Einführung
Die SMT-Linie ist heute vor allem in der Elektronikindustrie bewundert worden.
Sie ist bekannt für ihren hohen Automatisierungsgrad und ihre hervorragende Qualität. Sie hat sich zur führenden PCB-Bestückungslinie entwickelt und die traditionelle Durchstecktechnik (THT) abgelöst.
Aber was genau ist eine SMT-Linie? Wie wird dieses Verfahren durchgeführt, und was sind seine Hauptelemente? Was sind ihre Vorteile?
Lesen Sie weiter, denn in diesem Artikel werden alle Aspekte der SMT-Bestückungslinie im Detail beleuchtet.
Was ist eine SMT-Linie?
Sie wissen vielleicht, dass SMT die Abkürzung für Surface-Mount Technology ist. Bei diesem Verfahren werden elektronische Bauteile auf der Oberfläche einer Leiterplatte montiert. Zu den elektronischen Bauteilen können Kondensatoren und Transistoren gehören.
SMT ermöglicht die Herstellung elektronischer Leiterplatten mit hoher Geschwindigkeit und Präzision. Es ist ein automatisches Verfahren.
Eine SMT-Linie wird auch als SMT-Produktionslinie bezeichnet. Es handelt sich um Hightech-Produktionsanlagen für die Leiterplattenbestückung und -prüfung mittels SMT.
Ein solcher Prozess umfasst viele integrierte Maschinen, die zusammenarbeiten. Ziel ist es, elektronische Bauteile mit größerer Präzision und Geschwindigkeit auf Platinen zu montieren. Das Verfahren ist in der Regel für die Herstellung großer Mengen von Elektronik optimiert.
Vergleich von SMT (Surface Mount Technology) mit THT (Through-Hole Technology)
SMT steht für Surface Mount Technology. Sie wurde 1960 von IBM erfunden. Seitdem hat sie sich in der High-Tech-Leiterplattenmontage durchgesetzt.
Das elektronische Gerät, bei dem die Bauteile auf die Leiterplatte montiert werden, wird SMD genannt. SMD steht für Surface Mount Device.
Heute hat die SMT-Technik die alte Durchstecktechnik (THT) weitgehend ersetzt. Bei letzterer werden die Bauteile mit Drahtanschlüssen manuell in die Bohrlöcher der Leiterplatte eingesetzt und anschließend verlötet.
Die für eine SMT-Linie geeigneten Bauteile sind in der Regel kleiner. Die THT-Bauteile hingegen sind in der Regel größer und sperriger.
Was sind die Vorteile einer SMT-Linie?
Eine SMT-Linie hat mehrere Vorteile gegenüber der herkömmlichen Leiterplattenbestückung. Hier sind einige der wichtigsten:
1. Schnelleres und effizienteres Verfahren
Sie wissen vielleicht schon, dass die SMT-Fertigung ein automatisierter Prozess ist. Er ermöglicht eine schnellere und effizientere Produktion. Insbesondere der Einsatz von Bestückungsautomaten trägt dazu bei, dieses Ziel zu erreichen.
2. Hohe Komponentendichte
Eine SMT-Bestückungslinie ermöglicht eine hohe Bauteildichte auf den Leiterplatten. Der Grund dafür ist, dass das Bauteil direkt auf die Oberfläche der Leiterplatte montiert wird. So entstehen in der modernen Elektronik unzählige kompakte und winzige Geräte. Beispiele hierfür sind Wearables und Smartphones.
Durch die hohe Kompaktheit werden die Endprodukte kleiner und leichter. Sie ist ideal für Geräte mit begrenztem Platzangebot.
3. Weniger manuelle Arbeit
In einer SMT-Linie ist weniger manuelle Arbeit erforderlich. Im Gegensatz dazu erfordern die alten Montageverfahren mehr manuelle Arbeit. Das kann zeitaufwendig sein und zu Fehlern führen.
