Publicar Time: 2024-08-23 Origem: alimentado
Tecnologia de montagem em superfície (SMT) é um método usado na fabricação de eletrônicos onde os componentes são montados diretamente na superfície de placas de circuito impresso (PCBs). SMT tornou-se o processo de fabricação padrão na indústria eletrônica devido à sua eficiência, economia e capacidade de produzir dispositivos eletrônicos compactos e de alto desempenho. Neste artigo, exploraremos detalhadamente o processo de fabricação de SMT, incluindo cada etapa e termos relacionados.
Antes de mergulhar no processo de fabricação de SMT, é importante entender alguns termos-chave:
PCB (placa de circuito impresso): Uma placa usada em eletrônica para suportar mecanicamente e conectar eletricamente componentes eletrônicos.
SMD (dispositivo de montagem em superfície): Componentes projetados para serem montados diretamente na superfície de PCBs.
Pasta de solda: Uma mistura de solda em pó e fluxo usado para fixar SMDs a PCBs.
Soldagem por refluxo: Um processo onde a pasta de solda é aquecida até seu ponto de fusão para criar conexões elétricas e mecânicas permanentes entre os componentes e o PCB.
AOI (inspeção óptica automatizada): um processo de inspeção visual baseado em máquina que usa câmeras para detectar defeitos em PCBs.
AXI (inspeção automatizada de raios X): Um método de inspeção que utiliza raios X para verificar juntas de solda e conexões escondidas sob os componentes.
SPI (Inspeção de pasta de solda): O processo de verificação da qualidade da aplicação da pasta de solda em um PCB.
O processo de fabricação SMT consiste em várias etapas, cada uma crítica para garantir a colocação confiável e a soldagem de componentes eletrônicos em um PCB. Abaixo está uma visão geral detalhada de cada etapa do processo SMT.
O primeiro passo no SMT processo de fabricação está aplicando pasta de solda no PCB. A pasta de solda é uma substância pegajosa feita de pequenas bolas de solda misturadas com fluxo. É aplicado nas áreas do PCB onde os componentes serão montados, normalmente em almofadas de metal.
estêncil Alinhamento: Um estêncil de metal com recortes correspondentes às localizações das placas de solda no PCB é colocado sobre a placa. O estêncil atua como uma máscara para garantir que a pasta de solda seja aplicada apenas nas áreas desejadas.
Colar aplicativo: Um rodo ou ferramenta semelhante espalha a pasta de solda pelo estêncil, forçando-a através das aberturas no PCB abaixo. A espessura e a uniformidade da camada de pasta são essenciais para garantir a fixação e a soldagem adequadas dos componentes.
estêncil Remoção: O estêncil é retirado com cuidado, deixando pasta de solda depositada com precisão nas almofadas PCB.
A aplicação adequada da pasta de solda é crucial, pois determina a qualidade das juntas de solda e a confiabilidade geral da montagem.
Depois de aplicar a pasta de solda, o próximo passo é Inspeção de pasta de solda (SPI). Esta etapa é vital para garantir que a pasta de solda seja depositada corretamente no PCB.
Inspeção Automatizada: As máquinas SPI usam câmeras e sensores para escanear o PCB e medir o volume, altura, área e posição dos depósitos de pasta de solda.
Controle de qualidade: Os dados de inspeção são analisados para detectar quaisquer defeitos, como pasta insuficiente, excesso de pasta ou depósitos desalinhados. Esses defeitos podem levar a juntas de solda inadequadas, posicionamento incorreto de componentes ou curtos-circuitos.
Ciclo de Feedback: Se forem detectados defeitos, ajustes poderão ser feitos na configuração da impressora de pasta de solda ou nos parâmetros do processo para corrigir o problema. Este ciclo de feedback garante uma aplicação de pasta de solda de alta qualidade.
Depois que a pasta de solda tiver sido inspecionada e verificada, o próximo passo é Montagem de chips, também conhecido como posicionamento de componentes.
Preparação de Componentes: SMT componentes, ou SMDs, são fornecidos em bobinas, bandejas ou tubos e alimentados na máquina pick-and-place.
Escolha e coloque: A máquina pick-and-place usa braços robóticos equipados com bicos de vácuo para pegar os componentes dos alimentadores e colocá-los nas almofadas coladas com solda no PCB. A alta precisão da máquina garante que os componentes sejam posicionados com precisão de acordo com o design PCB.
Alinhamento e posicionamento: A máquina utiliza sistemas de visão e algoritmos de alinhamento para garantir que cada componente seja colocado corretamente. A velocidade e a precisão das modernas máquinas pick-and-place permitem uma produção de alto rendimento.
A montagem do chip é uma etapa crítica, pois qualquer desalinhamento ou posicionamento incorreto pode resultar em placas defeituosas que exigem retrabalho ou sucateamento dispendioso.
Após a colocação automatizada de componentes, muitas vezes há necessidade de um Inspeção Visual e a colocação de alguns componentes manualmente.
