مقدمة
بالنسبة لأولئك الذين لم يعملوا في SMT (تقنية التركيب السطحي) مصنع, قد تظل العمليات الأساسية والخطوات الرئيسية التي ينطوي عليها تصنيع SMT لغزًا. اليوم, سأقدم العمليات الرئيسية الثلاث لتصنيع SMT لتوفير فهم أوضح لهذه التكنولوجيا.
نظرة عامة على تصنيع SMT
يعد تصنيع SMT حاليًا أكثر التقنيات والعمليات شيوعًا في صناعة التجميع الإلكتروني. إن تدفق عملية تصنيع SMT معقد, مع وجود اختلافات حسب المنتج. لكن, يتضمن التدفق الأساسي بشكل عام: فحص المواد الواردة, برمجة, الطباعة, تقتيش, تصاعد, فحص ما قبل الفرن, لحام إنحسر, الهيئة العربية للتصنيع (الفحص البصري الآلي) كشف, بصلح, اختبار, والتجمع.
من بين العمليات المختلفة في تصنيع SMT, ثلاثة تبرز باعتبارها الأكثر أهمية: لصق الطباعة, تركيب سمت, وإنحسر لحام.
لصق الطباعة
تتضمن طباعة اللصق تطبيق معجون اللحام على PCB (لوحة الدوائر المطبوعة). وتشمل المعدات والأدوات المستخدمة في هذه العملية:
- ماكينات الطباعة: ماكينات الطباعة الأوتوماتيكية والنصف أوتوماتيكية.
- لصق اللحيم: مادة خاصة تستخدم لتثبيت المكونات على PCB.
- مرسام: في الأساس قالب ذو مواضع مجوفة تتوافق مع وسادات اللحام الموجودة على PCB, السماح لمعجون اللحام بالتسرب وتغطية الوسادات. إنها عبارة عن صفائح فولاذية رقيقة مثبتة بإطار, يشيع استخدامها بسماكة 0.10 مم, تختلف على أساس المكونات وعملية التصنيع للمنتجات المختلفة. يتم عمل الاستنسل وفقًا لملف قناع اللصق الموجود في ملفات Gerber المقدمة من R&فريق D أو العميل. يعد هذا الإعداد أمرًا بالغ الأهمية قبل الإنتاج حيث تحدد جودة الاستنسل جودة المنتجات المركبة. تتجلى أهمية الاستنسل بشكل خاص في المكونات الدقيقة, وآلات الطباعة المختلفة لديها اختلافات طفيفة في متطلبات فتحة الاستنسل. بناء على تجربة شخصية, للمنتجات ذات المكونات الدقيقة مثل BGA بمعدل 0.4 درجة, من المستحسن أن يكون الاستنسل مصنوعًا بواسطة متخصصين في مصنع الإنتاج, حيث لا توجد معايير صارمة لهذه العملية. يتم فهم التفاصيل بشكل أفضل من قبل مهندسي العمليات في مصنع SMT.
تتضمن العملية الأساسية تثبيت الاستنسل في آلة الطباعة, إضافة معجون لحام إلى الاستنسل, وضع ثنائي الفينيل متعدد الكلور على مسار الجهاز, مسح نقاط علامة PCB والاستنسل باستخدام كاميرا الجهاز, محاذاة لهم, رفع منصة الطباعة لتناسب الاستنسل, ثم استخدم ممسحة مائلة بزاوية 45 درجة لكشط معجون اللحام عبر الاستنسل, نقله إلى منصات لحام على ثنائي الفينيل متعدد الكلور. هذا يكمل عملية الطباعة. إذا لم يكن هناك عيوب, إنه مثالي; إذا كان هناك, يحتاج مهندس المعدات إلى إجراء تعديلات طفيفة. بناءً على سنوات من تحليل العمليات الميدانية, تعد طباعة المعجون هي الأكثر أهمية من بين العمليات الرئيسية الثلاثة في تصنيع SMT, مثل 70% من عيوب SMT ترتبط بهذه الخطوة.
تركيب سمت
يتضمن تركيب SMT استخدام آلة وضع لتركيب المكونات على PCB المطبوع. The term “mounting” is used because the solder paste contains flux, الذي لديه لزوجة معينة, مما يسمح لها بالاحتفاظ بالمكونات قبل الذوبان.
مبدأ تركيب SMT بسيط ومعقد. إنه بسيط لأنه تطور من اللحام اليدوي, حيث تم وضع المكونات على لوحة الدائرة باستخدام الملقط, بينما تستخدم آلات التنسيب رؤوس الشفط الفراغي لتوصيل المكونات بلوحة PCB. إنها معقدة لأن عملية التركيب الفعلية معقدة, تنطوي على معدات دقيقة. لقد حولت التطورات التكنولوجية المكونات التقليدية عبر الفتحات إلى مكونات مثبتة على السطح, زيادة كفاءة الإنتاج بشكل كبير وتغيير سلسلة التوريد في الصناعة بأكملها.
