สาย SMT คืออะไร? คู่มือกระบวนการและอุปกรณ์สายประกอบ SMT

เทคโนโลยีการติดตั้งบนผิว (SMT) ได้ปฏิวัติการผลิตอิเล็กทรอนิกส์ คู่มือนี้อธิบายว่าสาย SMT คืออะไร วิธีการทำงาน และอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้อง

เทคโนโลยีการติดตั้งบนผิว (SMT) คืออะไร

เทคโนโลยีการติดตั้งบนผิว (SMT) เป็นวิธีการผลิตแผงวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ส่วนประกอบถูกติดตั้งโดยตรงบนพื้นผิวของแผงวงจรพิมพ์ (PCBs) วิธีการนวัตกรรมนี้ได้แทนที่เทคโนโลยีผ่านรูเก่า ๆ ไปเป็นส่วนใหญ่ ซึ่งเป็นความก้าวหน้าที่สำคัญในการประกอบอิเล็กทรอนิกส์

ในแก่นแท้แล้ว, SMT เกี่ยวข้องกับการวางชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งรู้จักกันในชื่ออุปกรณ์ติดตั้งบนพื้นผิว (SMDs), บนแผ่นรองหรือแผ่น land บนพื้นผิว PCB ชิ้นส่วนเหล่านี้มักมีขนาดเล็กกว่าชิ้นส่วนผ่านรูและออกแบบให้ติดตั้งบนด้านเดียวของ PCB แทนที่จะมีสายไฟต่อผ่านรูในบอร์ด

กระบวนการ SMT โดยทั่วไปประกอบด้วยสามขั้นตอนหลัก: การทาแผ่นบัดกรีบนบอร์ด, การวางชิ้นส่วนบนแผ่นบัดกรี, และการให้ความร้อนกับชุดประกอบเพื่อหลอมบัดกรีให้เป็นการเชื่อมต่อไฟฟ้าและกลไกถาวร วิธีนี้ช่วยให้สามารถเพิ่มความหนาแน่นของชิ้นส่วนได้เร็วขึ้น, การประกอบที่รวดเร็วขึ้น, และปรับปรุงประสิทธิภาพไฟฟ้าเนื่องจากเส้นทางการเชื่อมต่อที่สั้นลง

กระบวนการสายการประกอบ SMT

กระบวนการสายการประกอบ SMT เป็นลำดับขั้นตอนที่ซับซ้อน ซึ่งเปลี่ยนแปลง PCB เปล่าให้กลายเป็นชุดอิเล็กทรอนิกส์ที่ทำงานได้เต็มรูปแบบ

การเตรียมวัตถุดิบและการตรวจสอบ

กระบวนการ SMT เริ่มต้นด้วยการเตรียมและตรวจสอบวัตถุดิบอย่างละเอียด ขั้นตอนแรกนี้เพื่อให้แน่ใจว่าเฉพาะชิ้นส่วนและ PCB คุณภาพสูงเท่านั้นที่จะเข้าสู่สายการผลิต ลดข้อผิดพลาดและปัญหาที่อาจเกิดขึ้นในภายหลัง

ในขั้นตอนนี้ PCB จะได้รับการตรวจสอบอย่างระมัดระวังเพื่อหาอันตรายทางกายภาพ เช่น การบิดงอหรือรอยขีดข่วน แผ่นบอร์ดยังได้รับการตรวจสอบความสะอาด เนื่องจากสิ่งปนเปื้อนใด ๆ อาจรบกวนการยึดเกาะของแผ่นบัดกรีหรือการวางชิ้นส่วน ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์จะได้รับการตรวจสอบเพื่อให้แน่ใจว่ามีคุณสมบัติตรงตามข้อกำหนดและตรวจสอบว่ามีข้อบกพร่องที่มองเห็นได้หรือไม่

ระบบตรวจสอบขั้นสูง รวมถึงเครื่องตรวจสอบด้วยสายตาอัตโนมัติ (AOI) อาจถูกนำมาใช้เพื่อประเมินจำนวนชิ้นส่วนจำนวนมากอย่างรวดเร็วและแม่นยำ ระบบเหล่านี้สามารถตรวจจับปัญหาเช่น สายไฟงอ, โพลาริตี้ผิด, หรือความไม่สอดคล้องกันของมิติ ซึ่งอาจถูกมองข้ามโดยการตรวจสอบด้วยมือ

กระบวนการเตรียมการยังรวมถึงการจัดระเบียบชิ้นส่วนเพื่อการดึงข้อมูลที่มีประสิทธิภาพในระหว่างกระบวนการประกอบ ซึ่งอาจรวมถึงการโหลดชิ้นส่วนเข้าไปในตัวป้อนหรือถาดที่เข้ากันได้กับเครื่องหยิบและวาง การจัดระเบียบที่เหมาะสมในขั้นตอนนี้เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการรักษาความเร็วและความถูกต้องของขั้นตอนการประกอบในภายหลัง

การพิมพ์ตะกั่วบัดกรี

เมื่อวัสดุเตรียมและตรวจสอบเสร็จแล้ว ขั้นตอนถัดไปคือการทาแผ่นบัดกรีบน PCB กระบวนการนี้เป็นการวางรากฐานสำหรับการติดตั้งส่วนประกอบและการเชื่อมต่อไฟฟ้า

แผ่นบัดกรี ซึ่งเป็นส่วนผสมของอนุภาคบัดกรีขนาดเล็กและฟลักซ์ ถูกนำไปใช้บน PCB โดยใช้เครื่องพิมพ์สแตนซิล สแตนซิล ซึ่งโดยทั่วไปทำจากเหล็กกล้าไร้สนิมหรือไนกเกิล มีช่องเปิดที่ตรงกับตำแหน่งแผ่นบัดกรีบน PCB เครื่องพิมพ์จะจัดแนวสแตนซิลกับ PCB แล้วใช้เกรียงกดให้แผ่นบัดกรีผ่านช่องเปิดของสแตนซิลลงบนบอร์ด

ปริมาณและตำแหน่งของแผ่นบัดกรีต้องควบคุมอย่างระมัดระวังเพื่อให้แน่ใจว่าการเชื่อมต่อบัดกรีมีความน่าเชื่อถือ การใช้แผ่นบัดกรีน้อยเกินไปอาจทำให้การเชื่อมต่ออ่อนแอ ในขณะที่ใช้มากเกินไปอาจทำให้เกิดสะพานบัดกรีระหว่างแผ่นรองรับที่อยู่ติดกัน

เครื่องพิมพ์แผ่นบัดกรีสมัยใหม่มักมีคุณสมบัติขั้นสูง เช่น การทำความสะอาดสแตนซิลอัตโนมัติ ระบบมองเห็นเพื่อการจัดแนว และการควบคุมแรงดันแบบปิดวงจรเพื่อรักษาความสม่ำเสมอของการวางแผ่นบัดกรี เทคโนโลยีเหล่านี้ช่วยให้แน่ใจว่ากระบวนการพิมพ์แผ่นบัดกรีมีความซ้ำซากและมีคุณภาพ

การจ่ายกาวและการตรวจสอบแผ่นบัดกรี (SPI)

ในบางกระบวนการ SMT โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่เกี่ยวข้องกับบอร์ดสองด้านหรือส่วนประกอบที่อาจเคลื่อนที่ระหว่างการรีฟโลว์ ขั้นตอนการจ่ายกาวจะถูกนำมาใช้ ซึ่งเป็นการวางจุดกาวเล็กๆ ในพื้นที่ที่จะติดตั้งส่วนประกอบ กาวช่วยยึดส่วนประกอบให้อยู่ในตำแหน่งในระหว่างกระบวนการประกอบ โดยเฉพาะเมื่อบอร์ดกลับด้านสำหรับการประกอบด้านล่าง

หลังจากการทาแผ่นบัดกรี (และการจ่ายกาวถ้ามี) การตรวจสอบแผ่นบัดกรี (SPI) จะดำเนินการเป็นขั้นตอนควบคุมคุณภาพ ระบบ SPI ใช้เทคโนโลยีการวัดด้วยแสงและเลเซอร์ขั้นสูงเพื่อยืนยันปริมาณ พื้นที่ และความสูงของการวางแผ่นบัดกรีบน PCB

SPI ตรวจจับปัญหาเช่น แผ่นบัดกรีไม่เพียงพอ เกินไป หรือวางผิดตำแหน่ง การระบุปัญหาเหล่านี้ตั้งแต่เนิ่นๆ ช่วยป้องกันข้อบกพร่องที่จะแก้ไขได้ยากขึ้นในภายหลัง ระบบ SPI สมัยใหม่สามารถให้ข้อมูลย้อนกลับแบบเรียลไทม์แก่เครื่องพิมพ์แผ่นบัดกรี เพื่อปรับแต่งอัตโนมัติให้เหมาะสมกับการวางแผ่นบัดกรี

