SMT PCB Montaj Süreci Açıklaması

SMT (yüzey montaj teknolojisi), modern devre kartlarının montajında ​​baskın yöntemdir: bileşenler doğrudan kart yüzeyindeki pedlere yerleştirilir ve bir reflow fırınında tek seferde lehimlenir. Günümüzün küçük, yoğun ve yüksek hacimli elektroniklerinin mümkün olmasını sağlayan şey budur. Bu kılavuz, bir SMT'nin ne olduğunu açıklamaktadır. SMT PCB'si Montaj hattının adım adım nasıl çalıştığı, yüzey montajının delikli montajla karşılaştırılması, yaygın bileşen paketleri, temiz bir şekilde monte edilebilen bir kartın nasıl tasarlanacağı ve bitmiş kartların nasıl incelenip test edildiği konularını ele alacağız.

SMT Ne Anlama Geliyor ve Neden Baskın?

Yüzey montaj teknolojisinde, bileşenlerin delinmiş deliklerden geçen bacaklar yerine, doğrudan kartın yüzeyindeki pedlere lehimlenen küçük terminalleri veya uçları bulunur. Kart her iki tarafında da parça taşıyabilir ve tüm düzenek, bir reflow fırınından tek geçişte lehimlenir.

Yüzey montaj teknolojisi (SMT) somut nedenlerle öne çıkıyor. Yüzey montajlı parçalar, delikli montajlı muadillerine göre çok daha küçüktür, bu nedenle devre kartları daha yoğun ve daha kompakttır. İşlem son derece otomatiktir, bu da onu hızlı, tekrarlanabilir ve büyük ölçekte maliyet etkin hale getirir. Ayrıca modern çiplerin gerektirdiği ince aralıklı, yüksek pin sayısına sahip paketleri destekler. Günümüzdeki neredeyse tüm elektronik ürünler için SMT varsayılan yöntemdir; bu nedenle bir montajcının temel yeteneği, SMT hattıdır, yani üretim sürecinin kalbidir. PCB Montajı.

SMT Montaj Hattı, Adım Adım

SMT hattı, her biri bir işi yapan ve devreyi bir sonrakine aktaran bir dizi makineden oluşur. Bu akışı anlamak, daha sonraki tasarım kurallarının anlam kazanmasını sağlar.

1. Lehim macunu baskısı

Paslanmaz çelik bir şablon, çıplak devre kartının üzerine hizalanır ve küçük lehim parçacıkları ve akı karışımı olan lehim macunu, şablondaki açıklıklardan pedlerin üzerine sıkılır. Şablon açıklıkları, her pede ne kadar macun düşeceğini tam olarak kontrol eder ve bu miktarın doğru ayarlanması, iyi bağlantıların temelidir.

2. Lehim macunu kontrolü (SPI)

Otomatik bir sistem, herhangi bir bileşen yerleştirilmeden önce her bir ped üzerindeki baskılı macunu, hacmini, konumunu ve şeklini kontrol eder. Burada bir macun sorununu yakalamak, yeniden lehimleme işleminden sonra bir kusur keşfetmekten çok daha ucuzdur; bu nedenle SPI, ince aralıklı çalışmalarda önemli bir kalite kontrol noktasıdır.

3. Al ve Yerleştir

Yüksek hızlı makineler, parçaları makaralardan ve tepsilerden alıp, saatte binlerce kez, macunlanmış pedlerin üzerine hassas bir şekilde yerleştirir. Macunun yapışkanlığı, lehimleme işlemine kadar her parçayı yerinde tutar. Yerleştirme hassasiyeti, küçük parçaların ve ince aralıklı çiplerin güvenilir bir şekilde monte edilmesini sağlar.

4. Reflow lehimleme

Üzerinde bileşenler bulunan devre kartı, dikkatlice kontrol edilen bir sıcaklık profiline sahip bir reflow fırınından geçer: ön ısıtma, bekleme, lehimin erimesini sağlayan bir tepe noktası (kurşunsuz alaşımlar için yaklaşık 245 °C), ardından soğutma. Macun erir ve lehim bağlantılarını oluşturur, ardından kart soğudukça katılaşır. Termal profil, karta ve bileşenlerine göre ayarlanır ve zorlu alt tabakalar özel dikkat gerektirir; bu nedenle termal olarak yoğun kartlar, uygun profillerle çalıştırılır. metal çekirdekli montaj.

5. Otomatik optik ve X-ışını muayenesi

Lehimleme işleminden sonra, otomatik optik inceleme (AOI), kameralar yardımıyla görünür bağlantıları ve bileşen yerleşimini kontrol eder. QFN ve BGA gibi bağlantıları gövdenin altında bulunan paketler için, gizli bağlantıları görmek amacıyla X-ışını incelemesi kullanılır. Bu iki yöntem birlikte lehimlemenin doğru yapıldığını doğrular.

