O que é SMT?

A tecnologia de montagem na superfície (SMT) refere -se ao processo de montagem de componentes eletrônicos diretamente na superfície de uma placa de circuito impresso (PCB). Como o método de fabricação convencional na produção eletrônica moderna, o SMT oferece muitas vantagens sobre a montagem tradicional do orifício (THT), incluindo tamanhos de componentes menores, menor peso, maior confiabilidade e maior taxa de transferência. Desde sua adoção generalizada na década de 1980, a SMT se tornou o método de montagem principal para smartphones, laptops, eletrônicos automotivos, sensores de IoT e inúmeros outros produtos eletrônicos.

Vantagens do SMT

1. Alta densidade de componentes

   • Os componentes podem ser colocados em ambos os lados do PCB, aumentando significativamente a densidade do circuito.

   • O uso de tamanhos de embalagem menores (por exemplo, 0201, 0402) permite layouts de placa mais compactos.

2. Alto grau de automação

   • As máquinas de pick-and-plue de alta velocidade colocam componentes com precisão e os fornos de refluxo os soldam em um único passe—permitindo a taxa de transferência nas dezenas de milhares de canais por hora.

   • Essa automação reduz bastante o erro humano e os custos de mão -de -obra, dando um salto qualitativo na eficiência e consistência da produção.

3. Melhor confiabilidade e desempenho elétrico

   • Os dispositivos montados na superfície (SMDs) têm comprimentos de cabeceira mais curtos e juntas de solda menores, criando caminhos de sinal mais curtos na PCB. Isso reduz a indutância e capacitância parasitária.

   • Os conjuntos SMT exibem melhores características de expansão térmica e resistência à vibração, tornando -as adequadas para ambientes severos.

4. Maior flexibilidade do projeto

   • Os designers de PCB podem otimizar a colocação de componentes e minimizar os comprimentos de traços, melhorando a integridade do sinal e a compatibilidade eletromagnética (EMC).

   • Uma grande variedade de tipos de pacotes (QFP, BGA, CSP, etc.) acomoda requisitos de tamanho e desempenho diferentes, abrindo mais espaço de inovação para produtos finais.

O fluxo do processo SMT

Uma linha de produção SMT completa normalmente consiste em quatro estágios centrais: impressão de pasta de solda, pick-and-place, soldagem de reflexão e limpeza/inspeção. Cada estágio depende de máquinas precisas e controles rigorosos de processo para garantir a qualidade e o rendimento do produto.

1. Impressão de pasta de solda

• Equipamento

  • Impressora de estêncil: usa um estêncil de metal para aplicar a pasta de solda precisamente ao PCB’S Locais da almofada.

• Considerações importantes

  • Projeto de abertura de estêncil : As formas e posições de abertura devem corresponder ao PCB’layout de pad, com tolerâncias posicionais dentro ±0,025 mm.

  • Squeegee Pressão e velocidade : 100–150 µm.

  • Pasta qualidade : O tamanho da partícula de solda em pó deve ser uniforme e a composição do fluxo deve ser bem equilibrada para garantir uma boa adesão de pasta e liga adequada durante o reflexo.

2. Pick-and-Place

• Equipamento

  • Máquina de pick-and-place: usa um sistema de alinhamento de visão ou laser para escolher componentes SMD em fita e bandejas e colocá-los com precisão na pasta de solda impressa.

• Considerações importantes

  • Seleção de bicos : Escolha o tamanho e a forma apropriados do bico para cada tipo de componente (0201, 0402, 0603, QFP, BGA, etc.) para garantir a área de sucção e contato de vácuo adequados.

  • Alinhamento da visão : A máquina’S O sistema de visão alinha a orientação dos componentes às almofadas de PCB, normalmente exigindo precisão de colocação dentro ±0,03 mm.

  • Velocidade de colocação e tempo de ciclo : Máquinas de alta velocidade podem colocar milhares de componentes por hora; A taxa de transferência de colocação depende do tamanho da PCB, da mistura de componentes e da complexidade do roteamento. A programação e agrupamento de alimentação adequados otimizam os tempos de ciclo.

3. Soldagem de reflexão

• Equipamento

  • Forno de reflexão: usa várias zonas de temperatura (pré -aquecimento, molho, reflexão e resfriamento) para aquecer toda a placa, para que a pasta de solda derreta e forma juntas de solda confiáveis ​​entre os cabos do componente e as almofadas de PCB.

