Introdução à tecnologia de montagem em superfície
A tecnologia de montagem em superfície é uma área de montagem eletrônica usada para montar componentes eletrônicos na superfície da placa de circuito impresso (PCB), em oposição à inserção de componentes através de furos, como na montagem convencional. O SMT foi desenvolvido para reduzir os custos de fabricação e também para fazer uso mais eficiente do espaço do PCB. Como resultado da introdução da tecnologia de montagem em superfície, agora é possível construir circuitos eletrônicos altamente complexos em conjuntos menores e menores, com boa repetibilidade devido ao alto nível de automação.
O que são os SMD's?
Dispositivo de montagem em superfície ou SMD é o termo usado para os componentes eletrônicos usados no processo de montagem em superfície. Existe uma ampla gama de pacotes de componentes SMD disponíveis no mercado e vêm em diversas formas e tamanhos - uma seleção pode ser vista abaixo:
Processo de Montagem de Montagem em Superfície
O processo de montagem de montagem em superfície é iniciado durante a fase de projeto, quando os diversos componentes diferentes são selecionados e o PCB é projetado usando um pacote de software, como Orcad ou Cadstar ( outros estão disponíveis ).
É importante perceber que o processo começa nesta fase, já que este é o melhor momento para incorporar tantas características de projeto quanto possível, o que tornará a produção direta e sem dor de cabeça. Muitas vezes, os circuitos são levados da fase de projeto esquemático para o layout de PCB, com as principais considerações sendo a funcionalidade, que, claro, é muito importante, mas o design para fabricação (DFM) deve ser idealmente incorporado.
Uma vez que o projeto do PCB tenha sido finalizado e os componentes selecionados, a próxima fase é enviar os dados do PCB para uma empresa de fabricação de PCBs e componentes comprados da maneira mais adequada para facilitar a automação. O projeto do painel do PCB deve ser considerado e a especificação criada para garantir que o formato que o PCB é recebido seja o esperado e adequado para as máquinas a serem usadas.
Os componentes estão disponíveis embalados de muitas maneiras diferentes, como nas bobinas, nos tubos ou nas bandejas, como pode ser visto abaixo. A maioria está disponível em bobinas, o que é preferível, mas às vezes, devido a componentes de 'Quantidade Mínima de Encomendas' (MOQ's), muitas vezes são fornecidos em tubos ou em tiras curtas de fita. Ambos os tipos de embalagem podem ser usados, mas precisam de tipos de alimentadores apropriados. Os componentes fornecidos soltos nos sacos devem ser evitados, se possível, como pode levar a colocação de mãos ou a necessidade de placas de alimentação especiais.
Todos os componentes com um MSL (Nível de Sensibilidade à Umidade) devem ser manuseados de acordo com o J-STD-033.
Programação de máquina - Gerber / CAD para arquivo Centroid / Placement / XY
Tendo recebido os painéis e componentes de PCB, o próximo passo é configurar as várias máquinas usadas no processo de fabricação. Máquinas como a máquina de colocação e AOI (Automated Optical Inspection) exigirão a criação de um programa que seja melhor gerado a partir de dados CAD, mas muitas vezes isso não está disponível. Os dados do Gerber estão quase sempre disponíveis, pois são os dados necessários para a fabricação do PCB. Se os dados do Gerber são os únicos dados disponíveis, a criação do arquivo centróide / posicionamento / XY pode ser muito demorada e, portanto, o Surface Mount Process oferece o serviço para gerar esse arquivo .
Impressão de Pasta de Solda
A primeira máquina a ser configurada no processo de fabricação é a impressora de pasta de solda que é projetada para aplicar pasta de solda usando um estêncil e rodos nas pastilhas apropriadas no PCB. Este é o método mais amplamente utilizado para aplicar pasta de solda, mas a impressão a jato está se tornando mais popular, especialmente no setor de subcontratos, pois não há necessidade de estênceis e as modificações são mais fáceis de fazer.
Manter o controle desse processo é crítico, pois qualquer defeito de impressão, se não detectado, levará a defeitos mais adiante. Com as montagens se tornando mais complexas, o design do estêncil é fundamental e deve-se tomar cuidado para garantir um processo estável e que possa ser repetido.