การวางตำแหน่งส่วนประกอบ

เมื่อแผ่นบัดกรี (และกาวถ้ามี) ถูกนำไปใช้ ขั้นตอนถัดไปคือการวางส่วนประกอบบน PCB ซึ่งโดยทั่วไปทำโดยเครื่องอัตโนมัติแบบหยิบและวาง หรือที่เรียกว่าระบบวางส่วนประกอบ

เครื่องจักรอัจฉริยะเหล่านี้ใช้การผสมผสานของระบบมองเห็น หุ่นยนต์ความแม่นยำ และซอฟต์แวร์ขั้นสูงเพื่อวางส่วนประกอบบน PCB อย่างแม่นยำ กระบวนการเริ่มต้นด้วยการที่เครื่องระบุส่วนประกอบที่ถูกต้องจากตัวป้อนหรือถาด จากนั้นมันจะหยิบส่วนประกอบโดยใช้หัวดูดสุญญากาศและนำไปวางในตำแหน่งที่ถูกต้องบน PCB

ก่อนวางส่วนประกอบ เครื่องจะใช้ระบบมองเห็นเพื่อให้แน่ใจว่าการจัดแนวถูกต้อง อาจปรับตำแหน่งของส่วนประกอบเล็กน้อยเพื่อให้แน่ใจว่ามันตรงกับการวางแผ่นบัดกรี จากนั้นจึงวางส่วนประกอบเบาๆ ลงบนบอร์ด โดยกดให้แนบกับแผ่นบัดกรี

เครื่องหยิบและวางสมัยใหม่สามารถจัดการกับส่วนประกอบหลากหลายประเภทและขนาด ตั้งแต่ตัวต้านทานขนาดเล็ก 0201 ไปจนถึงแพ็คเกจ BGA ขนาดใหญ่ พวกเขาสามารถวางส่วนประกอบด้วยความเร็วและความแม่นยำสูง โดยเครื่องระดับสูงบางรุ่นสามารถวางส่วนประกอบได้หลายหมื่นชิ้นต่อชั่วโมงด้วยความแม่นยำในการวางในระดับไมโครเมตร

การบ่มกาว

หากมีการใช้กาวในขั้นตอนที่ 3 อาจจำเป็นต้องผ่านกระบวนการบ่มในจุดนี้เพื่อให้กาวแข็งตัว รับประกันว่าส่วนประกอบยังคงอยู่ในตำแหน่งอย่างแน่นหนาระหว่างการจัดการและการประมวลผลในขั้นตอนต่อไป

วิธีการบ่มอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับชนิดของกาวที่ใช้ บางชนิดจะบ่มที่อุณหภูมิห้องตามเวลา ในขณะที่บางชนิดต้องการการเปิดเผยต่อความร้อนหรือแสงอัลตราไวโอเลตเพื่อเร่งกระบวนการบ่ม ในสภาพแวดล้อมการผลิตปริมาณมาก การบ่มเร่งด่วนมักเป็นที่นิยมเพื่อรักษาความเร็วในการผลิต

กระบวนการบ่มต้องได้รับการควบคุมอย่างระมัดระวังเพื่อให้แน่ใจว่าสารยึดเกาะจะมีความแข็งแรงเต็มที่โดยไม่ทำลายส่วนประกอบหรือแผ่นวงจรพิมพ์ ตัวอย่างเช่น การให้ความร้อนเกินไปอาจทำให้ส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ที่อ่อนไหวเสียหายหรือทำให้แผ่นวงจรพิมพ์บิดเบี้ยวได้

การบัดกรีด้วยวิธี Reflow

การบัดกรีแบบรีโฟลว์เป็นกระบวนการที่บัดกรีละลายเพื่อสร้างการเชื่อมต่อไฟฟ้าและกลไกถาวรระหว่างส่วนประกอบและแผ่นวงจรพิมพ์ ซึ่งมักทำในเตารีโฟลว์ ซึ่งควบคุมอุณหภูมิอย่างแม่นยำตามโปรไฟล์ที่ชิ้นส่วนได้รับ

กระบวนการรีโฟลว์ประกอบด้วย 4 ขั้นตอนหลัก:

1. อุ่นล่วงหน้า: ชิ้นส่วนจะถูกทำให้ร้อนขึ้นอย่างช้าๆ เพื่อระเหยตัวทำละลายในบัดกรีและเปิดใช้งานฟลักซ์
2. แช่: อุณหภูมิจะคงที่เพื่อให้เกิดการเท่ากันทางความร้อนทั่วทั้งแผงและส่วนประกอบ
3. รีโฟลว์: อุณหภูมิจะถูกยกขึ้นเหนือจุดหลอมเหลวของบัดกรี โดยทั่วไปประมาณ 220°C สำหรับบัดกรีไรตะกั่ว
4. การระบายความร้อน: ชิ้นส่วนจะถูกทำให้เย็นลงอย่างช้าๆ เพื่อให้บัดกรีแข็งตัวและสร้างจุดเชื่อมต่อที่แข็งแรงและเชื่อถือได้

โปรไฟล์อุณหภูมิที่ใช้ขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น ประเภทของบัดกรี, ลักษณะทางความร้อนของส่วนประกอบและแผ่นวงจรพิมพ์, และความซับซ้อนของชิ้นส่วน เตารีโฟลว์สมัยใหม่มักมีโซนความร้อนหลายโซนเพื่อควบคุมโปรไฟล์อุณหภูมิอย่างแม่นยำ

ในระหว่างการรีโฟลว์ ความตึงผิวในบัดกรีเหลวช่วยในการจัดแนวส่วนประกอบ ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่เรียกว่าการจัดแนวด้วยตนเอง ซึ่งสามารถช่วยแก้ไขการจัดแนวผิดพลาดเล็กน้อยจากกระบวนการวางตำแหน่ง

การควบคุมกระบวนการรีโฟลว์อย่างถูกต้องเป็นสิ่งสำคัญ การให้ความร้อนที่ไม่เพียงพออาจทำให้เกิดจุดบัดกรีเย็น ในขณะที่การให้ความร้อนเกินไปอาจทำให้ส่วนประกอบเสียหายหรือทำให้แผ่นวงจรพิมพ์บิดเบี้ยว อัตราการระบายความร้อนก็สำคัญเช่นกัน เพราะส่งผลต่อโครงสร้างจุลภาคของจุดบัดกรีและความน่าเชื่อถือในระยะยาว

ทำความสะอาด

หลังจากการบัดกรีแบบรีโฟลว์ ขั้นตอนการทำความสะอาดเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อขจัดคราบฟลักซ์และสิ่งสกปรกอื่นๆ ออกจากชิ้นส่วน ความจำเป็นและวิธีการทำความสะอาดขึ้นอยู่กับประเภทของบัดกรีและความต้องการของผลิตภัณฑ์สุดท้าย

มีแนวทางหลักสองแบบในการทำความสะอาดใน SMT assembly:

1. แนวทางหลักสองแบบในการทำความสะอาดในกระบวนการประกอบ SMT:
2. กระบวนการทำความสะอาด: เมื่อจำเป็นต้องทำความสะอาด มักใช้สารทำความสะอาดและอุปกรณ์เฉพาะทาง ซึ่งอาจรวมถึงระบบพ่นในอากาศ, เครื่องทำความสะอาดอัลตราโซนิก, หรือ vapor degreasers วิธีการทำความสะอาดขึ้นอยู่กับปัจจัยต่าง ๆ เช่น ชนิดของคราบสกปรก ความไวของส่วนประกอบต่อกระบวนการทำความสะอาด และข้อพิจารณาด้านสิ่งแวดล้อม

การทำความสะอาดเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการประกอบที่ใช้ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงหรือที่ต้องการความน่าเชื่อถือสูง เช่น อวกาศหรือการแพทย์ การทำความสะอาดอย่างถูกต้องสามารถปรับปรุงความน่าเชื่อถือในระยะยาวของการประกอบโดยการป้องกันการกัดกร่อนและลดความเสี่ยงของการรั่วไหลของไฟฟ้า

การตรวจสอบ

ดำเนินการตรวจสอบอย่างละเอียดในขั้นตอนนี้เพื่อให้แน่ใจว่าการประกอบตรงตามข้อกำหนดทั้งหมด