• Considerações importantes

  • Perfil de reflexão : Uma curva de temperatura de quatro segmentos deve ser adaptada à formulação da pasta de solda e à sensibilidade térmica do componente. As temperaturas típicas de reflexão de pico variam de 235°C a 245°C.

  • Uniformidade térmica : O forno deve manter cada zona’S temperatura interior ±3°C para evitar superaquecimento (que pode danificar componentes) ou subir (levando a articulações de solda a frio).

  • Controle da atmosfera : O uso de uma atmosfera de nitrogênio (N₂) reduz a oxidação e melhora a qualidade das articulações. Nas linhas sensíveis ao custo, o Air Reflow pode ser usado, mas deve confiar nas formulações de fluxo ativo para compensar.

4. Limpeza e inspeção

• Limpeza

  • Algumas pastas de solda (especialmente aquelas que contêm fluxo ativado) deixam para trás os resíduos que devem ser removidos com máquinas de limpeza especializadas (limpadores de ondas ou ultrassônicos) para evitar corrosão ou interferem em revestimentos conforme.

  • As pastas de solda sem limpeza eliminam a necessidade de limpeza, embora a estabilidade do fluxo residual sob temperatura e tensão elétrica deva ser validada.

• Inspeção

  • Inspeção óptica automatizada (AOI) : Usa câmeras e algoritmos de reconhecimento de imagem para detectar defeitos como solda insuficiente, ponte, desalinhamento ou peças ausentes.

  • Inspeção de raios-X (AXI/3D SPI) : Necessário para pacotes como BGA ou QFN, onde as juntas de solda ocultas devem ser verificadas quanto a vazios, rachaduras ou bolas ausentes.

  • Teste no circuito (TIC) e teste funcional : O teste baseado em sonda verifica a continuidade, resistência, capacitância, tensões de fornecimento e integridade do sinal para garantir que o circuito funcione conforme o pretendido antes de passar para os processos a jusante.

Visão geral do equipamento SMT

A obtenção de alta qualidade e rendimento no SMT requer uma linha coordenada de máquinas especializadas em todos os estágios de processo:

1. Impressora de estêncil

   • Marcas principais: DEK, Ekra, Speedline (Nordson), MPM

   • Recursos: Controle de tensão de pressão de ar de alta precisão, alinhamento fiducial automático, estênceis intercambiáveis ​​e rqueados.

2. Máquina de pick-and-place

   • Marcas principais: Yamaha, Juki, Panasonic, Fuji, ASM

   • Tipos:

     • Máquinas de várias cabeças de alta velocidade : Capaz de 20,000–60.000 cph (chips por hora) para fichas pequenas.

     • Máquinas de alimentador de tipo de matriz (ATF) : Habilite mudanças rápidas de carretel, ideais para produção mista e de baixo volume.

     • Vários tipos de alimentação : Fita & Bobina, bandeja, fita adesiva, etc., pode ser configurada conforme necessário.

3. Forno de reflexão

   • Marcas principais: BTU, Rehm, Heller, Vitronics Soltec, Manncorp

   • Características do núcleo: controle independente de temperatura de várias zonas, capacidade de atmosfera de nitrogênio, perfil de temperatura programável.

4. Máquina de limpeza

   • Marcas principais: Kyzen, Metcal, Speedline

   • Processos: limpeza de ondas, limpeza aquosa convencional, limpeza de assistência ultrassônica—Selecionado com base na química do fluxo.

5. Equipamento de inspeção

   • Aoi (inspeção óptica automatizada) : Saki, Vitrox, Omron, Koh Young

   • Axi (inspeção automatizada de raios-X) : Nordson DAGE, YXLON, VISCO

   • SPI (inspeção de pasta de solda) : Kyzen, Orbotech, Koh Young

   • TEC (teste no circuito) / teste de sonda voadora : Keysight, Teradyne, GöPEL Eletrônico

Controle e teste de qualidade SMT

O controle de qualidade passa por todas as etapas da produção de SMT, concentrando -se principalmente em:

1. Controle de qualidade da matéria -prima

   • Pasta de solda : Monitore a composição da liga (sem chumbo, baixa prata), ativação do fluxo (sem limpeza vs. solúvel em água) e reologia para garantir a formação adequada de umedecimento e liga.

   • PCB : Verifique o peso do cobre, a precisão da abertura da máscara de solda e as marcas fiduciais claras.

   • Componentes : Garanta que as peças SMD tenham cabos bem formados, comprimentos consistentes de chumbo e embalagens não danificadas (sem oxidação ou deformidades).

