คำถามและคำตอบเกี่ยวกับการประกอบ SMT

Q1: การประกอบแบบ SMT คืออะไร?

A1: SMT ซึ่งย่อมาจาก Surface Mount Technology หมายถึงเทคโนโลยีการประกอบชนิดหนึ่งที่ใช้ติดตั้งชิ้นส่วน (SMCs, Surface Mount Components หรือ SMDs, Surface Mount Devices) ลงบนแผ่น PCB เปล่า (Printed Circuit Boards) ผ่านการใช้งานอุปกรณ์ประกอบ SMT หลายประเภทเป็นลำดับขั้นตอน

Q2: มีอุปกรณ์อะไรบ้างที่ใช้ในกระบวนการประกอบ SMT?

A2: โดยทั่วไปแล้ว อุปกรณ์ต่อไปนี้จะถูกนำมาใช้สำหรับการประกอบ SMT: เครื่องพิมพ์ครีมประสาน, เครื่องวางชิพ, เตาอบบัดกรีแบบรีโฟลว์, เครื่องตรวจสอบด้วยกล้องอัตโนมัติ (AOI – Automated Optical Inspection), แว่นขยายหรือกล้องจุลทรรศน์ เป็นต้น

Q3: ลักษณะเฉพาะของการประกอบ SMT คืออะไร?

A3: เมื่อเปรียบเทียบกับเทคโนโลยีการประกอบแบบดั้งเดิม คือ THT (Through-Hole Technology) การประกอบแบบ SMT จะให้ความหนาแน่นในการประกอบที่สูงกว่า ขนาดเล็กกว่า น้ำหนักผลิตภัณฑ์เบากว่า ความน่าเชื่อถือสูงกว่า ทนต่อแรงกระแทกได้ดีกว่า อัตราความบกพร่องต่ำกว่า ความถี่สูงกว่า การรบกวน EMI (Electromagnetic Interference) และ RF (Radio Frequency) ต่ำกว่า อัตราการผลิตสูงกว่า รองรับการทำงานอัตโนมัติได้มากกว่า ต้นทุนต่ำกว่า เป็นต้น

Q4: การประกอบแบบ SMT แตกต่างจากการประกอบแบบ THT อย่างไร?

A4: การประกอบแบบ SMT แตกต่างจากการประกอบแบบ THT ในแง่มุมต่อไปนี้:

a. คอมโพเนนต์ที่ใช้สำหรับการประกอบแบบ THT จะมีขาที่ยาวกว่าคอมโพเนนต์ที่ใช้สำหรับการประกอบแบบ SMT

b. การประกอบแบบ THT ต้องมีการเจาะรูซึ่งควรเจาะบนแผ่นวงจรเปล่า ในขณะที่การประกอบแบบ SMT ไม่จำเป็นต้องเจาะ เนื่องจาก SMC หรือ SMD จะถูกติดตั้งลงบนแผ่น PCB โดยตรง

c. การบัดกรีแบบคลื่นส่วนใหญ่ใช้กับการประกอบ THT ในขณะที่การบัดกรีแบบรีโฟลว์ส่วนใหญ่ใช้กับการประกอบ SMT;

d. โดยทั่วไปสามารถคาดหวังการใช้ระบบอัตโนมัติในกระบวนการประกอบ SMT ได้ ในขณะที่การประกอบ THT ยังต้องพึ่งพาการปฏิบัติงานด้วยมือเท่านั้น;

e. ส่วนประกอบสำหรับการประกอบแบบ THT มีน้ำหนักมาก สูง และมีขนาดใหญ่ ในขณะที่ SMC สามารถช่วยลดการใช้พื้นที่ได้มากขึ้น

Q5: ทำไมการประกอบแบบ SMT จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการผลิตอิเล็กทรอนิกส์?

