Processus de sélection et de placement dans la technologie de montage de surface (SMT): principes fondamentaux, défis techniques et avenir

Processus de sélection et de placement dans la technologie de montage de surface (SMT): principes fondamentaux, défis techniques et avenir

Évolution
Introduction au projet
Le procédé Pick and Place (Technologie de montage de surface) est le maillon central de la technologie de montage de surface (SMT),qui fixe avec précision les composants microélectroniques aux positions désignées sur la carte de circuit imprimé (PCB) par un équipement automatisé de haute précisionCe processus détermine directement la fiabilité, l'efficacité de la production et le degré d'intégration des produits électroniques.l'Internet des objets et l'électronique automobileLa technologie Pick and Place a continuellement franchi les limites de la précision et de la vitesse, devenant la pierre angulaire de la fabrication d'électronique moderne.Cet article analysera de manière exhaustive le mécanisme de fonctionnement et la direction de développement de ce processus à partir d'aspects tels que la structure de l'équipement, le principe de fonctionnement, les principaux défis techniques et les tendances futures.

I. Structure de base et principe de fonctionnement du dispositif de détection et de placement
Le dispositif Pick and Place (machine de montage de surface) fonctionne en collaboration avec plusieurs modules de précision, et sa structure de base comprend:

Système d'alimentation
Le système d'alimentation transporte les composants dans le ruban, le tube ou le plateau à la position de ramassage par l'intermédiaire du distributeur.L'alimentateur de bande utilise des engrenages pour entraîner la bande de matériau pour assurer l'approvisionnement continu des composantsL'alimentateur de masse vibrant ajuste le rythme d'alimentation par la fréquence de vibration (200-400 Hz).

Système de positionnement visuel
La machine de placement à technologie de montage de surface (SMT) est équipée de caméras haute résolution et d'algorithmes de traitement d'image.En identifiant les points de marquage et les caractéristiques des composants sur le PCB (tels que l'espacement des broches et les marquages de polarité)Par exemple, la technologie d'alignement de la vision de vol peut compléter l'identification des composants pendant le mouvement du bras robotique,et la vitesse de montage peut atteindre jusqu'à 15048 points par heure.

Tête de montage et buse d'aspiration
La tête de placement adopte une conception parallèle de plusieurs buses d'aspiration (généralement de 2 à 24 buses d'aspiration) et adsorbe les composants par pression négative sous vide (-70 kPa à -90 kPa).Les composants de différentes tailles doivent être assortis de buses d'aspiration dédiées.: 0402 composants utilisent des buses d'aspiration avec une ouverture de 0,3 mm, tandis que les composants plus grands tels que QFP nécessitent des buses d'aspiration plus grandes pour augmenter la force d'adsorption de 79.

Système de contrôle du mouvement
Le système de servo-entraînement à trois axes X-Y-Z, en combinaison avec le rail de glissement linéaire, permet un mouvement précis à haute vitesse (≥ 30 000 CPH).la vitesse de déplacement est réduite pour minimiser l'influence de l'inertie, tandis que dans le domaine des micro-composants, un algorithme d'optimisation de trajectoire à grande vitesse est adopté pour améliorer l'efficacité 910.

ii. Principaux liens techniques dans le flux de processus
Le processus Pick and Place doit être étroitement coordonné avec les processus front-end et back-end.

Impression de pâte de soudure et détection de SPI
La pâte de soudure est imprimée sur les plaquettes de PCB à travers la maille en acier laser (avec une erreur d'ouverture ≤ 5%).La pression de la presse (3-5 kg/cm2) et la vitesse d'impression (20-50 mm/s) affectent directement l'épaisseur de la pâte de soudure (avec une erreur de ±15%)Après l'impression, le volume et la forme sont assurés de répondre à la norme 410 grâce à l'inspection 3D de la pâte de soudage (SPI).

Sélection et montage des composants
Après que la tête de placement ait pris les matériaux de la Feida, le système visuel corrige le décalage angulaire des composants (compensation de rotation de l'axe θ) et la pression de placement (0,3-0.5N) doit être contrôlée avec précision pour éviter l'effondrement de la pâte de soudure.Par exemple, la puce BGA nécessite une conception de trou d'échappement supplémentaire pour optimiser l'effet de soudure 410.

