СТАТЬИ
Этапы технологии поверхностного монтажа электронных компонентов
- нанесение паяльной пасты
Паяльная паста наносится на контактные площадки либо с помощью дозатора, либо через трафарет. При выполнении данной операции необходимо получение отпечатков, содержащих определенный объем пасты. Недостаток пасты может приводить к отсутствию соединения, избыток – к перемычкам и низкой прочности соединения. Объем пасты зависит от конструкции конкретного компонента размера его контактных площадок и размера контактной площадки на плате.
Использование дозатора – более гибкий, но менее точный и производительный метод, обычно применяющийся при опытном производстве. Пасты для дозирования поставляются в стандартных шприцах, совместимых с большей частью оборудования. На шприц устанавливаются иглы различного диаметра, обеспечивающие нанесение определенного объема пасты. Также объем пасты может регулироваться давлением и временем нанесения. Дозирование может производиться вручную, либо на автоматическом оборудовании. Шнековые дозаторы позволяют более точно и быстро наносить паяльную пасту. Более скоростной способ дозирования пасты каплеструйное нанесение пасты . Для этого способа применяются специальные каплеструйные принтеры.
Трафаретная печать – наиболее распространенный метод нанесения пасты в серийном производстве. Паста наносится путем продавливания ракелем через апертуры (отверстия) в металлическом трафарете. Объем пасты определяется размером апертур и толщиной трафарета. Апертуры, как правило, выполняются несколько меньшими по размерам, чем контактные площадки (примерно на 5-10% с каждой стороны). В некоторых случаях для получения требуемого объема пасты применяются ступенчатые трафареты с переменной толщиной. Трафарет обычно выполняется из нержавеющей стали методом лазерной резки. Также применяются медные трафареты, получаемые травлением, однако их применение ограничено достаточно низкой разрешающей способностью.
Трафаретная печать выполняется на автоматах, полуавтоматах и вручную. Автоматы выполняют нанесение полностью автоматически, включая перемещение платы внутри устройства , совмещения трафарета с платой, проход ракелей, очистку трафарета , проверку качества нанесения паяльной пасты. Полуавтоматы обеспечивают необходимые угол наклона и усилие на ракель, движение ракеля автоматическое , совмещение трафарета и платы ручное при помощи видеокамер , загрузка и выгрузка плат ручное. На ручных принтерах все осуществляется оператором вручную по направляющим.
Использование дозатора – более гибкий, но менее точный и производительный метод, обычно применяющийся при опытном производстве. Пасты для дозирования поставляются в стандартных шприцах, совместимых с большей частью оборудования. На шприц устанавливаются иглы различного диаметра, обеспечивающие нанесение определенного объема пасты. Также объем пасты может регулироваться давлением и временем нанесения. Дозирование может производиться вручную, либо на автоматическом оборудовании. Шнековые дозаторы позволяют более точно и быстро наносить паяльную пасту. Более скоростной способ дозирования пасты каплеструйное нанесение пасты . Для этого способа применяются специальные каплеструйные принтеры.
Трафаретная печать – наиболее распространенный метод нанесения пасты в серийном производстве. Паста наносится путем продавливания ракелем через апертуры (отверстия) в металлическом трафарете. Объем пасты определяется размером апертур и толщиной трафарета. Апертуры, как правило, выполняются несколько меньшими по размерам, чем контактные площадки (примерно на 5-10% с каждой стороны). В некоторых случаях для получения требуемого объема пасты применяются ступенчатые трафареты с переменной толщиной. Трафарет обычно выполняется из нержавеющей стали методом лазерной резки. Также применяются медные трафареты, получаемые травлением, однако их применение ограничено достаточно низкой разрешающей способностью.
Трафаретная печать выполняется на автоматах, полуавтоматах и вручную. Автоматы выполняют нанесение полностью автоматически, включая перемещение платы внутри устройства , совмещения трафарета с платой, проход ракелей, очистку трафарета , проверку качества нанесения паяльной пасты. Полуавтоматы обеспечивают необходимые угол наклона и усилие на ракель, движение ракеля автоматическое , совмещение трафарета и платы ручное при помощи видеокамер , загрузка и выгрузка плат ручное. На ручных принтерах все осуществляется оператором вручную по направляющим.
2. Установка компонентов
Установка компонентов осуществляется по программе на автоматах установки из разных упаковок, в которых компоненты поставляются производителями SMD компонентов, но при единичном и мелкосерийном производстве может применяться ручная установка с помощью вакуумного пинцета или манипулятора, а также автоматизированная установка на полуавтомате (манипуляторе с указателем места установки компонента по программе).
