نشر الوقت: 2024-08-23 المنشأ: محرر الموقع
تقنية التركيب السطحي (SMT) هي طريقة مستخدمة في تصنيع الإلكترونيات حيث يتم تركيب المكونات مباشرة على سطح لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs). أصبحت SMT عملية التصنيع القياسية في صناعة الإلكترونيات نظرًا لكفاءتها وفعاليتها من حيث التكلفة وقدرتها على إنتاج أجهزة إلكترونية مدمجة وعالية الأداء. في هذه المقالة، سنستكشف عملية تصنيع SMT بالتفصيل، بما في ذلك كل خطوة والمصطلحات ذات الصلة.
قبل الغوص في عملية تصنيع SMT، من المهم فهم بعض المصطلحات الأساسية:
ثنائي الفينيل متعدد الكلور (لوحة الدوائر المطبوعة): لوحة تستخدم في الإلكترونيات لدعم المكونات الإلكترونية ميكانيكياً وتوصيلها كهربائياً.
SMD (جهاز التثبيت على السطح): المكونات المصممة ليتم تركيبها مباشرة على سطح مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور.
لصق اللحيم: خليط من مسحوق اللحام والتدفق المستخدم لربط SMDs بمركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور.
إنحسر لحام: عملية يتم فيها تسخين معجون اللحام إلى نقطة الانصهار لإنشاء اتصالات كهربائية وميكانيكية دائمة بين المكونات وثنائي الفينيل متعدد الكلور.
AOI (الفحص البصري الآلي): عملية فحص بصري تعتمد على الآلة وتستخدم الكاميرات لاكتشاف العيوب في مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور.
AXI (الفحص الآلي بالأشعة السينية): طريقة فحص تستخدم الأشعة السينية لفحص وصلات اللحام والوصلات المخفية أسفل المكونات.
SPI (فحص لصق اللحام): عملية التحقق من جودة تطبيق معجون اللحام على ثنائي الفينيل متعدد الكلور.
تتكون عملية تصنيع SMT من عدة خطوات، كل منها حاسمة لضمان وضع المكونات الإلكترونية ولحامها بشكل موثوق على لوحة PCB. فيما يلي نظرة عامة تفصيلية على كل خطوة في عملية SMT.
الخطوة الأولى في عملية التصنيع SMT يتم تطبيق معجون اللحام على ثنائي الفينيل متعدد الكلور. معجون اللحام عبارة عن مادة لزجة مصنوعة من كرات لحام صغيرة ممزوجة بالتدفق. يتم تطبيقه على مناطق PCB حيث سيتم تركيب المكونات، عادةً على منصات معدنية.
محاذاة الاستنسل: يتم وضع استنسل معدني به قواطع تتوافق مع مواقع لوحة اللحام الموجودة على لوحة PCB فوق اللوحة. يعمل الاستنسل كقناع لضمان تطبيق معجون اللحام على المناطق المطلوبة فقط.
لصق التطبيق: تقوم ممسحة مطاطية أو أداة مماثلة بتوزيع عجينة اللحام عبر الاستنسل، مما يجبرها على المرور عبر الفتحات الموجودة على لوحة PCB الموجودة أسفلها. يعد سمك طبقة المعجون وتوحيدها أمرًا بالغ الأهمية لضمان توصيل المكونات واللحام بشكل صحيح.
إزالة الاستنسل: يتم رفع الاستنسل بعناية، مع ترك معجون اللحام المترسب بدقة على منصات ثنائي الفينيل متعدد الكلور.
يعد تطبيق معجون اللحام المناسب أمرًا بالغ الأهمية لأنه يحدد جودة وصلات اللحام وموثوقية التجميع بشكل عام.
بعد تطبيق معجون اللحام، الخطوة التالية هي فحص لصق اللحام (SPI). تعد هذه الخطوة أمرًا حيويًا لضمان ترسيب معجون اللحام بشكل صحيح على لوحة PCB.
التفتيش الآلي: تستخدم آلات SPI الكاميرات وأجهزة الاستشعار لمسح PCB وقياس حجم رواسب معجون اللحام وارتفاعها ومساحتها وموضعها.
