Xu hướng thu nhỏ: Các linh kiện nhỏ hơn đặt ra thách thức về độ chính xác trong việc lắp đặt.

Những chi tiết nhỏ. Hậu quả lớn.

Sự thu nhỏ kích thước linh kiện SMT không chỉ đơn thuần là “thách thức độ chính xác trong việc đặt linh kiện” theo cách mơ hồ, mang tính tiếp thị - nó phá vỡ mô hình tư duy cũ rằng việc đặt linh kiện là phần khó khăn nhất và mọi thứ khác chỉ là “quy trình hỗ trợ”, bởi vì khi bạn chuyển sang kích thước 0201 và 01005, các yếu tố như biến động in ấn, độ co giãn của bảng mạch, độ lệch của vòi phun và ngưỡng nhận diện hình ảnh bắt đầu... chiến đấu với nhau Đơn vị là micromet, không phải milimet, và máy móc là vị thẩm phán khắt khe nhất mà bạn từng gặp.

Và đây là sự thật khó khăn mà tôi thường thấy trong các bản sao lưu dữ liệu nhà máy: hầu hết các vấn đề về độ chính xác của quá trình “lấy và đặt” đều là... Tiếng ồn từ nguồn rằng người lắp đặt buộc phải tính trung bình.

Vậy thì điều gì đã thay đổi?

Bẫy kích thước: 0402 so với 0201 so với 01005 (và tại sao mọi người vẫn nhầm lẫn các tên gọi)

Trong thực tế, các nhóm tranh luận về mã nguồn của các thành phần và bỏ qua các khía cạnh vật lý.

• 0402 (đơn vị đo lường đế quốc) là 1005 (đơn vị mét). Nó nhỏ, nhưng vẫn dễ sử dụng.
• 0201 (đơn vị đo lường Anh) là 0603 (đơn vị mét). Bây giờ cửa sổ quy trình của bạn bắt đầu thu hẹp nhanh chóng.
• 01005 (đơn vị đo lường Anh) là 0402 (đơn vị mét). Đó là lúc “trông ổn” trở thành “phải làm lại cả đêm”.”

Khi bạn nhấn 01005, Bảng không cần phải “cong vênh” để gây hại cho bạn. Nó chỉ cần phải là... còn sống. Một chút sai lệch từ lịch sử tái chảy. Một chút chênh lệch áp lực kẹp. Một chút vết bẩn của keo định vị. Sau đó, vị trí “hoàn hảo” của bạn trở thành sản phẩm hỏng hóc nhất quán và có thể lặp lại.

Tại sao “độ chính xác của vị trí” lại bị đổ lỗi (ngay cả khi nó không phải là nguyên nhân gốc rễ)

Vì vị trí đặt có thể nhìn thấy. Việc thả keo không thể nhìn thấy.

Một trong những bộ dữ liệu công khai tốt nhất mà tôi từng thấy về vấn đề thu nhỏ kích thước không đến từ nhà cung cấp thiết bị lắp ráp—nó đến từ ngành in ấn. Trong Hội nghị Quốc tế SMTA 2023, Một nghiên cứu về kiểm soát quá trình in khuôn đã cho thấy 01005 khoản tiền gửi Hành động như hai vũ trụ khác nhau: với Bản in có phủ lớp bảo vệ, hệ số biến thiên (CV) vẫn giữ nguyên. ≤11%, nhưng Bản vẽ không phủ lớp bảo vệ chạy một cách thô sơ 30–60% Sơ yếu lý lịch. Đó không phải là vấn đề “điều chỉnh các thông số”. Đó là hiện tượng sụp đổ cửa sổ quá trình. Theo báo cáo, 0201 trông ổn định; 01005 đã lộ ra phần biên. Hãy đọc nó nếu bạn muốn kiểm tra thực tế: So sánh hiệu suất của các lớp phủ khuôn mẫu hiện đại (SMTAI 2023). (circuitinsight.com)

Bây giờ hãy liên hệ điều này với việc đặt vị trí: nếu thể tích keo của bạn dao động mạnh, linh kiện của bạn có thể bị lệch, nghiêng hoặc bị hỏng ngay cả khi máy đã chạm vào đường tâm.