Inspeção de Pasta de Solda (SPI)
A maioria das máquinas de impressão de pasta de solda tem a opção de incluir a inspeção automática, mas, dependendo do tamanho da PCB, esse processo pode ser demorado e, portanto, uma máquina separada pode ser preferida. Os sistemas de inspeção nas impressoras de pasta de solda usam a tecnologia 2D, enquanto as máquinas dedicadas da SPI usam a tecnologia 3D para permitir uma inspeção mais completa, incluindo o volume de pasta de solda por bloco e não apenas a área de impressão.
Inspeção 2D para inspeção 3D da área de impressão para o volume de impressão |
Posicionamento de componentes
Uma vez que a PCB impressa tenha sido confirmada para ter a quantidade correta de pasta de solda aplicada, ela se move para a próxima parte do processo de fabricação, que é a colocação de componentes. Cada componente é retirado de sua embalagem usando um bocal de vácuo ou garra, verificado pelo sistema de visão e colocado no local programado em alta velocidade.
Existe uma grande variedade de máquinas disponíveis para este processo e depende muito do negócio para o tipo de máquina selecionada. Por exemplo, se o negócio é focado em grandes quantidades de construção, a taxa de colocação será importante, no entanto, se o foco for pequeno lote / mistura alta, a flexibilidade será mais importante.
Inspeção Ótica Automática Pré-refluxo (AOI)
Após o processo de colocação de componentes, é importante verificar se nenhum erro foi cometido e se todas as peças foram colocadas corretamente antes da soldagem por refluxo. A melhor maneira de fazer isso é usando uma máquina AOI para fazer verificações como presença de componente, tipo / valor e polaridade. 
Inspeção do primeiro artigo (FAI)
Um dos muitos desafios para os fabricantes subcontratados é a verificação da primeira montagem para as informações do cliente ou a inspeção do primeiro artigo (FAI), pois isso pode consumir muito tempo. Este é um passo muito importante no processo, pois qualquer erro, se não detectado, pode levar a altos volumes de retrabalho.
Soldadura por refluxo
Uma vez que todas as colocações de componentes tenham sido verificadas, o conjunto do PCB move-se para a máquina de solda por refluxo, onde todas as conexões de solda elétrica são formadas entre os componentes e o PCB, aquecendo o conjunto a uma temperatura suficiente. Esta parece ser uma das partes menos complicadas dos processos de montagem, mas o perfil de refluxo correto é fundamental para garantir juntas de solda aceitáveis sem danificar as peças ou a montagem devido ao calor excessivo.
Ao usar solda sem chumbo, um conjunto cuidadosamente perfilado é ainda mais importante, já que a temperatura necessária para o refluxo pode estar muito próxima da temperatura nominal máxima de muitos componentes.
Inspeção ótica automatizada pós-refluxo (AOI)
A última parte do processo de montagem de montagem de superfície é verificar novamente se nenhum erro foi cometido usando uma máquina AOI para verificar a qualidade da junta de solda.
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Com a introdução da tecnologia 3D, este processo tornou-se mais confiável, já que com a inspeção 2D, houve altos níveis de chamadas falsas devido à interpretação de uma imagem 2D. A inspeção 3D permitiu a realização de medições mais precisas e proporcionou um processo de inspeção mais estável.
Um dos recursos mais recentes das máquinas de inspeção é que eles podem ser interligados em rede para permitir uma realimentação instantânea à máquina anterior para permitir que ajustes automáticos sejam feitos. Por exemplo, a máquina AOI pode ser conectada à máquina de colocação de modo que as posições de colocação de componentes possam ser ajustadas e a máquina SPI possa ser conectada à impressora para permitir que ajustes sejam feitos no alinhamento da PCB para estêncil.
Um aumento na eficiência e produtividade
É uma estatística chocante ler que, dentro da indústria eletrônica, muitas operações de montagem em superfície, particularmente no setor de manufatura subcontratada, chegam a 20% de eficiência.
Há muitas razões que contribuem para este valor, mas isso significa fundamentalmente que apenas 20% do investimento de capital está sendo utilizado. Financeiramente falando, isso levará a um maior custo de propriedade e a um retorno mais lento do investimento. Para o cliente, ele pode causar lead times mais longos para o produto e, portanto, o negócio não será tão competitivo no mercado.
Com eficiências de produção nesse nível, haverá muitos efeitos indiretos que afetarão o negócio, como tamanhos de lotes maiores, mais peças em estoque, mais montagens em WIP (trabalho em andamento) e tempos de reação mais lentos para os requisitos de mudança do cliente. .
Com tudo isso em mente, há um forte incentivo para melhorar a eficiência, mantendo a qualidade.