آلات SMD: المحرك الأساسي للدقة والذكاء في التصنيع الإلكتروني
تكنولوجيا الأجهزة المثبتة على السطح (SMD) هي عملية رئيسية في مجال التصنيع الإلكتروني.معدات التفتيشمع النمو المتسارع في مجالات مثل الاتصالات 5G ، فإن التكنولوجيا الجديدة قد أصبحت أكثر تحديداً في مجال التكنولوجيا.أجهزة AIoT، والإلكترونيات القابلة للارتداء، أجهزة SMD قد حققت باستمرار اختراقات في التثبيت على مستوى الميكرون، والتكامل متعددة العمليات، والتحكم الذكي.هذه المقالة تجري تحليلا من ثلاثة أبعادالتكنولوجيات الأساسية والتحديات الصناعية والاتجاهات المستقبلية.
I. الوحدات التقنية الأساسية لآلات SMD
آلة وضع عالية السرعة
آلة تكنولوجيا التثبيت السطحي (SMT) هي المعدات الأساسية لخط إنتاج SMD ، ويتم تحديد أدائها بشكل مشترك عن طريق التحكم في الحركة ، والوضع المرئي ونظام التغذية.
التحكم في الحركة: المحركات الخطيّة وتكنولوجيا الرافعة المغناطيسية تزيد من سرعة التثبيت إلى 150،000 CPH (مكونات في الساعة).سلسلة سيمنز SIPLACE TX تتبنى بنية ذراع روبوتية موازية لتحقيق ارتفاع السرعة فائقة من 0.06 ثانية لكل قطعة
تحديد الموقع البصري: تقنيات التصوير المتعددة الطيف القائمة على الذكاء الاصطناعي (مثل نظام 3D AOI من ASMPT) يمكن أن تحدد انحراف القطبية للمكون 01005 (0.4mm × 0.2mm) ،مع دقة تحديد المواقع من ± 15μm.
نظام التغذية: يدعم القرص الاهتزازي ومغذية الشريط نطاق حجم المكونات من 0201 إلى 55mm × 55mm.سلسلة باناسونيك NPM-DX يمكن أن تتعامل حتى مع ارتفاع سطح منحني من شاشات OLED مرنة.
معدات لحام الدقة
فرن لحام إعادة التدفق:حماية النيتروجين وتكنولوجيا التحكم الدقيق في درجة الحرارة (± 1 °C) في مناطق الحرارة المتعددة يمكن أن تقلل من أكسدة مفصل اللحام وهي مناسبة لبستة اللحام الخالية من الرصاص (نقطة الذابة 217-227 °C)تستخدم محطة قاعدة 5G لشركة هواوي تكنولوجيا لحام إعادة التدفق الفراغية للقضاء على الفقاقيع السفلية من رقائق BGA ، مع معدل الفراغ أقل من 5٪.
لحام ليزر انتقائي (SLS): لقطاعات QFN و CSP المصغرة ، يحقق ليزر الألياف الذي طورته IPG Photonics لحامًا محليًا من خلال قطر بقعة 0.وتقلص المنطقة المتأثرة بالحرارة بنسبة 60٪ مقارنة بالعملية التقليدية.
نظام الكشف الذكي
3D SPI (اكتشاف عصى الصلبة)تكنولوجيا القياس ثلاثية الأبعاد لـ Koh Young تكتشف سمك معجون اللحام (دقة ± 2μm) وانحراف الحجم من خلال إسقاط Moire fringe لمنع الجسر أو اللحام الخاطئ.
AXI (التفتيش التلقائي بالأشعة السينية): يمكن أن تخترق الأشعة السينية الميكرو فوكوس من YXLON (بدقة 1μm) PCBS متعددة الطبقات وتحديد عيوب المفاصل اللحامية الخفية من BGA.لقد زادت كفاءة فحص لوحة ECU من Tesla Model 3 بنسبة 40%.
التحديات التقنية واتجاهات الابتكار
الحد الأقصى لتركيب المكونات المصغرة
يتطلب المكون 01005 وحزمة CSP المسافة 0.3mm أن يصل دقة التحكم في ضغط الفراغ من فوهة امتصاص آلة تركيب السطح إلى ± 0.1kPa ، وفي نفس الوقت ،يجب التغلب على التراجع في المكونات الناجم عن الامتصاص الإلكترونيوتشمل الحلول:
فوهات امتصاص المواد المركبة: فوهات امتصاص مغلفة بالسيراميك (مثل Fuji NXT IIIc) تقلل من معامل الاحتكاك وتعزز استقرار التقاط المكونات الدقيقة.
