ในฐานะประเภทสำคัญของการประกอบแผงวงจรพิมพ์ในการผลิต การประกอบ SMT (Surface Mount Technology) ได้ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ เนื่องจากความสามารถในการลดต้นทุนด้านวัสดุ แรงงาน และเวลา รวมถึงข้อดีในด้านความเชื่อถือได้สูงและการทำงานที่ความถี่สูง จนถึงปัจจุบัน การประกอบ SMT ได้ถูกนำไปใช้ในแทบทุกอุตสาหกรรม รวมถึงอวกาศ การแพทย์ คอมพิวเตอร์ โทรคมนาคม และยานยนต์ ซึ่งช่วยยกระดับคุณภาพชีวิตของผู้คนและเพิ่มความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์อย่างมาก
อย่างไรก็ตาม เหรียญหนึ่งเหรียญย่อมมีสองด้าน การประกอบ SMT ช่วยผลักดันให้ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์มีความน่าเชื่อถือและความสมบูรณ์สูงขึ้น ในขณะที่คุณภาพของผลิตภัณฑ์ปลายทางมีแนวโน้มลดลงหากเกิดปัญหาบางประการขึ้นระหว่างกระบวนการประกอบ SMT นับตั้งแต่การก่อตั้ง PCBCart ในปี 2005 คุณภาพได้เป็นเป้าหมายหลักของธุรกิจของเรา และด้วยประสบการณ์การผลิตอิเล็กทรอนิกส์ยาวนานกว่ายี่สิบปี เราได้สรุปมาตรการที่มีประสิทธิภาพบางประการเพื่อปรับปรุงคุณภาพการประกอบ SMT ในเวิร์กช็อปของเรา
กระบวนการประกอบ SMT โดยรวมครอบคลุมการพิมพ์ครีมประสาน การวางชิ้นส่วน การบัดกรี และการตรวจสอบ โดยที่การพิมพ์ครีมประสาน การวางชิ้นส่วน และการบัดกรีเป็นขั้นตอนที่สำคัญที่สุด
• ข้อบกพร่องที่เกิดขึ้นในกระบวนการพิมพ์ครีมประสาน (Solder Paste)
ในฐานะจุดเริ่มต้นของกระบวนการประกอบ SMTการพิมพ์ครีมประสานมีบทบาทโดยตรงในการกำหนดคุณภาพของทั้งแผงวงจรพิมพ์ (PCB) และผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป หากไม่มีการควบคุมอย่างเข้มงวดในระหว่างการพิมพ์ครีมประสาน ก็อาจทำให้เกิดลูกประสานในกระบวนการประกอบ SMT ขั้นต่อมาได้ ตัวอย่างเช่น การไม่เปียกติด (unwetting) จะทำให้อนุภาคโลหะถูกออกซิไดซ์ หรืออนุภาคโลหะอาจมีรูปร่างผิดปกติเนื่องจากครีมประสานไม่เพียงพอ นอกจากนี้ ลูกประสานยังอาจเกิดขึ้นได้จากการระเหยของตัวทำละลายอย่างรวดเร็วหรือการออกซิไดซ์ของอนุภาคโลหะ
• ข้อบกพร่องที่เกิดขึ้นในกระบวนการจัดวาง
การวางชิ้นส่วน หรือที่เรียกว่าการติดตั้งชิป ถือเป็นขั้นตอนการผลิตที่ซับซ้อนที่สุดในกระบวนการประกอบ SMT ดังนั้นระดับของการวางชิ้นส่วนจึงสะท้อนถึงประสิทธิภาพของการผลิตการประกอบ SMT คุณภาพของการติดตั้งชิปจึงเป็นตัวแทนระดับของ SMT อย่างไรก็ตาม ข้อบกพร่องมักเกิดขึ้นในขั้นตอนนี้มากที่สุด ส่งผลให้อัตราข้อบกพร่องของอุปกรณ์การผลิตสูงที่สุด ตัวอย่างเช่น การขาดหายของชิ้นส่วนอาจเกิดจากหัวดูดที่ทำงานได้ไม่ดี การวางทิศทางของชิ้นส่วนผิดอาจเกิดจากความผิดพลาดของผู้จัดหาชิ้นส่วน หรือการวางผิดตำแหน่งอาจเกิดจากการจัดแนวที่ไม่ถูกต้อง
• ข้อบกพร่องที่เกิดขึ้นในกระบวนการบัดกรี
