Технология поверхностного монтажа

Технология поверхностного монтажа – это технология сборки печатных плат для электронных изделий и устройств. Технология поверхностного монтажа позволяет устанавливать компоненты на поверхность печатной платы.

Технология поверхностного монтажа – это  наиболее распространенная технология в современной электронике, и она часто используется одновременно с технологией монтажа компонентов в отверстия. 

Поверхностный монтаж печатных плат может быть осуществлен 2-мя способами (не считая ручной пайки): на паяльную пасту или на клей. 

Монтаж печатных плат осуществляется автоматически на линии поверхностного монтажа.

Линия включает в себя следующие модули:

1. Загрузчик плат.

2. Принтер.

3. Оптическая инспекция.

4. Установщик компонентов.

5. Печь оплавления.

6. Оптическая инспекция.

7. Разгрузчик.

 Описание процесса продвижения печатной платы по модулям линии:

1.  Оператор линии оборудования загружает платы в загрузчик. С необходимым интервалом,  из загрузчика платы поступают в следующий модуль - принтер

2.   Принтер, наносит паяльную пасту или клей, в зависимости от процесса, на печатную плату. Для этого используется специальный стальной трафарет, уникальный для каждого типа платы. Трафарет имеет апертуры, совпадающие с контактными площадками, на которые нужно нанести паяльную пасту. При установке компонентов на клей, апертуры находятся между контактными площадками, для обеспечения фиксации компонента (при установке на клей может использоваться программируемый дозатор, для больших плат он проигрывает по времени, и реже используется).

Трафарет плотно прижимается к плате, сверху с помощью ракелей наносится паяльная паста или клей, после этого плата переходит на следующий этап.

Иногда возможно одновременное нанесение наяльной пасты и клея с использованием отдельного дозатора, для дополнительной фиксации крупных компонентов.

3.Автоматическая оптическая инспекция (АОИ) сканирует места нанесения и проверяет их на соответствие по габаритам с заданными допусками, при обнаружении несоответствия АОИ исключает плату из процесса для исправления. Печатные платы прошедшие контроль продвигаются в установщик компонентов.

4. Установщики имеют много различных производителей и модификаций, но принципы установки в современном производстве одинаковые. Компоненты в стандартной упаковке: в лентах, треях и пеналах, заряжаются в питатели машины. Из питателей установщик захватывает компоненты специальной насадкой. Насадки могут быть двух типов: вакуумные и механические (в редких случаях). После захвата, установщик ставит компонент на плату. 

5.После установки всех компонентов плата поступает в печь оплавления, в которой паяльная паста оплавляется и становится припоем, создавая надежные контакты между компонентами и платой. Клей кристаллизуется и прочно удерживает компонент на плате

Внутри печь разделена на зоны нагрева и охлаждения. Для каждой зоны установлена своя температура. Это необходимо для обеспечения оптимального температурного режима (термопрофиля), который, в свою очередь, необходим для оплавления или кристаллизации с учетом критической температуры для компонентов. Из печи платы продвигаются в оптическую инспекцию.

6. После печи плата поступает в АОИ, которая проверяет точность установленных компонентов, проверяет на них надписи, полярность, размеры галтелей на выводах. При обнаружении недостатков плата отправляется на ремонт.

7.После инспекции плата прошедшая контроль поступает на разгрузчик, из которого оператор получает уже готовые платы.

Платы собранные на клее, после выхода с линии, необходимо пропаять на волновой или селективной групповой пайке, обычно одновременно с компонентами выводного монтажа. При пайке на некоторых типах паст необходима дальнейшая отмывка печатных плат от остатков флюса.

Это краткое описание процесса серийного поверхностного монтажа печатных плат, возможно более сложное строение линии для двухсторонней сборки платы в одной линии, или упрощение: исключение АОИ и возможная замена автоматических операций на ручные.

Основы успешного процесса поверхностного монтажа:

1. Качественное нанесение паяльной пасты (клея);

2. Точная установка компонентов;

3. Оптимальная установка термопрофиля.

 Работа технолога для обеспечения основы процесса:

Подготовить информацию для производства трафарета с учетом всех особенностей платы, он может менять ширину апертур относительно контактных площадок, толщину трафарета и даже разную толщину для разных компонентов (ступенчатый трафарет), разное качество обработки апертур.

Изменять настройки принтера (скорость нанесения, давление, количество проходов) для равномерного нанесения паяльнай пасты на всю плату, устанавливать частоту и периодичность чистки трафарета. Эти настройки всегда идут на компромисс между скоростью нанесения и качеством.

Подбор расходных материалов, обычно они меняются редко.

Подготовить программу для установщика компонентов, обычно с оборудованием поставляется программа, которая упрощает работу технолога, но все равно не принимает за него решения.

Подобрать насадку для каждого компонента с учетом его параметров, установить настройки работы насадки, скорость перемещения, скорость установки, давление, расположение в питателе (при повторном использовании компонента делать это уже не нужно).

Установить точные характеристики компонента для опознавания компонентов оптикой установщика.

Равномерно распределять компоненты между несколькими установщиками для синхронной скорости работы линии.

При возможности, давать информацию о необходимой мультипликации платы, которая позволит обеспечить максимальную скорость монтажа печатных плат.

Подготовка термопрофиля, для этого используется прибор на котором можно проверить график температура/время на конкретной плате прошедшей через печь. Технолог должен учесть особенности компонентов, для исключения термоудара и перегрева компонентов и одновременно обеспечить оптимальный температурный профиль для оплавления паяльной пасты и активации флюса.