1. По мере развития потребительской электроники в направлении миниатюризации и высокой интеграции, процесс СМТ-развертки печатных плат сталкивается с серьезными проблемами: размер компонентов эволюционировал от корпуса 0402 до корпуса 01005 (0,4 мм × 0,2 мм), а требования к точности установки возросли до ±30 мкм; размер печатных плат беспроводных наушников, умных часов и других изделий составляет всего 20 × 30 мм, а плотность установки значительно увеличилась. В настоящее время в отрасли распространены такие проблемы, как некачественная пайка, неправильное приклеивание и недостаток припоя, а выход годных изделий при СМТ-развертке составляет в основном 95–98%, при этом затраты на доработку составляют 10–15% от общей стоимости печатной платы. Компания Цзипей располагает высокотехнологичным оборудованием, таким как беспыльный цех 10 000-го уровня и высокоскоростные машины для установки компонентов Сименс, и создала комплексную систему контроля качества СМТ-развертки, достигнув выхода годных изделий в 99,98%. В данной статье представлено практическое решение по оптимизации процесса поверхностного монтажа (СМТ) с учетом трех аспектов: выбора оборудования, оптимизации процесса, а также тестирования и контроля, призванное помочь производственной команде преодолеть проблему высокоточной SMD-монтажа.
2. Анализ основных технологий: ключевые требования к печатным платам потребительской электроники для поверхностного монтажа (СМТ).
Патчи для СМТ-монтажа печатных плат потребительских товаров подлежат Стандарты приемки электронных компонентов МПК-A-610G (Класс 2), с ключевыми требованиями, такими как: смещение при установке ≤0,1 мм (корпус 01005), процент образования пустот в паяном соединении ≤5%, процент нанесения надписей ≤0,1% и процент неправильной установки ≤0,01%. Одновременно с этим он должен соответствовать следующим требованиям: стандарт сварки МПК-J-ЗППП-001 Для обеспечения надежности паяного соединения толщина слоя интерметаллических соединений (ИМК, являющегося основой надежности паяного соединения) контролируется в диапазоне 0,5-1,5 мкм.
Миниатюризация компонентов: корпуса 01005, БГА/QFP и другие высокоточные интегральные схемы сложны в монтаже, а точность оборудования и технологические параметры чрезвычайно высоки;
Высокая плотность размещения: количество компонентов на небольшой печатной плате достигает сотен, а расстояние между устройствами составляет всего 0,3 мм, что делает их склонными к образованию перемычек и столкновениям.
Чувствительность процесса: количество наносимой паяльной пасты и температурная кривая пайки оплавлением оказывают существенное влияние на выход годных изделий, а колебания параметров могут легко привести к некачественной пайке и сплошному олову.
Благодаря решению, сочетающему высокотехнологичное оборудование, интеллектуальные процессы и полный контроль качества, компания Джепей целенаправленно решает вышеуказанные проблемы, и ее производственная мощность по поверхностному монтажу (СМТ) на базе в Гуанде, провинция Аньхой, достигает 10 миллионов единиц в день при стабильном коэффициенте выхода годной продукции 99,98%.
Компания Цзепай оснащена семью новыми линиями Сименс для установки компонентов СМТ, включая высокоскоростной станок для установки компонентов АСМ (точность установки ±50 мкм, повторяемость ±30 мкм), автоматический печатный станок ГКГ-G5 (точность печати ±0,01 мм), станок для пайки оплавлением Джинтуо (точность температуры ±1 °C) и другое высокотехнологичное оборудование; на предприятии имеется беспыльный цех площадью 7500 квадратных метров с уровнем защиты 10 000, в котором поддерживается оптимальный уровень температуры и влажности (температура 23 ± 2 °C, влажность 45–65%) для предотвращения воздействия пыли и статического электричества; мониторинг производственного процесса в режиме реального времени осуществляется с помощью системы ИИ-МАМЫ, что позволяет отслеживать и оптимизировать параметры.
