عن كثب تقنيات ومواد ومعدات SMT الناشئة—ودمجها في نظام التصنيع الخاص بها لخلق قيمة أكبر للعملاء.

النقاط الرئيسية التي يجب ملاحظتها:

• المقال’S structure Clear و Scaric Flow تساعد القراء على تحديد موقع نقاط الاهتمام بسرعة.

• توازن بين التفسيرات التمهيدية مع التفاصيل الفنية المتعمقة ، وتجذب كل من المهندسين المبتدئين والمديرين التقنيين.

• الكلمات الرئيسية مثل “عملية تجميع SMT ،” “انتقاء الفوهات ،” “تراجع لحام ،” و “التفتيش AOI” منسوجة طوال الوقت للمساعدة في فهرسة محرك البحث والرؤية.

• بما في ذلك اتجاهات الصناعة ووجهات النظر التطلعية يعزز المقالة’سلطة S والأهمية.