Máquinas SMD: o principal motor para a precisão e inteligência da fabricação electrónica

Máquinas SMD: o principal motor para a precisão e inteligência da fabricação electrónica

A tecnologia do dispositivo de montagem de superfície (SMD) é um processo fundamental no domínio da fabricação electrónica.Equipamento de inspecçãoA tecnologia de comunicação 5G, que é a mais avançada do mundo, permite que os fabricantes de circuitos de circuito impresso (PCB, etc.) montem com precisão micro-componentes em substratos de PCB através de processos de alta velocidade, alta precisão e automatização.Dispositivos de IAOT, e eletrônicos portáteis, as máquinas SMD fizeram avanços contínuos na montagem a nível de micrômetros, integração de vários processos e controle inteligente.Este artigo conduz uma análise de três dimensões: tecnologias essenciais, desafios da indústria e tendências futuras.

I. Módulos técnicos essenciais das máquinas SMD
Máquina de colocação de alta velocidade
A máquina de tecnologia de montagem de superfície (SMT) é o equipamento principal da linha de produção SMD e seu desempenho é determinado conjuntamente pelo controle de movimento, posicionamento visual e o sistema de alimentação.

Controle de movimento: motores lineares e tecnologia de levitação magnética aumentam a velocidade de montagem para 150.000 CPH (componentes por hora).A série Siemens SIPLACE TX adota uma arquitetura de braço robótico paralelo para alcançar uma montagem de ultra-alta velocidade de 00,06 segundos por peça.

Posicionamento visual: as tecnologias de imagem multispectral baseadas em IA (como o sistema 3D AOI da ASMPT) podem identificar o desvio de polaridade do componente 01005 (0,4 mm × 0,2 mm),com uma precisão de posicionamento de ± 15 μm.

Sistema de alimentação: O disco vibratório e o alimentador de fita suportam a faixa de tamanho do componente de 0201 a 55 mm × 55 mm.A série Panasonic NPM-DX pode até mesmo lidar com a montagem de superfícies curvas de telas OLED flexíveis.

Equipamento de solda de precisão

Fornos de solda por refluxo:A proteção do nitrogénio e a tecnologia de controlo preciso da temperatura (± 1°C) em zonas de várias temperaturas podem reduzir a oxidação das juntas da solda e são adequadas para pasta de solda sem chumbo (ponto de fusão 217-227°C)O PCB da estação base 5G da Huawei adota tecnologia de solda de refluxo a vácuo para eliminar as bolhas de fundo dos chips BGA, com uma taxa de vazio inferior a 5%.

Soldadura por laser selectiva (SLS): para pacotes QFN e CSP miniaturizados, o laser de fibra desenvolvido pela IPG Photonics consegue a soldadura local através de um diâmetro de ponto de 0,2 mm,e a zona afectada pelo calor (HAZ) é reduzida em 60% em comparação com o processo tradicional.

Sistema de detecção inteligente

3D SPI (Solder Paste Detection):A tecnologia de medição 3D de Koh Young detecta a espessura da pasta de solda (precisão ± 2 μm) e o desvio de volume através da projeção da franja de Moire para evitar a ponte ou a falsa solda.

AXI (inspecção automática por raios-X): os raios-X de microfoco do YXLON (com uma resolução de 1μm) podem penetrar em PCBS de várias camadas e identificar defeitos ocultos das juntas de solda do BGA.A eficiência de inspecção da placa do ECU do Tesla Model 3 aumentou 40%.

II. Desafios técnicos e orientações para a inovação
Limite de montagem dos componentes miniaturizados
O componente 01005 e o pacote CSP com espaçamento de 0,3 mm exigem que a precisão de controlo da pressão no vácuo do bico de sucção da máquina de montagem de superfície alcance ± 0,1 kPa e, ao mesmo tempo,O deslocamento dos componentes causado pela adsorção eletrostática deve ser superado.As soluções incluem:

Bocas de sucção de material composto: Bocas de sucção revestidas de cerâmica (como o Fuji NXT IIIc) reduzem o coeficiente de atrito e aumentam a estabilidade da captação de micro-componentes.

