اسطوره های پردازش SMT از بین رفت: آنچه که حرفه ای ها می دانند

من بارها و بارها همان شکایات را در مورد SMT می شنوم. بعضی ها می گویند فقط برای کارخانه های بزرگ است. برخی می گویند شکننده است. برخی می گویند کنترل آن سخت است. من قبلاً این نظرات را می شنیدم و می فهمیدم که چرا مردم چنین احساسی دارند. یک ساخت بد، یک فرآیند ضعیف یا یک برد معیوب می تواند شک و تردید زیادی ایجاد کند. من دیده ام که تیم هایی پروژه های خوب را به تعویق می اندازند زیرا به ایده های قدیمی بیشتر از داده های پیش روی خود اعتماد داشتند. در اینجا چیزی است که من یاد گرفته ام. افسانه 1: SMT فقط برای تولیدات بزرگ کار می کند من با این موافق نیستم. تیم های کوچک هر روز از SMT استفاده می کنند. من یک تیم محصول کوچک را دیده ام که یک برد سنسور جمع و جور با قطعات SMT ساخته اند زیرا طراحی به اندازه کوچک و مسیریابی تمیز نیاز دارد. این تیم به یک خط کارخانه بزرگ نیاز نداشت. آنها به یک طرح روشن، یک شابلون مناسب و یک روند مونتاژ ثابت نیاز داشتند. SMT می تواند کار نمونه اولیه، ساخت های آزمایشی و تولید کامل را متناسب کند. افسانه 2: SMT کمتر از سوراخ عبوری قابل اعتماد است این یک ترس رایج است، اما تصویر کامل نیست. قابلیت اطمینان از کل فرآیند ناشی می شود. طراحی پد اهمیت دارد. حجم چسب مهم است. نمایه جریان مجدد اهمیت دارد. نگهداری و جابجایی نیز مهم است. من یک بار یک برد کنترلی را دیدم که در یک لوازم خانگی با قطعات SMT در قسمت اصلی و قطعات سوراخ در ناحیه اتصال استفاده می شود. تخته ثابت ماند زیرا طراحی با حالت استفاده مطابقت داشت. نقطه شکست SMT نبود. نقطه شکست کنترل ضعیف فرآیند بود. افسانه 3: SMT یعنی هر قسمت کوچک است درست نیست. SMT طیف گسترده ای از قطعات را پوشش می دهد. پسیو های کوچک رایج هستند، اما بسیاری از قطعات بزرگتر نیز در بسته های SMT عرضه می شوند. مونتاژ مخلوط طبیعی است. من با بردهایی کار کرده‌ام که از مقاومت‌های SMT، آی‌سی‌ها و کانکتورها استفاده می‌کردند، به علاوه قطعات سوراخ‌دار که در آن‌ها به استحکام بیشتری نیاز بود. این ترکیب به طراح فضای بیشتری برای حل مشکلات چیدمان واقعی می دهد. افسانه 4: SMT برای کار کردن به ماشین‌های عالی نیاز دارد. تجهیزات خوب کمک می کند. من آن را انکار نمی کنم. با این حال نتایج خوب تنها از ماشین ها به دست نمی آید. ردپای شفاف، طراحی شابلون تمیز، انتخاب درست خمیر، محل قرارگیری ثابت، و نمای اجاق سالم، همگی نتیجه را شکل می‌دهند. من دیده ام که یک خط با تجهیزات متوسط، تخته های تمیز تولید می کند، زیرا تیم هر روز اصول اولیه را بررسی می کند. من همچنین شاهد مبارزه تجهیزات گران قیمت در طراحی ضعیف بوده ام. ماشین بخشی از پاسخ است. این همه پاسخ نیست. افسانه 5: SMT نقص های زیادی ایجاد می کند. نقص ها اتفاق می افتد. این بخشی از تولید است. من نقص ها را به عنوان دلیلی بر بد بودن SMT تلقی نمی کنم. من آنها را به عنوان نشانه ای در نظر می گیرم که چیزی در این فرآیند نیاز به توجه دارد. سنگ قبر اغلب به تعادل خمیری یا طراحی پد اشاره دارد. پل زدن اغلب به مسائل خمیری یا فاصله زیاد اشاره دارد. مفاصل باز می توانند به نمایه یا آلودگی اشاره کنند. ناهماهنگی می تواند به جایگذاری یا تغییر اجزا اشاره کند. وقتی به الگوهای نقص نگاه می کنم، معمولاً ابتدا یک مشکل فرآیندی را پیدا می کنم. رویکرد عملی من به این صورت است: من با طراحی تابلو شروع می کنم. بررسی می کنم که آیا انتخاب قطعه با نیازهای محصول مطابقت دارد یا