A5: ประการแรก ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ในปัจจุบันต่างมุ่งสู่การมีขนาดเล็กลงและน้ำหนักเบา ซึ่งเป็นสิ่งที่การประกอบแบบ THT ทำได้ยาก

ประการที่สอง เพื่อให้ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์มีการบูรณาการด้านการทำงาน จึงมีการใช้ชิ้นส่วน IC (Integrated Circuit) ในระดับที่สูงมากเพื่อให้รองรับความต้องการด้านขนาดใหญ่และความหนาแน่นสูง ซึ่งเป็นสิ่งที่การประกอบแบบ SMT สามารถทำได้

ประการที่สาม การประกอบแบบ SMT สามารถปรับให้เหมาะสมกับการผลิตปริมาณมาก ระบบอัตโนมัติ และการลดต้นทุน ซึ่งทั้งหมดนี้ตอบสนองความต้องการของตลาดอิเล็กทรอนิกส์

ประการที่สี่ มีการประยุกต์ใช้การประกอบ SMT เพื่อส่งเสริมการพัฒนาเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์ วงจรรวม (IC) และการประยุกต์ใช้งานต่าง ๆ ของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ให้ดียิ่งขึ้น

ประการที่ห้า การประกอบ SMT เป็นไปตามมาตรฐานสากลด้านการผลิตอิเล็กทรอนิกส์

Q6: การประกอบ SMT ถูกใช้ในผลิตภัณฑ์ด้านใด?

A6: ปัจจุบัน การประกอบแบบ SMT ถูกนำมาใช้ในผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ขั้นสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกลุ่มผลิตภัณฑ์คอมพิวเตอร์และการสื่อสารโทรคมนาคม นอกจากนี้ การประกอบแบบ SMT ยังถูกนำมาใช้ในผลิตภัณฑ์จากทุกสาขา รวมถึงการแพทย์ ยานยนต์ โทรคมนาคม การควบคุมอุตสาหกรรม การทหาร อวกาศ เป็นต้น

Q7: ขั้นตอนการผลิตปกติของการประกอบ SMT คืออะไร?

A7: ขั้นตอนการประกอบ SMT โดยทั่วไปประกอบด้วยการพิมพ์ครีมประสาน การติดตั้งชิป การบัดกรีแบบรีโฟลว์ AOI การตรวจสอบด้วยเอกซเรย์ และการแก้ไขงาน ตรวจสอบด้วยสายตาจะดำเนินการหลังจากแต่ละขั้นตอนของกระบวนการ

Q8: การพิมพ์ครีมประสานคืออะไร และมีบทบาทอย่างไรในกระบวนการประกอบ SMT?

A8: การพิมพ์ครีมประสาน (solder paste printing) หมายถึงกระบวนการที่ครีมประสานถูกพิมพ์ลงบนแผ่นรองบัดกรี (pad) บนแผงวงจรพิมพ์ (PCB) เพื่อให้ SMC หรือ SMD สามารถยึดติดกับบอร์ดได้ผ่านครีมประสานที่เหลืออยู่บนแผ่นรองบัดกรี การพิมพ์ครีมประสานจะทำผ่านการใช้สเตนซิลซึ่งมีช่องเปิดจำนวนมากที่ครีมประสานจะถูกส่งผ่านลงไปเกาะอยู่บนแผ่นรองบัดกรี

Q9: การติดตั้งชิปคืออะไร และมีบทบาทอย่างไรในกระบวนการประกอบ SMT?

A9: การติดตั้งชิปเป็นส่วนสำคัญของความหมายหลักของการประกอบ SMT และหมายถึงกระบวนการที่ SMC หรือ SMD ถูกวางลงอย่างรวดเร็วบนครีมประสานที่ทิ้งไว้บนแผ่นรอง PCB ส่งผลให้ชิ้นส่วนถูกยึดติดชั่วคราวกับผิวหน้าบอร์ดโดยอาศัยแรงยึดเกาะของครีมประสาน

Q10: ใช้วิธีการบัดกรีแบบใดในกระบวนการประกอบ SMT?