1. การตรวจสอบด้วยแสงออปติคอลอัตโนมัติ (AOI): ระบบ AOI ใช้กล้องความละเอียดสูงและอัลกอริทึมการประมวลผลภาพที่ซับซ้อนเพื่อค้นหาข้อบกพร่อง เช่น ชิ้นส่วนที่ขาด, การวางชิ้นส่วนผิด, การเชื่อมต่อบัดกรีที่ไม่ดี และสะพานบัดกรี
2. การตรวจสอบด้วยรังสีเอกซ์: ซึ่งมีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการตรวจสอบการเชื่อมต่อบัดกรีที่ซ่อนอยู่ เช่น ใต้ชิ้นส่วน BGA ระบบรังสีเอกซ์สามารถตรวจจับโพรงในบัดกรี, การบัดกรีไม่เพียงพอ และข้อบกพร่องอื่น ๆ ที่มองไม่เห็นจากผิวหน้า
3. การทดสอบในวงจร (ICT): แม้จะไม่ใช่วิธีการตรวจสอบโดยตรง แต่ ICT สามารถตรวจจับข้อบกพร่องในการผลิตและชิ้นส่วนที่เสียหายโดยการใช้สัญญาณไฟฟ้าไปยังวงจรและวัดผลตอบสนอง
4. การทดสอบฟังก์ชัน: ซึ่งเกี่ยวข้องกับการจ่ายไฟให้กับการประกอบและตรวจสอบว่ามันทำงานตามวัตถุประสงค์อย่างถูกต้อง

วิธีการตรวจสอบเหล่านี้มักใช้ร่วมกันเพื่อให้แน่ใจในคุณภาพอย่างครอบคลุม ข้อมูลที่รวบรวมระหว่างการตรวจสอบยังสามารถใช้ปรับปรุงขั้นตอนก่อนหน้า สร้างวงจรย้อนกลับที่ช่วยปรับปรุงคุณภาพอย่างต่อเนื่อง

การซ่อมและทดสอบใหม่

บางชุดประกอบอาจล้มเหลวในการตรวจสอบและจะเข้าสู่ขั้นตอนการซ่อมแซมและทดสอบใหม่

การซ่อมใน SMT อาจเป็นเรื่องท้าทายเนื่องจากขนาดของส่วนประกอบที่เล็กและความหนาแน่นของ PCB สมัยใหม่ ซึ่งมักต้องใช้เครื่องมือเฉพาะ เช่น สถานีซ่อมด้วยลมร้อนหรือระบบให้ความร้อนด้วยอินฟราเรด ช่างเทคนิคที่มีความชำนาญใช้เครื่องมือนี้เพื่อถอดและเปลี่ยนส่วนประกอบที่เสียหายหรือแก้ไขข้อบกพร่องอื่น ๆ เช่น สะพานบัดกรี

หลังจากการซ่อม ชุดประกอบจะถูกทดสอบซ้ำเพื่อให้แน่ใจว่าการซ่อมสำเร็จและไม่มีปัญหาใหม่เกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการซ่อม ซึ่งอาจรวมถึงการทำซ้ำขั้นตอนการตรวจสอบบางส่วนหรือทั้งหมดตามที่อธิบายไว้ก่อนหน้านี้ กระบวนการซ่อมและทดสอบซ้ำเป็นสิ่งสำคัญเพื่อเพิ่มผลผลิตสูงสุดและลดของเสีย การป้องกันข้อบกพร่องผ่านการควบคุมกระบวนการมักมีต้นทุนที่คุ้มค่ากว่าการพึ่งพาการซ่อมมากเกินไป ดังนั้น ข้อมูลจากกระบวนการซ่อมมักถูกวิเคราะห์เพื่อระบุปัญหาที่เกิดซ้ำ ซึ่งสามารถแก้ไขได้ในขั้นตอนก่อนหน้าของกระบวนการผลิต

อุปกรณ์สาย SMT ที่จำเป็น

สาย SMT ที่มีประสิทธิภาพและได้ผลดีขึ้นอยู่กับชุดอุปกรณ์เฉพาะทางแต่ละชิ้น เครื่องจักรแต่ละชิ้นมีบทบาทในกระบวนการประกอบ

SMT Loader

SMT loader ซึ่งรู้จักกันในชื่อแมกกาซีนโหลดเดอร์หรือบอร์ดโหลดเดอร์ เป็นจุดเริ่มต้นของสายการประกอบ SMT มันจะป้อน PCB เปล่าเข้าสู่สายการผลิตโดยอัตโนมัติในอัตราที่คงที่

คุณสมบัติหลักของเครื่องโหลด SMT รวมถึง:

• ความจุในการรองรับแมกกาซีน PCB หลายชุด
• ความเร็วในการโหลดที่ปรับได้เพื่อให้เข้ากับจังหวะของสายการผลิต
• ความเข้ากันได้กับขนาดและความหนาของ PCB ต่าง ๆ
• เซ็นเซอร์เพื่อตรวจจับการมีอยู่และทิศทางของ PCB
• การบูรณาการกับระบบควบคุมโดยรวมของสายการผลิตเพื่อการทำงานที่ราบรื่น

ประสิทธิภาพของเครื่องโหลด SMT ช่วยรักษาการไหลของบอร์ดอย่างต่อเนื่องผ่านกระบวนการประกอบ ลดเวลาหยุดทำงานและเพิ่มผลผลิตสูงสุด

เครื่องพิมพ์สแตนซิล

เครื่องพิมพ์สแตนซิล หรือเครื่องพิมพ์สารละลายบัดกรี ใช้สารละลายบัดกรีกับ PCB ในตำแหน่งและปริมาณที่แม่นยำ ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อคุณภาพของการเชื่อมบัดกรีและความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์สุดท้าย

เครื่องพิมพ์สแตนซิลสมัยใหม่มักมีคุณสมบัติ:

• ระบบการจัดแนวที่แม่นยำสูงเพื่อการลงทะเบียนสแตนซิลกับบอร์ดอย่างถูกต้อง
• การควบคุมแรงดันและความเร็วของสารละลายบัดกรีที่ตั้งโปรแกรมได้
• ระบบทำความสะอาดสแตนซิลอัตโนมัติ
• ระบบวิชันสำหรับการตรวจสอบสารละลายบัดกรีและการยืนยันการจัดแนว
• ความสามารถในการรองรับความหนาของสแตนซิลและขนาดบอร์ดที่แตกต่างกัน

ความแม่นยำและความสามารถในการทำซ้ำของเครื่องพิมพ์สแตนซิลเป็นสิ่งสำคัญ ความผิดพลาดในขั้นตอนนี้อาจนำไปสู่ข้อบกพร่องที่ยากหรือเป็นไปไม่ได้ที่จะแก้ไขในภายหลัง

เครื่องเลือกและวางชิ้นส่วน

เครื่องเลือกและวาง ซึ่งมักถือเป็นหัวใจของสายการผลิต SMT รับผิดชอบในการวางชิ้นส่วนบน PCB อย่างแม่นยำ เครื่องเหล่านี้ผสมผสานหุ่นยนต์ความแม่นยำ ระบบวิสัยทัศน์ขั้นสูง และซอฟต์แวร์ที่ซับซ้อนเพื่อให้ได้การวางชิ้นส่วนที่รวดเร็วและแม่นยำ

คุณสมบัติหลัก:

• หัววางหลายหัวสำหรับการวางชิ้นส่วนพร้อมกัน
• ระบบวิสัยทัศน์สำหรับการรู้จำและการจัดแนวชิ้นส่วน
• ความสามารถในการรองรับประเภทและขนาดของชิ้นส่วนที่หลากหลาย
• ความแม่นยำในการวางสูง (มักถึงระดับไมโครเมตร)
• ระบบป้อนอาหารที่ยืดหยุ่นเพื่อรองรับบรรจุภัณฑ์ชิ้นส่วนต่าง ๆ
• ซอฟต์แวร์สำหรับปรับปรุงลำดับการวางชิ้นส่วนและประสิทธิภาพของเครื่อง

เครื่องระดับสูงสามารถวางชิ้นส่วนได้หลายหมื่นชิ้นต่อชั่วโมงด้วยความแม่นยำที่ยอดเยี่ยม

เตาอบรีฟโลว์

เตาอบรีฟโลว์เป็นที่ที่บาเรียงตะกั่วละลายเพื่อสร้างการเชื่อมต่อไฟฟ้าและกลไกถาวรระหว่างชิ้นส่วนและ PCB

คุณสมบัติหลัก:

• โซนความร้อนหลายโซนสำหรับการควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำ
• ความสามารถในการเก็บและใช้งานโปรไฟล์อุณหภูมิหลายแบบ
• ตัวเลือกบรรยากาศไนโตรเจนเพื่อคุณภาพการเชื่อมต่อที่ดีขึ้น
• ระบบระบายความร้อนเพื่อควบคุมอัตราการเย็นตัวหลังจากการรีฟโลว์
• ระบบสายพานลำเลียงที่สามารถปรับความเร็วและความกว้างได้
• ความสามารถในการตรวจสอบและบันทึกข้อมูลเพื่อการควบคุมกระบวนการและการติดตาม

เครื่องปล่อยชิ้นส่วน SMT

เครื่องปล่อยชิ้นส่วน SMT ซึ่งตั้งอยู่ที่ปลายเตารีฟโลว์ จะทำการนำ PCB ที่ประกอบแล้วออกจากสายการผลิต ซึ่งสำคัญต่อการรักษาไหล่ของการผลิตและปกป้องชิ้นส่วนที่เพิ่งเชื่อม

