Технология поверхностного SMT-монтажа

Автоматический поверхностный монтаж является одним из наиболее распространённых способов сборки электронных компонентов. Он позволяет значительно снизить стоимость и при этом не потерять в качестве готового изделия. Сегодня будет затруднительно найти устройство, которое бы было выполнено без применения этой современной технологии. Мы, в ГК Резалт, оказываем услуги по поверхностному монтажу. Поговорим об этапах монтажа и о его основных нюансах.

Подготовительный этап

Начинается монтажный процесс с подготовки. Инженеры проводят проверку конструкторской документации, сверяют её со всеми требованиями монтажного производства. Затем наступает этап переговоров с заказчиком, на котором обговариваются все нюансы сборки модуля. Кроме того, электронные компоненты проходят входной контроль качества, их подбирают и пересчитывают на складе для комплектации заказа. Все компоненты хранят в антистатических боксах в зоне, которая защищена от электростатического разряда (внутри обязательно поддерживается определённый уровень влажности и температуры). Если, согласно нормативам, компоненты нуждаются в специфических условиях хранения, то их помещают в шкафы сухого хранения. Далее компоненты переправляются на монтажные участки, где их устанавливают в питатели. На каждом из этапов можно отслеживать изделие, чтобы осуществлять контроль качества. Для этого изделие маркируется уникальным кодом, который заносится в единую систему управления и значительно упрощающий процесс отслеживания «передвижений» изделия во время производства.

Создание трафарета

Печать трафарета – это наиболее активно использующийся метод нанесения паяльной пасты на площади контактов печатной платы. Обычно технология применяется в массовом или среднесерийном производстве. Сами трафареты изготавливаются из нержавейки высокого качества при помощи методики лазерной резки. Особое значение в трафарете имеют апертуры. Это специальные отверстия, повторяющие рисунок и положение контактных площадок непосредственно на плате. Апертуры и заданная толщина всего трафарета позволяют обеспечить нанесение необходимого объёма паяльной пасты.

Подача припоя

Паяльная паста представляет собой припой в виде порошка, в который добавляют флюс различных активаторов и присадок. Формула припоя создана таким образом, чтобы защитить контактирующие поверхности от окислений, а также чтобы удержать компоненты на поверхности платы до непосредственного процесса пайки. Сам процесс нанесения припоя осуществляется в автоматическом порядке на специальных принтерах трафаретной печати. Это оборудование имеет систему технического зрения, что позволяет максимально точно совместить границы трафарета и платы. Продавливается припой через трафарет, в котором уже были заранее сделаны специализированные отверстия (апертуры), сразу же на контактные площадки платы. При этом качество нанесения припоя контролируется ещё одной специализированной системой — установкой 3D оптической инспекции. Она помогает автоматически определить объем и точность нанесения припоя, а также позволяет выявить дефекты на этапе пайки, если таковые имеют место быть.

Монтаж компонентов

Установщик монтирует компоненты в полном соответствии с конструкторскими схемами и документами, используя заранее написанную программу. Перед тем как перейти непосредственно к монтажу изделия, определяют координаты реперных меток на заготовке, чтобы установка элементов на контактные площадки прошла корректно. Процесс осуществляется поэтапно:

1. Робот берёт компонент из носителя.
2. Затем компонент центруется при помощи видеосистемы или лазера.
3. Далее компоненты устанавливается на плату по монтажной схеме.
4. После этого печатная плата с уже установленными компонентами отправляется по конвейеру в печь, где ей предстоит пройти конвекционное оплавление.

Для последующего конвекционного оплавления профиль пайки подбирается строго индивидуально в соответствии с требованиями конструкторской документации. Кроме того, конвекционные печи оснащены несколькими зонами с различной температурой, что позволяет равномерно и плавно нагревать и охлаждать изделие.

АОИ качества монтажа

Система позволяет осуществлять автоматическую инспекцию качества изделия. При этом проверяется не только само качество пайки, но ещё и маркировка, и полярность установленных элементов, и многие другие параметры. Система позволяет выявлять даже такие дефекты, как

• отсутствие или смещение компонентов;
• образование перемычек припоя;
• некачественную пайку;
• эффект холодной пайки.

АОИ проводит проверку качества и оценку паянных соединения в соответствии со стандартами ГОСТ и IPC. Если вдруг на плате были выявлены в ходе проверки какие-либо дефекты, то их отсортировывают в отдельный магазин и передают оператору для принятия окончательного решения по изделию ОТК. Все результаты проверки выводятся на экран в цифровом формате.

Статистический контроль процесса

Этим термином обозначают особую систему управления качеством продукции в процессе непосредственного производства. Все данные собираются, а затем анализируются в едином инфополе. Сервер сбора статистики помогает в режиме реального времени следить за параметрами процесса и корректировать их при необходимости. Система сохраняет максимально подробные данные, а затем анализирует их. Отчёты снабжаются всеми необходимыми характеристиками, а также фотографиями, 3D-моделями и результатами замеров. Используется для контроля и так называемая функция LINK, которая позволяет совместить данные систем SPI и АОИ в одном анализе или же провести их параллельный анализ. Это даёт оператору возможность своевременно выявить нарушения и устранить и сами дефекты, и причины их появления.

Рентген-анализ как альтернатива другим системам контроля качества

Не всегда традиционные оптические системы контроля качества позволяют это самое качество контролировать. Некоторые компоненты, обладающие скрытыми, не позволяют использовать стандартные способы проверки. Поэтому их оценивают при помощи установки рентгеноскопического контроля. Рентген позволяет оценить:

• основные параметры пайки;
• количество пустот;
• общую целостность внутренних элементов;
• получить высококачественные снимки для более подробной оценки.

Финальная пайка

После того как был осуществлён монтаж всех необходимых компонентов, изделие отправляется на установку и селективную пайку штыревых (их ещё называют выводными) компонентов. Естественно, здесь также все процессы осуществляются в автоматическом режиме. В отличие от более классической пайки волной, эта разновидность технологии позволяет осуществить контакт с припоем не для всей нижней поверхности платы, а для отдельных её участков, которые требуют пайки. Эта методика помогает сделать сборку более качественной даже в случае с более сложными двухсторонними платами, имеющими плотную компоновку. Флюс наносится дозированно при помощи каплеструйного флюсователя, который перемещается под нижней поверхностью печатного узла и наносит припой лишь там, где требуется. Сам же процесс пайки осуществляется в инертной среде азота, что делает итоговый результат более качественным. После прохождения всех этапов, описанных выше, готовое изделие ещё раз проверяется на наличие дефектов или отклонений. Делается это на специальном инспекционном оборудовании, которое позволяет выявить неполадки в каждом из модулей. Затем готовое изделие упаковывается в антистатическую плёнку и высылается заказчику.