Qu'est-ce que SMT?

La technologie de montage de surface (SMT) fait référence au processus de montage des composants électroniques directement sur la surface d'une carte de circuit imprimé (PCB). En tant que méthode de fabrication grand public dans la production d'électronique moderne, SMT offre de nombreux avantages par rapport à l'assemblage traditionnel à travers le trou (THT), y compris des tailles de composants plus petites, un poids plus faible, une fiabilité plus élevée et un débit plus élevé. Depuis son adoption généralisée dans les années 1980, SMT est devenu la méthode d'assemblage de base pour les smartphones, les ordinateurs portables, l'électronique automobile, les capteurs IoT et d'innombrables autres produits électroniques.

Avantages de SMT

1. Densité élevée des composants

   • Les composants peuvent être placés des deux côtés du PCB, augmentant considérablement la densité du circuit.

   • L'utilisation de tailles de paquets plus petites (par exemple, 0201, 0402) permet des dispositions de cartes plus compactes.

2. Haut degré d'automatisation

   • Les machines à pick-and-place à grande vitesse placent précisément les composants, et les fours de reflux les soudent en un seul passage—permettant le débit par dizaines de milliers de placements par heure.

   • Cette automatisation réduit considérablement les coûts des erreurs et de la main-d'œuvre humaines, offrant un saut qualitatif dans l'efficacité de la production et la cohérence.

3. Amélioration de la fiabilité et des performances électriques

   • Les dispositifs montés sur surface (SMD) ont des longueurs de plomb plus courtes et des joints de soudure plus petits, créant des chemins de signal plus courts sur le PCB. Cela réduit l'inductance et la capacité parasites.

   • Les assemblages SMT présentent de meilleures caractéristiques d'expansion thermique et une résistance aux vibrations, ce qui les rend adaptées à des environnements difficiles.

4. Plus grande flexibilité de conception

   • Les concepteurs de PCB peuvent optimiser le placement des composants et minimiser les longueurs de trace, améliorant l'intégrité du signal et la compatibilité électromagnétique (EMC).

   • Une grande variété de types de packages (QFP, BGA, CSP, etc.) répond à des exigences de taille et de performance différentes, ouvrant plus d'espace d'innovation pour les produits finaux.

Le flux de processus SMT

Une ligne de production SMT complète se compose généralement de quatre étapes de base: l'impression de pâte de soudure, le pick-and-place, le soudage de reflux et le nettoyage / inspection. Chaque étape repose sur des machines précises et des contrôles de processus stricts pour assurer la qualité et le rendement du produit.

1. Impression de pâte de soudure

• Équipement

  • Imprimante au pochoir: utilise un pochoir en métal pour appliquer précisément la pâte de soudure sur le PCB’Emplacements des pads.

• Considérations clés

  • Conception d'ouverture au pochoir : Les formes d'ouverture et les positions doivent correspondre au PCB’Sage de pad, avec des tolérances de position à l'intérieur ±0,025 mm.

  • Pression et vitesse de la raclette : La pression de la raclette, la vitesse d'impression et la température de la pâte doivent être réglées pour atteindre une épaisseur de couche de pâte typique de 100–150 µm.

  • Qualité de la pâte : La taille des particules de poudre de soudure doit être uniforme et la composition du flux doit être bien équilibrée pour assurer une bonne adhérence de la pâte et un bon alliage pendant la reflux.

2. Pick-and-place

• Équipement

  • Machine à pick-and-place: utilise un système d'alignement de vision ou de laser pour sélectionner les composants SMD à partir de bande et de plate-forme ou de plateaux et de les placer avec précision sur la pâte de soudure imprimée.

• Considérations clés

  • Sélection de buse : Choisissez la taille et la forme de la buse appropriées pour chaque type de composant (0201, 0402, 0603, QFP, BGA, etc.) pour assurer une approche d'aspiration et de contact appropriés.

  • Alignement de la vision : La machine’S Le système de vision aligne l'orientation des composants sur les coussinets PCB, nécessitant généralement une précision de placement à l'intérieur ±0,03 mm.

  • Vitesse de placement et temps de cycle : Les machines à grande vitesse peuvent placer des milliers de composants par heure; Le débit de placement dépend de la taille des PCB, du mélange de composants et de la complexité de routage. Une programmation appropriée et un regroupement de mangeoires optimisent les temps de cycle.

3. Soudeur de reflux

• Équipement

  • Four de reflux: utilise plusieurs zones de température (préchauffer, tremper, reflux et refroidissement) pour chauffer l'ensemble de la carte afin que la pâte de soudure fond et forme des joints de soudure fiables entre les câbles des composants et les coussinets de PCB.

• Considérations clés

  • Profil de reflux : Une courbe de température à quatre segments doit être adaptée à la formulation de la pâte de soudure et à la sensibilité thermique des composants. Les températures de reflux maximales typiques vont de 235°C à 245°C.

