Vollständiger PCB SMT-Bestückungsprozess

Da der Trend zur Miniaturisierung immer stärker wird, werden kleine oberflächenmontierbare Komponenten in großem Umfang eingesetzt, um diese Nachfrage zu befriedigen. Um sich an diesen Wandel anzupassen, hat sich die Montagetechnologie von der traditionellen THT zur SMT entwickelt. Bei der traditionellen THT MontageDazu müssen Löcher in die Leiterplatte gebohrt, Bauteilstifte eingesetzt und gelötet werden. Es können zwar stabile Lötverbindungen erzielt werden, aber die Bauteile sind größer und der Produktionsprozess ist relativ mühsam. Im Gegensatz dazu erzielt die SMT-Bestückung ihren Erfolg durch die Einführung von oberflächenmontierte Geräte. Diese Technologie macht die Stifte überflüssig und befestigt die Lötpunkte der Komponenten vor dem Löten auf der Oberfläche der Leiterplatte. Durch diese subtile Veränderung können die Komponenten auf der Leiterplatte miniaturisiert und kompakter gestaltet werden, so dass die Designer dichtere und komplexere Leiterplatten entwerfen können. Neben dem Vorteil der besseren Ausnutzung des Platzes auf der Leiterplatte senkt das SMT-Verfahren die Herstellungskosten durch den Automatisierungsprozess erheblich. Dieser Artikel von FS Technology befasst sich mit dem Ablauf des SMT-Prozesses. Dabei werden spezifische Prozessschritte behandelt und notwendige Überlegungen angestellt, die Ihnen helfen, diesen Prozess effektiver umzusetzen.

Hinweis: Dieser Artikel beinhaltet die Verwendung von automatisierten Geräten und ist daher eher für den kommerziellen Sektor als für private Hobbyprojekte geeignet.

SMT-Bestückungslinie

Schritt 1: Vertrautmachen mit der Ausrüstung

Im Gegensatz zur Durchsteckmontage werden bei der SMT-Montage in der Regel oberflächenmontierte Bauteile verwendet, wie unten gezeigt. Diese Bauteile sind klein und haben zahlreiche, aber kürzere Stifte, was die manuelle Montage zu einer Herausforderung macht.

Daher ist der Einsatz von automatisierten Anlagen für die Produktion unerlässlich. Hier sind einige wichtige Geräte in der SMT-Linie bei FS Technology:

  • Board Loader: Er befindet sich am Anfang der Produktionslinie und speichert die Leiterplatten, die in die Produktionslinie eingeführt werden.
  • Fließband: Dient als Brücke zwischen verschiedenen Geräten in der Produktionslinie für den PCB-Transfer.
  • Schablone und Rakel: Wird für den Druck von Lötpaste verwendet, um ein präzises Auftragen auf bestimmte Bereiche der Leiterplatte zu gewährleisten.
  • SPI: Erkennt die Qualität des Lotpastendrucks und identifiziert mögliche Probleme.
  • Pick and Place Roboter: Nimmt Komponenten präzise auf und platziert sie auf der Leiterplatte.
  • Reflow-Ofen: Ein Hochtemperaturgerät, das zum Löten verwendet wird.
  • AOI: Führt visuelle Inspektionen durch und identifiziert alle Probleme im Zusammenhang mit der Montage und den Lötstellen.

Schritt 2: Vorbereitung

Das Wichtigste ist, dass Sie erkennen, dass dies ein automatisierter Prozess ist. Wie funktionieren die Geräte? Welche Komponenten werden verwendet? Wo auf der Platine befinden sich die Bauteile? Wie hoch ist die Löttemperatur? Es handelt sich um einen akribischen Prozess, der ein sorgfältiges Design der Schaltkreise und die richtige Einstellung der Maschinen erfordert, bevor die Montage beginnt. Es sind also einige wichtige Vorbereitungen erforderlich, bevor der Montageprozess offiziell beginnt.

a. Schaltungsentwurf

Vom Konzept bis zum fertigen Produkt ist es keine spontane Leistung. Sie müssen Ihre Ideen visualisieren, indem Sie PCB-Design-SoftwareSie zeichnen Schaltungsmuster und Komponentenlayouts, entscheiden sich für die zu verwendenden Komponenten und fügen verschiedene Details wie Temperaturgrenzen, Namen usw. hinzu, um den endgültigen Entwurf zu vervollständigen.