คุณสมบัติประกอบด้วย:

• ความสามารถในการรองรับบอร์ดที่มีขนาดและน้ำหนักต่าง ๆ
• การจัดการอย่างอ่อนโยนเพื่อหลีกเลี่ยงการรบกวนชิ้นส่วนในขณะที่ยังคงเย็นตัวจากการเชื่อม
• การบูรณาการกับระบบควบคุมสายการผลิตเพื่อการทำงานที่ประสานกัน
• ตัวเลือกสำหรับการคัดแยกหรือจัดกลุ่มบอร์ดตามเกณฑ์ที่กำหนดไว้ล่วงหน้า
• ความสามารถในการเชื่อมต่อกับกระบวนการหรือสถานีตรวจสอบในภายหลัง

การปล่อยชิ้นส่วนอย่างมีประสิทธิภาพช่วยรักษาจังหวะการผลิตและรับประกันว่าชิ้นส่วนที่เสร็จสมบูรณ์จะได้รับการจัดการอย่างเหมาะสมเพื่อป้องกันความเสียหาย

อุปกรณ์ตรวจสอบสารละลายโลหะ (SPI)

การตรวจสอบสารละลายโลหะ (SPI) ใช้ทันทีหลังจากกระบวนการพิมพ์สารละลายโลหะ ซึ่งเป็นการตรวจสอบคุณภาพของการวางสารละลายโลหะก่อนที่ชิ้นส่วนจะถูกวาง เพื่อให้สามารถตรวจจับและแก้ไขปัญหาการพิมพ์ได้ในระยะเริ่มต้น

คุณสมบัติหลักของระบบ SPI:

• กล้องความละเอียดสูงหรือระบบวัดด้วยเลเซอร์
• ความสามารถในการวัด 3 มิติสำหรับประเมินปริมาณและความสูงของ paste
• การตรวจสอบความเร็วสูงเพื่อให้ทันกับการผลิต
• พารามิเตอร์การตรวจสอบที่ตั้งโปรแกรมได้สำหรับการออกแบบบอร์ดที่แตกต่างกัน
• การบูรณาการกับเครื่องพิมพ์ stencil สำหรับการควบคุมกระบวนการแบบปิดวงจร
• ความสามารถในการบันทึกข้อมูลและวิเคราะห์เพื่อปรับปรุงกระบวนการ

ระบบ SPI ช่วยป้องกันข้อบกพร่องที่จะแพงมากขึ้นหากแก้ไขในภายหลัง โดยการตรวจจับปัญหาเช่น paste ไม่เพียงพอ, paste เกิน, หรือการวาง deposit ที่ไม่ตรงกันในช่วงต้นของกระบวนการ

ระบบการตรวจสอบด้วยแสงออปติคอลอัตโนมัติ (AOI)

ระบบ AOI ใช้กล้องความละเอียดสูงและอัลกอริทึมการประมวลผลภาพที่ซับซ้อนเพื่อระบุปัญหาเช่นชิ้นส่วนขาดหรือวางไม่ตรงกัน, การเชื่อมต่อบัดกรีที่ไม่ดี, และสะพานบัดกรี

ระบบ AOI:

• กล้องหลายตัวสำหรับการตรวจสอบบอร์ดจากมุมต่าง ๆ
• ภาพความละเอียดสูงสำหรับการตรวจจับรายละเอียดเล็ก ๆ
• เกณฑ์การตรวจสอบที่ตั้งโปรแกรมได้สำหรับการออกแบบบอร์ดที่แตกต่างกัน
• การตรวจสอบความเร็วสูงเพื่อให้ทันกับการผลิต
• การบูรณาการกับระบบควบคุมสายการผลิตเพื่อการจัดการบอร์ดที่ล้มเหลวโดยอัตโนมัติ
• ความสามารถในการบันทึกข้อมูลและวิเคราะห์เพื่อปรับปรุงกระบวนการ

ระบบ AOI ช่วยให้สามารถตรวจจับข้อบกพร่องที่อาจพลาดได้ด้วยการตรวจสอบด้วยสายตาเท่านั้น พวกเขาสามารถวางตำแหน่งได้ในจุดต่าง ๆ ของสาย SMT โดยการตรวจสอบหลังการรีฟโลว์เป็นเรื่องปกติเป็นพิเศษ

ระบบตรวจสอบด้วยรังสีเอกซ์อัตโนมัติ (AXI)

ระบบตรวจสอบด้วยรังสีเอกซ์อัตโนมัติ (AXI) เสริมด้วย AOI โดยอนุญาตให้ตรวจสอบจุดบัดกรีที่ซ่อนอยู่และคุณสมบัติภายในของส่วนประกอบ ซึ่งมีคุณค่าสำหรับการตรวจสอบส่วนประกอบแบบบอร์ดกริดบอล (BGA) ชุดแพ็คเกจขนาดชิป และอุปกรณ์อื่น ๆ ที่จุดบัดกรีไม่สามารถมองเห็นได้จากพื้นผิว

คุณสมบัติของ AXI:

• ภาพรังสีเอกซ์ความละเอียดสูง
• ความสามารถในการตรวจสอบ 2D และ 3D
• เกณฑ์การตรวจสอบที่ตั้งโปรแกรมได้สำหรับประเภทส่วนประกอบต่าง ๆ
• ระบบจัดการอัตโนมัติสำหรับการตรวจสอบความเร็วสูง
• การป้องกันรังสีเพื่อความปลอดภัยของผู้ปฏิบัติงาน
• อัลกอริทึมการประมวลผลภาพขั้นสูงสำหรับการตรวจจับข้อบกพร่อง

ระบบ AXI มีคุณค่าสำหรับการใช้งานที่ต้องการความน่าเชื่อถือสูง ซึ่งคุณภาพของจุดบัดกรีที่ซ่อนอยู่เป็นสิ่งสำคัญ พวกเขาสามารถตรวจจับปัญหาเช่นโพรงในจุดบัดกรี, บัดกรีไม่เพียงพอ, และข้อบกพร่องภายในของส่วนประกอบที่ไม่สามารถตรวจจับได้ด้วยวิธีการตรวจสอบอื่น ๆ

ประเภทของการวางผังสาย SMT ที่แตกต่างกัน

การวางผังสาย SMT สามารถส่งผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพ ความยืดหยุ่น และการทำงานโดยรวม การวางผังที่แตกต่างกันเหมาะสมกับความต้องการในการผลิต สถานที่โรงงาน และกลยุทธ์การผลิตที่แตกต่างกัน

การวางผังในแนวสาย

การวางผังในแนวสายอาจเป็นการกำหนดค่าที่ตรงไปตรงมาที่สุดสำหรับสาย SMT ในการจัดเรียงนี้ เครื่องจักรจะถูกวางในแนวตรงตามลำดับของกระบวนการประกอบ

ลักษณะสำคัญ:

• ไหลของ PCB แบบง่ายและเป็นเส้นตรงผ่านกระบวนการผลิต
• เข้าใจง่ายและจัดการได้ง่าย
• การใช้พื้นที่ในชั้นอย่างมีประสิทธิภาพสำหรับการผลิตขนาดเล็ก
• เหมาะสำหรับสถานที่ที่มีพื้นที่ยาวและแคบ

แม้ว่าการจัดวางแบบในสายจะเรียบง่ายและเข้าใจง่าย แต่ก็อาจไม่ใช่การใช้พื้นที่ที่มีประสิทธิภาพที่สุดสำหรับปริมาณการผลิตที่มากขึ้น นอกจากนี้ยังอาจมีความยืดหยุ่นน้อยกว่าหากต้องรองรับขนาดบอร์ดหรือประเภทผลิตภัณฑ์ที่แตกต่างกัน

การจัดวางแบบ U-Shaped

การจัดวางแบบ U-shape จัดวางอุปกรณ์ SMT ในรูปแบบ U โดยมีจุดเข้าและออกใกล้กัน การจัดวางนี้เป็นที่นิยมในหลายสภาพแวดล้อมการผลิตเนื่องจากมีประสิทธิภาพและความยืดหยุ่น

ข้อได้เปรียบหลัก:

• ลดระยะการเดินสำหรับผู้ปฏิบัติงาน
• ง่ายต่อการควบคุมและสื่อสารในสายการผลิต
• ความยืดหยุ่นในการปรับเปลี่ยนการไหลของการผลิต
• การใช้พื้นที่อย่างมีประสิทธิภาพ โดยเฉพาะในโรงงานที่มีพื้นที่เป็นสี่เหลี่ยมหรือรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า

การจัดวางแบบ U-shape อาจเป็นประโยชน์อย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมการผลิตแบบ Lean เนื่องจากช่วยส่งเสริมการสื่อสารที่ดีขึ้นและการตอบสนองต่อปัญหาได้รวดเร็วขึ้น