Soudage par reflux et contrôle de la température
Le four de soudage par reflux est divisé en quatre étapes: préchauffage, immersion, reflux et refroidissement.La température de pointe (235-245°C pour le procédé sans plomb) doit être maintenue avec précision pendant 40 à 90 secondes.La vitesse de refroidissement (4-6°C/s) est utilisée pour empêcher le joint de soudure de se fragiliser. La vitesse du moteur à air chaud (1500-2500rpm) assure l'uniformité de température (±5°C) 410.

Inspection et réparation de la qualité
L'inspection optique automatique (AOI) identifie les défauts tels que le décalage et le faux soudage par des sources lumineuses multicoules, avec un taux d'erreur de jugement inférieur à 1%.L'inspection aux rayons X (AXI) est utilisée pour l'analyse des défauts internes des joints de soudure cachés tels que BGALe processus de réparation utilise des canons à air chaud et des fer à souder à température constante.

III. Défis techniques et solutions innovantes
Malgré la maturité de la technologie, Pick and Place est toujours confronté aux défis fondamentaux suivants:

Précision de montage des microcomposants
Le composant 01005 (0,4 mm × 0,2 mm) nécessite une précision de montage de ± 25 μm.Pour éviter que le matériau ne s'échappe ou ne dévie, il convient d'adopter des mailles en acier à l'échelle nanométrique (épaisseur ≤ 50 μm) et une technologie de buse d'aspiration sous vide adaptative 410.

Composants irréguliers et interconnexion à haute densité
Pour les emballages QFN, la maille d'acier doit être éclaircie à 0,1 mm et des trous d'échappement doivent être ajoutés.,et la précision de forage au laser doit être inférieure à 0,1 mm 410.

Protection des éléments sensibles à la chaleur
Le temps de reflux des composants tels que les LED doit être réduit de 20% pour éviter le jaunissement des lentilles.La protection contre l'azote (contenu d'oxygène ≤ 1000 ppm) dans le soudage à air chaud peut réduire le faux soudage causé par l'oxydation 47.

IV. Tendances de développement à venir
Intégration de l'intelligence et de l'IA
L'intelligence artificielle sera profondément intégrée dans le système d'AOI et les modèles de défauts seront identifiés par apprentissage automatique, ce qui réduira le taux d'erreur de jugement à moins de 0,5%.Les systèmes d'entretien prédictifs peuvent émettre des alertes précoces en cas de défaillance de l'équipement, réduisant les temps d'arrêt de 30%410.

Fabrication à haute flexibilité
La machine à technologie de montage de surface modulaire (SMT) prend en charge la commutation rapide des tâches de production et, en combinaison avec le système MES, permet la production de plusieurs variétés et de petits lots.L'AGV et les systèmes d'entreposage intelligents peuvent réduire de 50% le temps de préparation des matériaux.

Technologie de fabrication verte
La popularisation de la soudure sans plomb (alliage Sn-Ag-Cu) et des procédés de soudage à basse température a permis de réduire de 20% la consommation d'énergie.réduction des émissions de COV de 90%310.

Intégration hétérogène et emballage avancé
La technologie 3D-IC pour les puces 5G et IA conduit le développement des machines à technologie de montage de surface (SMT) vers des substrats ultra-minces (≤ 0,2 mm) et un empilage de haute précision (± 5 μm),La technologie de placement assistée par laser sera la clé.

Conclusion
Le processus Pick and Place favorise continuellement l'avancement de la fabrication électronique vers une haute densité et une grande fiabilité grâce à l'innovation collaborative des machines de précision,algorithmes intelligents et science des matériauxDes buses d'aspiration à l'échelle nanométrique aux systèmes de détection basés sur l'IA,L'évolution technologique a non seulement amélioré l'efficacité de la production, mais a également fourni un soutien essentiel à des domaines émergents tels que les smartphones.Dans le futur, avec l'approfondissement de la fabrication intelligente et verte,Ce processus jouera un rôle plus crucial dans l'innovation de l'industrie électronique.