b. Dateien exportieren

Wenn Sie nur den Schaltkreisentwurf zur Verfügung stellen, könnte dies die Arbeit erschweren. Nach Erhalt der SMT-Bestückungsdienstleistungenstellen Sie sicher, dass Sie die entsprechenden Dateien an den Hersteller übermitteln. In der Regel ist diese Funktion in der Designsoftware integriert und muss nur mit einem Klick konvertiert werden. Einige notwendige Dateien sind:

  • Gerber Dateien: Enthält Informationen über die Leiterplatte, wie Layout, Abstände, Leiterbahnen und Lageninformationen.
  • PNP/CPL-Dateien: PNP steht für Pick and Place, während CPL für die Bestückungsliste steht. Diese Dateien weisen die Maschine an, jedes Teil in SMT-Prozessschritten auf der Leiterplatte zu platzieren.
  • BOM-Datei: Die Stückliste enthält eine Liste aller für das Projekt benötigten Komponenten.

c. Vorbereitung des Materials

Benötigte Materialien im SMT-Montageprozess

Nach Prüfung und Bestätigung der Zusammenarbeit beginnt der Hersteller mit der Vorbereitung der für das Projekt benötigten Materialien:

  • Komponente Beschaffung: Einkauf von Komponenten von qualifizierten Lieferanten auf der Grundlage der Stücklistendatei.
  • Schablonenherstellung: Die Konstruktion der PCB-Schablone nach Ihren Designdateien, oft mit Lasertechnologie, um die Qualität zu gewährleisten.
  • Vorbereitung der Lötpaste: Transportieren Sie die Lotpaste gekühlt und lagern Sie sie in einer Lagerbox bei 0° bis 30 °C für 48 Stunden.

d. PCB-Reinigung

Reinigung-im-smt-Montageprozess-Schritte

Wenn Sie sich für den schlüsselfertigen Service von FS Technology entscheiden, beginnen wir mit PCB-Herstellungsdienstleistungen. Wenn es sich nur um ein Montageprojekt handelt, schicken Sie uns bitte die Platinen.

Bevor wir mit der Montage beginnen, reinigen wir die Leiterplatte gründlich, um Oberflächenverunreinigungen, einschließlich Staub und Fett, zu entfernen. PCB-Reinigung ist für SMT-Produktionsprozesse von entscheidender Bedeutung, da sich diese Verunreinigungen direkt auf die Lötqualität auswirken, und auch Fingerabdrücke sind keine Ausnahme.

Schritt 3: Platzierung der Komponenten

a. Lotpastendruck

Lötpaste, eine Mischung aus Zinn und Flussmittel, bindet die Stifte und Komponenten fest, wenn sie erhitzt wird. In diesem Stadium wird die Lötpaste gleichmäßig auf die Schablone aufgetragen und dann mit einem Rakel über die Oberfläche der Schablone gerakelt. Unter Druck tropft die Lötpaste durch die Löcher in der Schablone auf die angegebenen Stellen auf der Leiterplatte. Richtiges Auftragen der Lötpaste ist entscheidend für den gesamten SMT-Prozess, einschließlich der Art der Lötpaste und der Einstellungen der Rakelparameter. Neben dem traditionellen Schablonendruck kann auch die Jet-Printing-Technologie im SMT-Bestückungsablauf eingesetzt werden, was für die Bestückung großer Leiterplatten von Vorteil ist.

b. Inspektion der Lötpaste

Erkennung von Lötpaste bei der SMT-Bestückung

Nach dem Lotpastendruck führt die in die Produktionslinie integrierte Ausrüstung SPI-Inspektion. Diese Ausrüstung besteht aus einem 3D-Scansystem und einer AOI-Einheit, die Oberflächenbilder der Leiterplatte aufnimmt. Die Lichtquelle sorgt für die notwendigen Bedingungen für die Erkennung, damit die Kamera korrekt erfasst. Auf dem Bildschirm können spezifische Details beobachtet werden. Durch den Vergleich mit der "goldenen Platine" werden Mengenabweichungen, Übermengen oder Fehlplatzierungen sofort untersucht und bei Bedarf wird ein neuer Lotpastendruck durchgeführt.

c. Auswählen und platzieren

Bestückungsroboter im SMT-Bestückungsprozess

Zu Beginn lädt der Hersteller das Betriebsprogramm des Pick-and-Place-Roboters, einschließlich der Bauteilkoordinaten, der Entnahmereihenfolge, der Ablageorte usw. In der Regel ist der Roboter mit einem fortschrittlichen Bildverarbeitungssystem ausgestattet, das diese Positionen präzise identifizieren und lokalisieren kann.

