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표면 실장 기술(SMT) 부품을 인쇄 회로 기판(PCBs) 표면에 직접 장착하는 전자 제품 제조에 사용되는 방법입니다. SMT는 효율성, 비용 효율성, 소형 고성능 전자 장치 생산 능력으로 인해 전자 산업의 표준 제조 공정이 되었습니다. 이 기사에서는 각 단계 및 관련 용어를 포함하여 SMT 제조 프로세스를 자세히 살펴보겠습니다.
SMT 제조 공정을 시작하기 전에 몇 가지 주요 용어를 이해하는 것이 중요합니다.
PCB (인쇄 회로 기판): 전자부품에서 전자부품을 기계적으로 지지하고 전기적으로 연결하기 위해 사용되는 기판.
SMD (표면 실장 장치): PCB의 표면에 직접 장착되도록 설계된 구성 요소입니다.
솔더 페이스트: SMD를 PCB에 부착하는 데 사용되는 분말형 땜납과 플럭스의 혼합물.
리플로우 납땜: 솔더 페이스트를 녹는점까지 가열하여 부품과 PCB 사이에 영구적인 전기적, 기계적 연결을 생성하는 프로세스입니다.
AOI (자동 광학 검사): 카메라를 사용하여 PCB의 결함을 감지하는 기계 기반 육안 검사 프로세스입니다.
AXI (자동 X선 검사): X-Ray를 이용하여 부품 아래 숨겨진 납땜 접합부 및 연결부를 확인하는 검사 방법입니다.
SPI (솔더 페이스트 검사): PCB에 솔더 페이스트 도포 품질을 확인하는 프로세스입니다.
SMT 제조 공정은 여러 단계로 구성되며 각 단계는 PCB에 전자 부품을 안정적으로 배치하고 납땜하는 데 중요합니다. 다음은 SMT 프로세스의 각 단계에 대한 자세한 개요입니다.
첫 번째 단계는 SMT 제조 공정 PCB에 솔더 페이스트를 적용하고 있습니다. 솔더 페이스트는 플럭스와 혼합된 작은 솔더 볼로 만들어진 끈적한 물질입니다. 이는 구성요소가 장착될 PCB 영역, 일반적으로 금속 패드에 적용됩니다.
스텐실 정렬: PCB의 납땜 패드 위치에 해당하는 컷아웃이 있는 금속 스텐실이 보드 위에 배치됩니다. 스텐실은 솔더 페이스트가 원하는 영역에만 도포되도록 보장하는 마스크 역할을 합니다.
붙여넣기 애플리케이션: 스퀴지 또는 이와 유사한 도구를 사용하여 스텐실 전체에 솔더 페이스트를 펴고 개구부를 통해 아래의 PCB에 밀어 넣습니다. 페이스트 층의 두께와 균일성은 적절한 부품 부착과 납땜을 보장하는 데 중요합니다.
스텐실 제거: 스텐실을 조심스럽게 들어올려 PCB 패드에 정밀하게 증착된 솔더 페이스트를 남깁니다.
적절한 솔더 페이스트 도포는 솔더 조인트의 품질과 전반적인 어셈블리 신뢰성을 결정하므로 매우 중요합니다.
솔더 페이스트를 도포한 후 다음 단계는 다음과 같습니다. 솔더 페이스트 검사(SPI). 이 단계는 솔더 페이스트가 PCB에 올바르게 증착되었는지 확인하는 데 중요합니다.
자동화된 검사: SPI 기계는 카메라와 센서를 사용하여 PCB을 스캔하고 솔더 페이스트 침전물의 부피, 높이, 면적 및 위치를 측정합니다.
품질 관리: 검사 데이터를 분석하여 페이스트 부족, 페이스트 과잉, 침전물 정렬 불량 등의 결함을 감지합니다. 이러한 결함으로 인해 납땜 접합 불량, 부품 잘못된 배치 또는 단락이 발생할 수 있습니다.
피드백 루프: 결함이 감지되면 솔더 페이스트 프린터 설정이나 프로세스 매개변수를 조정하여 문제를 해결할 수 있습니다. 이 피드백 루프는 고품질 솔더 페이스트 도포를 보장합니다.
솔더 페이스트를 검사하고 검증한 후 다음 단계는 다음과 같습니다. 칩 마운팅, 구성요소 배치라고도 합니다.
구성 요소 준비: SMT 구성 요소 또는 SMD는 릴, 트레이 또는 튜브로 공급되어 픽 앤 플레이스 기계에 공급됩니다.
픽 앤 플레이스: 픽 앤 플레이스 기계는 진공 노즐이 장착된 로봇 팔을 사용하여 피더에서 부품을 픽업하고 PCB의 납땜 페이스트 패드 위에 배치합니다. 기계의 높은 정밀도는 구성요소가 PCB 설계에 따라 정확하게 배치되도록 보장합니다.
정렬 및 배치: 기계는 비전 시스템과 정렬 알고리즘을 사용하여 각 구성 요소가 올바르게 배치되었는지 확인합니다. 최신 픽 앤 플레이스 기계의 속도와 정확성으로 인해 높은 처리량의 생산이 가능해졌습니다.
정렬 불량이나 잘못된 배치로 인해 보드 결함이 발생하여 비용이 많이 드는 재작업이나 폐기가 필요할 수 있으므로 칩 장착은 중요한 단계입니다.
구성 요소의 자동 배치 후에는 종종 다음 작업이 필요합니다. 육안검사 일부 구성 요소를 손으로 배치합니다.
육안검사: 숙련된 작업자가 보드를 육안으로 검사하여 잘못 정렬된 구성 요소, 누락된 부품 또는 기계가 놓쳤을 수 있는 명백한 결함이 있는지 확인합니다. 이 단계는 대개 확대 도구나 현미경을 사용하여 수행됩니다.