การบัดกรีหมายถึงกระบวนการที่อุปกรณ์ถูกยึดติดกับแผ่น PCB ผ่านการหลอมละลายของโลหะประสาน ซึ่งจะเย็นตัวลงและแข็งตัวเมื่อการยึดเกาะเสร็จสมบูรณ์ คุณภาพการบัดกรีส่งผลต่อประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์อย่างมาก ดังนั้นการปรับปรุงคุณภาพการบัดกรีจึงเป็นพื้นฐานในการรับประกันประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ เมื่อกล่าวถึงกระบวนการบัดกรีโดยรวม องค์ประกอบที่สำคัญทั้งหมดต้องได้รับการพิจารณาอย่างจริงจัง รวมถึงความสะอาดของพื้นผิว การตั้งค่าอุณหภูมิการบัดกรี และคุณภาพของโลหะประสาน ข้อบกพร่องอันดับต้น ๆ ที่เกิดขึ้นในกระบวนการบัดกรีแบบรีโฟลว์ระหว่างขั้นตอนการผลิตการประกอบ SMT คือ ลูกประสาน ซึ่งเป็นอนุภาคโลหะขนาดเล็กที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวของชิ้นส่วนผ่านการบัดกรีแบบรีโฟลว์ ลูกประสานอาจทำให้เกิดการลัดวงจรที่ IC (วงจรรวม) ส่งผลให้วงจรที่ประกอบแล้วล้มเหลวโดยตรง นอกจากนี้ หากแผ่น PCB ขนาดเล็กจำเป็นต้องผ่านการบัดกรีครั้งที่สอง การลัดวงจรอาจเกิดขึ้นบนแผงวงจรเนื่องจากลูกประสานที่กลิ้งไปมา หรือทั้งแผงหรือตัวผลิตภัณฑ์อาจถูกเผาไหม้เสียหายได้
นอกจากสาเหตุของข้อบกพร่องที่กล่าวถึงข้างต้นซึ่งเกิดขึ้นระหว่างกระบวนการประกอบ SMT แล้ว การควบคุมต้นทุนหรือการทำความสะอาดที่ไม่เพียงพอก็จะทำให้ประสิทธิภาพของแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ลดลงได้เช่นกัน คราบตกค้างบนพื้นผิวบอร์ดมากเกินไปมักจะทำให้จุดบัดกรีมีลักษณะไม่เต็มและไม่เงางาม
ตามสาเหตุต่าง ๆ ที่ส่งผลต่อคุณภาพของผลิตภัณฑ์การประกอบ SMT สามารถสรุปมาตรการบางประการเพื่อปรับปรุงคุณภาพของผลิตภัณฑ์การประกอบ SMT ในระหว่างกระบวนการผลิตได้
มาตรการที่ 1: เทคโนโลยีการพิมพ์ครีมประสานและการจัดการคุณภาพ
ในด้านการประกอบ SMT นั้น ครีมประสานมีบทบาทสำคัญในกระบวนการผลิตการประกอบ ท้ายที่สุดแล้ว ข้อบกพร่องด้านคุณภาพถึง 70% ในผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้การประกอบ SMT มีสาเหตุมาจากการพิมพ์ครีมประสานที่มีคุณภาพต่ำ ดังนั้น การปรับปรุงประสิทธิภาพการพิมพ์ครีมประสานจึงเป็นมาตรการสำคัญในการยกระดับคุณภาพการผลิตการประกอบ SMT โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สามารถดำเนินมาตรการต่าง ๆ ได้โดยมุ่งเน้นที่คุณภาพของครีมประสาน การวางตำแหน่งสเตนซิล และการตั้งค่าพารามิเตอร์การพิมพ์
a. คุณภาพของครีมประสาน
ก่อนนำไปใช้งาน ควรเก็บครีมประสานไว้ในตู้เย็นที่อุณหภูมิ 5℃ และไม่ควรนำออกมาจนกว่าจะถึงเวลาที่จะใช้ในกระบวนการผลิต เมื่อครีมประสานมีความชื้นมากเกินไป จะทำให้เกิดการกระเด็นได้ง่ายเนื่องจากการระเหย ซึ่งจะนำไปสู่การเกิดลูกประสานเพิ่มเติม นอกจากนี้ ก่อนใช้งานควรเปิดภาชนะบรรจุครีมประสานในอุณหภูมิห้อง และปล่อยให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้นเองตามธรรมชาติ อุณหภูมิที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการใช้ครีมประสานอยู่ที่ประมาณ 20℃ และความชื้นสัมพัทธ์ 30% ถึง 50% ดังนั้น ทั้งอุณหภูมิและความชื้นจึงต้องถูกควบคุมอย่างเข้มงวดในสภาพแวดล้อมการผลิตการประกอบ SMT