يتضمن مبدأ عمل SMT إنشاء برنامج تحديد المستوى باستخدام ملفات Gerber, تنسيق الملفات, بوم (فاتورة المواد), ومخطط الموقع المقدم من قبل العميل. رؤساء التنسيب (فوهات الشفط), مغذيات, وتعمل مسارات آلة التنسيب معًا لإكمال عملية التثبيت بأكملها.
- فوهات الشفط: رئيس التنسيب لديه 12 فوهات الشفط, ولكل منها مركز مجوف يستخدم الشفط الفراغي لالتقاط المكونات.
- مغذيات: هذه هي أجهزة التغذية التي, بناءً على برنامج التنسيب الذي أنشأه مبرمج آلة التنسيب, تتم طباعتها في قائمة المحطات. يقوم المشغلون بتثبيت المكونات على وحدات التغذية وفقًا لترتيب قائمة المحطات. يتم ترتيب المغذيات على آلة التنسيب, قيد التشغيل, ويتم تشغيلها بواسطة التروس لدفع الشريط المكون. يوجه البرنامج فوهة الشفط المحددة للانتقال إلى الموضع المحدد لالتقاط المكون ووضعه في الإحداثيات المحددة.
احتياطات:
- تتطلب المكونات ذات الأحجام المختلفة فوهات شفط ومغذيات مختلفة الحجم.
- نظرًا لأن فوهات الشفط تستخدم الالتقاط الفراغي, من الضروري التأكد من أن سطح المكون مسطح ولا يتسرب فراغ أثناء التصميم وإنتاج العينات. للمكونات الخاصة مثل هوائيات الاتصال أو الأجهزة المجوفة, suppliers may need to add “caps” or apply high-temperature adhesive tape to the surface.
- تجنب استخدام المواد السائبة.
إنحسر لحام
بعد لصق الطباعة والتركيب, والخطوة التالية هي لحام إنحسر. بمجرد تركيب جميع المكونات, يتم نقل PCB إلى الناقل بواسطة آلة الوضع للفحص اليدوي أو فحص AOI قبل الفرن للتحقق من عدم وجود أي عيوب في التركيب. إذا لم تكن هناك مشاكل, يمكن لثنائي الفينيل متعدد الكلور الدخول إلى فرن إنحسر.
Many may not know what “reflow” means in reflow soldering. ولا يشير إلى تدفق عجينة اللحام من مكان إلى آخر. Reflow soldering comes from “Reflow Soldering,” where “reflow” means transforming granular solder paste into a liquid state and then solidifying it into an alloy. The reflow oven is like a “baking oven” with a conveyor belt resembling a bicycle chain. إنه فرن مستطيل ينقل مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور, يسخن ويذوب معجون اللحام, ويقوي المكونات على منصات لحام ثنائي الفينيل متعدد الكلور. يحتوي فرن إعادة التدفق على أجهزة هواء ساخن مقسمة إلى مناطق درجة حرارة متعددة, تسخين تدريجيا. يمكن وصف العملية باستخدام منحنى بأربع مناطق رئيسية.
- منطقة التسخين المسبق: يسخن ثنائي الفينيل متعدد الكلور والمكونات, يشير بشكل أساسي إلى تأثير التسخين لأول منطقة إلى ثلاث مناطق تسخين لفرن إعادة التدفق. يؤدي التسخين المسبق العالي إلى تحقيق التوازن الحراري للمواد المراد لحامها, السماح لمعجون اللحام بأن يصبح نشطًا, ومكونات مثل التدفق لتتبخر بشكل مناسب, مما يمهد الطريق لحام جيد في وقت لاحق.
- منطقة نقع: يزيل الأكاسيد السطحية ويجعل معجون اللحام نشطًا, مع عجينة اللحام في حالة شبه منصهرة, الموافق للخامس, السادس, ومناطق التسخين السابعة لفرن إعادة التدفق.
- منطقة إنحسر: تُعرف أيضًا باسم منطقة اللحام, إنها المنطقة الأكثر سخونة في فرن إعادة التدفق, الوصول إلى نقطة انصهار معجون اللحام, عادة حوالي 220 درجة مئوية لمعجون اللحام الخالي من الرصاص, دائم حوالي 40 ثواني.
- منطقة التبريد: يبرد ببطء من نقطة الانصهار إلى حوالي 50 درجة مئوية, تشكيل وصلات لحام السبائك.
هذا يكمل عملية إنحسر, والتي عادة ما تستغرق حوالي ست دقائق.
خاتمة
تقدم هذه المقالة شرحًا ووصفًا للعمليات الثلاث الرئيسية لتصنيع SMT: الطباعة, تصاعد, وإنحسر لحام. بهذه المعلومات, يجب أن يكون لدى الموظفين المعنيين فهم أعمق لهذه الخطوات الحاسمة في تصنيع SMT.