تعويض الضغط الديناميكي: يقوم نظام Nordson DIMA بتعديل ضغط التثبيت تلقائيًا (0.05-1N) من خلال ردود فعل ضغط الهواء في الوقت الحقيقي لمنع كسر الشريحة.
التوافق بين الأشكال غير المنتظمة والأساسات المرنة
تتطلب الهواتف ذات الشاشة القابلة للطي والأجهزة الاستشعارية المرنة تركيب المكونات على أسطوانات PI (polyimide).وتشمل الحلول المبتكرة:
منصة امتصاص الفراغ: تستخدم آلة وضع JUKI RX-7 امتصاص الفراغ المنطقة ، وهي متوافقة مع الركائز المرنة سميكة 0.1mm ، وقطر الانحناء ≤3mm.
تحديد المواقع بمساعدة الليزر: الليزر فوق البنفسجي لـ Coherent يحفر علامات صغيرة (بدقة 10μm) على سطح الأساسات المرنة ،مساعدة نظام الرؤية في تصحيح أخطاء التشوه الحراري.
الطلب على إنتاج متعدد الأصناف واللوازم الصغيرة
الصناعة 4.0 تعزز تطوير خطوط الإنتاج نحو التغيير السريع للنموذج (SMED) ، وتحتاج المعدات إلى دعم وضع "التبديل بنقرة واحدة":
جهاز تغذية وحداتي: يمكن لمغذية Yamaha YRM20 إكمال تبديل مواصفات الشريط المادي في غضون 5 دقائق وتدعم ضبط التكيف لنطاق النطاق الترددي من 8 ملم إلى 56 ملم.
محاكاة التوأم الرقمي: يُحسن برنامج Siemens Process Simulate مسار التثبيت من خلال التحليل الافتراضي، مما يقلل من وقت تغيير النموذج بنسبة 30٪.
التوجهات المستقبلية وتوقعات الصناعة
تحسين العمليات القائمة على الذكاء
نموذج توقع العيوب:تقوم منصة NVIDIA Metropolis بتحليل بيانات SPI و AOI لتدريب شبكة عصبية للتنبؤ بعيوب طباعة معجون اللحام (معدل الدقة > 95٪) وتعديل معايير العملية مقدماً.
نظام معايرة التعلم الذاتي: يمكن لمراقب الذكاء الاصطناعي من KUKA تحسين منحنى تسارع التثبيت بناءً على البيانات التاريخية ، مما يقلل من خطر تحويل الطيران للمكونات.
التصنيع الأخضر واستهلاك الطاقة
تكنولوجيا اللحام منخفضة الحرارة: معجون اللحام Sn-Bi-Ag (نقطة الانصهار 138 درجة مئوية) الذي طورته شركة Indium Technology مناسب لللحام منخفض الحرارة ،خفض استهلاك الطاقة بنسبة 40%.
نظام إعادة تدوير النفايات: تقوم ASM Eco Feed بإعادة تدوير البلاستيك والمعادن في حزام النفايات، مع معدل إعادة استخدام المواد يصل إلى 90٪.
تكنولوجيا الاندماج الهجاني للطاقة الضوئية
تتطلب أجهزة CPO (Co-packaged Optics) تركيب المحرك البصري والشريحة الكهربائية في وقت واحد. تحتاج المعدات الجديدة إلى دمج:
وحدة المواءمة على نطاق نانوي: يحقق نظام المواءمة بالليزر Zeiss محاذاة مستوى دون الميكرون من الموجات الضوئية والشرائح الفوتونية السيليكونية من خلال مقياس التداخل.
لحام بدون اتصال: يمكن لتكنولوجيا التحويل إلى الأمام المحفزة بالليزر (LIFT) وضع مكونات الكريستال الفوتونية بدقة ، وتجنب تلف الإجهاد الميكانيكي.
الاستنتاج
كجهاز عصبي مركزي للصناعة الإلكترونيةالتطور التكنولوجي لآلات SMD يحدد مباشرة الحدود بين التقليص والأداء العالي للمنتجات الإلكترونيةمن تثبيت 01005 مكونات على مستوى الميكرو من خطوط الإنتاج الذكية التي تدفعها الذكاء الاصطناعي من تكييف الركيزة المرنة إلى تكامل الهجينة الكهربائية الضوئيةالابتكار في المعدات يكسر القيود المادية وأعناق العملياتمع الاختراقات التي حققتها الشركات الصينية مثل هواوي و Han's Laser في مجالات تحكم الحركة الدقيق و لحام الليزرسوف تسريع صناعة SMD العالمية تكرارها نحو الدقة العالية، مرونة عالية وانخفاض الكربون، ووضع أساس التصنيع للجيل القادم من الأجهزة الإلكترونية.
