Elektronik Devrelerin SMD Teknolojisiyle Üretimi Nasıl Yapılıyor.

Anasayfa > Makaleler > Elektronik Devrelerin SMD Teknolojisiyle Üretimi Nasıl Yapılıyor.

ELEKTRONİK KART ÜRETİMİ NEDİR

Sadece birkaç tuşa bastığınızda telefonunuz ile neler yapabildiğinizi , çamaşır makinesinin nasıl farklı fonksiyon moduna geçtiğini hiç merak ettiniz mi? Arkasındaki sır PCBA adı verilen Elektronik Devre Kartlarıdır.

Günümüz yaşamında elektrikli cihazlar sadece bir kablo ile görevlerini yerine getiren cihazlar değil inanılmaz yeteneklere sahip en önemli yardımcılardır.

PCBA, farklı türde elektronik komponentleri PCB adı verilen çok küçük bir alt tabaka üzerinde bir araya getirerek, karmaşık ve çok işlevli görevleri üstlenebilecek bir devre sağlayarak hayalleri gerçeğe dönüştürüyor.

YÜZEY MONTAJ TEKNOLOJİSİ YANİ SMT NEDİR?

Yüzey montaj teknolojisinin kısaltması olan SMT (Surface Mount Technology) , elektronik bileşenleri PCB yüzeyine bağlayan bir yöntemdir.Temel olarak, reflow fırınlarda lehimleme yoluyla SMT komponentleri (yüzeye montaj komponent) PCB üzerine Lehimler.

1. SCREEN PRİNTER BASKI MAKİNESİ İLE KARTA KREM LEHİM SÜRÜN – SOLDER PASTE PRİNTER

PCB montajındaki ilk adım, lehim pastasının kart üzerine uygulanmasıdır. Lehim pastası, küçük metal alaşım parçacıklarının bir karışımından yapılmış gri renkli bir yapışkan maddedir; genellikle kalay, kurşun ve gümüşten yapılır. Bunu, dizgi yapılacak kartınızı bir arada tutacak bir yapıştırıcı olarak da düşünebilirsiniz. Lehim pastası olmadan komponentler PCB üzerine yapıştırılamaz.

Lehim pastası uygulanmadan önce, kartın üzerine stencil (Elek) bir PCB şablonu yerleştirilir. Bir stencil, lehim pastasının yalnızca komponentlerin temaslarının sonunda bitmiş PCB’ye, yani SMD pedlerine oturacağı alanlara uygulanmasına izin veren küçük lazerle kesilmiş deliklere sahip paslanmaz çelik bir levhadır.

Lehim pastasının uygulanması sırasında, PCB kalıbı (Stencil) ve PCB, Screen Printer üzerindeki yerine sabitlenir. Makine ragle adı verilen bıçak ile lehim pastasını istenen alanlara eşit bir şekilde yaymak ve yerleştirmek için elek boyunca lehim pastasını elek boyunca sürükler. Elek ile PCB birbirlerinden ayrıldıktan sonra lehim pastası tam olarak istenen yerlere lehim bırakır.

Kullanıcılarına ihtiyaçlarına tam anlamıyla cevap verecek çözümler sunan YAMAHA , Krem Lehim Baskı makineleri alanında da YCP10 ile standart boyutlu PCB’ler YSP10 ile uzun boyutlu PCB’ler için 25 mikron hassasiyet ve farklı boyutlarda elek uyumları sayesinde hem kaliteli lehim baskısı hem de ekonomik çözümü bir arada sunmaktadır.

2. KREM LEHİM BASKISINI MUAYENE EDİN – SOLDER PASTE INSPECTİON (SPI)

Çok sayıda endüstri araştırması, SMD lehimleme sorunlarının %70’e varan kısmının hatalı veya standart dışı lehim pastası baskısına kadar takip edildiğini göstermiştir. Bu nedenle, bir sonraki adım, lehim pastasının PCB’ye düzgün bir şekilde uygulanıp uygulanmadığını kontrol etmektir. Düşük hacimli üretimler için standart lehim pastası baskı yöntemlerinin kullanılması genellikle yeterli olsa da, yüksek tamir işçiliği maliyetlerinden kaçınmak için yüksek hacimli PCB’lerin üretiminde SPI kullanımı düşünülmelidir..

SPI makinelerinde, lehim hacmi, hizalama ve yükseklik gibi faktörler aracılığıyla lehim pastasının kalitesini değerlendirmek için 3D görüntüler yakalayabilen kameralar kullanır. Ardından makine, uygun olmayan lehim hacimlerini veya kusurlu hizalamayı hızla belirleyerek üreticilerin kötü lehim pastası baskılarını hızla ortaya çıkarmasına ve sorunu düzeltmesine olanak tanır. Automated Optical Inspection ile birlikte kullanıldığında (bunun hakkında daha fazla bilgi daha sonra vereceğiz), üreticilerin lehim baskı sürecini etkin bir şekilde izlemesini ve kontrol etmesini ve böylece tamir maliyetlerini düşürmesini ve yüksek kaliteli PCB’lerin daha verimli üretilmesini sağlar. YAMAHA Ysi-SP 2D ve 3D opsiyon seçenekleriyle yüksek hacim ve yüksek kalitede üretim yapan firmaları için vazgeçilmez bir ekipmandır.