6. Çift taraflı panolar

Parçalar her iki tarafa da yerleştirilecekse, genellikle önce daha hafif olan taraf monte edilir, ardından kart ters çevrilir ve ikinci taraf lehimlenir; en ağır bileşenler ise yerinden oynatılmamaları için son tarafa yerleştirilir. Bu sıralama, ikinci lehimleme işlemi boyunca her şeyin yerinde kalmasını sağlar.

SMT ve Delikli Montaj Karşılaştırması

Yüzeye monte edilen devreler, delikli devrelerin yerini tamamen almadı; her ikisinin de yeri var ve birçok devre kartı her ikisini de kullanıyor.

Mekanik yüke maruz kalan konektörler, büyük güç bileşenleri ve devre kartından geçen kablolardan fayda sağlayan her şey için delikli bağlantı hala geçerliliğini koruyor. Çoğu gerçek ürün bu şekildedir. melezYüzeye monte edilen parçalar önce lehimlenir, ardından delikli parçalar seçici veya dalga lehimleme ile eklenir. Yetenekli bir montajcı, her iki işlemi de tek bir kart üzerinde yürütür; bu da tasarımlar geliştikçe önem kazanır. yüksek hacimli PCB düzeneği.

Yaygın SMT Paket Tipleri

SMT bileşenleri çeşitli paketler halinde gelir ve her birinin nasıl inceleneceği, bağlantı noktalarının görünür olup olmamasına bağlıdır.

Desen basittir: Görünür uçlara sahip parçalar (SOIC, QFP) ve çip pasifleri optik olarak kontrol edilirken, alttan sonlandırılmış ve top ızgaralı paketler (QFN, BGA) bağlantılarını gizler ve X-ışını gerektirir. Bunu önceden bilmek hem denetim planını hem de tasarımı şekillendirir; ince aralıklı ve gizli bağlantılı parçalar daha sıkı proses kontrolü gerektirir.

SMT'ye Hazır Bir Devre Kartı Tasarlamak

Düzgün bir şekilde monte edilebilen bir devre kartı, yalnızca işlevsellik için değil, montaj için de tasarlanmıştır. Üretim için temel tasarım noktaları şunlardır:

• Doğru ayak izleri ve arazi desenleri. Bağlantı noktaları, parçanın önerilen desenine uygun olmalıdır; yanlış bağlantı noktaları yerleştirme ve lehimleme hatalarına neden olur.
• Mantıklı macun açıklıkları ve şablon tasarımı. Şablon açıklıklarına, özellikle ince aralıklı ve alttan sonlanan parçalar için doğru miktarda macun bırakılmalıdır.
• Güvenilir kişiler. Referans işaretleri, makinelerin hassas bir şekilde hizalanmasını sağlar; ince aralıklı cihazlar için yerel referans noktaları kullanılır.
• Yeterli aralık. Parçaların yerleştirilmesi, lehimlenmesi ve incelenmesi için aralarında boşluk bırakın.
• Panelizasyon ve takım rayları. Raylarla panelleri mantıklı bir şekilde düzenleyerek, tahtanın hat boyunca sorunsuz bir şekilde ilerlemesini sağlayın.
• Doğru laminat. Kurşunsuz lehimleme sıcaklıklarına uygun bir cam geçiş sıcaklığına (Tg) sahip bir malzeme kullanın.
• Neme duyarlı (MSL) ürünlerin kullanımı. Nemden kaynaklanan hasarı önlemek için bazı parçaların yeniden lehimleme işleminden önce dikkatlice fırınlanması ve işlenmesi gerekir.

Üretim öncesinde bunların doğru yapılması, montaj sorunlarının çoğunu önler. Bir üreticinin ücretsiz DFM incelemesi Ayak izlerinizi, aralıklarınızı, referans noktalarınızı ve panel düzeninizi gerçek bir SMT hattına karşı kontrol eder ve sorunları henüz düzeltilmesi ucuzken işaretler. Ayrıca, montajın kalitesi de anakartın kalitesine bağlı olduğundan, anakartın kalitesi de önemlidir. PCB üretimi Bunun altında yer alan yüksek hızlı veya RF tasarımları ise ek gereksinimler getirir. yüksek hızlı PCB üretimi ve düşük kayıplı malzemeler.

Reflow Profili, Aşama Aşama

Lehimleme fırını, lehim bağlantılarının fiilen oluştuğu yerdir ve sıcaklık profili, devre kartına ve bileşenlerine göre ayarlanır. Tipik bir profil dört aşamadan geçer.

Her aşamanın doğru yapılması önemlidir: çok hızlı bir ısınma parçalara zarar verebilir veya kusurlara neden olabilir, çok az bekleme süresi düzensiz ısıtmaya yol açar ve yanlış tepe noktası zayıf veya soğuk bağlantılara neden olur. Profil, levhanın kütlesine ve malzemelerine bağlıdır; bu nedenle termal olarak ağır alt tabakalar, metal çekirdekli montajda kullanılan özel profillere ihtiyaç duyar.