4. Kosten-Wirksamkeit
Eine SMT-Linie kann zu Kosteneffizienz und Einsparungen führen und die Gesamtproduktionskosten senken. Im Folgenden sind einige Gründe dafür aufgeführt:
- weniger Kosten für manuelle Arbeit
- schnellerer Montageprozess
- Verschwendung von weniger Material
5. Stärkere Automatisierung
Sie sehen, dass die SMT-Fertigung automatischer ist als die THT-Montage. Die in der SMT-Fertigung verwendeten Geräte sind meist vollautomatisch und erfordern keine manuelle Handhabung. Dies kann die Produktionseffizienz erheblich steigern und den Prozess zuverlässiger machen.
6. SMT-Verfahren sind mit fortschrittlichen Technologien kompatibel
SMT-Montageverfahren funktionieren gut mit fortschrittlichen Technologien wie Ball Grid Array-Gehäusen. Ziel ist es, die neuesten Hightech-Geräte herzustellen.
- Mehr Umweltfreundlichkeit
Eine SMT-Produktionslinie ist umweltfreundlicher als herkömmliche PCB-Bestückungsverfahren.
Es wird weniger Energie verbraucht und es fallen weniger schädliche Materialien an. Außerdem wird bei der SMT-Fertigung weniger Lot verwendet.
SMT-Montagelinie Prozess
Sie kennen nun die Vorteile einer SMT-Produktionslinie. Lassen Sie uns einen Einblick in die wesentlichen Schritte des Prozesses geben. Diese sind:
1. Vorbereitung und Kontrolle der Materialien (durch die Abteilung QC)
Zunächst prüfen die QC-Inspektoren die Leiterplatten und SMT-Bauteile sorgfältig auf Menge und Qualität. Werden bei den Materialien Mängel festgestellt, werden sie aussortiert.
Beachten Sie, dass die Platinen in diesem Stadium flach sind und Lötpunkte haben.
2. Lötpastendruck
Der nächste Schritt in der SMT-Bestückungslinie ist der Lotpastendruck. Hier wird die Lotpaste mit Hilfe von automatischen Siebdruckern auf die Oberfläche der Pads aufgetragen. Dies geschieht über die Schablone und die Rakel (ein Werkzeug, das beim Drucken reinigt).
Lötpaste ist eine Mischung aus Flussmittel und pulverförmiger Lotlegierung. Das Flussmittel wirkt wie ein Klebstoff. Es soll dafür sorgen, dass die oberflächenmontierten Bauteile bis zum Löten an ihrem Platz bleiben. Außerdem schützt es die Lötfläche vor Oxidation und Verunreinigungen.
Die Lötpaste verbindet die Bauteile und Lötpunkte auf der Platine.
3. Inspektion von Lotpaste
Anschließend wird die Qualität der aufgetragenen Lotpaste mit einem optischen Inspektionsgerät überprüft. Sie bewertet die Genauigkeit und das Volumen der aufgetragenen Lotpastenablagerungen auf den Kontaktpads der Leiterplatte. Sie prüft auch auf andere Fehler.
4. Platzierung der Komponenten
Als Nächstes durchlaufen die Platinen mit Lötpaste auf den Kontaktflächen eine Bestückungsmaschine. Sie nimmt die Bauteile auf und platziert sie auf der Platine.
Das ist ein wichtiger Schritt, denn während dieses Prozesses muss die Genauigkeit gewahrt bleiben. Andernfalls kann jeder Fehler bei der Platzierung kostspielig sein, und Sie werden Zeit brauchen, um die Arbeit wieder aufzunehmen.
5. Reflow-Löten
Die Leiterplatten mit den eingebauten elektronischen Bauteilen verlassen die Bestückungsmaschine. Sie werden über das Förderband zum Reflow-Ofen transportiert. Hier durchlaufen sie den Lötprozess.
Der Reflow-Ofen hat verschiedene Zonen. Jede Zone hat eine andere Temperaturregelung. Sie sorgt dafür, dass die Leiterplatten entsprechend dem voreingestellten Programm erhitzt und abgekühlt werden.