Производительность при ручной установке может составлять несколько сотен компонентов в час в зависимости от квалификации сборщика и сложности платы. При полуавтоматической установке производительность лежит в пределах примерно 200-500 компонентов в час. Автоматические можно разделить на три группы: настольные установщики с производительностью от 1000 до 3000 компонентов в час применяются для опытных и небольших производствах, нелинейные автоматические установщики с производительностью от 4000 до 10000 компонентов в час применяются на небольших производствах, линейные автоматические установщики с производительностью от 5000 до 100000 компонентов в час (при модульном исполнении бывают варианты и с большой производительностью).
Производительность при применении автомата в значительной степени зависит от типа автомата, сложности платы и оптимальности программы установки. Один из главных параметров установщиков – точность установки компонентов. В современном оборудовании захват компонентов осуществляется вакуумной насадкой. Для захвата тяжелых компонентов применяются специальные насадки.
Производительность при ручной установке может составлять несколько сотен компонентов в час в зависимости от квалификации сборщика и сложности платы. При полуавтоматической установке производительность лежит в пределах примерно 200-500 компонентов в час. Автоматические можно разделить на три группы: настольные установщики с производительностью от 1000 до 3000 компонентов в час применяются для опытных и небольших производствах, нелинейные автоматические установщики с производительностью от 4000 до 10000 компонентов в час применяются на небольших производствах, линейные автоматические установщики с производительностью от 5000 до 100000 компонентов в час (при модульном исполнении бывают варианты и с большой производительностью).
Производительность при применении автомата в значительной степени зависит от типа автомата, сложности платы и оптимальности программы установки. Один из главных параметров установщиков – точность установки компонентов. В современном оборудовании захват компонентов осуществляется вакуумной насадкой. Для захвата тяжелых компонентов применяются специальные насадки.
3. Оплавление припоя
Процесс оплавления припоя, содержащегося в паяльной пасте, выполняется в печах путем нагрева печатной платы с компонентами. Нагрев может осуществляться различными способами: инфракрасный, конвекционный нагрев и нагрев в паровой фазе. Наиболее широкое распространение получил конвекционный нагрев.
Конвекционная пайка осуществляется с помощью конвекционных потоков горячего воздуха или азота. Печи, предназначенные для серийного производства, позволяют получить достаточно равномерный нагрев. Возможность применения азота позволяет получать более качественные паяные соединения. Печи отличаются по размерам и количествам зон нагрева: чем больше длинна и количество зон, тем плавнее можно выстроить термопрофиль пайки. Печи бывают конвейерного типа и отдельно стоящие. Конвейеры в печах бывают сетчатые, цепные и комбинированные.
Пайка оплавлением выполняется путем изменения температуры по заданному закону, называемому температурным профилем пайки. Типичный профиль состоит из постепенного нагрева с заданной скоростью до температуры предварительного нагрева (первый фронт); выдержки (первая ступень); нагрева до т.н. пиковой температуры (второй фронт), превышающей температуру плавления припоя; небольшой выдержки (вторая ступень) и охлаждения с заданной скоростью.
Конвекционная пайка осуществляется с помощью конвекционных потоков горячего воздуха или азота. Печи, предназначенные для серийного производства, позволяют получить достаточно равномерный нагрев. Возможность применения азота позволяет получать более качественные паяные соединения. Печи отличаются по размерам и количествам зон нагрева: чем больше длинна и количество зон, тем плавнее можно выстроить термопрофиль пайки. Печи бывают конвейерного типа и отдельно стоящие. Конвейеры в печах бывают сетчатые, цепные и комбинированные.
Пайка оплавлением выполняется путем изменения температуры по заданному закону, называемому температурным профилем пайки. Типичный профиль состоит из постепенного нагрева с заданной скоростью до температуры предварительного нагрева (первый фронт); выдержки (первая ступень); нагрева до т.н. пиковой температуры (второй фронт), превышающей температуру плавления припоя; небольшой выдержки (вторая ступень) и охлаждения с заданной скоростью.
