Proses Pemilihan dan Penempatan di Teknologi Permukaan (SMT): Prinsip Inti, Tantangan Teknis dan Masa Depan

Proses Pemilihan dan Penempatan di Teknologi Permukaan (SMT): Prinsip Inti, Tantangan Teknis dan Masa Depan

Evolusi
Pengantar
Proses Pick and Place (Surface Mount Technology) adalah bagian inti dari Surface Mount Technology (SMT),yang dengan tepat memasang komponen mikroelektronik ke posisi yang ditunjuk pada papan sirkuit cetak (PCB) melalui peralatan otomatis presisi tinggiProses ini secara langsung menentukan keandalan, efisiensi produksi dan tingkat integrasi produk elektronik.Internet of Things dan elektronik mobil, teknologi Pick and Place terus menerus menerobos batas akurasi dan kecepatan, menjadi landasan manufaktur elektronik modern.Artikel ini akan secara komprehensif menganalisis mekanisme operasi dan arah pengembangan proses ini dari aspek seperti struktur peralatan, prinsip kerja, tantangan teknis utama dan tren masa depan.

I. Struktur inti dan prinsip kerja alat pick and place
Perangkat Pick and Place (mesin pemasangan permukaan) bekerja sama dengan beberapa modul presisi, dan struktur intinya meliputi:

Sistem pakan
Sistem pakan mengangkut komponen dalam pita, tabung atau nampan ke posisi pengambilan melalui Feeder.Pengumpan pita menggunakan gigi untuk mendorong pita material untuk memastikan pasokan komponen yang terus menerus. vibrating bulk feeder menyesuaikan irama makan dengan frekuensi getaran (200-400Hz).

Sistem penentuan posisi visual
Mesin penempatan teknologi permukaan (SMT) dilengkapi dengan kamera resolusi tinggi dan algoritma pemrosesan gambar.Dengan mengidentifikasi titik Mark dan fitur komponen pada PCB (seperti jarak pin dan polaritas tanda), mencapai akurasi penentuan posisi sub-mikron (di bawah ± 15μm). Misalnya, teknologi penyelarasan visi penerbangan dapat menyelesaikan identifikasi komponen selama gerakan lengan robot,dan kecepatan pemasangan dapat mencapai hingga 15048 poin per jam.

Kepala pemasangan dan nozzle hisap
Kepala penempatan mengadopsi desain paralel dari beberapa nozzle hisap (biasanya 2 sampai 24 nozzle hisap), dan menyerap komponen melalui tekanan negatif vakum (-70 kPa hingga -90 kPa).Komponen dengan ukuran yang berbeda harus disesuaikan dengan nozzle hisap khusus: Komponen 0402 menggunakan nozel hisap dengan aperture 0,3 mm, sedangkan komponen yang lebih besar seperti QFP membutuhkan nozel hisap yang lebih besar untuk meningkatkan kekuatan adsorpsi sebesar 79.

Sistem kontrol gerak
Sistem servo drive tiga sumbu X-Y-Z, dikombinasikan dengan rel slide linier, mencapai gerakan presisi kecepatan tinggi (≥ 30.000CPH).kecepatan bergerak berkurang untuk meminimalkan pengaruh inersia, sementara di bidang komponen mikro, algoritma optimasi jalur kecepatan tinggi diadopsi untuk meningkatkan efisiensi 910.

Ii. Tautan Teknis Utama dalam Aliran Proses
Proses Pick and Place perlu dikoordinasikan dengan proses front-end dan back-end.

Pencetakan pasta solder dan deteksi SPI
Paste solder dicetak pada pad PCB melalui mesh baja laser (dengan kesalahan pembukaan ≤5%).Tekanan squeegee (3-5kg/cm2) dan kecepatan cetak (20-50mm/s) secara langsung mempengaruhi ketebalan pasta solder (dengan kesalahan ±15%)Setelah mencetak, volume dan bentuk dijamin memenuhi standar 410 melalui inspeksi 3D solder paste (SPI).

Memilih dan memasang komponen
Setelah kepala penempatan mengambil bahan dari Feida, sistem visual mengoreksi pergeseran sudut komponen (kompensasi rotasi sumbu θ), dan tekanan penempatan (0,3-0.5N) harus dikontrol dengan tepat untuk menghindari keruntuhan pasta solderMisalnya, chip BGA membutuhkan desain lubang knalpot tambahan untuk mengoptimalkan efek pengelasan 410.

