Ứng dụng và xu hướng tương lai của công nghệ lắp đặt bề mặt (SMT) trong sản xuất PCB

Ứng dụng và xu hướng tương lai của công nghệ lắp đặt bề mặt (SMT) trong sản xuất PCB

Lời giới thiệu
Công nghệ lắp đặt bề mặt (SMT), là quy trình cốt lõi của sản xuất điện tử hiện đại, đã hoàn toàn thay đổi những hạn chế của công nghệ lắp đặt lỗ thông qua truyền thống (THT).Bằng cách gắn trực tiếp các thành phần điện tử không dây dẫn hoặc với dây dẫn ngắn lên bề mặt của bảng mạch in (PCBS), SMT đạt được mật độ cao, hiệu suất cao và thu nhỏ các sản phẩm điện tử.Bài viết này sẽ phân tích toàn diện các ứng dụng của SMT trong sản xuất PCB từ các khía cạnh như quy trình, lợi thế kỹ thuật, thách thức và xu hướng trong tương lai.

I. Quá trình công nghệ của SMT PCB
Quá trình cốt lõi của SMT bao gồm các bước như chuẩn bị vật liệu, in bột hàn, lắp đặt thành phần, hàn tái dòng và kiểm tra và sửa chữa,có thể được chia cụ thể thành các liên kết chính sau::

Bột hàn được in bằng màn hình
Sử dụng một lưới thép và một máy in màn hình để in chính xác dán hàn trên các tấm PCB. Sự đồng nhất của dán hàn ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng hàn.Nó là cần thiết để đảm bảo không bị bỏ lỡ in hoặc dính bằng cách kiểm tra quang học (SPI) 136.

Lắp đặt thành phần
Máy đặt công nghệ gắn bề mặt (SMT) đặt các thành phần gắn bề mặt (SMD) ở vị trí bột hàn thông qua hệ thống hình ảnh chính xác cao và cánh tay cơ học.Đối với các tấm hai mặt, cần phải phân biệt giữa mặt A và B và các loại mạ hàn điểm nóng chảy khác nhau hoặc chất kết dính màu đỏ có thể được sử dụng để cố định 35.

Lò phản dòng
Trong lò hàn dòng chảy lại, bột hàn tạo ra các khớp hàn sau khi đun nóng, tan chảy và làm mát.Việc kiểm soát chính xác đường cong nhiệt độ là chìa khóa để tránh hàn sai hoặc tổn thương nhiệt cho các thành phần. 68

Kiểm tra và sửa chữa
Chất lượng hàn được kiểm tra bằng cách kiểm tra quang học tự động (AOI), kiểm tra tia X, vv, và các điểm hàn bị lỗi được sửa chữa.Các mạch phức tạp vẫn cần thử nghiệm chức năng để đảm bảo độ tin cậy 68.

Đối với quy trình lắp ráp hỗn hợp (SMT kết hợp với các thành phần xuyên lỗ), hàn sóng hoặc hàn thủ công nên được kết hợp, chẳng hạn như gắn bề mặt trước và sau đó xuyên lỗ,hoặc một sự kết hợp của hàn ngược hai mặt và hàn sóng. 69

II. Ưu điểm kỹ thuật của SMT
Sự phổ biến của SMT được hưởng lợi từ những lợi thế toàn diện của nó trong nhiều khía cạnh:

Tiểu hóa và mật độ cao
Khối lượng của các thành phần SMD nhỏ hơn 60% so với các thành phần xuyên lỗ, và trọng lượng của chúng được giảm 75%, làm tăng đáng kể mật độ định tuyến PCB.Chúng hỗ trợ gắn hai mặt và giảm nhu cầu khoan 2410.

Đặc điểm tần số cao và độ tin cậy
Thiết kế dẫn ngắn làm giảm độ cảm ứng và dung lượng ký sinh trùng, và cải thiện hiệu quả truyền tín hiệu.Hiệu suất chống rung động là mạnh mẽ, và thời gian trung bình giữa các lỗi (MTBF) được kéo dài đáng kể 27.

Chi phí-lợi ích
Giảm số lớp PCB và diện tích để giảm chi phí vật liệu và vận chuyển; Sản xuất tự động làm giảm đầu tư con người và chi phí tổng thể có thể giảm từ 30% đến 50%410.

Hiệu quả sản xuất
Quá trình tự động hoàn toàn (chẳng hạn như máy đặt thích nghi với nhiều thành phần) rút ngắn thời gian chuẩn bị sản xuất và hỗ trợ sản lượng hiệu quả cao với số lượng lớn.

III. Những thách thức mà SMT phải đối mặt
Mặc dù có những lợi thế đáng kể, SMT vẫn có những hạn chế kỹ thuật sau:

Khả năng chịu căng cơ khí
Kích thước khớp hàn tương đối nhỏ và nó dễ bị hỏng trong các môi trường cắm và tháo thường xuyên hoặc rung động mạnh.Nó là cần thiết để tăng cường kết nối 710 kết hợp với công nghệ lỗ thông qua.

Hạn chế tiêu hao nhiệt và công suất cao
Các thành phần công suất cao (như biến áp) có yêu cầu tiêu hao nhiệt cao và thường cần sử dụng các thiết kế lỗ thông qua kết hợp, làm tăng sự phức tạp của quy trình 79.

Sự phức tạp của quá trình xử lý
Các yêu cầu về độ chính xác sắp xếp giữa các lớp cho PCBS đa lớp rất cao. Nếu sự lệch sắp xếp xảy ra, nó có thể gây ra sự dịch chuyển thành phần và tăng tỷ lệ làm lại 9%.

IV. Xu hướng phát triển trong tương lai
Sự tích hợp và thu nhỏ cao hơn
Với sự phổ biến của các gói 01005 và các thành phần thậm chí nhỏ hơn, SMT sẽ thúc đẩy việc thu nhỏ hơn nữa các sản phẩm điện tử,trong khi giải quyết những thách thức của in mạ hàn và độ chính xác lắp ráp 810.

Công nghệ phát hiện thông minh
Trí tuệ nhân tạo và học máy sẽ tăng khả năng nhận dạng lỗi của hệ thống AOI, giảm can thiệp thủ công và cải thiện hiệu quả phát hiện.

Công nghệ sản xuất lai
Sự kết hợp của SMT, công nghệ lỗ thông qua và in 3D có thể đáp ứng các yêu cầu của các cấu trúc công suất cao và phức tạp,như thiết kế các bảng mạch lai trong điện tử ô tô 79.

Sản xuất xanh
Việc thúc đẩy các quy trình hàn và hàn nhiệt độ thấp không chì đáp ứng các yêu cầu bảo vệ môi trường trong khi giảm tiêu thụ năng lượng 8%.

Kết luận
Công nghệ SMT, với hiệu quả cao, độ tin cậy cao và lợi thế chi phí, đã trở thành nền tảng của ngành công nghiệp sản xuất điện tử.Mặc dù có những thách thức như sức mạnh cơ học và phân tán nhiệt, SMT sẽ tiếp tục dẫn đầu các sản phẩm điện tử hướng tới hiệu suất cao hơn và kích thước nhỏ hơn thông qua đổi mới công nghệ và tối ưu hóa quy trình.trí thông minh và xanh lá cây sẽ là hướng phát triển cốt lõi của nó, cung cấp hỗ trợ kỹ thuật quan trọng cho các lĩnh vực mới nổi như 5G và Internet of Things.