تكنولوجيا التركيب السطحي (SMT): "المهندس غير المرئي" في التصنيع الإلكتروني الحديث
مقدمة
تكنولوجيا الجلوس السطحي (SMT) هي واحدة من التقنيات الأساسية في مجال التصنيع الإلكتروني.عن طريق تركيب مكونات ميكروإلكترونية مباشرة على سطح لوحات الدوائر المطبوعة (PCBS)، لقد حلت محل تقنية التثبيت عبر الثقب التقليدية وأصبحت محركًا رئيسيًا للتصغير والأداء العالي للمنتجات الإلكترونية الحديثة.من الهواتف الذكية إلى معدات الطيران، SMT هو في كل مكان ويمكن أن يسمى "المهندس الخفي" من صناعة الإلكترونيات.
التطور التاريخي لـ SMT
نشأت SMT في الستينيات وتم تطويرها لأول مرة من قبل IBM في الولايات المتحدة.تم استخدامه في البداية في أجهزة الكمبيوتر الصغيرة ومعدات الطيران (مثل جهاز كمبيوتر الملاحة في مركبة إطلاق زحل).
في الثمانينيات: تطورت التكنولوجيا تدريجياً، وزادت حصة السوق بسرعة من 10٪.
في أواخر التسعينيات: أصبحت العملية السائدة ، مع أكثر من 90٪ من المنتجات الإلكترونية التي تتبنى SMT.
في القرن الحادي والعشرين، مع الطلب على التصغير (مثل المكونات 01005، وتغليف BGA) ومتطلبات حماية البيئةتستمر SMT في التكرار وتحديث 47.
المبادئ الأساسية وتدفق العمليات في SMT
يكمن جوهر SMT في "التثبيت" و "اللحام". عملية التثبيت الآلي للغاية وتتكون أساسًا من الخطوات التالية:
الطباعة باللحام
باستخدام قوالب الفولاذ المقاوم للصدأ التي تم قطعها بالليزر (بسمك 0.1-0.15mm) ، يتم طباعة معجون اللحام بدقة على لوحات PCB من خلال مقشط.تُصنع معجون اللحام عن طريق خلط مسحوق اللحام والجريانيجب التحكم في سمك الطباعة (عادة 0.3-0.6mm) 69.
المعدات الرئيسية: طابعة معجون لحام تلقائية بالكامل ، بالتزامن مع SPI (كاشف معجون لحام) للفحص ثلاثي الأبعاد لضمان جودة الطباعة 69.
تركيب المكونات
تلتقط آلة تركيب السطح المكونات (مثل المقاومات والمكثفات والشرائح) من خلال فوهات الفراغ وتحقق دقة ± 0.025 ملم مع نظام تحديد الموقع البصري.يمكن أن يصل إلى أكثر من 200ألف نقطة في الساعة
الصعوبات: هناك حاجة إلى فوهات خاصة للمكونات غير المنتظمة (مثل الموصلات المرنة) ، وتعتمد عبوات BGA على الكشف عن الأشعة السينية للتحقق من سلامة كرات اللحام.
لحام إعادة التدفق
من خلال التحكم الدقيق في منحنى درجة الحرارة (التسخين المسبق ، التنفس ، إعادة التدفق ، التبريد) ، يتم إذابة معجون اللحام وتشكيل مفاصل اللحام الموثوق بها.درجة حرارة ذروة العمليات الخالية من الرصاص عادة ما تكون 235-245 درجة مئويةو منطقة الحرارة العالية تستمر لمدة 40-60 ثانية
التحكم في المخاطر: يجب أن يكون معدل التبريد ≤4 درجة مئوية / ثانية لتجنب عيوب الشبكة في مفاصل اللحام.
التفتيش والإصلاح
AOI (التفتيش البصري التلقائي): يمكن أن يحدد العيوب مثل الأجزاء المفقودة ، والتراجع ، والحجارة القبورية ، بدقة 0.01mm.
فحص الأشعة السينية: تستخدم للتحقق من جودة المفاصل الخفية لللحام مثل BGA.
محطة عمل الإصلاح: تسخين محلي لنقطة ذوبان اللحام واستبدال المكون المعيب 89.
المزايا التقنية لـ SMT
مقارنة بتكنولوجيا الثقب التقليدية ، حققت SMT اختراقات في أبعاد متعددة:
الحجم والوزن: يتم تقليل حجم المكون بنسبة 40٪ إلى 60٪ ، ويتم تقليل الوزن بنسبة 60٪ إلى 80٪ ، مما يدعم الأسلاك عالية الكثافة (مثل مكونات 0.5mm pitch) 310؛
موثوقية: معدل العيوب في مفاصل اللحام أقل من عشرة أجزاء لكل مليون.مع قدرة قوية على مكافحة الاهتزاز وأداء أعلى للدائرة عالية التردد (انخفاض الحثية الطفيلية والقدرة). 37
كفاءة الإنتاج: درجة عالية من الأتمتة، مع انخفاض تكاليف العمالة بأكثر من 50٪، ودعم التثبيت من جانبين والإنتاج المرن.
حماية البيئة والاقتصاد: الحد من نفايات الحفر والمواد ، العملية الخالية من الرصاص تتوافق مع معيار RoHS 35.
IV - مجالات تطبيق SMT
الإلكترونيات الاستهلاكية: تصغير الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة
إلكترونيات السيارات: متطلبات عالية من الموثوقية لوحدات تحكم ECU وأجهزة الاستشعار.
المعدات الطبية: الشاشات المحمولة، وتجميع الدقة للأجهزة القابلة لزرعها.
صناعة الطيران والفضاء والصناعات العسكرية: تصميم مكافحة الاهتزازات لمعدات الاتصالات عبر الأقمار الصناعية وأنظمة الملاحة 4710.
التوجهات والتحديات المستقبلية
الذكاء والمرونة: الآلات ذات التقنية التكيفية لتركيب السطح (SMT) المدعومة بالذكاء الاصطناعي وخطوط الإنتاج القابلة لإعادة التكوين تتكيف مع متطلبات تخصيص مجموعات صغيرة. 56
التكامل الثلاثي الأبعاد: تحسين استغلال المساحة من خلال تكنولوجيا التعبئة والتغليف المكدسة ثلاثيا الأبعاد.
التصنيع الأخضر: تعزيز مواد التنظيف على أساس الماء والحوائط القابلة للتحلل البيولوجي للحد من انبعاثات مركبات عاديّة طائرة بنسبة 59٪.
حد الدقة: لمواجهة التحديات المتزايدة للمكونات تحت 01005 (مثل 008004) ، تطوير تكنولوجيا تحديد الموقع تحت الميكرون 9.
الاستنتاج
تكنولوجيا التثبيت السطحي ليست مجرد حجر الزاوية التقني للصناعة الإلكترونية، ولكن أيضا قوة غير مرئية تدفع البشرية نحو العصر الذكي.من ميكرومتر إلى نانومترفي المستقبل، مع دمج المواد الجديدة والتكنولوجيات الذكية،ستواصل "إس إم تي" كتابة أسطورة تكنولوجية من كونها "صغيرة ولكنها قوية".