ضبط الجودة: يتم تحليل بيانات الفحص للكشف عن أي عيوب مثل عدم كفاية المعجون أو المعجون الزائد أو الرواسب المنحرفة. يمكن أن تؤدي هذه العيوب إلى ضعف وصلات اللحام أو وضع المكونات في غير مكانها أو حدوث دوائر قصيرة.
حلقة ردود الفعل: إذا تم اكتشاف عيوب، فيمكن إجراء تعديلات على إعداد طابعة لصق اللحام أو معلمات العملية لتصحيح المشكلة. تضمن حلقة التغذية الراجعة هذه تطبيق معجون لحام عالي الجودة.
بمجرد فحص معجون اللحام والتحقق منه، فإن الخطوة التالية هي تركيب الرقاقة، المعروف أيضًا باسم وضع المكونات.
تحضير المكونات: يتم توفير مكونات SMT، أو SMDs، في بكرات أو صواني أو أنابيب ويتم تغذيتها في آلة الالتقاط والوضع.
انتقاء ومكان: تستخدم آلة الالتقاط والمكان أذرعًا آلية مزودة بفوهات تفريغ لالتقاط المكونات من وحدات التغذية ووضعها على وسادات اللحام الملصقة على لوحة PCB. تضمن الدقة العالية للآلة وضع المكونات بدقة وفقًا لتصميم PCB.
المحاذاة والتنسيب: يستخدم الجهاز أنظمة الرؤية وخوارزميات المحاذاة لضمان وضع كل مكون بشكل صحيح. تسمح سرعة ودقة آلات الانتقاء والمكان الحديثة بإنتاج عالي الإنتاجية.
يعد تركيب الشريحة خطوة حاسمة حيث أن أي اختلال أو وضع غير صحيح يمكن أن يؤدي إلى لوحات معيبة تتطلب إعادة صياغة أو تخريد مكلفة.
بعد الوضع الآلي للمكونات، غالبا ما تكون هناك حاجة إلى التفتيش البصري ووضع بعض المكونات باليد.
التفتيش البصري: يقوم المشغلون المهرة بفحص اللوحات بصريًا للتحقق من المكونات المنحرفة أو الأجزاء المفقودة أو أي عيوب واضحة ربما تكون الآلات قد فاتتها. غالبًا ما تتم هذه الخطوة باستخدام أدوات مكبرة أو مجاهر.
وضع المكونات يدويًا: قد تحتاج بعض المكونات، خاصة تلك غير القياسية أو الكبيرة أو الحساسة، إلى وضعها يدويًا. يمكن أن يشمل ذلك الموصلات أو المحولات أو المكونات ذات الشكل الغريب التي لا تستطيع الآلات الآلية التعامل معها بفعالية.
التعديلات: إذا تبين أن المكونات في غير مكانها أو مفقودة، فيمكن للمشغلين ضبط هذه المكونات يدويًا أو إضافتها لضمان وضع جميع الأجزاء بشكل صحيح قبل اللحام.
تساعد هذه الخطوة على ضمان اكتشاف أي أخطاء ناتجة عن العملية الآلية مبكرًا، مما يقلل من العيوب المحتملة في المنتج النهائي.
بمجرد وضع جميع المكونات في مكانها الصحيح، تنتقل مجموعة PCB إلى إنحسر لحامحيث يتم إذابة معجون اللحام لتكوين توصيلات كهربائية وميكانيكية دائمة.
منطقة التسخين المسبق: يتم تسخين مجموعة PCB تدريجيًا في فرن إعادة التدفق لإزالة أي رطوبة ولإحضار اللوحة والمكونات إلى درجة حرارة أقل بقليل من نقطة انصهار اللحام.
منطقة نقع: يتم الحفاظ على درجة الحرارة لتنشيط التدفق في عجينة اللحام، مما ينظف الأسطح المعدنية ويجهزها للحام.
منطقة إنحسر: ترتفع درجة الحرارة بسرعة إلى أعلى من نقطة انصهار معجون اللحام، مما يتسبب في ذوبان كرات اللحام وتشكيل وصلات لحام بين المكونات ولوحات PCB.
منطقة التبريد: يتم تبريد المجموعة ببطء لتقوية وصلات اللحام، مما يضمن اتصال ميكانيكي وكهربائي قوي.
يعد اللحام بإعادة التدفق أمرًا بالغ الأهمية لأنه يحدد جودة وصلات اللحام، مما يؤثر على أداء وموثوقية الجهاز الإلكتروني النهائي.