خیر. من ردپا و اندازه پد را بررسی می کنم. من به کنترل خمیر و طراحی استنسیل نگاه می کنم. من یک نمونه ساخت می خواهم. من اولین تابلوها را تحت نور و بزرگنمایی بررسی می کنم. من نتیجه را با گزارش نقص مقایسه می کنم. من روند را قبل از افزایش مقیاس تنظیم می کنم. این روش باعث صرفه جویی در زمان و هزینه می شود و تیم را روی حقایق متمرکز نگه می دارد. یک مثال در ذهنم می ماند. یک دستگاه صنعتی کوچک دچار مشکل مکرر پل لحیم کاری در نزدیکی یک آی سی ریز بود. برخی از افراد می خواستند SMT را به عنوان یک کل مقصر بدانند. من به چاپ خمیر نگاه کردم و دیدم که دهانه روی شابلون خیلی سخاوتمندانه است. مشکل هیئت مدیره نبود. مشکل پرینت بود پس از اصلاح استنسیل، میزان نقص کاهش یافت و مدیریت خط آسان‌تر شد. به همین دلیل است که وقتی راه اندازی با دقت انجام می شود به SMT اعتماد دارم. جادو نیست. میانبر نیست. زمانی که طراحی، فرآیند و بررسی ها با هم کار می کنند، روشی محکم است. اگر بخواهم یک فکر را پشت سر بگذارم، آن این بود: SMT را با یک تابلوی بد قضاوت نکنید. آن را بر اساس فرآیند کامل، داده های آزمایش و روشی که تیم هر مرحله را کنترل می کند، قضاوت کنید.

وقتی با تیم‌ها درباره SMT صحبت می‌کنم، اغلب همان نقاط درد را می‌شنوم. تخته روی کاغذ خوب به نظر می رسد، اما اولین ساخت با سنگ قبر، اتصالات سرد، قطعات جابجا شده یا عملکرد ضعیف بازمی گردد. برنامه لغزش می کند. هزینه بالا میره تیم به جای حل کردن شروع به حدس زدن می کند. اینجاست که حرفه ای ها برجسته می شوند. آنها SMT را به عنوان یک شغل ساده در نظر نمی گیرند. آنها با آن به عنوان زنجیره ای از انتخاب های کوچک برخورد می کنند و هر انتخابی بر انتخاب بعدی تأثیر می گذارد. من این را بارها در کار مونتاژ PCB دیده ام. یک برد کوچک اینترنت اشیا زمانی مشکلات لحیم کاری مکرر در پسیوهای کوچک داشت. طرح بندی تمیز به نظر می رسید، با این حال دهانه شابلون برای اندازه یک قطعه بیش از حد بزرگ بود و انتشار خمیر ناهموار بود. پس از تنظیم استنسیل و تنظیم نمایه جریان مجدد، میزان نقص به سرعت کاهش یافت. بدون درام فقط کنترل دقیق فرآیند. آنچه متخصصان در مورد SMT می دانند با این ایده شروع می شود: SMT فقط قرار دادن قطعات روی یک برد نیست. این در مورد خمیر، طراحی استنسیل، دقت قرار دادن، کنترل حرارتی، بازرسی و طراحی تخته است که از مونتاژ تمیز پشتیبانی می کند. اگر یک قسمت از زنجیره ضعیف باشد، کل ساخت آن را احساس می کند. وقتی یک پروژه SMT را بررسی می کنم روی چند نکته تمرکز می کنم. مرحله خمیر لحیم کاری بیش از آن چیزی است که بسیاری از مردم انتظار دارند. اگر حجم خمیر خاموش باشد، بقیه مراحل باید سخت‌تر کار کنند. حرفه ای ها نوع خمیر، ضخامت شابلون، طراحی دیافراگم و قوام چاپ را بررسی می کنند. آنها می دانند که کیفیت چاپ ضعیف می تواند مدت ها قبل از ورود برد به فر، مشکلاتی را ایجاد کند. قرار دادن نیز نیاز به مراقبت دارد. یک ماشین با سرعت بالا می تواند قطعات را به سرعت جاگذاری کند، اما سرعت به تنهایی از کیفیت محافظت نمی کند. من به مولفه‌گرایی، نوع بسته‌بندی، ترکیب اندازه قطعه و تنظیم فیدر نگاه می‌کنم. پسیوهای کوچک، QFNها، BGAها و قطعات ریزپیچ هر کدام ریسک خود را به همراه دارند. یک اپراتور خط خوب می داند که یک راه اندازی برای هر برد مناسب نیست. کنترل حرارت یکی دیگر از زمینه هایی است که تجربه نشان می دهد. Reflow فقط "گرم کردن تخته و امید" نیست. حرفه ای ها نمایه، مرحله خیساندن، دمای اوج و منحنی خنک