Nhưng mọi người vẫn mua “độ chính xác cao hơn”. Tại sao? Bởi vì việc phê duyệt yêu cầu vốn là điều dễ dàng. Khó hơn là thừa nhận chiến lược khuôn mẫu của bạn đã lỗi thời.

Dòng tiền: Sự thu nhỏ quy mô đang buộc phải đầu tư mạnh mẽ, chứ không phải là những cải tiến nhẹ nhàng.

Các bộ phận nhỏ hơn đồng nghĩa với độ chính xác cao hơn ở mọi khía cạnh—vật liệu, công cụ, kiểm tra, và xử lý.

Báo cáo tích hợp của Murata thẳng thắn về chu kỳ chi tiêu: chi phí vốn đã tăng từ 208,0 tỷ yên (Năm tài chính 2022) để 219,5 tỷ yên (Năm tài chính 2023), với 190,0 tỷ yên được dự kiến cho năm tài chính 2024.. Đó không phải là chỉ Do sự thu nhỏ kích thước của công nghệ SMT, nhưng điều này phù hợp với xu hướng của ngành công nghiệp trong việc tích hợp nhiều chức năng hơn vào không gian nhỏ hơn — nhiều linh kiện thụ động hơn, độ chính xác cao hơn, mật độ cao hơn. Dưới đây là phần dữ liệu: Báo cáo Giá trị Murata 2024 – Số liệu đầu tư vốn (Capex). (Công ty TNHH Sản xuất Murata.)

Độ chính xác đặt vị trí cho các linh kiện 0201/01005: Yếu tố nào thực sự quyết định kết quả?

1) Định hướng tầm nhìn cho các thành phần vi mô: Cần làm rõ định nghĩa về “đủ tốt”.”

Khi bạn xử lý các bộ phận nhỏ, hệ thống thị giác của bạn trở thành một bộ điều khiển chính sách. Nó quyết định những gì nó tin tưởng.

Điều đầu tiên tôi sẽ kiểm toán:

• Ngưỡng tương phản cạnh phần (đặc biệt dành cho các bộ phận thụ động màu đen mờ).
• Ổn định ánh sáng (Đèn LED lão hóa + lớp bụi tạo ra hiện tượng “drift” giả).
• Lượng tử hóa quay (Nếu các bước góc của bạn thô, 01005 sẽ hiển thị điều đó).
• Chiến lược tham chiếu (Hai thường không đủ trên các tấm ván dài và mỏng).

Nếu bạn đang sử dụng các bảng hỗn hợp, đừng nghĩ rằng một công thức duy nhất có thể áp dụng cho tất cả. Hãy xây dựng nó giống như cách bạn xây dựng các bộ cấp liệu: theo từng gia đình.

Nếu bạn vẫn đang thiết kế các dòng sản phẩm như thể đang ở năm 2016, hãy xem xét cách bạn đã cấu trúc các lựa chọn quy trình của mình trên Dây chuyền sản xuất SMT hỗn hợp và liệu vòng phản hồi kiểm tra của bạn có đủ nhanh để có ý nghĩa hay không.

2) Lựa chọn vòi phun cho linh kiện SMD mini: ngừng coi vòi phun là “vật tư tiêu hao”.”

Các vòi phun là các công cụ đo lường được ngụy trang thành các bộ phận giá rẻ.

Vào ngày 01/05, các lỗi nhỏ tích tụ nhanh chóng:

• Độ lệch trục (ngay cả vài chục micromet cũng quan trọng).
• Rò rỉ chân không (Hệ thống thu nhận tín hiệu trở nên không ổn định; hệ thống hiển thị bắt đầu khắc phục hiện tượng bóng mờ).
• Mòn đầu mũi (Thay đổi hình học tiếp xúc; thay đổi vị trí trung tâm).

Và đúng vậy—việc vệ sinh rất quan trọng. Nếu bạn đang tiêu chuẩn hóa công tác bảo trì, đừng để nó bị chôn vùi trong kiến thức nội bộ. Hãy đưa nó vào quy trình làm việc và kế hoạch đào tạo của bạn, sau đó thực thi nó thông qua Đào tạo SMT và hỗ trợ sau bán hàng Thay vì hy vọng ca đêm sẽ “tự giải quyết”.”

3) Thách thức trong lắp ráp PCB với các linh kiện nhỏ: Hành vi của bảng mạch hiện nay là một phần của quá trình đặt linh kiện.

