Apa itu SMT?

Surface Mount Technology (SMT) mengacu pada proses pemasangan komponen elektronik langsung ke permukaan papan sirkuit cetak (PCB). Sebagai metode pembuatan arus utama dalam produksi elektronik modern, SMT menawarkan banyak keunggulan dibandingkan perakitan melalui lubang tradisional (THT), termasuk ukuran komponen yang lebih kecil, bobot lebih rendah, reliabilitas yang lebih tinggi, dan throughput yang lebih besar. Sejak adopsi yang meluas pada 1980 -an, SMT telah menjadi metode perakitan inti untuk smartphone, laptop, elektronik otomotif, sensor IoT, dan produk elektronik lainnya yang tak terhitung jumlahnya.

Keuntungan SMT

1. Kepadatan komponen tinggi

   • Komponen dapat ditempatkan di kedua sisi PCB, secara signifikan meningkatkan kepadatan sirkuit.

   • Menggunakan ukuran paket yang lebih kecil (mis., 0201, 0402) memungkinkan lebih banyak tata letak papan kompak.

2. Tingkat otomatisasi yang tinggi

   • Mesin pick-and-place berkecepatan tinggi menempatkan komponen tepat—Mengaktifkan throughput dalam puluhan ribu penempatan per jam.

   • Otomatisasi ini sangat mengurangi kesalahan manusia dan biaya tenaga kerja, memberikan lompatan kualitatif dalam efisiensi dan konsistensi produksi.

3. Peningkatan keandalan dan kinerja listrik

   • Perangkat yang dipasang di permukaan (SMD) memiliki panjang timbal yang lebih pendek dan sambungan solder yang lebih kecil, menciptakan jalur sinyal yang lebih pendek pada PCB. Ini mengurangi induktansi dan kapasitansi parasit.

   • Rakitan SMT menunjukkan karakteristik ekspansi termal yang lebih baik dan ketahanan getaran, membuatnya cocok untuk lingkungan yang keras.

4. Fleksibilitas desain yang lebih besar

   • Desainer PCB dapat mengoptimalkan penempatan komponen dan meminimalkan panjang jejak, meningkatkan integritas sinyal dan kompatibilitas elektromagnetik (EMC).

   • Berbagai jenis paket (QFP, BGA, CSP, dll.) Mengakomodasi berbagai ukuran dan persyaratan kinerja, membuka lebih banyak ruang inovasi untuk produk akhir.

Aliran proses SMT

Jalur produksi SMT yang lengkap biasanya terdiri dari empat tahap inti: pencetakan pasta solder, pick-and-place, solder reflow, dan pembersihan/inspeksi. Setiap tahap bergantung pada mesin yang tepat dan kontrol proses yang ketat untuk memastikan kualitas dan hasil produk.

1. Pencetakan Tempel Solder

• Peralatan

  • Stensil Printer: Menggunakan stensil logam untuk menerapkan pasta solder tepat ke PCB’S Lokasi Pad.

• Pertimbangan utama

  • Desain bukaan stensil : Bentuk dan posisi apertur harus cocok dengan PCB’S Layout Pad, dengan toleransi posisi di dalam ±0,025 mm.

  • Tekanan dan kecepatan squeegee : Tekanan squeegee, kecepatan pencetakan, dan suhu pasta harus disetel untuk mencapai ketebalan lapisan pasta yang khas 100–150 µM.

  • Kualitas Tempel : Ukuran partikel bubuk solder harus seragam, dan komposisi fluks harus seimbang untuk memastikan adhesi pasta yang baik dan paduan yang tepat selama reflow.

2. Pick-and-place

• Peralatan

  • Mesin Pick-and-Place: Menggunakan visi atau sistem penyelarasan laser untuk memilih komponen SMD dari pita-dan-gulungan atau baki dan menempatkannya secara akurat ke pasta solder yang dicetak.

• Pertimbangan utama

  • Pilihan nosel : Pilih ukuran dan bentuk nozzle yang sesuai untuk setiap jenis komponen (0201, 0402, 0603, QFP, BGA, dll.) Untuk memastikan hisap vakum dan area kontak yang tepat.

  • Penyelarasan penglihatan : Mesin’S Sistem penglihatan menyelaraskan orientasi komponen ke bantalan PCB, biasanya membutuhkan akurasi penempatan di dalam ±0,03 mm.

  • Kecepatan penempatan dan waktu siklus : Mesin berkecepatan tinggi dapat menempatkan ribuan komponen per jam; Throughput penempatan tergantung pada ukuran PCB, campuran komponen, dan kompleksitas perutean. Pemrograman yang tepat dan pengelompokan pengumpan mengoptimalkan waktu siklus.

3. Solder reflow

• Peralatan

  • Reflow Oven: Menggunakan beberapa zona suhu (pemanasan awal, rendam, reflow, dan pendinginan) untuk memanaskan seluruh papan sehingga pasta solder meleleh dan membentuk sambungan solder yang andal antara timah komponen dan bantalan PCB.

• Pertimbangan utama

  • Profil reflow : Kurva suhu empat segmen harus disesuaikan dengan formulasi pasta solder dan sensitivitas termal komponen. Suhu reflow puncak khas berkisar dari 235°C to 245°C.