Inspeção Visual: Operadores qualificados inspecionam visualmente as placas para verificar se há componentes desalinhados, peças faltantes ou quaisquer defeitos óbvios que as máquinas possam ter perdido. Esta etapa geralmente é realizada usando ferramentas de ampliação ou microscópios.
Posicionamento manual de componentes: alguns componentes, especialmente aqueles que não são padronizados, grandes ou sensíveis, podem precisar ser colocados manualmente. Isso pode incluir conectores, transformadores ou componentes de formato estranho que as máquinas automatizadas não conseguem manusear com eficácia.
Ajustes: Se os componentes estiverem fora do lugar ou ausentes, os operadores poderão ajustar ou adicionar manualmente esses componentes para garantir que todas as peças estejam posicionadas corretamente antes da soldagem.
Esta etapa ajuda a garantir que quaisquer erros do processo automatizado sejam detectados precocemente, reduzindo possíveis defeitos no produto final.
Depois que todos os componentes estiverem no lugar, a montagem PCB passa para Soldagem por refluxo, onde a pasta de solda é derretida para formar conexões elétricas e mecânicas permanentes.
Zona de pré-aquecimento: O conjunto PCB é gradualmente aquecido no forno de refluxo para remover qualquer umidade e levar a placa e os componentes a uma temperatura logo abaixo do ponto de fusão da solda.
Zona de imersão: A temperatura é mantida para ativar o fluxo na pasta de solda, que limpa as superfícies metálicas e as prepara para a soldagem.
Zona de refluxo: A temperatura aumenta rapidamente acima do ponto de fusão da pasta de solda, fazendo com que as bolas de solda derretam e formem juntas de solda entre os componentes e as almofadas PCB.
Zona de resfriamento: A montagem é resfriada lentamente para solidificar as juntas de solda, garantindo uma forte conexão mecânica e elétrica.
A soldagem por refluxo é crítica porque determina a qualidade das juntas de solda, o que afeta o desempenho e a confiabilidade do dispositivo eletrônico final.
Após a soldagem por refluxo, a montagem passa por Inspeção óptica automatizada (AOI) para detectar quaisquer defeitos na colocação ou soldagem dos componentes.
Imagens de alta resolução: As máquinas AOI usam câmeras de alta resolução para capturar imagens detalhadas da montagem PCB de vários ângulos.
Análise de imagem: a máquina compara as imagens capturadas com uma referência válida, procurando desvios como componentes ausentes, polaridade incorreta, pontes de solda ou marcas de exclusão (onde os componentes ficam em uma extremidade).
Detecção de defeitos: O sistema AOI sinaliza quaisquer defeitos para revisão. Placas com defeitos detectados são enviadas para retrabalho ou marcadas para posterior inspeção.
AOI ajuda a manter a alta qualidade, garantindo que apenas placas sem defeitos prossigam para o próximo estágio de produção.
Para componentes com juntas de solda ocultas, como Matrizes de grade de bolas (BGAs), um Inspeção automatizada de raios X (AXI) é necessário inspecionar a qualidade da solda.
Imagem de raios X: AXI máquinas usam raios X para penetrar no PCB e criar imagens das juntas de solda escondidas sob os componentes.
Análise de defeitos: As imagens de raios X são analisadas para verificar defeitos como vazios, pontes de solda ou cobertura insuficiente de solda, que não são visíveis através da inspeção óptica.
Garantia de Qualidade: Placas com defeitos são sinalizadas para retrabalho ou sucateamento, dependendo da gravidade e viabilidade de retrabalho.
AXI é essencial para garantir a confiabilidade de componentes com juntas de solda ocultas, pois defeitos não detectados podem levar à falha do dispositivo.
A etapa final no processo de fabricação de SMT é Testes em circuito (TIC) ou um Teste Funcional para garantir que o conjunto PCB atenda a todas as especificações elétricas e funcionais.
Testes em circuito (TIC): Este teste verifica os componentes individuais do PCB, como resistores, capacitores e ICs, para garantir que estejam posicionados e funcionando corretamente. O ICT também verifica curtos-circuitos, aberturas e conexões de solda corretas.
Teste Funcional: Neste teste, o PCB é ligado e funções específicas são testadas para garantir que a placa funcione conforme o esperado. O teste funcional simula as condições operacionais reais que o PCB enfrentará em sua aplicação final.
Identificação de Defeitos e Retrabalho: Se algum defeito for identificado durante o teste funcional ou de TIC, a placa é devolvida para retrabalho. Isso pode envolver a substituição de componentes, a nova soldagem ou o ajuste das configurações de montagem.
As TIC e os testes funcionais são os últimos passos para garantir a qualidade e funcionalidade do produto final, minimizando o risco de produtos defeituosos chegarem ao cliente.
O processo de fabricação do SMT envolve diversas etapas precisas, desde a impressão da pasta de solda até o teste funcional final. Cada etapa é crucial para garantir a qualidade, confiabilidade e desempenho do produto eletrônico final. Ao compreender os detalhes de cada etapa do processo SMT, os fabricantes podem produzir eletrônicos de alta qualidade que atendam aos exigentes padrões atuais.