b. การวางสเตนซิล
ควรวางสเตนซิลให้ถูกต้องตามเครื่องหมายที่ระบุไว้บนสเตนซิล การจัดแนวโดยทั่วไปจะทำโดยอัตโนมัติด้วยอุปกรณ์การพิมพ์ก่อนการพิมพ์ ดังนั้นการตั้งค่าพารามิเตอร์การจัดแนวที่เหมาะสมสามารถช่วยเพิ่มคุณภาพการพิมพ์ได้
c. การตั้งค่าพารามิเตอร์การพิมพ์
ระหว่างกระบวนการพิมพ์ครีมประสาน หากใบปาดเคลื่อนที่เร็วเกินไป ครีมประสานจะถูกปาดลงบนแผ่นรองไม่เพียงพอ ทำให้เกิดข้อบกพร่อง และในทางกลับกัน ความเร็วการเคลื่อนที่ที่เหมาะสมของใบปาดควรอยู่ที่ 12 ถึง 40 มม./วินาที แรงกดของการปาดควรถูกตั้งค่าอย่างเหมาะสม เนื่องจากแรงกดมากเกินไปจะบีบครีมประสานออกจนยุบตัว ในขณะที่แรงกดน้อยเกินไปจะทำให้ครีมประสานลื่น ส่งผลให้เกิดการปนเปื้อนของสเตนซิล นอกจากนี้ เส้นทางการเคลื่อนที่ของใบปาดและความเร็วการแยกตัวควรถูกตั้งค่าอย่างเหมาะสม เส้นทางการเคลื่อนที่ของใบปาดที่ยาวเกินไปจะลดประสิทธิภาพการผลิต และความเร็วการแยกตัวมีบทบาทสำคัญต่อรูปทรงของจุดบัดกรี และมีบทบาทชี้ขาดต่อคุณภาพการบัดกรี
มาตรการที่ 2: เทคโนโลยีการจัดวางและการจัดการคุณภาพ
เทคโนโลยีการวางชิ้นส่วนเป็นแกนหลักของเทคโนโลยีการติดตั้งแบบผิวหน้า นอกจากนี้ เมื่อชิ้นส่วนและอุปกรณ์มีขนาดเล็กลงเรื่อย ๆ การประกอบแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ก็ต้องเผชิญกับความซับซ้อนที่เพิ่มขึ้นและระดับเทคโนโลยีที่สูงขึ้น การติดตั้งชิปขึ้นอยู่กับเครื่องวางชิปที่มีคุณสมบัติการหยิบและวางที่รวดเร็วและการวางชิ้นส่วนที่รวดเร็ว คุณภาพการวางชิ้นส่วนขึ้นอยู่กับการเลือกชิ้นส่วน ตำแหน่งการวาง และแรงกดในการวาง ตัวอย่างเช่น การจดจำชิ้นส่วนทำได้โดยเครื่องวางชิปผ่านขนาดของชิ้นส่วน ดังนั้นความแตกต่างเพียงเล็กน้อยอาจทำให้เกิดการวางชิ้นส่วนผิดตำแหน่ง ซึ่งท้ายที่สุดจะนำไปสู่ข้อบกพร่องแบบบริดจ์จิง ในด้านของแรงกดในการวาง หากแรงกดน้อยเกินไปอาจทำให้ชิ้นส่วนมีความสูงมากผิดปกติ ในขณะที่แรงกดมากเกินไปอาจทำให้ครีมประสานยุบตัว ซึ่งจะทำให้ชิ้นส่วนเสียหายและวางผิดตำแหน่ง นอกจากนี้ ตำแหน่งของชิ้นส่วนต้องถูกต้องเพื่อให้ชิ้นส่วนสามารถยึดติดอย่างแม่นยำกับตำแหน่งที่สอดคล้องกันบนแผงวงจร เมื่อค่าคลาดเคลื่อนเกินกำหนด จะต้องทำการบัดกรีซ้ำหลังจากการปรับด้วยมือ
มาตรการที่ 3: เทคโนโลยีการบัดกรีและการจัดการคุณภาพ
ประสิทธิภาพการบัดกรีแบบรีโฟลว์เป็นตัวกำหนดสมรรถนะและคุณภาพของแผ่น PCB หากแผ่น PCB มีการออกแบบที่ไม่เหมาะสมในด้านแผ่นรองบัดกรี (pad), แผ่นสเตนซิล, ความหนาของบอร์ด ฯลฯ จะทำให้เกิดข้อบกพร่องต่าง ๆ เช่น การลัดวงจรของประสาน (bridging), การขาดหายของชิ้นส่วน และลูกประสาน (solder balls) การตั้งค่าโปรไฟล์อุณหภูมิควรทำอย่างมีหลักวิทยาศาสตร์ โดยในกระบวนการบัดกรีแบบรีโฟลว์จะมี 4 ช่วงอุณหภูมิ ได้แก่ การอุ่นล่วงหน้า (preheating), การเพิ่มอุณหภูมิ (temperature rising), การรีโฟลว์ (reflow) และการทำให้เย็นลง (cooling) วัตถุประสงค์ของการอุ่นล่วงหน้าและการเพิ่มอุณหภูมิคือการเพิ่มอุณหภูมิให้ถึงค่าที่กำหนดภายใน 60 ถึง 90 วินาที ซึ่งไม่เพียงแต่ช่วยลดแรงกระแทกทางความร้อนต่อแผ่น PCB และชิ้นส่วนเท่านั้น แต่ยังช่วยให้ตะกั่วประสานแบบครีมที่หลอมละลายระเหยออกบางส่วนอีกด้วย นอกจากนี้ การอุ่นล่วงหน้าและการเพิ่มอุณหภูมิยังช่วยป้องกันไม่ให้ตัวทำละลายกระเด็นเนื่องจากอุณหภูมิสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว จึงช่วยป้องกันการเกิดลูกประสานได้ อีกทั้ง แผ่นสเตนซิลควรได้รับการออกแบบให้มีความหนาและขนาดช่องเปิดที่เหมาะสม โดยทั่วไป พื้นที่ช่องเปิดของสเตนซิลควรมีขนาดประมาณ 90% ของพื้นที่แผ่นรองบัดกรีบน PCB
มาตรการทั้งหมดถูกรวบรวมโดยวิศวกรกระบวนการ SMT ของ PCBCart จากประสบการณ์การทำงานในเวิร์กช็อปมากกว่ายี่สิบปีและข้อกำหนดที่เข้มงวดต่อความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์
การประกอบ SMT เป็นเทคโนโลยีสำคัญในอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ ช่วยให้ได้ประโยชน์อย่างมาก เช่น ต้นทุนต่ำและความน่าเชื่อถือที่เพิ่มขึ้นของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ การประกอบ SMT ถูกนำไปใช้ตั้งแต่ในด้านโทรคมนาคมไปจนถึงอวกาศ เพื่อช่วยพัฒนาการทำงานและความน่าเชื่อถือของระบบอิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อน อย่างไรก็ตาม การประกอบ SMT ก็มีปัญหาบางประการที่อาจส่งผลต่อคุณภาพของผลิตภัณฑ์ รวมถึงปัญหาในการพิมพ์ครีมประสาน การวางชิ้นส่วน และกระบวนการบัดกรี การระบุและแก้ไขจุดอ่อนที่อาจเกิดขึ้นเหล่านี้เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งต่อการกำหนดผลลัพธ์คุณภาพระดับสูง รวมถึงการป้องกันความล้มเหลวของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย
ที่ PCBCart เราใช้ประสบการณ์กว่า 20 ปีในด้านการผลิตแผงวงจรพิมพ์ (PCB) เพื่อมอบคุณภาพการประกอบ SMT ที่สูงยิ่งขึ้น ขั้นตอนที่พิถีพิถันของเรารวมถึงการปรับคุณภาพของครีมประสานให้เหมาะสม การพัฒนาเทคนิคการวางชิ้นส่วน และการนำเสนอขั้นตอนการบัดกรีที่มีความแข็งแกร่งและเชื่อถือได้
ขอใบเสนอราคาสำหรับการประกอบ SMT คุณภาพเยี่ยมของคุณวันนี้
แหล่งข้อมูลที่เป็นประโยชน์
•แนวทางการออกแบบเลย์เอาต์ PCB ที่เป็นมิตรต่อวิศวกร ห้ามพลาด
•กฎการจัดวางและการเดินสายสำหรับการประกอบกล่อง (Box Build Assembly)
•ข้อกำหนดการออกแบบแผงวงจร SMT ตอนที่หนึ่ง: การออกแบบแผ่นรองบัดกรีของชิ้นส่วนทั่วไปบางประเภท
•ข้อกำหนดการออกแบบแผ่นวงจร SMT ตอนที่สอง: การตั้งค่าการเชื่อมต่อระหว่างแผ่นรองกับลายทองแดง, รูทะลุ, จุดทดสอบ, มาสก์ประสาน และซิลค์สกรีน
•ข้อกำหนดการออกแบบแผงวงจรพิมพ์ SMT ตอนที่สี่: มาร์ก
•บริการผลิตแผงวงจรพิมพ์ (PCB) แบบครบทุกฟังก์ชันจาก PCBCart - ตัวเลือกเสริมเพิ่มมูลค่าหลากหลาย
•บริการประกอบแผงวงจรพิมพ์ขั้นสูงจาก PCBCart - เริ่มต้นเพียง 1 ชิ้น