Lehim alaşımları: kurşunsuz ve kurşunlu

Günümüzdeki üretimin büyük çoğunluğunda, daha yüksek sıcaklıkta eriyen ve bu nedenle daha yüksek bir yeniden akış tepe noktası ve buna uygun bir laminat gerektiren, genellikle kalay-gümüş-bakır (SAC) alaşımı olan kurşunsuz lehim kullanılmaktadır. Kurşunlu (kalay-kurşun) lehim daha düşük bir sıcaklıkta erir ve bazı özel uygulamalarda hala kullanılmaktadır. Alaşım, tepe sıcaklığını belirler ve malzeme seçimlerini etkiler, bu nedenle PCB üretiminde kartın laminatıyla birlikte kararlaştırılır.

Muayene, Test ve Kalite

SMT hattında kalite, çeşitli aşamalarda yapılan denetimlerle sağlanır ve sonunda yapılan testlerle doğrulanır.

Süreç sırasında denetim

• SPI Lehimleme işleminden önce lehim macununun doğruluğunu kontrol eder.
• AOI Lehimleme işleminden sonra yerleşimi ve görünür bağlantıları kontrol eder.
• X-ışını QFN ve BGA paketlerinin gizli bağlantı noktalarını inceler.

Tamamlanmış devre kartının test edilmesi

• Fonksiyonel test Anakartı çalıştırır ve tasarlandığı gibi çalıştığını doğrular.
• Devre içi test (ICT) or uçan sonda testi Tek tek şebekeleri ve bileşenleri elektriksel olarak kontrol eder.

Bu şekilde yapılan katmanlı inceleme ve test, kusurları erken aşamada tespit eder ve sevkiyat öncesinde kartın çalıştığını doğrular. Hacim arttıkça, istatistiksel süreç kontrolü, hattın tutarlı kalmasını sağlayarak her kartın ilki gibi davranmasını sağlar; bu da tek seferlik üretim ile güvenilir üretim arasındaki farkı yaratır.

SMT montajı, çıplak bir devre kartını ve bir parça rulosunu bitmiş bir ürüne dönüştüren, yapıştırma, inceleme, yerleştirme, yeniden lehimleme, inceleme aşamalarından oluşan hassas ve otomatik bir işlem dizisidir. Bu süreci baştan tasarlarsanız, sonuç temiz bir şekilde monte edilir ve testlerde başarılı olur. Daha fazla bilgi edinebilirsiniz. Highleap Electronics hakkında ve SMT ve hibrit montaj yeteneklerimiz.

Sıkça Sorulan Sorular

SMT ne anlama geliyor?

Yüzey montaj teknolojisi. Bileşenler, deliklerden geçen uçlar yerine, devre kartı yüzeyindeki pedlere yerleştirilir ve bir reflow fırınında lehimlenir. Bu teknoloji, küçük, yoğun ve yüksek otomasyonlu montaja olanak tanır ve modern elektronikte baskın konumdadır.

SMT montajının aşamaları nelerdir?

Şablon üzerinden lehim macunu baskısı, lehim macunu denetimi (SPI), bileşenlerin yerleştirilmesi ve alınması, sıcaklık kontrollü fırın üzerinden yeniden akışlı lehimleme ve otomatik optik ve X-ışını denetimi. Çift taraflı devre kartlarında önce daha açık renkli taraf, ardından çevrilerek ikinci taraf kullanılır.

BGA ve QFN parçalarının neden röntgenle incelenmesi gerekiyor?

Lehim bağlantıları paketlerin altında bulunur; BGA'lar top şeklinde bir ızgara üzerinde, QFN'ler ise alt terminallerde yer alır, bu nedenle kameralar bağlantıları göremez. X-ışını incelemesi, gizli bağlantıların doğru şekilde oluşturulduğunu doğrulamak için paketin içinden bakar.

SMT ve delikli montajlı parçalar aynı devre kartında bulunabilir mi?

Evet, ve çoğu ürün hibrit. Yüzeye monte edilen parçalar önce lehimlenir, ardından delikli parçalar seçici veya dalga lehimleme ile eklenir. Delikli lehimleme, konektörler, yüksek güçlü parçalar ve mekanik strese maruz kalan bileşenler için kullanılır.

SMT ile bir devre kartının montajını kolaylaştıran nedir?

Doğru ayak izleri, iyi tasarlanmış lehim macunu açıklıkları, hizalama için referans noktaları, parçalar arasında yeterli boşluk, raylı mantıklı panelleme, lehimleme sıcaklıklarına uygun laminat ve neme duyarlı uygun işlem. İmalattan önce yapılan bir DFM incelemesi bunların doğru olduğunu doğrular.

Birleştirilmiş bir SMT kartı nasıl test edilir?

Üretim sürecindeki incelemeler (SPI, AOI ve gizli bağlantılar için X-ışını) lehimleme hatalarını tespit eder ve bitmiş devre kartı fonksiyonel test ve, kullanıldığı durumlarda, devre içi veya uçan prob testi ile doğrulanır. İstatistiksel süreç kontrolü, seri üretimde sonuçların tutarlı olmasını sağlar.