6. Inspektion nach dem Löten
Nach dem Löten prüft eine AOI-Maschine (automatische optische Inspektion) die Qualität der Platinen. Werden Mängel festgestellt, werden diese korrigiert und das Produkt anschließend eingelagert.
Die AOI-Maschine prüft verschiedene Aspekte, wie das Fehlen von Bauteilen und die Qualität der Lötverbindungen. Wie bereits erwähnt, kann auch ein Röntgenprüfgerät verwendet werden.
7. QC von fertigen PCBs
Die fertigen Leiterplatten werden durch den Prozess der FQC (Final Quality Control) geprüft. Die geprüften Leiterplatten werden verpackt. Anschließend werden sie in das Lager zur Auslieferung an den Kunden gebracht.
SMT-Linienlayout-Typen
Sie können sehen, dass es verschiedene Arten von SMT-Linienlayouts gibt. Jedes Layout verbessert unterschiedliche Faktoren des SMT-Prozesses, wie Durchsatz und Flexibilität. Hier sind einige herausragende Beispiele:
1. Lineares Layout
Die lineare Anordnung ist auch als In-Line-Anordnung bekannt. Hier sind die Maschinen und der Arbeitsraum in einer linearen Form angeordnet. Die Platten laufen in den verschiedenen Phasen des Montageprozesses in einer geraden Linie durch.
Es macht das Layout einfach und kompakt. Es ist ideal für SMT-Prozesse in kleinem Maßstab. Allerdings bietet es weniger Flexibilität bei der Bearbeitung von Leiterplatten unterschiedlicher Größe und Struktur.
2. L-förmiges Layout
Bei dieser Anordnung bilden der Arbeitsbereich und die Maschinen eine L-Form. Diese Anordnung ist bei begrenztem Platzangebot geeignet und nutzt die zur Verfügung stehende Fläche sinnvoll aus.
Dieses Layout kann sich für die Durchführung des Montageprozesses in großen Mengen lohnen.
3. U-förmiges Layout
Bei dieser Anordnung sind die Maschinen und der Arbeitsraum U-förmig angeordnet. Diese Anordnung ist flexibler für den Betrieb von Platten unterschiedlicher Größe und Struktur. Mit dieser Anordnung können die Bediener den Montageprozess leicht und übersichtlich steuern.
Diese Anordnung ermöglicht auch eine effiziente Nutzung des Arbeitsraums und steigert die Produktivität.
4. Aufbau des Turms
Die Revolveranordnung ist besser bekannt als Sternanordnung. Sie ermöglicht eine Hochgeschwindigkeitsproduktion.
Hier liegt die Bestückungsmaschine in der Mitte. Die anderen Maschinen und der Arbeitsraum sind sternförmig oder kreisförmig um sie herum angeordnet. Diese Anordnung sorgt für einen effizienten Materialfluss von der zentralen Maschine aus.
5. Zweispuriges Layout
Das zweispurige Layout ist ein weiteres bekanntes SMT-Prozesslayout. Es besteht aus zwei parallelen Linien für die Leiterplatten, die den Prozess durchlaufen. Dieses Layout erhöht die Fertigungsproduktivität und -funktionen, da zwei Leiterplatten gleichzeitig verarbeitet werden können.
Daher ist ein zweispuriges Layout ideal für den SMT-Bestückungsprozess in hohen Stückzahlen.
6. Gemischtes Layout
Ein gemischtes Layout besteht aus verschiedenen Teilen in unterschiedlichen Anordnungsarten. Zum Beispiel kann es ein U-förmiges Layout für die Bestückungsmaschine geben. Für die Prüf- und Lötvorgänge kann es jedoch ein In-Line-Layout geben.
Sie kann bestimmte Produktionsparameter verbessern und steigern. Es ist auch als hybrides Layout bekannt.
Was sind die Hauptelemente einer SMT-Linie?
