सतह माउंट टेक्नोलॉजी (एसएमटी) में पिक एंड प्लेस प्रक्रियाः मूल सिद्धांत, तकनीकी चुनौतियां और भविष्य

सतह माउंट टेक्नोलॉजी (एसएमटी) में पिक एंड प्लेस प्रक्रियाः मूल सिद्धांत, तकनीकी चुनौतियां और भविष्य

विकास
परिचय
पिक एंड प्लेस (सर्फेस माउंट टेक्नोलॉजी) प्रक्रिया सतह माउंट टेक्नोलॉजी (एसएमटी) की मुख्य कड़ी है,जो उच्च परिशुद्धता वाले स्वचालित उपकरण के माध्यम से मुद्रित सर्किट बोर्ड (पीसीबी) पर निर्दिष्ट पदों पर सूक्ष्म इलेक्ट्रॉनिक घटकों को सटीक रूप से माउंट करता हैयह प्रक्रिया सीधे इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों की विश्वसनीयता, उत्पादन दक्षता और एकीकरण की डिग्री को निर्धारित करती है।वस्तुओं का इंटरनेट और ऑटोमोबाइल इलेक्ट्रॉनिक्स, पिक एंड प्लेस तकनीक ने निरंतर सटीकता और गति की सीमाओं को तोड़ दिया है, जो आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स विनिर्माण का आधारशिला बन गया है।इस लेख में उपकरण संरचना जैसे पहलुओं से इस प्रक्रिया के संचालन तंत्र और विकास की दिशा का व्यापक विश्लेषण किया जाएगा।, कार्य सिद्धांत, प्रमुख तकनीकी चुनौतियां और भविष्य के रुझान।

I. पिक एंड प्लेस डिवाइस की मूल संरचना और कार्य सिद्धांत
पिक एंड प्लेस डिवाइस (सतह माउंट मशीन) कई परिशुद्धता मॉड्यूल द्वारा सहयोग से काम करता है और इसकी मूल संरचना में शामिल हैंः

फ़ीडिंग सिस्टम
फीडिंग सिस्टम फीडर के माध्यम से टेप, ट्यूब या ट्रे में मौजूद घटकों को पिकिंग पोजीशन तक पहुंचाता है।टेप फीडर घटकों की निरंतर आपूर्ति सुनिश्चित करने के लिए सामग्री टेप ड्राइव करने के लिए गियर का उपयोग करता हैवाइब्रेटिंग बल्क फीडर वाइब्रेशन आवृत्ति (200-400 हर्ट्ज) द्वारा फीडिंग लय को समायोजित करता है।

विजुअल पोजिशनिंग सिस्टम
सतह माउंट तकनीक (एसएमटी) प्लेसमेंट मशीन उच्च-रिज़ॉल्यूशन कैमरों और छवि प्रसंस्करण एल्गोरिदम से लैस है।पीसीबी पर मार्क बिंदुओं और घटक सुविधाओं की पहचान करके (जैसे पिन रिक्ति और ध्रुवीयता अंकन), यह उप-माइक्रोन पोजिशनिंग सटीकता (±15μm से नीचे) प्राप्त करता है। उदाहरण के लिए, उड़ान दृष्टि संरेखण तकनीक रोबोट बांह की गति के दौरान घटक पहचान को पूरा कर सकती है,और माउंटिंग गति 150 तक पहुँच सकते हैं48 अंक प्रति घंटे।

माउंटिंग हेड और सक्शन नोजल
प्लेसमेंट हेड कई सक्शन नोजल (आमतौर पर 2 से 24 सक्शन नोजल) के समानांतर डिजाइन को अपनाता है, और वैक्यूम नकारात्मक दबाव (-70 kpa से -90 kpa) के माध्यम से घटकों को अवशोषित करता है।विभिन्न आकारों के घटकों को विशेष चूषण नलिकाओं के साथ मिलाना आवश्यक है: 0402 घटकों में 0.3 मिमी के एपर्चर के साथ सक्शन नोजल का प्रयोग किया जाता है, जबकि QFP जैसे बड़े घटकों में 79 प्रतिशत तक अवशोषण बल बढ़ाने के लिए बड़े सक्शन नोजल की आवश्यकता होती है।