  • Uniformité thermique : Le four doit maintenir chaque zone’S température à l'intérieur ±3°C pour empêcher la surchauffe (qui peut endommager les composants) ou les sous-traits (conduisant à des joints de soudure froide).

  • Contrôle de l'atmosphère : L'utilisation d'une atmosphère d'azote (N₂) réduit l'oxydation et améliore la qualité articulaire. Dans les lignes sensibles aux coûts, la reflux de l'air peut être utilisée, mais doit s'appuyer sur des formulations de flux actives pour compenser.

4. Nettoyage et inspection

• Nettoyage

  • Certains pâtes de soudure (en particulier celles contenant un flux activé) laissent des résidus qui doivent être retirés avec des machines de nettoyage spécialisées (nettoyeurs d'ondes ou ultrasoniques) pour empêcher la corrosion ou interférer avec les revêtements conformes.

  • Les pâtes de soudure sans nettoyage éliminent le besoin de nettoyage, bien que la stabilité du flux résiduel sous température et la contrainte électrique doit être validée.

• Inspection

  • Inspection optique automatisée (AOI) : Utilise des caméras et des algorithmes de reconnaissance d'image pour détecter des défauts tels que la soudure insuffisante, le pontage, le désalignement ou les pièces manquantes.

  • Inspection des rayons X (AXI / 3D SPI) : Nécessaire pour des packages comme BGA ou QFN où les joints de soudure cachés doivent être vérifiés pour les vides, les fissures ou les balles manquantes.

  • Test en circuit (TIC) et test fonctionnel : Les tests basés sur la sonde vérifient la continuité, la résistance, la capacité, les tensions d'alimentation et l'intégrité du signal pour garantir que le circuit fonctionne comme prévu avant de passer à des processus en aval.

Aperçu de l'équipement SMT

Atteindre une qualité et un rendement de haute qualité dans SMT nécessitent une gamme coordonnée de machines spécialisées à toutes les étapes du processus:

1. Imprimante au pochoir

   • Marques principales: Dek, Ekra, Speedline (Nordson), MPM

   • Caractéristiques: Contrôle de tension à pression d'air de haute précision, alignement fiduciaire automatique, pochoirs interchangeables et races.

2. Machine à pick-and-place

   • Marques principales: Yamaha, Juki, Panasonic, Fuji, ASM

   • Types:

     • Machines multiples à grande vitesse : Capable de 20,000–60 000 cph (puces par heure) pour les petites puces.

     • Machines d'alimentation de type de tableau (ATF) : Activer les changements rapides de moulinets, idéaux pour la production de modèles mixtes et à faible volume.

     • Divers types d'alimentation : Ruban adhésif & Le bobine, le plateau, le ruban adhésif, etc., peuvent être configurés au besoin.

3. Four à reflouer

   • Marques de premier plan: BTU, Rehm, Heller, Vitronics Soltec, Manncorp

   • Caractéristiques de base: Contrôle indépendant de la température multi-zones, capacité d'atmosphère d'azote, profilage de température programmable.

4. Machine de nettoyage

   • Marques principales: Kyzen, Metcal, Speedline

   • Processus: nettoyage des vagues, nettoyage aqueux conventionnel, nettoyage assisté par ultrasons—sélectionné en fonction de la chimie du flux.

5. Équipement d'inspection

   • AOI (inspection optique automatisée) : Saki, Vitrox, Omron, Koh Young

   • Axi (inspection automatisée des rayons X) : Nordson Dage, Yxlon, Viscom

   • SPI (inspection de la pâte de soudure) : Kyzen, Orbotech, Koh Young

   • TIC (test en circuit) / test de sonde volant : Keysight, Teradyne, GöPel électronique

Contrôle et test de la qualité SMT

Le contrôle de la qualité traverse chaque étape de la production de SMT, se concentrant principalement sur:

1. Contrôle de la qualité des matières premières

   • Pâte de soudure : Monitor Composition en alliage (sans plomb, faible argent), activation du flux (sans nettoyage vs. soluble dans l'eau) et rhéologie pour assurer une bonne formation de mouillage et d'alliage.

   • PCB : Vérifiez le poids du cuivre, la précision de l'ouverture du masque de soudure et les marques fiduciaires claires.

   • Composants : Assurez-vous que les pièces SMD ont des fils bien formés, des longueurs de plomb cohérentes et un emballage non endommagé (pas d'oxydation ni de déformations).

2. Points de contrôle des processus

   • Inspection post-imprimée : Utilisez SPI pour mesurer le volume de la pâte, la zone et la hauteur du dépôt. Une pâte insuffisante conduit à des articulations froides; Trop de pâte provoque un pont.