3. SMD DİZGİ MAKİNESİ İLE KOMPONENTLERİ DİZİN – PİCK & PLACE MOUNTER

SMD Dizgi makineleri sektörde Pick&Place makineleri tanınır. Hızları ve yaptıkları işin hassasiyeti nedeniyle üretim hatlarındaki en kritik makineler SMD Dizgi makineleridir. İsminden de anlaşılacağı gibi, Pick & Place makinesi komponentleri makaralardan alır ve bunları çıplak bir PCB üzerine yerleştirir. Geleneksel olarak, PCB montaj işleminin bu aşaması, bir insanın bir cımbız kullanarak komponentleri elle PCB üzerine yerleştirdiği gibi yapılır. Ancak dizgi makineleri insanlardan daha hassas olduğundan ve günün her saatinde çalışabildiğinden, günümüzde PCB üreticileri bu adımı Pick&Place makinesini kullanarak otomatikleştiriyor.

Pick-and-place makineleri, SMT komponentleri Nozzle adı verilen uçlar ile emer ve bunları lehim pastasının üzerinde önceden programlanmış konumlarına doğru bir şekilde yerleştirir. YAMAHA YSM20R Saatte 95.000 (CPH) komponent dizgi hızına ulaşabildiği gibi müşterilerinin ihtiyaçlarına yönelik saatlik hızı 30.000 CPH dan başlayan farklı konfigürasyona sahip çok geniş bir ürün yelpazesine sahiptir.

4. REFLOW FIRIN İLE LEHİMLEME İŞLEMİNİ YAPIN – REFLOW SOLDERİNG

Reflow lehimleme, PCB montajı için en yaygın kullanılan lehimleme tekniğidir. PCB bileşenlerle tamamen doldurulduktan sonra, Reflow lehimleme makinesi adı verilen uzun, dev bir fırın aracılığıyla bir konveyör boyunca hareket ettirilir. PCB’ler dikkatlice kontrol edilen sıcaklıklarda çeşitli bölgelerden geçer, böylece lehim pastası, komponentler ve ilgili pedler arasında güçlü elektriksel bağlantılar oluşturmak için sürekli olarak erir ve sertleşir.

REFLOW FIRIN NEDEN KULLANILIR ?

Çok sayıda SMD komponentin elde lehimlenmesi zor hatta imkansız olduğu için Reflow fırın kullanılır,
BGA ve QFN gibi kenarlarında ve üzr yüzünde bacak görünmeyen komponentler sadece reflow fırın ile lehimlenebilir,
Yüksek lehim kalitesi elde etmek için Reflow fırın mutlaka kullanılması gereken bir makinedir, Reflow fırınlar konveksiyon iletimi, eşit sıcaklık, iyi lehim kalitesi ve çok tatmin edici bir lehimleme etkisi için sıcak hava kullanır.
Isıtıcılar , üfleyici fanlar ve konveyör sistemleri ile seri üretim için en uygun yöntemdir , Sıcaklık ayarlandıktan sonra, lehimleme parametreleri seri üretim için uygun olan sonsuz sayıda kopyalanabilir.

ProSMT , Vitronics Soltec ve BTU gibi Reflow Fırın konusunda sektörün önde gelen iki markasının Temsilciliğini yapmaktadır. Her iki markanında müşteri ihtiyaçlarına göre konfigüre edilen uzunluk , ısı bölgesi sayısı , konveyör yapısı , Nitrogena kullanımı gibi modelleri mevcut olup Prosmt web sitesi ve youtube sayfalarından incelenebilir.

5. DALGA LEHİM MAKİNESİ İLE LEHİMLEME– WAVE SOLDERİNG

Dalga lehimleme makineleri, isimlerini, komponentleri lehimlemek için PCB’lerin bir erimiş lehim dalgasını geçmesi gerektiği gerçeğinden almıştır. Dalga lehimleme işleminin başlangıcında, lehimin düzgün bir şekilde yapışmasını sağlamak için tüm komponentlerin PCB’ye temas noktalarını ve pedleri temizlemek için flux tabakası adı verilen bir tabaka uygulanır. flux uygulamasından sonra, termal şoku önlemek için PCB önceden ısıtılır. Son olarak, bir erimiş lehim havuzu içinde bir lehim dalgası oluşturulur ve PCB’ler, kartların alt tarafı lehim dalgası ile temas edecek şekilde bu havuz üzerinden geçirilir, komponentlerin uçları veya ilgili delikleri ile Pedler arasında bir bağlantı oluşturur. Vitronics Soltec markasının Delta X model Dalga lehim makinesinin Türkiyedeki temsilcisi ProSMT ‘dir.