Выбор и калибровка оборудования:
Нанесение паяльной пасты: используется автоматический печатный станок ГКГ-G5, вырезание отверстий в трафарете осуществляется лазерной резкой и электрополировкой, точность вырезания отверстий составляет ±0,005 мм, а размер отверстия корпуса 01005 составляет 0,3 мм × 0,18 мм (соотношение сторон 1,67:1);
Оборудование для установки компонентов: высокоскоростной установочный станок Сименс АСМ (модель HS60), оснащенный системой визуального распознавания, поддерживает установку компонентов в корпусах 01005, БГА и других; калибровка оборудования перед установкой, проверка повторяемости ≤± 30 мкм;
Пайка оплавлением: печь для пайки оплавлением Джинтуо, количество температурных зон ≥ 8, скорость нагрева контролируется в диапазоне 1-3 °C/с, а скорость охлаждения составляет ≤ 4 °C/с во избежание термического повреждения компонентов;
Контроль материалов:
Выбор паяльной пасты: припой SnBiAg (температура плавления 138°C), подходит для низкотемпературной пайки бытовой электроники, вязкость паяльной пасты контролируется в пределах 100-150 Па·с (при 25°C), использовать в течение 4 часов после вскрытия упаковки;
Контроль компонентов: СМТ-компоненты упаковываются на таких машинах, как катушки и режущие ленты, а температура окружающей среды для хранения составляет 15-25°C, а влажность ≤60% во избежание окисления. Поступающие материалы проходят контроль качества на предмет окисления выводов и целостности корпуса.
Процесс нанесения паяльной пасты методом печати:
Рабочие параметры: давление печати 0,15-0,25 МПа, скорость печати 20-30 мм/с, скорость выпуска 1-3 мм/с; После печати детектор паяльной пасты СПИ измеряет высоту паяльной пасты (0,12-0,18 мм) и площадь (отклонение ≤±10%), после чего некачественная продукция автоматически помечается.
Стандартные параметры данных: ресурс печати паяльной пасты ≥ 99,5%, в противном случае необходимо скорректировать размер отверстия трафарета или параметры печати;
Процесс трудоустройства:
Основные параметры работы: Параметры установки устанавливаются в соответствии с типом компонента, давление установки для корпуса 01005 составляет 0,05-0,1 Н, скорость установки — 50000 точек/час; установка БГА-компонентов осуществляется визуальным выравниванием, отклонение установки — ≤ 0,05 мм;
Интеллектуальная оптимизация: система ИИ-МАМЫ анализирует данные о размещении и автоматически корректирует параметры размещения для уменьшения коэффициента смещения.
Процесс пайки оплавлением:
Оптимизация температурной кривой: используется трехступенчатая температурная кривая, включающая зону предварительного нагрева (150-180 °C, время 60-90 с), зону постоянной температуры (180-210 °C, время 60-80 с) и зону возврата (пиковая температура 235-245 °C, время 10-15 с), чтобы обеспечить полное формирование слоя интерметаллических соединений;
Защита азотом: При пайке оплавлением прецизионных компонентов используется защита азотом (содержание кислорода ≤ 1000 ppm) для уменьшения окисления паяного соединения и снижения скорости образования пустот.
Онлайн-тестирование:
AOI-контроль: Онлайн-аппарат AOI ОРЁЛ 3D используется для проверки внешнего вида установленных компонентов, выявления дефектов, таких как смещение, отсутствие клея, перекос и дефекты крепления, с точностью обнаружения 0,01 мм;
Рентгеновский контроль: Используйте рентгеновский контрольный аппарат для ежедневной проверки паяных соединений, невидимых невооруженным глазом, таких как БГА и QFP, чтобы выявить дефекты, такие как некачественная сварка и пустоты, при этом процент пустот должен быть не более 5%;
Ручная повторная проверка: Группа контроля качества проводит 100% ручную повторную проверку продукции, прошедшей проверку с помощью автоматического оптического контроля и рентгеновского контроля в соответствии со стандартом МПК-A-610G, уделяя особое внимание проверке паяных соединений прецизионных устройств.
Процесс доработки: Несоответствующие требованиям изделия дорабатываются профессиональными инженерами с использованием термофена (температура 250-280°C) для точной разборки компонентов, их повторной установки и сварки, а также повторного тестирования после доработки;
Гарантия гибкости: Создайте замкнутый цикл проверки-анализа-оптимизации, генерируйте отчеты о качестве для каждой партии продукции, оптимизируйте параметры процесса для устранения часто встречающихся дефектов и постоянно повышайте выход годной продукции.
Ключ к повышению выхода годной продукции при монтаже компонентов СМТ на печатных платах потребительской электроники — это точность оборудования + тонкая обработка + всестороннее тестирование. Производственная команда должна контролировать весь процесс, начиная с предварительной подготовки, основных операций, тестирования и доработки. Рекомендации: Во-первых, инвестировать в высококачественное оборудование для монтажа и тестирования, что является основой для высокоточной установки компонентов; во-вторых, создать базу данных параметров процесса для оптимизации параметров для различных типов продукции; в-третьих, выбрать поставщика производственных услуг с богатым опытом (например, Джеопей), чья зрелая система контроля качества может быстро решать производственные проблемы.