गति नियंत्रण प्रणाली
X-Y-Z तीन अक्षीय सर्वो ड्राइव प्रणाली, रैखिक स्लाइड रेल के साथ संयोजन में, उच्च गति (≥30,000CPH) सटीक आंदोलन प्राप्त करती है। उदाहरण के लिए, बड़े आकार के घटकों के क्षेत्र में,गतिशील गति गतिशीलता के प्रभाव को कम करने के लिए कम कर दिया जाता है, जबकि सूक्ष्म-घटकों के क्षेत्र में, दक्षता को बढ़ाने के लिए एक उच्च गति पथ अनुकूलन एल्गोरिथ्म अपनाया जाता है।

ii. प्रक्रिया प्रवाह में प्रमुख तकनीकी लिंक
पिक एंड प्लेस प्रक्रिया को फ्रंट-एंड और बैक-एंड प्रक्रियाओं के साथ बारीकी से समन्वित करने की आवश्यकता है। प्रमुख चरणों में शामिल हैंः

सोल्डर पेस्ट प्रिंटिंग और एसपीआई का पता लगाना
पीसीबी पैड पर लेजर स्टील जाल के माध्यम से प्यूडर पेस्ट मुद्रित किया जाता है (ओपनिंग त्रुटि ≤ 5% के साथ) ।स्क्वीज दबाव (3-5kg/cm2) और प्रिंटिंग गति (20-50mm/s) सीधे सॉल्डर पेस्ट की मोटाई को प्रभावित करती है ( ±15% की त्रुटि के साथ)मुद्रण के बाद, थ्रीडी सोल्डर पेस्ट निरीक्षण (एसपीआई) के माध्यम से मात्रा और आकार को 410 मानक को पूरा करने के लिए सुनिश्चित किया जाता है।

घटक चुनना और स्थापित करना
जब प्लेसमेंट हेड फीडा से सामग्री लेता है, तो विजुअल सिस्टम घटकों के कोणीय विस्थापन (θ अक्ष रोटेशन मुआवजा) और प्लेसमेंट दबाव (0.3-0.0) को सही करता है।5N) को सटीक रूप से नियंत्रित किया जाना चाहिए ताकि सोल्डर पेस्ट के पतन से बचा जा सके।उदाहरण के लिए, बीजीए चिप को मिलाप प्रभाव 410 को अनुकूलित करने के लिए एक अतिरिक्त निकास छेद डिजाइन की आवश्यकता होती है।

रिफ्लो सोल्डरिंग और तापमान नियंत्रण
रिफ्लो सोल्डरिंग ओवन को चार चरणों में विभाजित किया गया हैः पूर्व-गर्म, डुबकी, रिफ्लो और शीतलन।चोटी तापमान (235-245 °C सीसा मुक्त प्रक्रिया के लिए) 40-90 सेकंड के लिए ठीक से बनाए रखा जाना चाहिए. शीतलन दर (4-6°C/s) का उपयोग मिलाप जोड़ को भ्रष्ट होने से रोकने के लिए किया जाता है. गर्म हवा मोटर गति (1500-2500rpm) तापमान एकरूपता (±5°C) सुनिश्चित करती है 410.

गुणवत्ता निरीक्षण और मरम्मत
स्वचालित ऑप्टिकल निरीक्षण (AOI) मल्टी-एंगल प्रकाश स्रोतों के माध्यम से ऑफसेट और झूठे सोल्डरिंग जैसे दोषों की पहचान करता है, जिसमें 1% से कम की गलत आकलन दर होती है।एक्स-रे निरीक्षण (एएक्सआई) का उपयोग छिपे हुए सोल्डर जोड़ों जैसे बीजीए के आंतरिक दोष विश्लेषण के लिए किया जाता है. मरम्मत प्रक्रिया में गर्म हवा की बंदूकें और निरंतर तापमान वाले मिलाप लोहे का उपयोग किया जाता है। मरम्मत के बाद, एक माध्यमिक भट्ठी सत्यापन की आवश्यकता होती है।

iii. तकनीकी चुनौतियां और अभिनव समाधान
प्रौद्योगिकी के परिपक्व होने के बावजूद, पिक एंड प्लेस को अभी भी निम्नलिखित मुख्य चुनौतियों का सामना करना पड़ता हैः

सूक्ष्म-घटकों की माउंटिंग सटीकता
घटक 01005 (0.4 मिमी×0.2 मिमी) को ±25μm की माउंटिंग सटीकता की आवश्यकता होती है।नैनो-स्केल स्टील जाल (घनत्व ≤50μm) और अनुकूलन वैक्यूम सक्शन नोजल तकनीक को सामग्री के उड़ने या विचलन को रोकने के लिए अपनाया जाना चाहिए 410.