بعد لحام إنحسر، يخضع التجميع الفحص البصري الآلي (AOI) للكشف عن أي عيوب في وضع أو لحام المكونات.
تصوير عالي الدقة: تستخدم آلات AOI كاميرات عالية الدقة لالتقاط صور تفصيلية لتجميع PCB من زوايا متعددة.
تحليل الصور: يقارن الجهاز الصور الملتقطة بمرجع جيد معروف، ويبحث عن الانحرافات مثل المكونات المفقودة، أو القطبية غير الصحيحة، أو جسور اللحام، أو شواهد القبور (حيث تقف المكونات على أحد الطرفين).
كشف الخلل: يقوم نظام AOI بوضع علامة على أي عيوب للمراجعة. يتم إرسال اللوحات ذات العيوب المكتشفة لإعادة العمل أو وضع علامة عليها لمزيد من الفحص.
تساعد AOI في الحفاظ على الجودة العالية من خلال ضمان انتقال اللوحات الخالية من العيوب فقط إلى المرحلة التالية من الإنتاج.
بالنسبة للمكونات ذات وصلات اللحام المخفية، مثل مصفوفات الشبكة الكروية (BGAs)، ان الفحص الآلي بالأشعة السينية (AXI) مطلوب لفحص جودة اللحام.
التصوير بالأشعة السينية: تستخدم أجهزة AXI الأشعة السينية لاختراق لوحة PCB وإنشاء صور لوصلات اللحام المخفية أسفل المكونات.
تحليل الخلل: يتم تحليل صور الأشعة السينية للتحقق من العيوب مثل الفراغات أو جسور اللحام أو عدم كفاية تغطية اللحام، والتي لا يمكن رؤيتها من خلال الفحص البصري.
ضمان الجودة: يتم وضع علامة على اللوحات التي تحتوي على عيوب لإعادة العمل عليها أو التخلص منها، اعتمادًا على مدى خطورتها وجدوى إعادة العمل.
يعد AXI ضروريًا لضمان موثوقية المكونات ذات وصلات اللحام المخفية، حيث أن العيوب غير المكتشفة يمكن أن تؤدي إلى فشل الجهاز.
الخطوة الأخيرة في عملية تصنيع SMT هي الاختبار داخل الدائرة (ICT) أو أ اختبار وظيفي للتأكد من أن مجموعة PCB تلبي جميع المواصفات الكهربائية والوظيفية.
الاختبار داخل الدائرة (ICT): يقوم هذا الاختبار بفحص المكونات الفردية على PCB، مثل المقاومات والمكثفات والدوائر المتكاملة، للتأكد من وضعها وتشغيلها بشكل صحيح. تتحقق تكنولوجيا المعلومات والاتصالات أيضًا من وجود وصلات اللحام القصيرة والفتحة والصحيحة.
الاختبار الوظيفي: في هذا الاختبار، يتم تشغيل لوحة PCB، ويتم اختبار وظائف محددة لضمان أداء اللوحة كما هو متوقع. يحاكي الاختبار الوظيفي ظروف التشغيل الفعلية التي سيواجهها ثنائي الفينيل متعدد الكلور في تطبيقه النهائي.
تحديد الخلل وإعادة العمل: إذا تم تحديد أي عيوب أثناء اختبار تكنولوجيا المعلومات والاتصالات أو الاختبار الوظيفي، فسيتم إرسال اللوحة مرة أخرى لإعادة العمل. قد يتضمن ذلك استبدال المكونات أو إعادة اللحام أو ضبط إعدادات التجميع.
تعد تكنولوجيا المعلومات والاتصالات والاختبار الوظيفي هي الخطوات الأخيرة لضمان جودة المنتج النهائي ووظيفته، مما يقلل من مخاطر وصول المنتجات المعيبة إلى العميل.
تتضمن عملية تصنيع SMT عدة خطوات دقيقة، بدءًا من طباعة معجون اللحام وحتى الاختبار الوظيفي النهائي. تعتبر كل خطوة ضرورية لضمان جودة المنتج الإلكتروني النهائي وموثوقيته وأدائه. من خلال فهم تفاصيل كل خطوة في عملية SMT، يمكن للمصنعين إنتاج إلكترونيات عالية الجودة تلبي المعايير المطلوبة اليوم.