  • Keseragaman termal : Oven harus mempertahankan setiap zona’s Temperatur di dalam ±3°C untuk mencegah overheating (yang dapat merusak komponen) atau underheating (menyebabkan sambungan solder dingin).

  • Kontrol atmosfer : Menggunakan atmosfer nitrogen (N₂) mengurangi oksidasi dan meningkatkan kualitas sendi. Dalam garis yang peka terhadap biaya, reflow udara dapat digunakan tetapi harus bergantung pada formulasi fluks aktif untuk mengkompensasi.

4. Membersihkan dan inspeksi

• Pembersihan

  • Beberapa pasta solder (terutama yang mengandung fluks aktif) meninggalkan residu yang harus dihilangkan dengan mesin pembersih khusus (gelombang atau pembersih ultrasonik) untuk mencegah korosi atau mengganggu pelapis konformal.

  • Pasta solder tidak bersih menghilangkan kebutuhan untuk pembersihan, meskipun stabilitas fluks residual di bawah suhu dan tekanan listrik harus divalidasi.

• Inspeksi

  • Inspeksi Optik Otomatis (AOI) : Menggunakan kamera dan algoritma pengenalan gambar untuk mendeteksi cacat seperti solder yang tidak mencukupi, menjembatani, ketidaksejajaran, atau bagian yang hilang.

  • Inspeksi X-Ray (AXI/3D SPI) : Diperlukan untuk paket seperti BGA atau QFN di mana sambungan solder tersembunyi harus diperiksa untuk rongga, retakan, atau bola yang hilang.

  • Tes in-sirkuit (TIK) dan tes fungsional : Pengujian berbasis probe memverifikasi kontinuitas, resistensi, kapasitansi, tegangan pasokan, dan integritas sinyal untuk memastikan fungsi sirkuit seperti yang dimaksudkan sebelum pindah ke proses hilir.

Gambaran Umum Peralatan SMT

Mencapai kualitas tinggi dan hasil di SMT membutuhkan jajaran mesin khusus yang terkoordinasi di semua tahap proses:

1. Printer stensil

   • Merek Terkemuka: Dek, Ekra, Speedline (Nordson), MPM

   • Fitur: Kontrol tegangan tekanan udara presisi tinggi, penyelarasan fidusia otomatis, stensil yang dapat dipertukarkan, dan squeegee.

2. Mesin pick-and-place

   • Merek Terkemuka: Yamaha, Juki, Panasonic, Fuji, ASM

   • Tipe:

     • Mesin multi-head berkecepatan tinggi : Mampu 20,000–60.000 cph (chip per jam) untuk chip kecil.

     • Mesin Tipe Feeder (ATF) Array : Aktifkan perubahan gulungan cepat, ideal untuk model campuran, volume rendah.

     • Berbagai jenis pengumpan : Tape & Reel, baki, potong pita, dll., Dapat dikonfigurasi sesuai kebutuhan.

3. Oven reflow

   • Merek Terkemuka: BTU, Rehm, Heller, Vitronics Soltec, Manncorp

   • Fitur Inti: Kontrol suhu multi-zona independen, kemampuan atmosfer nitrogen, profil suhu yang dapat diprogram.

4. Mesin pembersih

   • Merek Terkemuka: Kyzen, Metcal, Speedline

   • Proses: pembersihan gelombang, pembersihan berair konvensional, pembersihan berbantuan ultrasonik—dipilih berdasarkan kimia fluks.

5. Peralatan inspeksi

   • AOI (Inspeksi Optik Otomatis) : Saki, vitrox, omron, koh muda

   • AXI (Inspeksi X-Ray Otomatis) : Nordson Dage, yxlon, viscom

   • SPI (inspeksi pasta solder) : Kyzen, Orbotech, Koh Young

   • TIK (tes in-sirkuit) / Tes Probe Terbang : Keysight, Teradyne, GöElektronik pel

Kontrol dan pengujian kualitas SMT

Kontrol kualitas berjalan melalui setiap tahap produksi SMT, terutama fokus:

1. Kontrol Kualitas Bahan Baku

   • Pasta solder : Monitor komposisi paduan (bebas timbal, silver rendah), aktivasi fluks (No-Clean Vs. larut dalam air), dan reologi untuk memastikan pembasahan dan pembentukan paduan yang tepat.

   • PCB : Verifikasi berat tembaga, akurasi bukaan topeng solder, dan tanda fidusia yang jelas.

   • Komponen : Pastikan bagian SMD memiliki timbal yang terbentuk dengan baik, panjang timbal yang konsisten, dan kemasan yang tidak rusak (tidak ada oksidasi atau kelainan bentuk).

2. Titik kontrol proses

   • Inspeksi Pasca-Print : Gunakan SPI untuk mengukur volume pasta, area, dan tinggi deposisi. Pasta yang tidak mencukupi menyebabkan sendi dingin; Terlalu banyak pasta menyebabkan menjembatani.