6. OTOMATİK OPTİK KONTROL (AOI) MAKİNESİ İLE TAM OTOMATİK OPTİK KALİTE KONTROLÜ

Artık PCBA’ler tamamen monte edildiğine göre, inceleme ve test aşamasına geçilmiştir. PCB kartlarının karmaşıklığının artmasıyla birlikte, otomatik optik inceleme her zamankinden daha önemli hale geldi. Hala gözlerini kısmaya ve hataları çıplak gözle tespit etmeye çalışabilseniz de, operatörler kısa sürede yorulacağı ve hatalar kolayca gözden kaçırılacağı için manuel inceleme seri üretim için etkili değildir. PCBA’ları test etmek, tamir masraflarını azaltmak ve malzeme israfını önlemek için PCBA üretiminde çok önemli bir adımdır. AOI sistemleri, üretim sürecindeki sorunları erken tespit etmek ve süreçlerin değiştirilmesine PCBA’lerdeki üretim hatalarını önceden tesbit etmek için kullanılır. AOI sistemleri, kusurları tespit etmek için optik yöntemler kullanarak daha önce insanlar tarafından yapılan kontrolleri çok daha hızlı ve doğru bir şekilde gerçekleştirebilir. AOI makinesi, kartın yüzeyini incelemek ve analiz için bir görüntüsünü oluşturur , bu işlem için de yüksek çözünürlüklü kameralar kullanır. YAMAHA ve TRI markalarının Türkiye temsilcisi ProSMT güçlü mühendislik desteği ile 2 boyutlu ve 3 boyutlu Optik Kontrol cihazlarının satışını gerçekleştirmektedir.

7. DEVRE İÇİ TEST (ICT) MAKİNESİ İLE ELEKTRİKSEL TESTLERİN YAPILMASI

Bir pim yatağı halindeki fikstürü kullanılarak gerçekleştirilen devre içi test (ICT Makineleri) aşaması, üretimi tamamlanmış PCB kartlarının işlevselliğini hızlı bir kontrol eder. Her bir pim PCB devresindeki bir düğümle temas edecek şekilde düzenlenmiş bir dizi yaylı pogo piminden oluşur. Tamamlanan her bir kart bu pimlerin üzerine yerleştirilip bastırılır ve PCB üzerindeki yüzlerce test noktası ile hızlı bir şekilde temas kurulabilir. Bu test noktaları aracılığıyla fikstür, performansını değerlendirmek ve elektriksel süreklilikteki veya kısa devrelerdeki kesintileri tespit etmek için test sinyallerini PCB’lerin içine ve dışına hızla iletebilir.
Pim yatağına benzer fikstürde test edilen PCBA’lar de , pimlerin keskin uçlarından dolayı lehim bağlantılarda küçük çukurlar görünür , bu çukurlar için endişlenmeye gerek olmadığı gibi bu durum üreticinn PCBA’lerin kullanıma hazır olduğundan emin olmak için test uyguladığını gösterir.

8. FONKSİYONEL DOĞRULAMA (FCT) MAKİNESİ İLE KARTLARIN İŞLEVSEL TESTLERİ NASIL YAPILIR

Fonksiyonel Doğrulama Testi (FCT), tamamlanmış PCB’ler sevk edilmeden önce devam edip etmeme kararını veren son adımdır. Bu zamana kadar, artık sadece lehim kısa devreleri veya mezar taşları gibi fiziksel kusurları test etmiyoruz. Bunun yerine, yazılım yüklenir ve müşterilerimizin onlar için düşündükleri herhangi bir uygulamada kullanıldığında kartın olması gerektiği gibi çalışıp çalışmayacağını test ederiz.
FCT, tipik olarak PCB’yi konektörü veya bir test noktası aracılığıyla arayüzleyerek, PCB’nin kullanılacağı nihai çalışma ortamını simüle eder. Test edilen her PCB benzersiz olduğundan, fonksiyonel testler üründen ürüne farklılık gösterir. Fonksiyonel testin en yaygın biçimi, PCB’nin kullanılacağı son ürünü simüle etmek için yapılandırılmış bir kurulum olan test fikstürleridir. ProSMT kendi bünyesindeki test ekipmanları tasarım departmanı ile müşteri ihtiyaçlarını tamamen karşılayacak test cihazlaı ile müşterilerine hizmet vermektedir.

Halil İleri, elektronik üretim, SMD dizgi, yalın üretim, 6 sigma konularında üretim mühendisliğinden, fabrika müdürlüğüne kadar pozisyonlarda 40 yıldan fazla tecrübeye sahiptir. Bilhassa üretim birim maliyetlerinin optimizasyonu, yalın üretim, üretim planlama, üretim tesisleri ve tesis alt yapılarının oluşturulması konularında danışman olarak ProSMT firması bünyesinde yurt içi ve yuırt dışı müşterilere ve yatırımcılara destek vermektedir.