Công nghệ gắn bề mặt (SMT)

Công nghệ gắn bề mặt (SMT): "Kỹ sư vô hình" của sản xuất điện tử hiện đại

Lời giới thiệu
Công nghệ gắn bề mặt (SMT) là một trong những công nghệ cốt lõi trong lĩnh vực sản xuất điện tử.Bằng cách gắn trực tiếp các thành phần vi điện tử trên bề mặt của bảng mạch in (PCBS), nó đã thay thế công nghệ lắp đặt lỗ thông qua truyền thống và đã trở thành một động lực chính cho việc thu nhỏ và hiệu suất cao của các sản phẩm điện tử hiện đại.Từ điện thoại thông minh đến thiết bị hàng không vũ trụ, SMT ở khắp mọi nơi và có thể được gọi là "kỹ sư vô hình" của ngành công nghiệp điện tử.

I. Sự phát triển lịch sử của SMT
SMT bắt nguồn từ những năm 1960 và lần đầu tiên được phát triển bởi IBM của Hoa Kỳ.Nó ban đầu được sử dụng trong các máy tính nhỏ và thiết bị hàng không vũ trụ (như máy tính định vị của tàu phóng Saturn).

Trong những năm 1980: Công nghệ dần trưởng thành, và thị phần tăng nhanh chóng từ 10%.

Vào cuối những năm 1990: Nó đã trở thành quy trình chính thống, với hơn 90% sản phẩm điện tử áp dụng SMT.

Trong thế kỷ 21, với nhu cầu về thu nhỏ (như các thành phần 01005, bao bì BGA) và yêu cầu bảo vệ môi trường (nước hàn không chì),SMT tiếp tục lặp lại và nâng cấp 47.

II. Nguyên tắc cơ bản và quy trình của SMT
Cốt lõi của SMT nằm ở "đặt" và "lắp hàn".

In mạ hàn

Sử dụng một mẫu thép không gỉ cắt bằng laser (với độ dày 0,1-0,15mm), bột hàn được in chính xác trên các tấm PCB thông qua một máy quét.Bột hàn được làm bằng cách trộn bột hàn và luồngĐộ dày in cần được kiểm soát (thường là 0,3-0,6mm) 69.

Thiết bị chính: Máy in dán hàn hoàn toàn tự động, kết hợp với SPI (máy dò dán hàn) để quét 3D để đảm bảo chất lượng in 69.

Lắp đặt thành phần

Máy gắn bề mặt nắm bắt các thành phần (như điện trở, tụ và chip) thông qua vòi chân không và đạt độ chính xác ± 0,025mm với hệ thống định vị trực quan.Nó có thể gắn trên 2001000 điểm mỗi giờ.

Khó khăn: Các vòi phun đặc biệt được yêu cầu cho các thành phần có hình dạng không đều (như các đầu nối linh hoạt), và bao bì BGA dựa trên phát hiện tia X để kiểm tra tính toàn vẹn của các quả cầu hàn.

Lò phản dòng

Bằng cách kiểm soát chính xác đường cong nhiệt độ (làm nóng trước, ngâm, dòng chảy lại, làm mát), bột hàn được tan chảy và các khớp hàn đáng tin cậy được hình thành.Nhiệt độ đỉnh của các quy trình không chì thường là 235-245 °C, và vùng nhiệt độ cao kéo dài trong 40-60 giây.

Kiểm soát rủi ro: Tốc độ làm mát nên ≤4 °C/s để tránh các khiếm khuyết lưới tại các khớp hàn.

Kiểm tra và sửa chữa

AOI (Kiểm tra quang học tự động): Nó có thể xác định các khiếm khuyết như các bộ phận bị thiếu, trượt và bia mộ, với độ chính xác 0,01mm.

Kiểm tra tia X: Được sử dụng để xác minh chất lượng của các khớp hàn ẩn như BGA;

Trạm sửa chữa: Nên làm nóng tại chỗ đến điểm nóng chảy của hàn và thay thế thành phần bị lỗi 89.

Iii. Ưu điểm kỹ thuật của SMT
So với công nghệ lỗ thông truyền thống, SMT đã đạt được những bước đột phá trong nhiều chiều:

Khối lượng và trọng lượng: Khối lượng thành phần được giảm 40% -60% và trọng lượng được giảm 60% -80%, hỗ trợ dây điện mật độ cao (chẳng hạn như các thành phần pitch 0,5 mm) 310;

Độ tin cậy: Tỷ lệ khiếm khuyết của các khớp hàn là dưới mười phần triệu,có khả năng chống rung động mạnh mẽ và hiệu suất mạch tần số cao vượt trội (giảm cảm ứng và công suất ký sinh trùng). 37

Hiệu quả sản xuất: mức độ tự động hóa cao, với chi phí lao động giảm hơn 50%, hỗ trợ lắp đặt hai mặt và sản xuất linh hoạt.

Bảo vệ môi trường và kinh tế: Giảm chất thải khoan và vật liệu, quy trình không chì tuân thủ tiêu chuẩn RoHS 35.

IV. Các lĩnh vực ứng dụng của SMT
Các thiết bị điện tử tiêu dùng: Nhỏ của điện thoại thông minh và máy tính xách tay;

Điện tử ô tô: Yêu cầu độ tin cậy cao đối với các mô-đun điều khiển và cảm biến ECU;

Thiết bị y tế: màn hình di động, lắp ráp chính xác các thiết bị cấy ghép;

Công nghiệp hàng không vũ trụ và quân sự: Thiết kế chống rung cho thiết bị truyền thông vệ tinh và hệ thống điều hướng 4710.

V. Xu hướng và thách thức trong tương lai
Trí thông minh và linh hoạt: Máy móc bề mặt thích nghi (SMT) dựa trên AI và dây chuyền sản xuất có thể cấu hình lại thích nghi với nhu cầu tùy chỉnh lô nhỏ. 56

Tích hợp ba chiều: Tăng cường sử dụng không gian thông qua công nghệ đóng gói xếp chồng 3D;

Sản xuất xanh: Thúc đẩy các chất tẩy rửa dựa trên nước và các chất hàn phân hủy sinh học để giảm 59% lượng khí thải VOC;

Giới hạn độ chính xác: Để giải quyết những thách thức ngày càng tăng của các thành phần dưới 01005 (như 008004), phát triển công nghệ định vị dưới micron 9.

Kết luận
Công nghệ lắp đặt bề mặt không chỉ là nền tảng kỹ thuật của sản xuất điện tử, mà còn là một lực vô hình thúc đẩy nhân loại hướng tới kỷ nguyên thông minh.từ micromet đến nanomet, mỗi tiến bộ của SMT đang định hình lại ranh giới của các sản phẩm điện tử.SMT sẽ tiếp tục viết một huyền thoại công nghệ là "nhỏ nhưng mạnh mẽ".