수동 구성요소 배치: 일부 구성 요소, 특히 비표준이거나 크거나 민감한 구성 요소는 수동으로 배치해야 할 수 있습니다. 여기에는 자동화된 기계가 효과적으로 처리할 수 없는 커넥터, 변압기 또는 이상한 모양의 구성 요소가 포함될 수 있습니다.
조정: 구성 요소가 제자리에 없거나 누락된 것으로 확인되면 작업자는 납땜 전에 모든 부품이 올바르게 배치되었는지 확인하기 위해 이러한 구성 요소를 수동으로 조정하거나 추가할 수 있습니다.
이 단계는 자동화된 프로세스의 오류를 조기에 포착하여 최종 제품의 잠재적인 결함을 줄이는 데 도움이 됩니다.
모든 구성요소가 제 위치에 있으면 PCB 어셈블리가 다음 단계로 이동합니다. 리플로우 납땜, 솔더 페이스트가 녹아 영구적인 전기적, 기계적 연결을 형성하는 곳입니다.
예열 구역: PCB 어셈블리는 리플로우 오븐에서 점진적으로 가열되어 습기를 제거하고 보드와 부품을 솔더의 녹는점 바로 아래의 온도로 만듭니다.
흡수 구역: 온도를 유지하여 솔더 페이스트의 플럭스를 활성화시켜 금속 표면을 청소하고 솔더링을 준비합니다.
리플로우 존: 온도가 솔더 페이스트의 녹는점 이상으로 급격히 증가하여 솔더 볼이 녹아 부품과 PCB 패드 사이에 솔더 조인트가 형성됩니다.
냉각 구역: 어셈블리를 천천히 냉각시켜 솔더 조인트를 굳혀 강한 기계적, 전기적 연결을 보장합니다.
리플로우 솔더링은 최종 전자 장치의 성능과 신뢰성에 영향을 미치는 솔더 조인트의 품질을 결정하므로 매우 중요합니다.
리플로우 솔더링 후 어셈블리가 진행됩니다. 자동 광학 검사(AOI) 부품 배치 또는 납땜의 결함을 감지합니다.
고해상도 이미징: AOI 기계는 고해상도 카메라를 사용하여 여러 각도에서 PCB 어셈블리의 상세한 이미지를 캡처합니다.
이미지 분석: 기계는 캡처된 이미지를 알려진 양호한 참조와 비교하여 누락된 구성 요소, 잘못된 극성, 납땜 브리지 또는 삭제 표시(구성 요소가 한쪽 끝에 서 있는 경우)와 같은 편차를 찾습니다.
결함 감지: AOI 시스템은 검토를 위해 결함을 표시합니다. 결함이 발견된 보드는 재작업을 위해 보내지거나 추가 검사를 위해 표시됩니다.
AOI 결함이 없는 보드만 다음 생산 단계로 진행되도록 하여 높은 품질을 유지하는 데 도움이 됩니다.
다음과 같이 숨겨진 솔더 조인트가 있는 부품의 경우 볼 그리드 어레이(BGAs), 자동 X선 검사(AXI) 납땜 품질을 검사해야 합니다.
엑스레이 이미징: AXI 기계는 X선을 사용하여 PCB을 관통하고 구성 요소 아래에 숨겨진 납땜 접합의 이미지를 생성합니다.
결함 분석: X-Ray 이미지를 분석하여 광학 검사로는 육안으로 확인할 수 없는 보이드, 솔더 브릿지, 솔더 커버리지 부족 등의 결함을 확인합니다.
품질 보증: 결함이 있는 보드는 심각도와 재작업 타당성에 따라 재작업 또는 폐기 플래그가 지정됩니다.
AXI은 숨겨진 솔더 조인트가 있는 구성 요소의 신뢰성을 보장하는 데 필수적입니다. 감지되지 않은 결함은 장치 오류로 이어질 수 있기 때문입니다.
SMT 제조 공정의 마지막 단계는 다음과 같습니다. 회로 내 테스트(ICT) 또는 기능 테스트 PCB 어셈블리가 모든 전기 및 기능 사양을 충족하는지 확인합니다.
회로 내 테스트(ICT): 이 테스트는 저항기, 커패시터 및 IC와 같은 PCB의 개별 구성 요소를 검사하여 올바르게 배치되고 작동하는지 확인합니다. ICT는 또한 단락, 개방 및 올바른 납땜 연결을 확인합니다.
기능 테스트: 이 테스트에서는 PCB의 전원을 켜고 보드가 예상대로 작동하는지 확인하기 위해 특정 기능을 테스트합니다. 기능 테스트는 PCB이 최종 애플리케이션에서 직면하게 될 실제 작동 조건을 시뮬레이션합니다.
결함 식별 및 재작업: ICT 또는 기능 테스트 중에 결함이 발견되면 보드를 다시 보내 재작업을 수행합니다. 여기에는 구성요소 교체, 재납땜 또는 조립 설정 조정이 포함될 수 있습니다.
ICT 및 기능 테스트는 최종 제품의 품질과 기능을 보장하고 결함이 있는 제품이 고객에게 도달할 위험을 최소화하기 위한 마지막 단계입니다.
SMT 제조 프로세스에는 솔더 페이스트 인쇄부터 최종 기능 테스트까지 몇 가지 정밀한 단계가 포함됩니다. 각 단계는 최종 전자 제품의 품질, 신뢰성 및 성능을 보장하는 데 중요합니다. SMT 프로세스의 각 단계에 대한 세부 사항을 이해함으로써 제조업체는 오늘날의 까다로운 표준을 충족하는 고품질 전자 제품을 생산할 수 있습니다.
