L’applicazione costante e crescente della produzione con tecnologia SMT (Surface Mount Technology) nell’industria elettronica fa sì che le prestazioni e l’affidabilità diventino la principale preoccupazione delle persone riguardo ai prodotti elettronici. La qualità della produzione con assemblaggio SMT non rappresenta solo il livello del reparto produttivo, ma garantisce anche lo sviluppo a lungo termine dei prodotti elettronici. Per assicurare in modo sostanziale le prestazioni dei prodotti e rendere il processo produttivo ragionevole, regolamentato e standardizzato, è necessario istituire un sistema di controllo di processo razionale ed efficace, in grado di essere compatibile con le esigenze pratiche della produzione. La produzione con assemblaggio SMT deve iniziare con un rigoroso controllo di processo, che svolge un ruolo fondamentale in tutto il processo produttivo, poiché un controllo efficace è in grado di individuare tempestivamente i problemi di qualità, riducendo al minimo il volume dei prodotti scartati, così da evitare perdite economiche dovute alla non conformità. Pertanto, è di enorme importanza adottare misure di controllo di processo nel corso dell’assemblaggio SMT.
Il processo di assemblaggio SMT consiste principalmente in tre fasi: stampa della pasta saldante, posizionamento dei componenti e saldatura a rifusione. Devono essere implementate misure di controllo del processo in ogni fase affinché si ottenga un’elevata affidabilità.
Misure di controllo del processo nella stampa della pasta saldante
• Controllo qualità PCB
Prima della stampa della pasta saldante, deve essere effettuato un controllo a campione su tutti i lotti di PCB. Gli elementi di ispezione includono:
a. Se si verifica una deformazione sul PCB;
b. Se si verifica ossidazione sul pad del PCB;
c. Se si verificano graffi, cortocircuiti ed esposizione del rame sulla superficie del PCB;
d. Se la stampa è uniformemente liscia o meno.
Nel processo di controllo di processo delle prestazioni dei PCB, è necessario prestare sufficiente attenzione dall’inizio alla fine. In primo luogo, è obbligatorio indossare i guanti quando si maneggiano le schede PCB. In secondo luogo, durante l’ispezione visiva, la distanza tra gli occhi nudi e le schede ispezionate deve essere compresa tra 30 cm e 45 cm, con un angolo di circa 30°–45°. Le schede PCB devono essere maneggiate con delicatezza durante l’ispezione per evitare urti o cadute e non devono essere impilate o tenute in posizione verticale, per evitare che i circuiti vengano interrotti. Nel frattempo, è necessario ispezionare i fori di posizionamento sulle schede per garantire che le aperture dello stencil siano compatibili con i pad sul PCB.
• Applicazione e conservazione della pasta saldante
Nel processo di assemblaggio SMT, la validità della pasta saldante deve essere rigorosamente monitorata per mantenerne l’elevata affidabilità. La pasta saldante scaduta non deve essere utilizzata e la pasta saldante acquistata deve essere conservata nel vano frigorifero del refrigeratore. La pasta saldante aperta deve essere utilizzata entro una settimana. Durante l’applicazione della pasta saldante, la temperatura dell’officina deve essere controllata a circa 25℃ e l’UR (Umidità Relativa) deve essere mantenuta tra il 35% e il 75%. La pasta saldante temporaneamente non utilizzata deve essere tenuta lontana dall’officina per evitare che venga confusa con la pasta saldante in uso. Quando è necessario mescolare pasta saldante “nuova” con pasta saldante “vecchia”, il rapporto di miscelazione deve essere 3:1.
• Alcune misure di controllo nella stampa della pasta saldante
La stampa corretta della pasta saldante deve essere compatibile con il seguente requisito:
a. La stampa dovrebbe essere completa;
b. Non avviene alcun bridging;
c. Lo spessore di stampa deve essere uniformemente liscio;
d. Non si verifica alcun bordo ripiegato sul tampone;
e. Non si verifica alcuna deviazione nella stampa.
Se si riscontra che la stampa della pasta saldante è incompleta, è necessario regolare il PCB, lo stencil e la lama di raschiatura per renderla completa. Se si verifica un ponticello durante la stampa della pasta saldante, è necessario ispezionare i chip con il passo più fine, normalmente la CPU. Se la stampa della pasta saldante non risulta uniformemente liscia, occorre regolare la pressione di raschiatura. Se si riscontra un bordo ribaltato sul pad, è necessario ispezionare l’apertura dello stencil per assicurarsi che non vi siano ostruzioni. Se si riscontra una deviazione nella stampa della pasta saldante, la posizione dello stencil deve essere regolata tempestivamente.
Misure di controllo del processo nel montaggio dei chip
In quanto apparecchiatura chiave utilizzata nella produzione di assemblaggi SMT, il posizionatore di chip è in grado di collocare rapidamente e con precisione i componenti sui corrispondenti pad attraverso una serie di azioni che includono l’assorbimento, lo spostamento, il posizionamento e il rilascio.