Der Pick-and-Place-Roboter verwendet dann Vakuumdüsen an seinem Arm, um die Komponenten vom Zuführband zu holen und sie durch Absaugen anzukleben. Mithilfe eines mehrachsigen Bewegungssystems bewegt sich der Roboter im dreidimensionalen Raum und platziert die Komponenten an den vorgegebenen Positionen.

Schritt 4: Löten

Reflow-Löten in der SMT-Montage

Bei der Herstellung von SMT-Leiterplatten wird das Reflow-LöttechnikDie Maschine erhitzt die gesamte Baugruppe auf eine bestimmte Temperatur, um die entscheidenden elektrischen Lötverbindungen zwischen dem oberflächenmontierten Bauteil und der Leiterplatte herzustellen. Zunächst wird die bestückte SMT-Platte in den Reflow-Ofen befördert.

Die Ofentemperatur steigt allmählich an, wobei die Standardheizrate zwischen 1,0 und 2,0 Grad Celsius liegt. Es ist wichtig, dass Sie einen zu schnellen Temperaturanstieg vermeiden. Etwa 90 Sekunden später erreicht die Temperatur im Inneren des Ofens 140 bis 160 Grad Celsius.

Anschließend geht der Reflow-Lötprozess in die Eintauch- und Reflow-Zone über. An diesem Punkt steigt die Ofentemperatur auf den Kegel im Bereich von 210 bis 230 Grad Celsius an und erreicht ihren Höhepunkt. Die Lotpaste schmilzt vollständig und vermischt sich mit den Bauteilstiften.

Danach sinkt die Temperatur des Ofens allmählich und es beginnt die letzte Abkühlphase. Die Lötpaste geht von einem flüssigen in einen festen Zustand über und bildet schließlich robuste Lötstellen.

Schritt 5: Letzte Handgriffe

Nach dem Abschluss des Lötvorgangs ist der grundlegende SMT-Bestückungsprozess im Wesentlichen abgeschlossen. Um die Qualität der PCBA-Platine sicherzustellen, sind jedoch noch einige Nacharbeiten erforderlich.

Einer dieser Schritte ist die Reinigung. Die beim Löten verwendete Lötpaste und das Flussmittel enthalten Verbindungen, die, wenn sie über einen längeren Zeitraum auf der Oberfläche der Platine verbleiben, zu Korrosion führen können, wenn sie Feuchtigkeit und elektrischem Strom ausgesetzt werden. Das optimale Reinigungsmittel für diesen Prozess ist Isopropanol.

Als nächstes folgt die Inspektionsphase, die Folgendes umfasst AOI Inspektion und Funktionsprüfung. Darüber hinaus kann je nach Anwendung und spezifischen Anforderungen ein Bedarf an maßgeschneiderten PCB-Prüfdienstleistungen.

Ende

Der gesamte Prozess der SMT-Leiterplattenbestückung wurde oben skizziert, wobei die Bedeutung genauer Designdateien, einer präzisen Temperaturkontrolle während des Reflow-Lötens und der Integration von Inspektionssystemen in die Produktionslinie hervorgehoben wurde. Diese Aspekte spielen eine entscheidende Rolle beim Erreichen eines präzisen SMT-Prozesses.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Sie, wenn Sie dringend PCB-Bestückungsdienstleistungenbetrachten FS Technologie. Mit unserer hauseigenen Montageanlage und fortschrittlicher Ausrüstung bieten wir maßgeschneiderte Dienstleistungen an, um Qualität zu einem wettbewerbsfähigen Preis für unsere Kunden zu gewährleisten!

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