การจัดวางแบบ L-Shaped

การจัดวางแบบ L-shape ตามชื่อแสดง จัดวางอุปกรณ์ในรูปแบบ L ซึ่งเป็นทางออกที่มีประสิทธิภาพเมื่อข้อจำกัดด้านพื้นที่ไม่อนุญาตให้ใช้การจัดวางแบบ U-shape เต็มรูปแบบ

ลักษณะสำคัญ:

• การใช้พื้นที่มุมในโรงงานผลิตอย่างมีประสิทธิภาพ
• สามารถรองรับสายการผลิตที่ยาวขึ้นในโรงงานที่มีความกว้างจำกัด
• อนุญาตให้ได้รับประโยชน์บางประการของการจัดวางแบบ U-shape เช่น การลดระยะการเดิน

การจัดวางแบบ L-shape สามารถเป็นประโยชน์อย่างยิ่งในโรงงานที่มีคุณลักษณะทางสถาปัตยกรรมหรือการวางตำแหน่งอุปกรณ์อื่น ๆ ที่จำเป็นต้องทำงานรอบมุม

การจัดวางแบบ Cellular

การจัดวางแบบ Cellular จัดกลุ่มเครื่องจักรที่เกี่ยวข้องเข้าด้วยกันเป็นเซลล์ แต่ละเซลล์มุ่งเน้นการผลิตผลิตภัณฑ์หรือกลุ่มผลิตภัณฑ์เฉพาะ การจัดวางนี้เหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับโรงงานที่ผลิตสินค้าหลากหลายในปริมาณน้อย

ข้อได้เปรียบหลัก:

• ความยืดหยุ่นสูงในการผลิตสินค้าหลากหลาย
• ลดเวลาการตั้งค่าเมื่อเปลี่ยนผลิตภัณฑ์
• ปรับปรุงความคุ้นเคยของผู้ปฏิบัติงานกับสายผลิตภัณฑ์เฉพาะ
• สามารถปรับปรุงคุณภาพโดยให้ความเชี่ยวชาญเฉพาะด้าน

การจัดวางแบบ Cellular สามารถมีประสิทธิภาพเป็นพิเศษในสภาพแวดล้อมที่ต้องการเปลี่ยนสายการผลิตอย่างรวดเร็ว หรือเมื่อผลิตภัณฑ์ต่าง ๆ ต้องการกระบวนการที่แตกต่างกันอย่างมาก

การจัดวางแบบ Turret

การจัดวางแบบ Turret วางเครื่องวางชิ้นส่วนกลาง (มักเป็นเครื่องยิงชิปความเร็วสูง) ไว้ที่ศูนย์กลาง โดยมีอุปกรณ์อื่น ๆ จัดเรียงรอบ ๆ ในรูปแบบวงกลมหรือกึ่งวงกลม

ลักษณะสำคัญ:

• เหมาะสำหรับการวางชิ้นส่วนขนาดเล็กด้วยความเร็วสูง
• สามารถทำความเร็วในการผลิตได้สูงมากสำหรับบางประเภทของบอร์ด
• การใช้พื้นที่อย่างมีประสิทธิภาพสำหรับฟังก์ชันการวางตำแหน่ง

การจัดวางหอคอยเป็นที่นิยมรองลงมาจากการกำหนดค่าบางแบบ และมักใช้ในสภาพแวดล้อมการผลิตปริมาณสูง ซึ่งต้องการวางชิ้นส่วนขนาดเล็กจำนวนมากและคล้ายกันอย่างรวดเร็ว

การจัดวางแบบ Dual Lane

การจัดวางแบบ dual lane ประกอบด้วยสาย SMT สองสายที่วิ่งคู่ขนานกัน การกำหนดค่านี้สามารถเพิ่มผลผลิตได้อย่างมีนัยสำคัญและให้ความยืดหยุ่นในการผลิต

ข้อได้เปรียบหลักประกอบด้วย:

• ความสามารถในการผลิตที่เพิ่มขึ้นโดยไม่ต้องเพิ่มพื้นที่พื้น
• ความยืดหยุ่นในการดำเนินการผลิตสินค้าต่าง ๆ บนแต่ละสาย
• ความซ้ำซ้อนในกรณีที่อุปกรณ์ล้มเหลวบนหนึ่งในสาย
• สามารถใช้แยกการผลิตปริมาณสูงและปริมาณต่ำ

การจัดวางแบบ dual lane มักใช้ในสภาพแวดล้อมการผลิตปริมาณสูง ซึ่งการเพิ่มผลผลิตเป็นสิ่งสำคัญ

การจัดวางแบบโมดูลาร์

การจัดวางแบบโมดูลาร์ใช้หน่วยมาตรฐานที่สามารถปรับเปลี่ยนหรือขยายได้ง่าย แต่ละโมดูลมักประกอบด้วยอุปกรณ์ SMT ครบชุด

ข้อดีของการจัดวางแบบโมดูลาร์:

• ความยืดหยุ่นสูงในการปรับความสามารถในการผลิต
• ง่ายต่อการปรับขยายการผลิตขึ้นหรือลง
• สามารถอำนวยความสะดวกในการบำรุงรักษาและอัปเกรดได้ง่ายขึ้น
• อนุญาตให้ประมวลผลแบบขนานของผลิตภัณฑ์ต่าง ๆ ได้

การวางผังแบบโมดูลาร์มีประโยชน์อย่างยิ่งในอุตสาหกรรมที่สายผลิตภัณฑ์เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วหรือความต้องการที่ผันผวน เนื่องจากช่วยให้สามารถปรับเปลี่ยนความจุและความสามารถในการผลิตได้อย่างรวดเร็ว

การวางผังแบบผสม (Hybrid Layout)

การวางผังแบบผสมหรือไฮบริดผสมผสานองค์ประกอบจากประเภทการวางผังต่าง ๆ เพื่อสร้างโซลูชันที่ปรับแต่งให้เหมาะสมที่สุดกับความต้องการในการผลิตเฉพาะ

ลักษณะสำคัญ:

• ปรับให้เหมาะสมกับความต้องการในการผลิตเฉพาะ
• สามารถรวมข้อดีของประเภทการวางผังหลายแบบเข้าด้วยกัน
• อาจพัฒนาขึ้นตามกาลเวลาเมื่อความต้องการในการผลิตเปลี่ยนแปลง

การวางผังแบบผสมมักเป็นผลมาจากการวิเคราะห์อย่างรอบคอบของกระแสการผลิต ข้อจำกัดด้านพื้นที่ และความต้องการเฉพาะของผลิตภัณฑ์ พวกมันสามารถมีประสิทธิภาพสูงเมื่อออกแบบอย่างดี แต่ต้องการการวางแผนอย่างรอบคอบเพื่อให้แน่ใจว่ามีประสิทธิภาพสูงสุด

ข้อดีของการใช้สาย SMT

สาย SMT ได้ปฏิวัติการผลิตอิเล็กทรอนิกส์ โดยนำเสนอข้อได้เปรียบมากมายเหนือวิธีการประกอบผ่านรูแบบดั้งเดิม แล้วข้อได้เปรียบเหล่านี้จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการผลิตของคุณอย่างไร?

ความหนาแน่นของส่วนประกอบที่สูงขึ้น

ข้อได้เปรียบหลักของ SMT คือความสามารถในการบรรลุความหนาแน่นของส่วนประกอบบน PCB ที่สูงขึ้นมาก เนื่องจากปัจจัยหลายประการ:

• ขนาดส่วนประกอบที่เล็กลง: SMD มักมีขนาดเล็กกว่ารุ่นผ่านรูของมันมาก
• การติดตั้งสองด้าน: SMT ช่วยให้สามารถติดตั้งส่วนประกอบบนทั้งสองด้านของ PCB ได้
• ระยะห่างของขาแบบลดลง: SMD มักมีระยะห่างของขาที่ใกล้ชิดกันมากขึ้น ซึ่งช่วยให้สามารถวางผังได้อย่างกะทัดรัดมากขึ้น

ความหนาแน่นของส่วนประกอบที่สูงขึ้นนี้ช่วยให้สามารถสร้างวงจรที่ซับซ้อนมากขึ้นในรูปแบบที่มีขนาดเล็กลง ซึ่งเหมาะสำหรับการพัฒนาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพา ตัวอย่างเช่น สมาร์ทโฟนรุ่นใหม่สามารถบรรจุฟังก์ชันการทำงานที่น่าทึ่งไว้ในพื้นที่ขนาดเล็ก ซึ่งเป็นไปไม่ได้หากไม่มี SMT

ผลิตภัณฑ์ที่มีขนาดเล็กลงและเบาขึ้น

ความสามารถในการสร้าง PCB ที่หนาแน่นมากขึ้นแปลเป็นผลิตภัณฑ์ปลายที่มีขนาดเล็กและเบาขึ้น ข้อได้เปรียบนี้มีผลกระทบในวงกว้างในอุตสาหกรรมต่าง ๆ:

• อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค: ช่วยให้ผลิตสมาร์ทโฟนแบบบาง แล็ปท็อปน้ำหนักเบา และอุปกรณ์สวมใส่ที่มีขนาดกะทัดรัด
• ยานยนต์: ช่วยให้สามารถบรรจุระบบอิเล็กทรอนิกส์มากขึ้นในยานพาหนะโดยไม่เพิ่มน้ำหนักอย่างมีนัยสำคัญ
• อวกาศ: สำคัญสำหรับการลดน้ำหนักของระบบอาวีโอเนิกส์ ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพเชื้อเพลิงและความสามารถในการบรรทุก
• อุปกรณ์ทางการแพทย์: ช่วยให้พัฒนาระบบอุปกรณ์ทางการแพทย์ขนาดเล็กและพกพาสะดวก รวมถึงอุปกรณ์ฝังตัว

แนวโน้มการทำให้มีขนาดเล็กลงในอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งส่วนใหญ่เกิดจาก SMT ได้ปรับปรุงความสามารถในการพกพาและเปิดโอกาสให้กับการใช้งานใหม่ ๆ ที่ก่อนหน้านี้ไม่สามารถทำได้เนื่องจากข้อจำกัดด้านขนาด

ประสิทธิภาพไฟฟ้าที่ดีขึ้น

SMT มีข้อได้เปรียบหลายประการในด้านประสิทธิภาพไฟฟ้า:

• เส้นทางการเชื่อมต่อที่สั้นลง: ขนาดที่ลดลงของ SMD และการติดตั้งโดยตรงบนพื้นผิว PCB ทำให้เส้นทางไฟฟ้าสั้นลง
• ความจุและความเหนี่ยวนำ parasitic ที่ต่ำลง: ขาเชื่อมที่สั้นลงและขนาดส่วนประกอบที่เล็กลงช่วยลดผลกระทบทางไฟฟ้าที่ไม่ต้องการ
• ประสิทธิภาพความถี่สูงที่ดีขึ้น: SMT มีข้อได้เปรียบอย่างมากสำหรับการใช้งานความถี่สูงเนื่องจากความเหนี่ยวนำของขาที่ลดลง

การปรับปรุงประสิทธิภาพไฟฟ้าเหล่านี้มีความสำคัญในวงจรดิจิทัลความเร็วสูง การใช้งาน RF และอิเล็กทรอนิกส์กำลัง ตัวอย่างเช่น ประสิทธิภาพความถี่สูงที่ดีขึ้นของ SMT ได้เป็นแรงผลักดันสำคัญในการพัฒนาเทคโนโลยีการสื่อสารไร้สายที่เร็วขึ้น

การประหยัดต้นทุน

แม้ว่าการลงทุนเริ่มต้นในอุปกรณ์ SMT อาจมีมูลค่าสูง แต่เทคโนโลยีนี้ให้การประหยัดต้นทุนอย่างมีนัยสำคัญในระยะยาว:

• ต้นทุนวัสดุที่ลดลง: SMDs มักใช้วัสดุน้อยกว่าชิ้นส่วนแบบผ่านรู
• ความเร็วในการผลิตที่สูงขึ้น: การประกอบ SMT อัตโนมัติเร็วกว่าแบบผ่านรูมาก
• ต้นทุนแรงงานที่ต่ำลง: การอัตโนมัติในระดับสูงของ SMT ช่วยลดความจำเป็นในการประกอบด้วยมือ
• ผลผลิตที่ดีขึ้น: การควบคุมกระบวนการขั้นสูงในสาย SMT สามารถนำไปสู่ข้อบกพร่องน้อยลงและผลผลิตที่สูงขึ้น

การประหยัดต้นทุนเหล่านี้มีความสำคัญเป็นพิเศษในสถานการณ์การผลิตปริมาณสูง ความสามารถในการผลิตหน่วยมากขึ้นในเวลาน้อยลงพร้อมข้อบกพร่องน้อยลงสามารถปรับปรุงผลกำไรของผู้ผลิตได้อย่างมาก

ประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้น

สาย SMT มีประสิทธิภาพมากกว่าวิธีการประกอบแบบดั้งเดิม:

• ความเร็วในการประกอบที่รวดเร็วขึ้น: เครื่องคัดเลือกและวางสามารถวางชิ้นส่วนได้หลายพันชิ้นต่อชั่วโมง
• การประมวลผลแบบขนาน: สาย SMT หลายสายอนุญาตให้ประมวลผลบอร์ดหลายแผ่นพร้อมกัน
• การจัดการที่ลดลง: เมื่อบอร์ดเข้าสู่สาย SMT มักต้องการการแทรกแซงของมนุษย์น้อยที่สุดจนกว่าจะเสร็จสมบูรณ์
• การเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว: อุปกรณ์ SMT สมัยใหม่สามารถปรับเปลี่ยนได้อย่างรวดเร็วสำหรับผลิตภัณฑ์ต่าง ๆ

ประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นนี้ช่วยลดเวลาการผลิตและทำให้ผู้ผลิตสามารถตอบสนองต่อความต้องการของตลาดได้ดีขึ้น ช่วยให้เวลานำสั้นลงและตารางการผลิตมีความยืดหยุ่นมากขึ้น

ความสมบูรณ์ของสัญญาณที่ดีขึ้น

ความสมบูรณ์ของสัญญาณเป็นสิ่งสำคัญในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ เนื่องจากความเร็วของนาฬิกาและอัตราข้อมูลยังคงเพิ่มขึ้น:

• การลดการรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า: สายไฟที่สั้นลงและพื้นที่วงจรที่เล็กลงในดีไซน์ SMT ช่วยลด EMI
• ความต้านทานที่สม่ำเสมอ: การวางผังของส่วนประกอบ SMT ที่คาดการณ์ได้และสม่ำเสมอช่วยให้ควบคุมความต้านทานของเส้นทางได้ดีขึ้น
• การรบกวนสัญญาณข้าม: เส้นทางการเชื่อมต่อที่สั้นลงและส่วนประกอบที่เล็กลงสามารถลดการรบกวนสัญญาณระหว่างเส้นทางที่อยู่ติดกัน

ความสามารถในการอัตโนมัติ

SMT เหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับการอัตโนมัติ ซึ่งนำมาซึ่งประโยชน์หลายประการ:

• ความสม่ำเสมอ: กระบวนการอัตโนมัติช่วยให้การวางตำแหน่งและการบัดกรีส่วนประกอบเป็นไปอย่างสม่ำเสมอ
• ความแม่นยำ: อุปกรณ์ SMT สามารถทำให้การวางตำแหน่งแม่นยำในระดับไมโครเมตร
• ความสามารถในการติดตาม: ระบบอัตโนมัติสามารถบันทึกข้อมูลการผลิตอย่างละเอียดเพื่อการควบคุมคุณภาพและการปรับปรุงกระบวนการ
• ความสามารถในการขยาย: สายการผลิต SMT สามารถขยายได้ง่ายเพื่อรองรับความต้องการการผลิตที่เพิ่มขึ้น

ระดับการอัตโนมัติสูงใน SMT ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตและเสริมสร้างการควบคุมคุณภาพ ระบบตรวจสอบ AOI และ X-ray สามารถตรวจจับข้อบกพร่องที่อาจพลาดโดยผู้ตรวจสอบด้วยตนเอง เพื่อให้แน่ใจว่าคุณภาพและความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์สูงขึ้น

ข้อเสียของการใช้สาย SMT

ข้อเสียที่อาจเกิดขึ้น:

ความยากลำบากในการประกอบและซ่อมแซมด้วยมือ

SMT เพิ่มความยากลำบากในการประกอบและซ่อมแซมด้วยมือ:

• ขนาดส่วนประกอบเล็ก: สาร SMD หลายชนิดมีขนาดเล็กมาก ทำให้ยากต่อการจัดการโดยไม่ใช้เครื่องมือเฉพาะทาง
• สายไฟที่มีระยะห่างละเอียด: ระยะห่างระหว่างสายไฟของส่วนประกอบที่ใกล้กันอาจทำให้การบัดกรีด้วยมือเป็นไปได้ยากและเพิ่มความเสี่ยงของสะพานบัดกรี
• การเข้าถึงที่จำกัด: ในบอร์ดที่แน่นหนา การเข้าถึงชิ้นส่วนแต่ละชิ้นเพื่อซ่อมแซมอาจเป็นปัญหาได้

ปัจจัยเหล่านี้สามารถนำไปสู่ปัญหาหลายประการ:

• ความต้องการทักษะที่เพิ่มขึ้น: ช่างเทคนิคจำเป็นต้องได้รับการฝึกอบรมและมีประสบการณ์เฉพาะด้านเพื่อทำงานกับชุดประกอบ SMT ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
• เวลาซ่อมแซมที่นานขึ้น: ความซับซ้อนของบอร์ด SMT อาจเพิ่มเวลาที่ใช้ในการวิเคราะห์และซ่อมแซม
• ต้นทุนการซ่อมแซมที่สูงขึ้น: อุปกรณ์เฉพาะทางและแรงงานที่มีทักษะสำหรับการซ่อม SMT อาจมีราคาสูงกว่าการเทคโนโลยีผ่านรู