   • Revue de programmation de pick-and-place : Confirmer les données PCB CAD / CAM correspond aux fichiers Gerber. Valider les entrées de la bibliothèque des composants, les coordonnées d'orientation et de placement pour éviter les pièces de mauvaise place ou manquantes.

   • Vérification du profil de reflux : Utilisez des thermocouples ou des planches de profilage pour confirmer que les courbes de température réelles correspondent au fabricant de pâte de soudure’S Profil recommandé.

   • Rétroaction en temps réel : Pendant l'inspection AOI / AXI, les défauts du drapeau ont immédiatement des défauts afin que les parties puissent être retravaillées ou refoulées, minimisant les déchets et les repensateurs.

3. Stratégies d'amélioration des rendements

   • Formation de l'opérateur : Train régulièrement le personnel d'impression, de lieu, de reflux et d'inspection sur SOPS pour s'assurer que les machines sont correctement entretenues et que les étapes de processus sont strictement suivies.

   • Plan de maintenance de l'équipement : Établir un nettoyage, un étalonnage et un entretien prévus—Remplacez les buses, nettoyez les conduits d'air du four de reflouer et nettoyez les lentilles de la caméra à intervalles réguliers.

   • Amélioration continue (Kaizen) : Effectuer des examens de qualité périodique pour analyser les causes profondes des défauts (par exemple, les tombes, le pontage, le désalignement), puis optimiser les paramètres du processus en conséquence.

État actuel de l'industrie SMT et des tendances futures

1. État actuel

   • Croissance du marché soutenue : Prise par 5G, IoT, véhicules électriques et appareils portables, le marché mondial SMT a augmenté à 6%–8% par an.

   • Avancement technologiques : Les packages ultra-petites (0201 et plus petits, micro BGA, WLCSP) prolifèrent, augmentent les exigences de précision pour les machines de pick-and-place et les systèmes d'inspection.

   • Fabrication verte & Durabilité : La soudure sans plomb et les flux sans nettoyage sont devenus standard. La reflux assistée par l'azote et les fours économes en énergie sont plus courants pour réduire l'impact environnemental.

2. Tendances futures

   • Précision plus élevée & Miniaturisation : Alors que les tailles de colis continuent de rétrécir et que les BGAS / QFNS deviennent répandus, les processus SMT doivent prendre en charge le placement fin. Les buses, les systèmes de vision et les contrôles de reflux verront un raffinement en cours pour répondre à ces demandes.

   • Fabrication intelligente & Industrie 4.0 : L'intégration de MES (Systèmes d'exécution de fabrication), IIoT (Internet des objets industriels) et l'analyse des mégadonnées permettra une surveillance en temps réel, une maintenance à distance et un entretien prédictif.

   • Production flexible & Personnalisation : L'augmentation des commandes multimodèles en petit lots nécessite que les lignes soient plus adaptables. Les mangeoires ATF et les systèmes à changement rapide deviendront répandus.

   • Vert & Pratiques durables : Les processus sans plomb et sans nettoyage continueront de se développer. Les processus de recyclage de la pâte de soudure et de SCB PCB mûriront, prendront en charge la fabrication respectueuse de l'environnement.

Conclusion

En tant que méthode d'assemblage de base dans la fabrication d'électronique moderne, SMT offre une efficacité, une précision et une fiabilité élevées, et a des industries profondément pénétrées telles que l'électronique grand public, l'électronique automobile, les dispositifs médicaux et l'aérospatiale. En optimisant le flux de processus, la mise à niveau de l'équipement, le renforcement des contrôles de qualité et l'embrassement des pratiques d'usine intelligentes, les fabricants peuvent encore améliorer le rendement, réduire les coûts et accélérer le temps de commercialisation.

Pour l'avenir, la tendance continue vers des composants plus petites et à densité plus élevée, ainsi que la montée en puissance de la fabrication intelligente et verte, augmenteront les barrières techniques et les opportunités de marché dans l'industrie SMT. Toute entreprise visant à rester compétitive sur le marché de l'électronique au rythme rapide devrait garder un œil attentif sur les technologies, les matériaux et l'équipement émergents—et les intégrer dans son écosystème de fabrication pour créer une plus grande valeur pour les clients.

Points clés pour noter:

• L'article’s La structure claire et le flux logique aident les lecteurs à localiser rapidement les points d'intérêt.

• Il équilibre les explications d'introduction avec des détails techniques approfondis, faisant appel à la fois aux ingénieurs novices et aux gestionnaires techniques.

• Mots-clés tels que “Processus d'assemblage SMT,” “Pick-and-Place Buches,” “Soudeur de reflux,” et “Inspection AOI” sont tissés partout pour aider à l'indexation et à la visibilité des moteurs de recherche.

• Y compris les tendances de l'industrie et les perspectives prospectives améliorent l'article’S et pertinence.