کننده را تماشا می کنند. آنها نمایه را با استک آپ برد و ترکیب قطعات مطابقت می دهند. اگر تخته دارای مس سنگین یا جرم حرارتی مخلوط باشد، پروفیل باید آن را منعکس کند. من دیده ام که پروژه ها شکست می خورند زیرا یک طرف تخته سریعتر از طرف دیگر گرم می شود. چنین مشکلی می تواند در صفحه نمایش کوچک و در خط گران به نظر برسد. بازرسی بخشی از کار است، نه یک مرحله اضافی. من فرآیندی را ترجیح می‌دهم که در آن بررسی‌های AOI، اشعه ایکس و دستی هر کدام نقش روشنی داشته باشند. AOI می تواند محل قرارگیری و مشکلات لحیم کاری قابل مشاهده را به سرعت تشخیص دهد. اشعه ایکس به مفاصل پنهان در BGA یا سایر قطعاتی که به سختی قابل مشاهده هستند کمک می کند. بررسی های دستی هنوز اهمیت دارد که برد برای موارد لبه به چشم انسان نیاز دارد. حرفه ای ها تنها به یک ابزار متکی نیستند. آنها یک سیستم چک لایه ای می سازند. طراحی برای مونتاژ یکی از بزرگترین درس ها است. طراحی یک تخته می تواند آسان و جمع آوری آن سخت باشد. حرفه ای ها به شکل پد، فاصله، فیدوشیال ها، علائم قطبیت، دهانه های ماسک خمیری، و فاصله اولیه قسمت ها نگاه می کنند. آنها همچنین به طراحی پنل و دسترسی آزمایشی فکر می کنند. من دوست دارم یک سوال ساده بپرسم: آیا این تخته می تواند تمیز در مقیاس ساخته شود یا فقط یک بار توسط یک تکنسین ماهر؟ این سوال خیلی از مشکلات را نجات می دهد. به مواد و انبار هم توجه می کنم. قطعات حساس به رطوبت، خمیر لحیم کاری قدیمی، کنترل ضعیف قرقره، و کنترل ضعیف ESD همگی می توانند ضرر پنهان ایجاد کنند. یک مغازه می‌تواند ماشین‌های قوی داشته باشد و اگر مراحل اولیه حمل و نقل شل نباشد، همچنان با مشکل مواجه است. در یک مورد، یک تخته مدام مسائل تصادفی را در مورد قطعات دقیق نشان می داد. تعمیر دستگاه جدیدی نبود. جابجایی خمیر بهتر و کنترل دقیق تر ذخیره سازی قطعات بود. حرفه ای ها همچنین می دانند که چگونه تابلو را پس از ساخت بخوانند. آنها به الگوهای نقص نگاه می کنند، نه فقط به خود نقص. اگر همان پل همچنان در نزدیکی یک منطقه نشان داده شود، من به چاپ خمیری، طراحی پد، و بار حرارتی نزدیک نگاه می کنم. اگر قسمتی بیشتر از سایرین در یک گوشه جابجا می شود، جریان هوا، تکیه گاه برد و مسیر قرارگیری را بررسی می کنم. کار خوب SMT ترکیبی از داده ها و قضاوت عملی است. اگر بخواهم همه اینها را به یک فرآیند ساده کاهش دهم، از این جریان استفاده می‌کردم: طرح تخته را قبل از تولید بررسی کنید نصب چسب و شابلون را بررسی کنید تأیید قرار دادن و سفارش فیدر را تنظیم کنید مشخصات جریان مجدد را برای ترکیب واقعی تخته تنظیم کنید اولین مقاله‌ها را با دقت بررسی کنید الگوی نقص را ردیابی کنید نقطه ضعف را تنظیم کنید، نه کل خط را تنظیم کنید. من همچنین معتقدم کار خوب SMT درباره تصمیمات آرام است. هنگامی که یک پروژه با شکست مواجه می شود، مردم اغلب یک پاسخ سریع می خواهند. من آنجا عجله نمی کنم. من تخته، فرآیند و الگوی نقص را مقایسه می کنم. می پرسم تغییر از کجا شروع شد؟ می پرسم چه چیزی اول حرکت کرد. این روش نتایج بهتری نسبت به حدس زدن به من می دهد. آنچه متخصصان در مورد SMT می دانند در اصل ساده است: جزئیات کوچک تخته نهایی را شکل می دهند. یک چاپ تمیز، یک نمایه ثابت، یک چیدمان هوشمند، و بازرسی دقیق می تواند یک ساختمان استرس زا را به یک ساختمان ثابت تبدیل کند. به همین دلیل است که من به نظم و انضباط فرآیندی بیشتر از شانس اعتماد دارم. نتایج قابل تکراری به من می دهد و باعث شگفتی کمتر مشتری می شود.