• Requisito di montaggio
a. Tutti i dispositivi SMD (Surface Mount Devices) devono essere garantiti come sufficientemente e correttamente utilizzati;
b. La programmazione deve essere accuratamente modificata in modo che i parametri corrispondenti siano compatibili con i requisiti di programmazione;
c. Gli SMD e i feeder devono essere combinati con precisione per evitare il ripetersi degli errori;
d. Il montatore di chip deve essere accuratamente regolato prima del montaggio dei chip e i guasti devono essere gestiti tempestivamente duranteProcesso di assemblaggio SMT.
• Soluzioni ai difetti nel montaggio dei chip
Il montatore di chip presenta una struttura così complessa che comprende un meccanismo di trasmissione, un sistema servo, un sistema di riconoscimento e sensori. Diversi difetti tendono a verificarsi nel montaggio dei chip e le misure per affrontare tali difetti saranno discusse di seguito:
a. La sequenza di lavoro del posizionatore di chip deve essere analizzata e occorre conoscere la logica tra le parti di trasmissione;
b. Nel processo di funzionamento delle apparecchiature, i difetti possono essere individuati in termini di posizione, collegamento ed entità e possono essere rilevati attraverso rumori anomali;
c. Il processo operativo dovrebbe essere chiarito prima dei difetti;
d. I difetti dovrebbero essere chiariti per determinare se si verificano in posizioni fisse, come la testa di montaggio o l’ugello;
e. I difetti dovrebbero essere chiariti per determinare se si verificano nel caricatore dei componenti o negli SMD;
f. La ridondanza dei difetti dovrebbe essere studiata per determinare se si verifica in relazione a una particolare quantità o a un determinato momento.
In quanto apparecchiatura elettronica ad alta densità, il posizionatore SMT è responsabile del montaggio dei chip SMT e deve essere ispezionato ogni giorno per garantire la regolarità della produzione in assemblaggio.
Misure di controllo del processo nella saldatura a rifusione
La saldatura a rifusione si riferisce al processo in cui il gas raggiunge una temperatura elevata attraverso un flusso di circolazione interna per far aderire SMC e SMD ai PCB.
La saldatura a rifusione deve essere compatibile con il seguente requisito:
a. È necessario impostare una curva di temperatura di saldatura a rifusione ragionevole ed effettuare prove pratiche a intervalli regolari;
b. Nel processo di saldatura a rifusione, la direzione di rifusione deve essere conforme a quanto previsto nel progetto del PCB;
c. Le vibrazioni devono essere evitate sul nastro di trasferimento inprocesso di saldatura a rifusione.
Per quanto riguarda la pasta saldante, un contenuto più elevato di ossidi metallici porta sempre a una maggiore resistenza di combinazione tra le polveri metalliche. Di conseguenza, si verifica una bagnabilità insufficiente tra pasta saldante, pad e componenti SMD, riducendone la saldabilità. È stato riassunto che la formazione di palline di saldatura è direttamente proporzionale al contenuto di ossidi metallici. Pertanto, il tenore di ossidi nella pasta saldante dovrebbe essere rigorosamente mantenuto al di sotto dello 0,05% per evitare la formazione di palline di saldatura.
Al termine della saldatura a rifusione, l’effetto della saldatura può essere determinato attraverso i seguenti aspetti di ispezione:
→ Per verificare se la parte di saldatura sui componenti è completa;
→ Per confermare se le giunzioni di saldatura presentano una superficie liscia;
→ Per verificare se i giunti di saldatura presentano una forma semilunare;
→ Per determinare se sono presenti residui sulla superficie del PCB;
→ Verificare al microscopio se si verificano ponticellamenti e saldature fredde.
La curva di temperatura flessibile può essere applicata e modificata in qualsiasi momento durante il processo di saldatura a rifusione per adattarsi ai diversi cambiamenti in termini di ambiente e prestazioni del prodotto.
L’assemblaggio SMT è la pietra angolare della produzione di prodotti elettronici affidabili. Al primo posto in questo processo vi è l’applicazione di un rigoroso controllo di processo in ogni fase: stampa della pasta saldante, posizionamento dei componenti e saldatura a rifusione. Questi controlli prevengono i difetti, garantiscono la coerenza e proteggono da potenziali perdite economiche, assicurando così l’affidabilità e le prestazioni a lungo termine dei dispositivi elettronici.
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Risorse utili
•Requisiti di progettazione dei PCB SMT Parte Prima: Progettazione dei pad di saldatura di alcuni componenti ordinari
•Requisiti di progettazione dei PCB SMT Parte Seconda: impostazioni del collegamento pad-traccia, fori passanti, punto di test, solder mask e serigrafia
•Requisiti di progettazione dei PCB SMT Parte terza: progettazione del layout dei componenti
•Requisiti di progettazione dei PCB SMT Parte Quattro: Marcatura
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