เพื่อแก้ไขความท้าทายเหล่านี้ ผู้ผลิตมักลงทุนในสถานีซ่อมแซมเฉพาะทางและให้การฝึกอบรมอย่างกว้างขวางแก่ช่างเทคนิคของพวกเขา อย่างไรก็ตาม สำหรับบางการใช้งาน ความยากในการซ่อมในสนามอาจจำเป็นต้องใช้แนวทาง “เปลี่ยนแทนซ่อม” สำหรับหน่วยที่มีปัญหา

ความท้าทายในการจัดการชิ้นส่วนขนาดเล็ก

การทำให้มีขนาดเล็กลงซึ่งทำให้ SMT ได้เปรียบก็ยังนำเสนอความท้าทายในการจัดการที่สำคัญด้วยเช่นกัน:

• การสูญเสียชิ้นส่วน: SMD ขนาดเล็กสามารถสูญหายหรือวางผิดที่ได้ง่ายในระหว่างการจัดการ
• ความไวต่อไฟฟาสถิต: SMD จำนวนมากมีความไวสูงต่อการปล่อยประจุไฟฟ้าสถิต ซึ่งต้องการขั้นตอนการจัดการที่ระมัดระวัง
• ความแม่นยำในการวางตำแหน่ง: ขนาดเล็กของชิ้นส่วนต้องการการวางตำแหน่งที่แม่นยำอย่างยิ่ง ซึ่งอาจเป็นความท้าทายแม้กับอุปกรณ์อัตโนมัติ

ความท้าทายในการจัดการเหล่านี้สามารถส่งผลกระทบต่อแง่มุมต่าง ๆ ของกระบวนการผลิต:

• เวลาการตั้งค่าที่เพิ่มขึ้น: การโหลดชิ้นส่วนขนาดเล็กเข้าไปในตัวป้อนหรือถาดสำหรับการวางตำแหน่งอัตโนมัติอาจใช้เวลานานและต้องการความใส่ใจอย่างรอบคอบ
• ปัญหาการควบคุมคุณภาพ: ชิ้นส่วนที่จัดการผิดพลาดอาจนำไปสู่ข้อบกพร่องที่ตรวจจับได้ยากจนกว่าจะถึงการทดสอบขั้นสุดท้าย
• ความซับซ้อนในการจัดการสินค้าคงคลัง: การติดตามและจัดการสินค้าคงคลังของชิ้นส่วนขนาดเล็กจำนวนมากอาจเป็นเรื่องที่ท้าทายกว่าการจัดการชิ้นส่วนผ่านรูขนาดใหญ่

เพื่อบรรเทาปัญหาเหล่านี้ ผู้ผลิตมักจะดำเนินการตามขั้นตอนการจัดการที่เข้มงวด ใช้เครื่องมือเฉพาะทางสำหรับการจัดการชิ้นส่วน และอาจใช้ระบบเก็บรักษาและดึงข้อมูลอัตโนมัติสำหรับการจัดการชิ้นส่วน

ไม่เหมาะสมสำหรับชิ้นส่วนที่อยู่ภายใต้แรงกดดันทางกลบ่อยครั้ง

SMT อาจไม่ใช่ตัวเลือกที่ดีที่สุดสำหรับชิ้นส่วนที่ถูกแรงกดดันทางกลอย่างมีนัยสำคัญ:

• ความแข็งแรงทางกลจำกัด: การเชื่อมต่อบัดกรีขนาดเล็กใน SMT ให้การสนับสนุนทางกลน้อยกว่าการเชื่อมต่อผ่านรู
• ความเปราะบางต่อการสั่นสะเทือนและแรงกระแทก: ในสภาพแวดล้อมที่มีการสั่นสะเทือนสูง ชิ้นส่วน SMT อาจมีแนวโน้มที่จะล้มเหลวมากกว่าชิ้นส่วนผ่านรู
• ปัญหาเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ: อัตราการขยายตัวทางความร้อนที่แตกต่างกันของชิ้นส่วนและ PCB อาจทำให้บัดกรีเกิดความเครียดตามกาลเวลา โดยเฉพาะในงานที่มีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูบ่อยครั้ง

ซึ่งอาจเป็นปัญหาในบางการใช้งาน:

• ตัวเชื่อมต่อ: ตัวเชื่อมต่อที่ใช้งานบ่อยอาจต้องการการติดตั้งผ่านรูเพื่อความเสถียรทางกลที่ดีกว่า
• ยานยนต์และอวกาศ: ในอุตสาหกรรมเหล่านี้ ซึ่งการสั่นสะเทือนและการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิเป็นเรื่องปกติ อาจจำเป็นต้องมีมาตรการเพิ่มเติมเพื่อให้แน่ใจในความน่าเชื่อถือของการประกอบ SMT
• อุปกรณ์อุตสาหกรรม: เครื่องจักรหนักหรืออุปกรณ์ที่ถูกแรงสั่นสะเทือนอย่างต่อเนื่องอาจต้องใช้วิธีการติดตั้งทางเลือกสำหรับชิ้นส่วนบางชนิด

นักออกแบบอาจใช้เทคนิคผสมผสานระหว่าง SMT และเทคโนโลยีผ่านรู โดยเลือกวิธีที่เหมาะสมสำหรับแต่ละชิ้นส่วนตามความต้องการทางกลเพื่อแก้ไขปัญหาเหล่านี้ เทคนิคเช่นการเติม epoxy ใต้ชิ้นส่วนสามารถใช้เพื่อเสริมความแข็งแรงทางกลของการประกอบ SMT

ความน่าเชื่อถือกับบัดกรีขนาดเล็ก

ขนาดของบัดกรีที่ลดลงใน SMT อาจนำไปสู่ปัญหาความน่าเชื่อถือที่อาจเกิดขึ้น:

• ความเสี่ยงที่เพิ่มขึ้นของช่องว่าง: บัดกรีขนาดเล็กมีแนวโน้มที่จะเกิดช่องว่างในระหว่างกระบวนการ reflow มากขึ้น
• การระบายความร้อนที่ลดลง: ขนาดเล็กอาจไม่สามารถนำความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้เกิดปัญหาการจัดการความร้อน
• ความเข้มข้นของแรงดัน: พื้นที่สัมผัสที่เล็กลงสามารถนำไปสู่ความเข้มข้นของแรงดันที่สูงขึ้นในจุดเชื่อมต่อบัดกรี ซึ่งอาจลดความน่าเชื่อถือในระยะยาว

ซึ่งสะท้อนในหลายวิธี:

• อายุการใช้งานที่ลดลง: ผลิตภัณฑ์อาจมีอายุการใช้งานที่สั้นลงเนื่องจากความล้มเหลวของจุดเชื่อมต่อบัดกรีก่อนเวลาอันควร
• ข้อผิดพลาดเป็นช่วงๆ: แรงบนจุดเชื่อมต่อบัดกรีอาจนำไปสู่ปัญหาการเชื่อมต่อเป็นช่วงๆ ซึ่งยากต่อการวินิจฉัย
• ความไวต่อสิ่งแวดล้อม: การประกอบ SMT อาจไวต่อสภาพแวดล้อมที่รุนแรง เช่น ความชื้นสูงหรือบรรยากาศที่กัดกร่อน

กลยุทธ์ต่อไปนี้มักใช้สำหรับข้อกังวลข้างต้น:

• สูตรพาสต์บัดกรีขั้นสูง: การใช้พาสต์บัดกรีที่ออกแบบมาเพื่อลดการเกิดโพรงอากาศและปรับปรุงความแข็งแรงของจุดเชื่อมต่อ
• โปรไฟล์การไหลย้อนที่ปรับให้เหมาะสม: ควบคุมกระบวนการไหลย้อนอย่างระมัดระวังเพื่อให้แน่ใจว่าการสร้างจุดเชื่อมต่อบัดกรีเป็นไปอย่างเหมาะสม
• การออกแบบเพื่อความน่าเชื่อถือ: ใช้กฎการออกแบบที่คำนึงถึงการขยายตัวทางความร้อนและแรงทางกล
• การเคลือบป้องกัน: การใช้เคลือบป้องกันเพื่อปกป้องการประกอบจากปัจจัยสิ่งแวดล้อม

กลยุทธ์เหล่านี้อาจเพิ่มความซับซ้อนและต้นทุนในกระบวนการผลิต

SMT กับ DIP: ความแตกต่างที่สำคัญ

ความแตกต่างหลักระหว่าง SMT และ DIP (Dual In-line Package) คืออะไร?