Tôi không quan tâm đến việc bản thiết kế brochure của bạn trông hay đến mức nào. Bảng điều khiển là một đối tượng sống.

Xem những video này:

• Hỗ trợ bảng điều khiển và độ lặp lại của cơ cấu kẹp
• Biến dạng cục bộ gần các vùng nhiệt độ cao
• Cân bằng đồng (Đúng vậy, các quyết định về bố cục sẽ dẫn đến các vấn đề về vị trí sau này)
• Sự sạch sẽ của dấu hiệu tham chiếu (bôi trơn không đều = tham chiếu sai = “sự dịch chuyển bí ẩn”)

Nếu bạn đang làm mẫu thử, tình hình sẽ tồi tệ hơn, vì thời gian tối ưu hóa quy trình bị hạn chế. Đó là lý do tại sao thiết kế dây chuyền sản xuất rất quan trọng—hãy xem cách... Dây chuyền sản xuất mẫu thử và sản xuất số lượng nhỏ bằng công nghệ hàn bề mặt (SMT) khác với các cấu hình ổn định có lưu lượng cao.

4) Các phương pháp tốt nhất cho việc đặt linh kiện SMT với độ chính xác cao: kiểm soát toàn bộ quy trình, không chỉ một máy.

Nếu bạn muốn một quy tắc thực tiễn: đường kẻ của bạn phải có khả năng tại khe hở nhỏ nhất, không phải là thành phần lớn nhất.

Đó không phải là “triết học.” Đó là thống kê.

Trong dữ liệu SMTAI 2023, bài báo mô tả ngưỡng khả năng cho CV (màu xanh lá cây dưới 10%, màu vàng từ 10–15%, màu đỏ trên 15%) và cho thấy 01005 trên khuôn không phủ nằm sâu trong vùng “không chấp nhận được”. (circuitinsight.comNếu bản in của bạn không ổn định, độ chính xác của vị trí đặt sẽ trở thành một ảo tưởng tốn kém.

Nếu bạn muốn một phương pháp toàn diện (lựa chọn thiết bị, tích hợp quy trình, kiểm tra, đào tạo), hãy xây dựng nó như một hệ thống, không phải là một danh sách mua sắm—bắt đầu từ Giải pháp dây chuyền sản xuất SMT trọn gói.

Các thiết bị đo lường chính xác: Nơi các micron của bạn đi đến (và những gì cần đo lường)

Góc nhìn của chính phủ (đúng vậy, điều này quan trọng): “giảm quy mô” hiện đã trở thành mục tiêu chính thức trong lĩnh vực sản xuất.

Đây không còn chỉ là vấn đề trên dây chuyền sản xuất SMT nữa—đây là một phần của cách Hoa Kỳ định hình ngành sản xuất tiên tiến.

Một tài liệu của Federal Register ngày 8 tháng 7 năm 2024 về nghiên cứu và phát triển (R&D) đóng gói tiên tiến CHIPS đã đề cập rõ ràng đến nhu cầu cần thiết để... “giảm quy mô” các tính năng và tăng mật độ, thậm chí còn nhấn mạnh Tái tạo chiplet “Đặt và gắn các chiplet riêng lẻ” trong các quy trình end-to-end. Lĩnh vực khác với SMT, nhưng cùng chủ đề: độ chính xác trong việc đặt chiplet đang trở thành một rào cản sản xuất quốc gia cốt lõi. Dưới đây là tài liệu: Tài liệu PDF kiểm tra công khai của Federal Register (2024-14980).

Nếu các chính phủ đang tài trợ cho các vấn đề “đặt và gắn” ở cấp độ chiplet, đừng tự lừa dối bản thân rằng việc đặt 01005 chỉ là “vấn đề lập trình”.”

Câu hỏi thường gặp

Độ chính xác đặt vị trí cho các linh kiện 0201/01005 là gì?

Độ chính xác đặt linh kiện cho các linh kiện 01005 là khả năng của máy đặt linh kiện (mounter) trong việc đặt tâm và góc xoay của linh kiện trong một dải dung sai hẹp — thường được đo bằng micromet — sau khi điều chỉnh bằng hệ thống quan sát, tính đến các điểm tham chiếu trên bảng mạch, độ lệch của vòi phun và sự biến động khi lấy linh kiện, chứ không chỉ là thông số “±X µm” trên brochure. Nếu sự biến động ở giai đoạn trước (ổn định in ấn và bảng mạch) quá lớn, máy có thể đặt đúng tâm nhưng vẫn xảy ra lỗi. Độ chính xác là kết quả của hệ thống.