Compensação de pressão dinâmica: o sistema Nordson DIMA ajusta automaticamente a pressão de montagem (0,05-1N) através de feedback de pressão de ar em tempo real para evitar quebra de chips.

Compatibilidade entre formas irregulares e substratos flexíveis
Os telefones com ecrã dobrável e os sensores flexíveis exigem que os componentes sejam montados em substratos de PI (poliimida).As soluções inovadoras incluem::

Plataforma de adsorção a vácuo: a máquina de colocação JUKI RX-7 adota adsorção a vácuo zonal, é compatível com substratos flexíveis de 0,1 mm de espessura e o raio de curvatura é ≤3 mm.

Posicionamento assistido por laser: o laser ultravioleta da Coherent grava micro marcas (com uma precisão de 10 μm) na superfície de substratos flexíveis,auxiliar o sistema de visão na correção de erros de deformação térmica.

A procura de produção de várias variedades e de pequenos lotes
A Indústria 4.0 promove o desenvolvimento de linhas de produção para uma mudança rápida de modelo (SMED) e os equipamentos precisam suportar o modo de "comutação de um clique":

Alimentação modular: O alimentador Yamaha YRM20 pode completar a comutação de especificações de fita de material em 5 minutos e suporta ajuste adaptativo da largura de banda de 8 mm para 56 mm.

Simulação de gêmeos digitais: o software Siemens Process Simulate otimiza o caminho de montagem através de depuração virtual, reduzindo o tempo de mudança do modelo em 30%.

III. Tendências futuras e perspectivas do sector
Optimização de processos baseada em IA

Modelo de previsão de defeito:A plataforma NVIDIA Metropolis analisa dados SPI e AOI para treinar uma rede neural para prever defeitos de impressão de pasta de solda (taxa de precisão > 95%) e ajustar os parâmetros do processo com antecedência.

Sistema de calibração de auto-aprendizagem: o controlador de IA da KUKA pode otimizar a curva de aceleração de montagem com base em dados históricos, reduzindo o risco de deslocamento de voo dos componentes.

Produção ecológica e inovação no consumo de energia

Tecnologia de solda a baixa temperatura: a pasta de solda Sn-Bi-Ag (ponto de fusão 138°C) desenvolvida pela Indium Technology é adequada para solda de refluxo a baixa temperatura,Redução do consumo de energia em 40%.

Sistema de reciclagem de resíduos: A ASM Eco Feed recicla os plásticos e metais na faixa de resíduos, com uma taxa de reutilização de materiais de até 90%.

Tecnologia de integração híbrida fotoelétrica
Os dispositivos CPO (Co-packaged Optics) exigem a montagem simultânea do motor óptico e do chip elétrico.

Módulo de alinhamento em nanoescala: O Sistema de Alinhamento a Laser Zeiss consegue alinhamento a nível submicrônico de guias de ondas ópticos e chips fotônicos de silício através de um interferômetro.

Soldadura sem contato: A tecnologia de transferência para a frente induzida por laser (LIFT) pode colocar com precisão os componentes de cristal fotônico, evitando danos mecânicos por estresse.

Conclusão
Como o sistema nervoso central da fabricação electrónica,A evolução tecnológica das máquinas SMD define diretamente a fronteira entre miniaturização e alto desempenho dos produtos eletrónicosDesde a montagem a nível micrométrico de componentes 01005 até linhas de produção inteligentes guiadas por IA, desde a adaptação de substrato flexível até a integração híbrida fotoelétrica,A inovação no equipamento está a ultrapassar os limites físicos e os estrangulamentos dos processosCom os avanços feitos por fabricantes chineses como a Huawei e a Han's Laser nos campos do controlo de movimento de precisão e da soldagem a laser,A indústria mundial de SMD irá acelerar a sua iteração em direcção a alta precisão, de alta flexibilidade e baixa carbonização, estabelecendo as bases de fabrico para a próxima geração de dispositivos eletrónicos.