นิยาม DIP และลักษณะเฉพาะของมัน

DIP เป็นวิธีบรรจุอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบดั้งเดิมที่ได้รับความนิยมตั้งแต่ทศวรรษ 1960

DIP มีลักษณะสำคัญดังนี้:

• การติดตั้งแบบผ่านรู: ส่วนประกอบ DIP มีขาสายยาวที่ถูกแทรกผ่านรูในแผงวงจรพิมพ์ (PCB) และเชื่อมด้วยตะกั่วบัดกรีด้านตรงข้าม
• ระยะห่างของขาแบบมาตรฐาน: โดยทั่วไปคือ 0.1 นิ้ว (2.54 มม.) ระหว่างขา ซึ่งช่วยให้การแทรกด้วยมือและการสร้างต้นแบบง่ายขึ้น
• ขนาดส่วนประกอบที่ใหญ่ขึ้น: ส่วนประกอบ DIP โดยทั่วไปมีขาใหญ่กว่าคู่แข่งแบบ SMT
• การระบุขาแบบมองเห็นได้ง่าย: ขาของส่วนประกอบ DIP มองเห็นและเข้าถึงได้ง่าย ช่วยให้การประกอบด้วยมือและการแก้ไขปัญหาเป็นไปได้ง่ายขึ้น

เทคโนโลยี DIP ได้รับการใช้อย่างแพร่หลายในการใช้งานต่าง ๆ โดยเฉพาะในสถานการณ์ที่ให้ความสำคัญกับการประกอบด้วยมือ การเปลี่ยนชิ้นส่วนง่าย และการเชื่อมต่อกลไกที่แข็งแรง

ความแตกต่างในการติดตั้งส่วนประกอบ

ความแตกต่างพื้นฐานที่สุดอยู่ที่วิธีการติดตั้งส่วนประกอบบน PCB:

SMT

• ส่วนประกอบถูกติดตั้งโดยตรงบนพื้นผิวของ PCB
• ต้องการแผ่นตะกั่วบัดกรีบนพื้นผิว PCB
• อนุญาตให้วางส่วนประกอบบนทั้งสองด้านของ PCB
• ช่วยให้มีความหนาแน่นของส่วนประกอบที่สูงขึ้นเนื่องจากขนาดส่วนประกอบที่เล็กลงและไม่มีรูผ่าน

DIP (แพ็คเกจแบบดรอปอิน)

• ส่วนประกอบถูกแทรกเข้าไปในรูที่เจาะผ่าน PCB
• ต้องการรูผ่านที่เคลือบด้วยชั้นทองใน PCB
• โดยทั่วไปจำกัดการวางส่วนประกอบไว้ที่ด้านเดียวของ PCB
• ความหนาแน่นของส่วนประกอบต่ำลงเนื่องจากขนาดส่วนประกอบที่ใหญ่ขึ้นและพื้นที่ที่ต้องใช้สำหรับรูผ่าน

เปรียบเทียบวิธีการบัดกรี

กระบวนการบัดกรีก็แตกต่างกันมาก:

การบัดกรี SMT

• ใช้การบัดกรีด้วยความร้อนเป็นหลัก
• วางแผ่นบัดกรีบน PCB โดยใช้แม่พิมพ์
• ติดตั้งส่วนประกอบบนแผ่นบัดกรี
• ชิ้นส่วนทั้งหมดถูกให้ความร้อนในเตาอบ reflow จนบัดกรีละลายและสร้างจุดเชื่อมต่อ
• อนุญาตให้บัดกรีส่วนประกอบทั้งหมดพร้อมกัน
• ให้การควบคุมปริมาณบัดกรีที่ใช้ได้ดีขึ้น

การบัดกรี DIP

• โดยทั่วไปใช้การบัดกรีด้วยคลื่นหรือด้วยมือ
• ในการบัดกรีด้วยคลื่น, PCB จะผ่านคลื่นของบัดกรีเหลว
• การบัดกรีด้วยมือเป็นเรื่องปกติสำหรับการสร้างต้นแบบหรือการผลิตจำนวนต่ำ
• การบัดกรีมักทำบนด้านตรงข้ามของบอร์ดจากตำแหน่งที่ติดตั้งส่วนประกอบ
• อาจต้องใช้หลายขั้นตอนสำหรับบอร์ดสองด้าน

กระบวนการบัดกรี SMT โดยทั่วไปจะรวดเร็วกว่าและเหมาะสมกับการผลิตในปริมาณมาก ในขณะที่การบัดกรี DIP อาจให้อภัยมากกว่าในการประกอบด้วยมือและการซ่อมแซม

เปรียบเทียบการใช้งาน

พวกเขายังเหมาะสมกับประเภทของการใช้งานที่แตกต่างกัน:

การใช้งาน SMT

• อิเล็กทรอนิกส์ผู้บริโภคในปริมาณมาก (สมาร์ทโฟน แท็บเล็ต ฯลฯ)
• อุปกรณ์ขนาดกะทัดรัดที่พื้นที่เป็นสิ่งสำคัญ
• การใช้งานความถี่สูงเนื่องจากความยาวสายไฟน้อยลง
• สภาพแวดล้อมการผลิตอัตโนมัติ
• การใช้งานที่ต้องการความหนาแน่นของส่วนประกอบสูง

การใช้งาน DIP

• การสร้างต้นแบบและการผลิตในปริมาณต่ำ
• โครงการด้านการศึกษาและงานอดิเรก
• การใช้งานที่ต้องการการเปลี่ยนชิ้นส่วนง่าย
• สภาพแวดล้อมที่รุนแรงซึ่งความเครียดทางกลเป็นสิ่งที่ต้องกังวล
• ระบบเก่าและบางการใช้งานในอุตสาหกรรม

ประสิทธิภาพการผลิตและเปรียบเทียบต้นทุน

ในแง่ของประสิทธิภาพการผลิตและต้นทุนที่เกี่ยวข้อง:

SMT

• ต้นทุนอุปกรณ์เริ่มต้นที่สูงขึ้นสำหรับสายการประกอบอัตโนมัติ
• ความเร็วในการผลิตที่เร็วขึ้น โดยเฉพาะสำหรับการผลิตจำนวนมาก
• ต้นทุนแรงงานที่ต่ำลงเนื่องจากระดับของอัตโนมัติสูง
• การใช้พื้นที่ PCB อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ซึ่งอาจลดขนาดและต้นทุนของบอร์ด
• ความแม่นยำในการวางชิ้นส่วนสูงขึ้น ซึ่งอาจลดข้อบกพร่อง

DIP (แพ็คเกจแบบดรอปอิน)

• ต้นทุนอุปกรณ์เริ่มต้นที่ต่ำลง โดยเฉพาะสำหรับการประกอบด้วยมือ
• ความเร็วในการผลิตช้าลง โดยเฉพาะสำหรับบอร์ดที่ซับซ้อน
• ต้นทุนแรงงานสูงขึ้นสำหรับการประกอบด้วยมือและการบัดกรีผ่านรู
• การใช้พื้นที่ PCB อย่างมีประสิทธิภาพน้อยลง ซึ่งอาจนำไปสู่บอร์ดที่ใหญ่ขึ้นและมีราคาสูงขึ้น
• การยืดหยุ่นมากขึ้นสำหรับการประกอบด้วยมือ ซึ่งอาจลดต้นทุนการฝึกอบรมสำหรับการผลิตขนาดเล็ก

เปรียบเทียบความน่าเชื่อถือและประสิทธิภาพ

ทั้ง SMT และ DIP มีจุดแข็งและจุดอ่อนในแง่ของความน่าเชื่อถือและประสิทธิภาพ:

ความน่าเชื่อถือและประสิทธิภาพของ SMT

• ประสิทธิภาพที่ดีขึ้นในแอปพลิเคชันความถี่สูงเนื่องจากความยาวสายไฟที่สั้นลง
• อาจมีความเสี่ยงต่อแรงกดดันและการสั่นสะเทือนทางกลมากขึ้น
• ยอดเยี่ยมสำหรับการสร้างอุปกรณ์ที่มีขนาดกะทัดรัดและน้ำหนักเบา
• อาจต้องการการจัดการความร้อนที่ระมัดระวังมากขึ้นเนื่องจากความหนาแน่นของส่วนประกอบที่สูงขึ้น
• โดยทั่วไปเหมาะสมกว่าสำหรับส่วนประกอบที่มีระยะห่างละเอียดและจำนวนพินสูง

ความน่าเชื่อถือและประสิทธิภาพของ DIP

• การเชื่อมต่อทางกลที่แข็งแรงขึ้น เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีความเครียดสูง
• ง่ายต่อการเปลี่ยนชิ้นส่วนแต่ละชิ้นเพื่อซ่อมหรืออัปเกรด
• โดยทั่วไปประสิทธิภาพความถี่ต่ำกว่าจากความยาวสายไฟที่ยาวขึ้น
• ทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิเนื่องจากจุดบัดกรีที่ใหญ่ขึ้น
• จำกัดในด้านการทำให้เล็กลงและประสิทธิภาพความเร็วสูง