Sự thu nhỏ kích thước của linh kiện SMT có ý nghĩa gì trong thực tiễn sản xuất?

Sự thu nhỏ kích thước linh kiện SMT có nghĩa là chuyển sang các gói linh kiện nhỏ hơn (như 0201 và 01005), khiến kích thước pad và lỗ stencil thu nhỏ đến mức những thay đổi nhỏ trong việc giải phóng keo, hỗ trợ bảng mạch, ngưỡng camera và tình trạng vòi phun có thể gây ra các lỗi nghiêm trọng, làm thu hẹp đáng kể cửa sổ quy trình. Đó là lý do tại sao 01005 thường “bộc lộ” những điểm yếu mà 0402 che giấu.

Làm thế nào để cải thiện độ chính xác của việc đặt linh kiện SMD nhỏ mà không cần mua máy mới?

Cải thiện độ chính xác đặt linh kiện SMD nhỏ có nghĩa là giảm biến động mà máy phải bù đắp bằng cách ổn định quá trình chuyển khuôn, siết chặt quy tắc chấp nhận hình ảnh, kiểm tra độ lệch vòi phun và đảm bảo hỗ trợ bảng mạch lặp lại, sau đó xác minh bằng dữ liệu xu hướng SPI/AOI thay vì tin tưởng vào một bảng mạch “golden board” duy nhất. Bắt đầu với độ biến thiên thể tích SPI qua các lỗ nhỏ nhất, sau đó tương quan với các yêu cầu AOI.

Tại sao việc lựa chọn vòi phun lại quan trọng đến vậy đối với các linh kiện SMD mini?

Lựa chọn vòi phun cho các linh kiện SMD miniaturized là rất quan trọng vì vòi phun là giao diện vật lý kiểm soát việc căn chỉnh khi lấy linh kiện, độ ổn định của chân không và độ lặp lại cơ học. Những hư hỏng nhỏ, độ lệch hoặc rò rỉ chỉ ảnh hưởng nhẹ đến các linh kiện 0603 có thể gây ra sự lệch vị trí, lỗi xoay hoặc linh kiện bị rơi khi lấy trên các linh kiện 01005. Theo dõi tỷ lệ thành công khi lấy linh kiện và các sai số điều chỉnh sau khi đặt linh kiện theo ID vòi phun để xác định nguyên nhân gây lỗi.

Rủi ro tiềm ẩn lớn nhất khi chuyển từ 0402 sang 01005 là gì?

Rủi ro tiềm ẩn lớn nhất là cho rằng quy trình in ấn và giữ bảng mạch của bạn “đủ tốt” chỉ vì nó hoạt động trên các bộ phận lớn hơn, mặc dù bằng chứng cho thấy kích thước linh kiện 01005 có thể đẩy các khuôn in không phủ và chiến lược lau chùi kém hiệu quả vào tình trạng không ổn định với độ biến động rất cao, effectively làm sụp đổ cửa sổ quy trình có thể sử dụng. Nếu bạn không xác minh bằng số liệu SPI ở các kích thước lỗ nhỏ nhất, bạn đang hành động mù quáng. (circuitinsight.com)

Kết luận

Nếu bạn đang có kế hoạch thực hiện thêm các bản dựng 0201/01005, đừng bắt đầu bằng việc so sánh các thông số kỹ thuật về độ chính xác. Hãy bắt đầu bằng việc xác định nguồn gốc của sự biến đổi—in ấn, thị giác, vòi phun, hỗ trợ bảng mạch—rồi thiết kế quy trình sản xuất dựa trên thực tế đó.

Nếu bạn muốn nhận ý kiến đánh giá thẳng thắn về cấu hình của mình (bản mẫu, hỗn hợp hoặc sản xuất hàng loạt), hãy xem qua của chúng tôi. Cam kết dịch vụ và sau đó Liên hệ với đội ngũ của chúng tôi Với hỗn hợp linh kiện của bạn, kích thước gói nhỏ nhất, loại keo dán (ví dụ: SAC305 Loại 5 so với SnPb Loại 4) và xu hướng hiện tại của SPI/AOI.