1. Обзор и определение технологии SMT
Технология поверхностного монтажа (SMT) — это наиболее распространенная технология и процесс в сфере сборки электронных устройств. Она подразумевает прямую установку компонентов для поверхностного монтажа (SMC/SMD, микросхем) без выводов или с короткими выводами на поверхность печатных плат (PCB) или других подложек, при этом соединение цепей осуществляется посредством пайки оплавлением или погружной пайки.
2. Основной технологический процесс SMT
2.1 Полная цепочка процессов
Печать паяльной пасты → Размещение компонентов → Пайка оплавлением → Оптический контроль AOI → Доработка → Разделение панелей
2.2 Подробная информация об основных процессах
Процесс печати паяльной пастой
- Функция: нанесение паяльной пасты или клея на печатную плату...
- Оборудование: Полностью автоматический высокоточный трафаретный принтер
- Должность: Передняя часть линии производства SMT
- Технические требования: точность печати ±0,05 мм, стабильность толщины >90 %.
Процесс размещения компонентов
- Функция: Точная установка компонентов для поверхностного монтажа в фиксированные положения на печатной плате
- Оборудование: высокоточная многофункциональная машина для установки компонентов
- Позиция: Процесс после трафаретной печати
- Технические показатели: точность размещения ±0,025 мм, скорость >30 000 CPH
Процесс пайки переплавлением
- Функция: Точный контроль температуры плавит паяльную пасту для обеспечения надежного соединения между компонентами и печатной платой.
- Оборудование: многозонная печь для пайки
- Параметры процесса:
- Зона предварительного нагрева: комнатная температура → 150 °C, скорость нагрева 1–3 °C/секунда
- Зона замачивания: 150→180℃, продолжительность 60-120 секунд
- Зона переплавки: выше 183 °C, пиковая температура 210–230 °C
- Зона охлаждения: скорость охлаждения 2-4 ℃/секунду
AOI Оптический контроль
- Функция: автоматическая проверка качества пайки и сборки
- Возможности обнаружения: отсутствующие детали, неправильные детали, неправильное расположение, обратная полярность, дефекты паяных соединений и т. д.
- Типы оборудования: 2D/3D AOI, рентгеновские системы контроля
3. Типы процессов SMT и их применение
3.1 Процесс односторонней сборки
Входной контроль → Печать паяльной пасты → Размещение компонентов → Сушка → Пайка оплавлением → Очистка → Контроль → Доработка
Сценарии применения: Продукты бытовой электроники, простые модули схем
3.2 Процесс двусторонней сборки
Решение A (Полная пайка переплавлением):
Сторона A: Печать паяльной пасты → Размещение компонентов → Пайка оплавлением
↓
Переворот печатной платы
↓
Сторона B: Печать паяльной пасты → Размещение компонентов → Пайка оплавлением
↓
Очистка → Проверка → Доработка
Решение B (Смешанная пайка):
Сторона A: Печать паяльной пасты → Размещение компонентов → Пайка оплавлением
↓
Переворот печатной платы
↓
Сторона B: Нанесение клея → Размещение компонентов → Отверждение → Пайка волной припоя
↓
Очистка → Проверка → Доработка
3.3 Решения для смешанных процессов сборки
SMD сначала, DIP во вторую очередь (SMD > DIP):
Входной контроль → Нанесение клея на сторону B → Установка компонентов → Отверждение
↓
Переворот → Установка компонентов на сторону A → Пайка волной припоя
↓
Очистка → Контроль → Доработка
DIP сначала, SMD во вторую очередь (DIP > SMD):
Входной контроль → Вставка компонентов на сторону A → Переворот
↓
Нанесение клея на сторону B → Размещение компонентов → Отверждение
↓
Переворот → Пайка волной припоя → Очистка → Контроль → Доработка
4. Анализ технических преимуществ SMT
4.1 Преимущества миниатюризации
- Размер компонента уменьшен до 1/10 от традиционных компонентов DIP
- Вес уменьшен на 60-80%
- Плотность сборки увеличилась в 3-5 раз
- Шаг шага минимизирован до 0,3 мм
4.2 Повышение электрических характеристик
- Паразитная индуктивность и емкость были уменьшены более чем на 50%.
- Задержка передачи сигнала сокращена на 30%
- Улучшены высокочастотные характеристики, увеличена рабочая скорость
- Электромагнитная совместимость (ЭМС) значительно улучшилась
4.3 Эффективность производства и затраты
- Степень автоматизации >95%
- Производственная эффективность увеличилась в 2-3 раза
- Общая стоимость снижена на 30-50%
- Коэффициент использования материалов увеличился на 40%
4.4 Качество и надежность
- Доля бракованных паяных соединений <50 ppm
- Устойчивость к вибрации улучшена в 5-10 раз
- Частота отказов продукции снижена на 60%
- Среднее время между отказами (MTBF) увеличено
5. Система контроля качества
5.1 Комбинация методов обнаружения
- Онлайн-инспекция: AOI, SPI (инспектор паяльной пасты)
- Офлайн-проверка: Рентген, ИКТ-тестирование с помощью летающего зонда
- Функциональное тестирование: Функциональный тестер FCT
- Микроскопический анализ: Микроскоп, электронный микроскоп
5.2 Ключевые точки контроля процесса
- Контроль толщины печати паяльной пасты: 0,1-0,15 м...
- Контроль точности размещения: ±0,05 мм
- Мониторинг профиля температуры пайки в режиме реального времени
- Управление влагочувствительными устройствами (MSD)
6. Тенденции развития технологий
6.1 Прогресс в области миниатюризации
- Массовое производство компонентов размера 01005
- Технология микроразмеров с шагом 0,3 мм
- Интеграция 3D-упаковки (SiP)
6.2 Интеллектуальное производство
- Система управления производством (MES)
- Контроль качества с помощью искусственного интеллекта и машинного зрения
- Оптимизация процессов с помощью цифрового двойника
- Системы прогнозируемого технического обслуживания
6.3 Экологичное производство
- Процесс бессвинцовой пайки
- Чистящие средства с низким содержанием летучих органических соединений
- Потребление энергии сокращено на 30%
- Коэффициент переработки отходов >95%
7. Расширение области применения
- Потребительская электроника: Смартфоны, планшеты, носимые устройства
- Коммуникационное оборудование: базовые станции 5G, модули оптической связи
- Автомобильная электроника: Системы ADAS, автомобильные развлекательные системы
- Промышленный контроль: ПЛК, промышленные компьютеры
- Медицинская электроника: Контрольно-измерительное оборудование, диагностические приборы
- В аэрокосмической промышленности: Спутниковая связь, управление полетом
Являясь основополагающим процессом современного производства электроники, технология SMT продолжает способствовать уменьшению размеров, повышению производительности и надежности электронных продуктов за счет постоянных технологических инноваций и оптимизации процессов, обеспечивая важную поддержку технологическому прогрессу в сфере электронной информации.