Pengemasan arus balik dan kontrol suhu
Tungku pengelasan reflow dibagi menjadi empat tahap: prapanas, perendaman, reflow dan pendinginan.Suhu puncak (235-245 °C untuk proses bebas timbal) harus dipertahankan dengan tepat selama 40-90 detikKecepatan pendinginan (4-6 °C/s) digunakan untuk mencegah sendi pengemasan dari embrittlement.

Pemeriksaan dan perbaikan kualitas
Inspeksi optik otomatis (AOI) mengidentifikasi cacat seperti offset dan pemotong palsu melalui sumber cahaya multi-sudut, dengan tingkat kesalahan penilaian kurang dari 1%.Pemeriksaan sinar-X (AXI) digunakan untuk analisis cacat internal dari sendi solder tersembunyi seperti BGAProses perbaikan menggunakan senjata udara panas dan solder besi suhu konstan.

Iii. Tantangan Teknis dan Solusi Inovatif
Meskipun teknologi sudah matang, Pick and Place masih menghadapi tantangan inti berikut:

Keakuratan pemasangan komponen mikro
Komponen 01005 (0,4mm×0,2mm) membutuhkan akurasi pemasangan ±25μm.Jaring baja berskala nano (ketebalan ≤50μm) dan teknologi nozzle hisap vakum adaptif harus diadopsi untuk mencegah bahan terbang atau penyimpangan 410.

Komponen yang tidak teratur dan interkoneksi dengan kepadatan tinggi
Untuk kemasan QFN, mesh baja harus tipis menjadi 0,1 mm dan lubang knalpot harus ditambahkan.,dan akurasi pengeboran laser harus kurang dari 0,1mm 410.

Perlindungan elemen sensitif terhadap panas
Waktu refluks komponen seperti LED perlu dipersingkat sebesar 20% untuk mencegah kuningnya lensa.Perlindungan nitrogen (isi oksigen ≤1000ppm) dalam las udara panas dapat mengurangi las palsu yang disebabkan oleh oksidasi 47.

IV. Tren Perkembangan Masa Depan
Integrasi intelijen dan AI
Kecerdasan buatan akan terintegrasi secara mendalam ke dalam sistem AOI, dan pola cacat akan diidentifikasi melalui pembelajaran mesin, mengurangi tingkat kesalahan penilaian menjadi kurang dari 0,5%.Sistem pemeliharaan prediktif dapat memberikan peringatan dini atas kegagalan peralatan, mengurangi waktu henti sebesar 30%410.

Produksi yang sangat fleksibel
Mesin dengan teknologi pemasangan permukaan modular (SMT) mendukung pertukaran tugas produksi dengan cepat dan, dalam kombinasi dengan sistem MES, memungkinkan produksi multi-varietas dan batch kecil.AGV dan sistem penyimpanan cerdas dapat mengurangi waktu persiapan bahan sebesar 50%.

Teknologi manufaktur hijau
Populerisasi pengelasan bebas timbal (paduan Sn-Ag-Cu) dan proses pengelasan suhu rendah telah mengurangi konsumsi energi sebesar 20%.mengurangi emisi VOC sebesar 90%310.

Integrasi heterogen dan kemasan canggih
Teknologi 3D-IC untuk chip 5G dan AI mendorong pengembangan mesin teknologi permukaan mount (SMT) menuju substrat ultra-tipis (≤ 0,2 mm) dan tumpukan presisi tinggi (± 5 μm),dan teknologi penempatan yang dibantu laser akan menjadi kunci.

Kesimpulan
Proses Pick and Place terus mempromosikan kemajuan manufaktur elektronik menuju kepadatan tinggi dan keandalan tinggi melalui inovasi kolaboratif mesin presisi,algoritma cerdas dan ilmu materialDari nanoscale suction nozzles ke AI-driven detection systems,Evolusi teknologi tidak hanya meningkatkan efisiensi produksi tetapi juga memberikan dukungan inti untuk bidang baru seperti smartphone, mengemudi otonom, dan perangkat yang dapat dipakai. Di masa depan, dengan memperdalam manufaktur cerdas dan hijau,proses ini akan memainkan peran yang lebih penting dalam inovasi industri elektronik.