Eine SMT-Linie besteht aus verschiedenen Elementen oder Maschinen. Diese Elemente montieren Komponenten für Leiterplatten. Sie arbeiten zusammen, um eine effektive und effiziente Produktion zu gewährleisten.
Dieser Prozess kann je nach Anwendung und Automatisierungsgrad variieren. In der Regel umfasst er jedoch die folgenden Elemente:
1. Schablonendrucker
Der Schablonendrucker trägt die Lotpaste auf die leeren Leiterplatten auf.
Die Schablone hat Öffnungen, die den Lötpads auf den Leiterplatten entsprechen. Durch diese Öffnungen wird die Lötpaste aufgetragen.
2. Pick-and-Place-Maschine
Sie ist das wichtigste Element in der SMT-Produktionslinie. Sie entnimmt oberflächenmontierbare Bauteile von Rollen, Trays oder Röhren und platziert sie präzise auf den Leiterplattenpads.
Derzeit können solche Maschinen elektronische Bauteile unterschiedlicher Größe und Art bearbeiten. Sie sind in hohem Maße automatisiert.
3. SMT-Lader
Der SMT-Lader legt die Leiterplatten automatisch in das Gestell der Lötdruckmaschine.
4. Fördersystem
Auch das Fördersystem ist ein wichtiges Element. Es sorgt dafür, dass die Platten jeden Prozess und Reflow genau durchlaufen. Es ermöglicht einen kontinuierlichen Fluss der Prozesse.
5. Reflow-Ofen
Diese Maschine ermöglicht das Löten von elektronischen Bauteilen auf Platinen. Dabei werden die Platinen, die Lötpaste und die Bauteile einem geregelten Heizprozess unterzogen.
Das Ergebnis ist, dass die Lötpaste schmilzt und starke und zuverlässige Lötstellen bildet.
6. SPI (Lötpasteninspektion) Maschine
Die SPI-Maschine prüft die Fläche, die Dicke und das Volumen der auf die Leiterplatten aufgebrachten Lotpaste. Sie hilft bei der Suche nach Problemen wie Ausrichtungsfehlern. Sie hilft auch bei der Verbesserung der Lötstellenqualität.
7. AOI- (Automatische Optische Inspektion) und AXI- (Automatische Röntgeninspektion) Maschinen
AOI-Maschinen erkennen die Konfiguration des elektronischen Bauteils, wenn es auf der Platine angeschlossen ist. Diese Maschinen werden vor und nach dem Reflow-Löten eingesetzt.
In ähnlicher Weise erfüllen AXI-Maschinen die gleiche Funktion. Der Unterschied besteht darin, dass die AOI eine Kamera verwendet, um Fehler zu erkennen. AXI-Maschinen verwenden Röntgenstrahlen, um versteckte Verbindungen zu prüfen.
8. SMT-Entlader
Der SMT-Entlader empfängt und lagert fertige Leiterplatten nach der Herstellung.
9. Software-Systeme
Software systems are also part of the SMT production line. These regulate the programming of various machines, like a reflow oven. They also help to manage data related to manufacturing and assist with process improvement.
Why does Kingsun PCB need an SMT line?
Currently, Kingsun PCB provides low-volume Printed Circuit Board design and production. However, our need for complex and high-volume PCB production will continue to grow. An SMT line allows us to expand our capabilities in this sector.
At present, our PCB production has top-class equipment and ideal quality control. We have extensive experience in high-quality and efficient PCB assembly. Highly skilled engineers support us.
Having an SMT line will further make us develop and provide quality PCB assembly services.
Abschluss
By now, you must have understood why the SMT line is prevalent in the electronics industry.
It’s a high-tech production facility where electronic components are placed onto PCBs. It has several advantages, such as increased automation, cost-effectiveness, and a more efficient production process.
We also examined an SMT assembly line’s essential elements and layouts and described how such a process is carried out.
We hope this article will provide you with all the info about an SMT line.