   • Ulasan pemrograman pick-and-place : Konfirmasi data PCB CAD/CAM cocok dengan file Gerber. Validasi entri perpustakaan komponen, orientasi, dan koordinat penempatan untuk mencegah kesalahan penempatan atau bagian yang hilang.

   • Verifikasi profil reflow : Gunakan termokopel atau papan profil untuk mengkonfirmasi kurva suhu papan yang sebenarnya cocok dengan produsen pasta solder’S yang direkomendasikan.

   • Umpan balik real-time : Selama inspeksi AOI/AXI, cacat bendera segera sehingga bagian dapat dikerjakan ulang atau direfleksikan, meminimalkan memo dan biaya pengerjaan ulang.

3. Menghasilkan strategi peningkatan

   • Pelatihan operator : Secara teratur melatih cetakan, tempat, reflow, dan personel inspeksi di SOP untuk memastikan mesin dipelihara dengan benar dan langkah -langkah proses diikuti secara ketat.

   • Rencana Pemeliharaan Peralatan : Menetapkan pembersihan terjadwal, kalibrasi, dan pemeliharaan—Ganti nozel, membersihkan saluran udara oven reflow, dan membersihkan lensa kamera secara berkala.

   • Perbaikan Berkelanjutan (Kaizen) : Melakukan tinjauan kualitas berkala untuk menganalisis akar penyebab cacat (mis., Tombstoning, menjembatani, misalignment), kemudian mengoptimalkan parameter proses yang sesuai.

Keadaan industri SMT saat ini dan tren masa depan

1. Keadaan saat ini

   • Pertumbuhan pasar yang berkelanjutan : Didorong oleh 5G, IoT, kendaraan listrik, dan perangkat yang dapat dikenakan, pasar SMT global telah tumbuh sebesar 6%–8% per tahun.

   • Kemajuan teknologi : Paket ultra-kecil (0201 dan lebih kecil, BGA mikro, WLCSP) berkembang biak, meningkatkan persyaratan presisi untuk mesin pick-and-place dan sistem inspeksi.

   • Manufaktur hijau & Keberlanjutan : Solder bebas timbal dan fluks tanpa-bersih telah menjadi standar. Reflow yang dibantu nitrogen dan oven hemat energi lebih umum untuk mengurangi dampak lingkungan.

2. Tren masa depan

   • Presisi yang lebih tinggi & Miniaturisasi : Karena ukuran paket terus menyusut dan BGAS/QFN menjadi luas, proses SMT harus mendukung penempatan pitch halus. Nozel, sistem visi, dan kontrol reflow akan melihat penyempurnaan yang sedang berlangsung untuk memenuhi tuntutan ini.

   • Manufaktur pintar & Industri 4.0 : Integrasi MES (Sistem Eksekusi Manufaktur), IIOT (Industrial Internet of Things), dan Big Data Analytics akan memungkinkan pemantauan real-time, pemeliharaan jarak jauh, dan pemeliharaan prediktif.

   • Produksi fleksibel & Kustomisasi : Kenaikan pesanan multi-model batch kecil membutuhkan garis untuk lebih mudah beradaptasi. Pengumpan ATF dan sistem perubahan cepat akan menjadi lazim.

   • Hijau & Praktik berkelanjutan : Proses bebas timbal, tidak bersih akan terus berkembang. Proses daur ulang solder memo dan proses daur ulang limbah PCB akan matang, mendukung manufaktur ramah lingkungan.

Kesimpulan

Sebagai metode perakitan inti dalam manufaktur elektronik modern, SMT memberikan efisiensi tinggi, presisi, dan keandalan, dan memiliki industri yang sangat tajam seperti elektronik konsumen, elektronik otomotif, perangkat medis, dan kedirgantaraan. Dengan mengoptimalkan aliran proses, meningkatkan peralatan, memperkuat kontrol kualitas, dan merangkul praktik pabrik pintar, produsen dapat lebih meningkatkan hasil, mengurangi biaya, dan mempercepat waktu untuk memasarkan.

Ke depan, tren yang berkelanjutan menuju komponen yang lebih kecil, kepadatan lebih tinggi, bersama dengan munculnya manufaktur pintar dan hijau, akan meningkatkan hambatan teknis dan peluang pasar dalam industri SMT. Perusahaan mana pun yang bertujuan untuk tetap kompetitif di pasar elektronik yang serba cepat harus mengawasi teknologi, bahan, dan peralatan SMT yang muncul—dan mengintegrasikannya ke dalam ekosistem manufakturnya untuk menciptakan nilai yang lebih besar bagi pelanggan.

Poin -poin penting yang perlu diperhatikan:

• Artikel’S yang jelas struktur dan aliran logis membantu pembaca dengan cepat menemukan tempat menarik.

• Ini menyeimbangkan penjelasan pengantar dengan detail teknis yang mendalam, menarik bagi insinyur pemula dan manajer teknis.

• Kata kunci seperti “Proses perakitan SMT,” “nozel pick-and-place,” “Solder reflow,” Dan “Inspeksi Aoi” dijalin secara keseluruhan untuk membantu pengindeksan dan visibilitas mesin pencari.

• Termasuk tren industri dan perspektif berwawasan ke depan meningkatkan artikel’otoritas dan relevansi.