A10: การบัดกรีแบบรีโฟลว์ถูกใช้ในกระบวนการประกอบ SMT เพื่อยึดชิ้นส่วนบนแผงวงจรพิมพ์ (PCB) อย่างถาวร และดำเนินการภายในเตาอบบัดกรีรีโฟลว์ที่มีโซนอุณหภูมิต่าง ๆ ในกระบวนการบัดกรีแบบรีโฟลว์ ฟลักซ์ประสานจะถูกหลอมละลายก่อนในระยะที่หนึ่งและระยะที่สองภายใต้อุณหภูมิสูง เมื่ออุณหภูมิลดลง ฟลักซ์ประสานจะค่อย ๆ แข็งตัว ทำให้ชิ้นส่วนถูกยึดติดบนแผ่นรองบัดกรีที่สอดคล้องกันบน PCB อย่างมั่นคง

Q11: จำเป็นต้องทำความสะอาดแผงวงจรพิมพ์ (PCB) หลังการประกอบ SMT หรือไม่?

A11: แผงวงจรพิมพ์ (PCB) หลังการประกอบ SMT จำเป็นต้องได้รับการทำความสะอาดก่อนออกจากเวิร์กช็อป เนื่องจากพื้นผิวของแผงวงจรที่ประกอบแล้วอาจปกคลุมไปด้วยฝุ่น คราบตกค้างหลังการบัดกรีรีโฟลว์ ฟลักซ์ เป็นต้น ซึ่งทั้งหมดนี้จะลดความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์ลงในระดับหนึ่ง ดังนั้น แผงวงจรที่ประกอบแล้วจึงต้องได้รับการทำความสะอาดก่อนออกจากเวิร์กช็อป

Q12: ใช้วิธีการตรวจสอบประเภทใดสำหรับการประกอบ SMT?

A12: เพื่อรับประกันคุณภาพและประสิทธิภาพของแผงวงจรพิมพ์ที่ประกอบเสร็จแล้ว การตรวจสอบเป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่งตลอดทั้งกระบวนการประกอบ SMT ต้องใช้การตรวจสอบหลายประเภทเพื่อค้นหาข้อบกพร่องในการผลิตที่อาจลดความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย การตรวจสอบด้วยสายตาเป็นวิธีที่ใช้กันมากที่สุดในการประกอบ SMT ในฐานะวิธีการตรวจสอบโดยตรง การตรวจสอบด้วยสายตาสามารถใช้เพื่อตรวจพบข้อผิดพลาดทางกายภาพที่เห็นได้ชัด เช่น การวางตำแหน่งชิ้นส่วนผิดพลาด ชิ้นส่วนหายไป หรือความผิดปกติของชิ้นส่วน การตรวจสอบด้วยสายตาไม่ได้จำกัดเฉพาะการมองด้วยตาเปล่าเท่านั้น แต่ยังสามารถใช้เครื่องมือบางอย่างได้ด้วย เช่น แว่นขยายหรือกล้องจุลทรรศน์ เพื่อระบุข้อบกพร่องที่เกิดขึ้นกับลูกบอลประสานเพิ่มเติม สามารถใช้การตรวจสอบด้วย AOI และเอกซเรย์หลังจากการบัดกรีเสร็จสิ้น

Q13: ข้อกำหนดใดที่ต้องปฏิบัติตามสำหรับเวิร์กช็อปการประกอบ SMT?

A13: ข้อกำหนดพื้นฐานที่เวิร์กช็อป SMT ต้องปฏิบัติตามแสดงดังต่อไปนี้:

อุณหภูมิห้อง: 25±3℃ (หากไม่สามารถทำได้ จำเป็นต้องมีอุปกรณ์ควบคุมอุณหภูมิ);

ความสูงภายในห้อง: 3 เมตร;

ความชื้นสัมพัทธ์ในห้อง (RH): 45% ถึง 75% (หากไม่สามารถทำได้ จำเป็นต้องมีอุปกรณ์ควบคุมความชื้น);

ข้อกำหนดด้านไฟฟ้าสถิต: 150KR±10% (จำเป็นต้องมีการต่อลงดินป้องกันไฟฟ้าสถิต)