अनियमित घटक और उच्च घनत्व इंटरकनेक्शन
QFN पैकेजिंग के लिए, स्टील जाल को 0.1 मिमी तक पतला किया जाना चाहिए और निकास छेद जोड़े जाने चाहिए। 3 डी स्टैक पैकेजिंग (जैसे SiP) के लिए सतह माउंट मशीन को बहु-परत संरेखण का समर्थन करने की आवश्यकता होती है,और लेजर ड्रिलिंग सटीकता 0.1 मिमी 410 से कम होना चाहिए।

गर्मी संवेदनशील तत्वों की सुरक्षा
लेंस के पीले होने से बचने के लिए एलईडी जैसे घटकों के रिफ्लक्स समय को 20% कम करने की आवश्यकता है।गर्म हवा वेल्डिंग में नाइट्रोजन संरक्षण (ऑक्सीजन सामग्री ≤1000ppm) ऑक्सीकरण के कारण झूठी वेल्डिंग को कम कर सकता है 47.

IV. भविष्य के विकास के रुझान
खुफिया और एआई का एकीकरण
कृत्रिम बुद्धिमत्ता को एओआई प्रणाली में गहराई से एकीकृत किया जाएगा और मशीन लर्निंग के माध्यम से दोष पैटर्न की पहचान की जाएगी, जिससे गलत निर्णय की दर 0.5% से कम हो जाएगी।पूर्वानुमानित रखरखाव प्रणाली उपकरण की विफलताओं के बारे में जल्दी चेतावनी दे सकती है, डाउनटाइम को 30% तक कम करता है410.

उच्च लचीलापन विनिर्माण
मॉड्यूलर सरफेस माउंट टेक्नोलॉजी (एसएमटी) मशीन उत्पादन कार्यों के तेजी से स्विचिंग का समर्थन करती है और एमईएस प्रणाली के साथ संयोजन में, बहु-विविधता और छोटे बैच उत्पादन को सक्षम करती है।एजीवी और बुद्धिमान गोदाम प्रणाली सामग्री तैयार करने के समय को 50% तक कम कर सकती हैं.

हरित विनिर्माण प्रौद्योगिकी
सीसा मुक्त मिलाप (Sn-Ag-Cu मिश्र धातु) और निम्न तापमान वेल्डिंग प्रक्रियाओं के लोकप्रिय होने से ऊर्जा की खपत 20% कम हो गई है।विलायक ऑक्सीजन उत्सर्जन को 90% तक कम करना310.

विभेदक एकीकरण और उन्नत पैकेजिंग
5जी और एआई चिप्स के लिए 3डी-आईसी तकनीक सतह माउंट तकनीक (एसएमटी) मशीनों के विकास को अति पतले सब्सट्रेट (≤0.2 मिमी) और उच्च परिशुद्धता स्टैकिंग (±5μm) की ओर ले जाती है।और लेजर-सहायता प्राप्त प्लेसमेंट तकनीक कुंजी होगी.

निष्कर्ष
पिक एंड प्लेस प्रक्रिया निरंतर उच्च घनत्व और उच्च विश्वसनीयता की ओर इलेक्ट्रॉनिक विनिर्माण की प्रगति को बढ़ावा देती है, जो सटीक मशीनरी के सहयोगात्मक नवाचार के माध्यम से होती है।बुद्धिमान एल्गोरिदम और सामग्री विज्ञाननैनोस्केल सक्शन नोजल से लेकर एआई संचालित डिटेक्शन सिस्टम तक,तकनीकी विकास ने न केवल उत्पादन की दक्षता में वृद्धि की है, बल्कि स्मार्टफोन जैसे उभरते क्षेत्रों के लिए भी मुख्य समर्थन प्रदान किया है।, स्वायत्त ड्राइविंग, और पहनने योग्य उपकरण। भविष्य में, बुद्धिमान और हरित विनिर्माण की गहराई के साथ,यह प्रक्रिया इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग के नवाचार में अधिक महत्वपूर्ण भूमिका निभाएगी।.