وقتی در مورد پردازش SMT صحبت می کنم، با مشخصات دستگاه شروع نمی کنم. با درد شروع میکنم یک خط شلوغ به نظر می رسد، تخته ها به سرعت حرکت می کنند، و خروجی همچنان با سنگ قبر، قطعات از دست رفته، پل های لحیم کاری یا اتصالات ضعیف همراه است. این بخشی است که بسیاری از خریداران بلافاصله احساس می کنند. آنها توضیح طولانی نمی خواهند. آنها خواهان عملکرد پایدار، تخته های تمیز و شگفتی های کمتر پس از مونتاژ هستند. من این الگو را بارها دیده ام. یک مشتری برای من یک PCB می فرستد که روی کاغذ ساده به نظر می رسد. BOM کوتاه است. تخته کوچک است. کار آسان به نظر می رسد. سپس خط شروع به اجرا می کند و مسائل یکی یکی ظاهر می شوند. حجم چسب ناهموار است. یک تراشه کمی جابجا می شود. گرمای جریان مجدد متعادل نیست. AOI بیش از حد انتظار نقص ها را پیدا می کند. هزینه فقط دوباره کاری نیست. این تاخیر، استرس و اعتماد از دست رفته است. دیدگاه من ساده است: پردازش SMT فقط قرار دادن قطعات روی یک برد نیست. این در مورد کنترل است. هر بار که به یک شغل نگاه می کنم به شش امتیاز اهمیت می دهم. اولین نکته کنترل خمیر لحیم کاری است. اگر چاپ چسب خاموش باشد، بقیه خط هزینه آن را پرداخت می کند. من باز شدن شابلون، وضعیت چسب، فشار چاپگر و تراز را بررسی می کنم. رسوب خمیر نازک می تواند باعث باز شدن مفاصل شود. خمیر بیش از حد می تواند قطعات را از موقعیت خارج کند یا پل ایجاد کند. من دوست دارم قبل از اینکه حتی به مرحله قرار دادن فکر کنم چاپ را ثابت نگه دارم. نکته دوم قرار دادن اجزا است. دقت قرار دادن به نظر اساسی می رسد، اما از اینجاست که بسیاری از مشکلات کوچک شروع می شوند. تغذیه کننده ای که دریفت می شود، نازلی که ضعیف انتخاب می کند، یا کاهش دیدی که تنظیم نشده است می تواند به کل دسته آسیب برساند. من خطی را ترجیح می‌دهم که در آن مسیر قرارگیری از نزدیک مشاهده شود، نه حدس زده شود. هنگامی که دستگاه قطعات را تمیز قرار می دهد، مرحله جریان مجدد شانس بیشتری برای کار همانطور که انتظار می رود دارد. نکته سوم نمایه جریان مجدد است. اینجاست که گرما یک راه اندازی خوب را به یک مفصل خوب تبدیل می کند. من دیده‌ام که تخته‌ها به دلیل داغ بودن یک منطقه خیلی کوتاه، یا به دلیل اینکه سطح شیب دار برای قطعات روی برد خیلی سریع بود، خراب می‌شوند. هر PCB ترکیبی از مس، اندازه قطعه و نیازهای حرارتی خود را دارد. من به یک نمایه کپی شده اعتماد ندارم فقط به این دلیل که روی کار دیگری اجرا شده است. برد، قطعات و اطلاعات خمیر لحیم کاری را چک می کنم، سپس فر را با دقت تنظیم می کنم. نکته چهارم بازرسی است. AOI و SPI دکوراسیون نیستند. آنها چشمانی هستند که چیزهایی را که مردم از دست می دهند می گیرند. یک خط می تواند از فاصله دور خوب به نظر برسد و همچنان نقص های کوچکی را پنهان کند که بعداً به مشکلات میدانی تبدیل می شوند. من دوست دارم داده های بازرسی را با یک سوال ساده مرور کنم: الگو چیست؟ اگر همان نقص در همان منطقه تکرار شود، خط چیزی به من می گوید. توجه می کنم. نکته پنجم تعمیر و نگهداری است. یک خط تمیز بهتر اجرا می شود. نازل کثیف، تسمه فرسوده، تغذیه کننده ناپایدار یا گیره شل می تواند در این فرآیند صدا ایجاد کند. مردم اغلب ابتدا هیئت مدیره را مقصر می دانند. من معمولا ابتدا در مورد دستگاه می پرسم. سایش کوچک می تواند دردسر بزرگی ایجاد کند. بررسی منظم چاپگر، هد انتخاب و مکان، نوار نقاله فر و سیستم بازرسی باعث صرفه جویی بیشتر از هزینه می شود. نکته ششم افراد است. پردازش SMT فنی است، اما هنوز به قضاوت بستگی دارد. یک اپراتور ماهر قبل از اینکه زنگ دستگاه ظاهر شود متوجه لکه خمیری می شود. یک مهندس خوب یک الگوی نقص را می بیند و آن را به یک انتخاب راه اندازی مرتبط می کند. یک مدیر دقیق، داده‌های بازدهی را می‌خواهد، نه فقط گفتاری «باید خوب باشد». من به تیم هایی که حقایق را بررسی می کنند و خط را صادقانه نگه می دارند اعتماد دارم. یک مورد ساده در ذهنم می ماند. یک پروژه کوچک دستگاه مصرف کننده با بازده عبور اول ناپایدار به سراغم آمد. این برد دارای قطعات ریز، ترکیبی از خازن‌های کوچک و یک رابط در نزدیکی یک منطقه گرما بود. مشتری فکر می‌کرد که مشکل تنها از محل قرارگیری ناشی می‌شود. پس از بررسی فرآیند، متوجه شدم که سه چیز با هم کار می کنند: ارتفاع خمیر در یک طرف شابلون متفاوت بود، خیس شدن جریان مجدد کمی کوتاه بود، و یک مسیر تغذیه کننده در یک قطعه تراشه کوچک تغییر جزئی ایجاد می کرد. ما همه چیز را به یکباره تغییر ندادیم. ما تنظیمات چاپ را ثابت کردیم، مشخصات فر را تنظیم کردیم و تنظیم فیدر را دوباره بررسی کردیم. میزان نقص کاهش یافت. نتیجه جادو نبود. این کنترل فرآیند بود، یک مرحله در یک زمان. به همین دلیل است که من به مردم می گویم که پردازش SMT زمانی بهترین کار را دارد که هر مرحله به عنوان بخشی از یک زنجیره در نظر گرفته شود. خوب چاپ کن خوب قرار دهید. خوب گرم کنید. خوب بازرسی کنید تجهیزات را تمیز نگه دارید. داده ها را قابل مشاهده نگه دارید. وقتی می‌خواهم خروجی ثابت و دوباره‌کاری کمتری داشته باشم، به این خط نگاه می‌کنم. اگر امروز به خریدار مشاوره می دادم، از او می خواستم قبل از سفارش دادن به این علائم نگاه کند: آیا آنها داده های چاپ خمیر لحیم کاری را بررسی می کنند؟ آیا آنها دقت قرارگیری را در نمونه های واقعی بررسی می کنند؟ آیا آنها پروفایل reflow را برای تابلو تنظیم می کنند، نه برای عادت؟ آیا آنها از AOI یا SPI با فرآیند بررسی واضح استفاده می کنند؟ آیا سوابق تعمیر و نگهداری ماشین آلات اصلی را نگه می دارند؟ آیا آنها در مورد روند بازده و نقص با اعداد صحبت می کنند؟ اگر پاسخ مثبت است، احساس اطمینان بیشتری می کنم. باور خود من این است که پردازش خوب SMT بی صدا است. نیازی به سر و صدا یا وعده های بزرگ ندارد. این در تخته های پایدار، مفاصل تمیز و خطی که ریتم خود را حفظ می کند خود را نشان می دهد. این استانداردی است که من به آن اعتماد دارم و این معیاری است که سعی می کنم حفظ کنم. برای هرگونه سوال در مورد محتوای این مقاله، لطفا با Shirlin.Su تماس بگیرید: shirlin.su@mac.minaik.com/WhatsApp +8617751097908.

IPC 2021 IPC A 610 مقبولیت مجموعه های الکترونیکی Oresko, James 2020 Surface Mount Technology Fundamentals and Process Control Brooks, Michael 2022 Reflow Soldering for Reliable PCB Montage Chang, Li 2019 Design for Montage in Surface Mount Production 2MT3, Daniel S, Daniel S. روش‌های بازرسی عملی Wong, Peter 2018 برای تولید الکترونیک