Рассмотрим варианты построения производственных линий для поверхностного монтажа:
- Автоматическая линия поверхностного монтажа
Линия состоит из загрузчика печатных плат, автоматического трафаретного принтера нанесения паяльной пасты, соединительного конвейера, установщика компонентов, инспекционного конвейера, конвекционной конвейерной печи, разгрузчика печатных плат. Возможна установка оптической инспекции после нанесения пасты или после конвекционной печи, также иногда оптический контроль ставят отдельно. В технологическом процессе используется система отмывки печатных плат и трафаретов. В зависимости от возможностей и технологических потребностей используется ряд дополнительных устройств (рассмотрим их в отдельном обучении).
2. Полуавтоматическая линия поверхностного монтажа.
Линия состоит из полуавтоматического принтера трафаретной печати, автоматического установщика компонентов, конвекционной печи. В технологическом процессе используется отдельно стоящая настольная оптическая инспекция и система отмывки печатных плат и трафаретов.
Для работы на линиях поверхностного монтажа лучше использовать нормативные документы. В нашей стране используются ГОСТ, в мире используют стандарты IPC .
В России национальные стандарты имеют добровольное применение, за исключением применения стандартов для оборонной продукции и для защиты сведений, составляющих государственную тайну или иную информацию ограниченного доступа.
ГОСТ — это государственный стандарт, который формулирует требования государства к качеству продукции, работ и услуг, имеющих межотраслевое значение. ГОСТы устанавливаются на основе применения современных достижений науки, технологий и практического опыта с учетом последних редакций международных стандартов или их проектов.
Ассоциация IPC была создана в 1957 году 6 компаниями, ставшими ее первыми членами. Тогда она носила название Институт печатных плат (Institute of Printed Circuits). В то время промышленность испытывала недостаток в стандартизации и технической поддержке отрасли производства печатных плат и коммутационных изделий. Новая техническая организация была направлена на решение данных проблем. Основная деятельность ассоциации была сконцентрирована на разработке, конструировании и производстве печатных плат и электронных сборок.
В настоящее время ассоциация IPC — Association Connecting Electronics Industries® представляет собой международную ассоциацию, членами которой являются около 2700 компаний, представляющих практически все грани электронной промышленности.
Деятельность ассоциации включает множество программ и инструментов для поддержки отрасли на всех жизненных этапах изделия. В нее входит:
Для работы на линиях поверхностного монтажа лучше использовать нормативные документы. В нашей стране используются ГОСТ, в мире используют стандарты IPC .
В России национальные стандарты имеют добровольное применение, за исключением применения стандартов для оборонной продукции и для защиты сведений, составляющих государственную тайну или иную информацию ограниченного доступа.
ГОСТ — это государственный стандарт, который формулирует требования государства к качеству продукции, работ и услуг, имеющих межотраслевое значение. ГОСТы устанавливаются на основе применения современных достижений науки, технологий и практического опыта с учетом последних редакций международных стандартов или их проектов.
Ассоциация IPC была создана в 1957 году 6 компаниями, ставшими ее первыми членами. Тогда она носила название Институт печатных плат (Institute of Printed Circuits). В то время промышленность испытывала недостаток в стандартизации и технической поддержке отрасли производства печатных плат и коммутационных изделий. Новая техническая организация была направлена на решение данных проблем. Основная деятельность ассоциации была сконцентрирована на разработке, конструировании и производстве печатных плат и электронных сборок.
В настоящее время ассоциация IPC — Association Connecting Electronics Industries® представляет собой международную ассоциацию, членами которой являются около 2700 компаний, представляющих практически все грани электронной промышленности.
Деятельность ассоциации включает множество программ и инструментов для поддержки отрасли на всех жизненных этапах изделия. В нее входит:
- Разработка электронного изделия, выбор компонентов и материалов
- Конструирование коммутационных изделий и электронной сборки
- Выбор поставщика / изготовление печатных плат
- Приемка печатных плат
- Сборка электронных узлов и модулей
- Приемка электронных узлов и модулей
- Сборка кабелей, шлейфов, проводной монтаж
- Ремонт, восстановление и модификация электронных изделий.
- Электронная документация и документооборот в разработке и производстве электроники
- Стандартизация и сертификация оборудования
- Стандартизация и техническая информация в передовых технологиях корпусирования и выполнения межсоединений
- Вопросы обращения с компонентами, материалами и другими изделиями.
Откройте мир технологий поверхностного монтажа с нашим каналом на Дзене! Узнавайте о передовом оборудовании, которое мы производим, и погрузитесь в увлекательные статьи и видео.
Переходите по ссылке и будьте в курсе всех новостей!
Переходите по ссылке и будьте в курсе всех новостей!