2. Pontos de controle de processo

   • Inspeção pós-impressa : Use SPI para medir a altura do volume, área e deposição de pasta. A pasta insuficiente leva a articulações frias; Muita pasta causa ponte.

   • Revisão de programação de escolha e lugar : Confirme os dados do PCB CAD/CAM correspondem a arquivos Gerber. Validar coordenadas de biblioteca de componentes, orientação e coordenadas de colocação para evitar extrações ou peças ausentes.

   • Verificação do perfil de reflexão : Use termopares ou placas de criação de perfil para confirmar curvas de temperatura reais da placa correspondem ao fabricante da pasta de solda’S perfil recomendado.

   • Feedback em tempo real : Durante a inspeção AOI/AXI, os defeitos do sinalizador imediatamente para que as peças possam ser retrabalhadas ou refletidas, minimizando os custos de sucata e retrabalho.

3. Estratégias de melhoria de rendimento

   • Treinamento do operador : Treine regularmente o pessoal de impressão, local, reflexão e inspeção nos SOPs para garantir que as máquinas sejam mantidas adequadamente e as etapas de processo sejam seguidas estritamente.

   • Plano de manutenção de equipamentos : Estabeleça limpeza programada, calibração e manutenção—Substitua os bicos, limpe os dutos de ar do forno de reflexão e limpe as lentes da câmera em intervalos regulares.

   • Melhoria contínua (Kaizen) : Realize revisões periódicas de qualidade para analisar as causas radiculares de defeitos (por exemplo, Tombstoning, ponte, desalinhamento) e otimize os parâmetros do processo de acordo.

Estado atual da indústria SMT e tendências futuras

1. Estado atual

   • Crescimento sustentado do mercado : Drivado por 5G, IoT, veículos elétricos e dispositivos vestíveis, o mercado global de SMT tem crescido a 6%–8% anualmente.

   • Avanços de tecnologia : Pacotes Ultra-Small (0201 e Micro BGA, WLCSP) estão proliferando, aumentando os requisitos de precisão para máquinas e sistemas de inspeção de escolha e lugar.

   • Fabricação verde & Sustentabilidade : Solda sem chumbo e fluxos sem limpeza tornaram-se padrão. O refluxo assistido por nitrogênio e fornos com eficiência energética são mais comuns para reduzir o impacto ambiental.

2. Tendências futuras

   • Maior precisão & Miniaturização : À medida que os tamanhos dos pacotes continuam diminuindo e os BGAs/QFNs se tornam generalizados, os processos SMT devem suportar a colocação de arremesso fino. Os bocais, sistemas de visão e controles de reflexão verão o refinamento em andamento para atender a essas demandas.

   • Fabricação inteligente & Indústria 4.0 : A integração de MES (Sistemas de Execução de Manufatura), IIOT (Industrial Internet of Things) e Big Data Analytics permitirá o monitoramento em tempo real, a manutenção remota e a manutenção preditiva.

   • Produção flexível & Personalização : O aumento de pedidos de vários modelos exige que as linhas sejam mais adaptáveis. Os alimentadores de ATF e os sistemas de mudança rápida se tornarão predominantes.

   • Verde & Práticas sustentáveis : Processos sem limpeza e sem limpeza continuarão se expandindo. Pasta de solda de sucata e processos de reciclagem de resíduos de PCB amadurecerão, apoiando a fabricação ecológica.

Conclusão

Como método de montagem do núcleo na fabricação moderna de eletrônicos, a SMT oferece alta eficiência, precisão e confiabilidade e penetrou profundamente indústrias como eletrônicos de consumo, eletrônicos automotivos, dispositivos médicos e aeroespacial. Ao otimizar o fluxo de processos, atualizar equipamentos, fortalecer os controles de qualidade e adotar práticas de fábrica inteligente, os fabricantes podem melhorar ainda mais o rendimento, reduzir custos e acelerar o tempo no mercado.

Olhando para o futuro, a tendência contínua em direção a componentes menores e de maior densidade, juntamente com o surgimento da fabricação inteligente e verde, elevará as barreiras técnicas e as oportunidades de mercado na indústria SMT. Qualquer empresa que pretende permanecer competitiva no mercado de eletrônicos em ritmo acelerado deve ficar de olho nas tecnologias, materiais e equipamentos emergentes SMT—e integrá -los ao seu ecossistema de fabricação para criar maior valor para os clientes.

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