Hea–mitte nii hea pool – pinnakinnitustehnoloogia

Mis on pinnakinnituse tehnoloogia (SMT)?

Pinnakinnituse tehnoloogia määratlemine trükkplaatide montaazhis

Pinnakinnitustehnoloogia (SMT) on alusprotsess, mida kasutatakse kaasaegses PLO kokkupanek komponentide elektronikakomponendid otsekinnitamiseks trükkplaatide (PCB) pinnale. Neid komponente, mida tuntakse kui Pinnakinnituse seadmeid (SMD) , eristab vanema tehnoloogia Läbipuuritud tehnoloogia (THT) meetod, kus komponendid sisestatakse puuritud aukudesse ja lõimitakse vastaspoolel. SMT hoiab ära nende puuritud aukude kasutamise ning kasutab pigem väikeseid padusid ja erakordselt täpseid lõimimistehnoloogiaid komponentide kinnitamiseks, võimaldades olulise edasimineku tootmise efektiivsus , miniatuursemad mõõtmed ja suurem ahela keerukus.

Kuidas SMT muutis PCB montaaži maastikku

Peamine muutus SMT-ga oli liikumine käsitsi, töömahukast monteerimisest automaatse tootmise suunas . THT puhul nõudsid monteerimisliinid olulist käsitöö , spetsialiseeritud komponentide otsad , ja mitmeid lõimimisastmeid iga komponendi kohta – mis tegi tihedalt paigutatud plaatide valmistamise kalliks ja aeglavaks. SMT kasutab vastandina paki-ja-aseta masinad ja läbivoolupiigid , mis lihtsustavad monteerimisprotsessi, vähendavad montaažikulud , vähendada inimlikke vigu ja avada potentsiaal high-Volume Production ilma kvaliteedi või signaalitootlus .

Peamised faktid SMT kohta:

• SMT toetab tuhandete SMD-de automaatset paigutamist minutis, kasutades kiireid pick-and-place-masinaid, mis ületavad oluliselt käsitsi paigaldatud läbipuuritud komponentide monteerimise.
• SMD-d ei vaja paigaldamiseks läbipuuritud aukusid, säilitades puurplaadi ruumikasutus rohkem keeruliste või kompaktsemate konstruktsioonide jaoks ja maksimeerimine komponendi tihedust .
• Üleminek SMT-le võimaldas radikaalselt parandada signaali terviklikkus ja kõrgsageduslikku käitumist lühemate elektriteede ja vähendatud parasiitide mõjude tõttu.

Võrreldes SMT-d läbipuisttehnoloogiaga (THT)

SMT ei ole lihtsalt THT areng; see tähistab paradiigmuvahetust, kuidas plaate kavandatakse, toodetakse ja monteeritakse. Erinevuste selgitamiseks on siin võrdlussuhe:

Automaatika revolutsioon: miks SMT sai vaikimisi standardiks

SMT edu sõltub automatiseerimise lainel automaatisatsioon . Programmeerides korraga paigutusmasinad ja läbipliidetuse profiilid, saavutavad tootjad äärmiselt kiire tootmiskiiruse järjepideva väljundiga. See ei kiirenda ainult PCB tootmine tooteid nagu nutitelefonid, serverid või autotooted moodulid kiire prototüüpimine . SMT vähendab veelgi tööjõu kulud ja kallid inimvead, kuna suurem osa protsessist – alates juhiverde kandmisest (kasutades täpseid šablonid ) kuni visuaalse ja AOI kontrollini – toimib range arvutijuhtimise all.

SMT: tuumahooned ülevaates

• Miniatuurseerimine: SMT toetab komponentide pakette 60–90% väiksem kui THT vasted, võimaldades ultrakompaktseid elektroonikaseadmeid.
• Kõrgem komponentide tihedus: Ruutmeetri kohta mahub rohkem SMD-sid, mistõttu saavad platid pakkuda palju suuremat funktsionaalsust.
• Kahepoolne montaaž: PCB mõlemad küljed saavad hoida komponente, maksimeerides ruumi kasutamist.
• Parem kõrgsageduslik käitumine: Lühemad vooluahelad ja parem maandamine vähendavad signaalide moonutusi ning parandavad RF-ahelate jõudlust.
• Automaatika ja järjepidevus: Korduvad, masinjuhitud protsessid viivad kõrgemate esmakordselt õigete tulemusteni ja madalamateni defektide tasemele.

Pinnakomponentide paigaldustehnoloogia (SMT) eelised ja puudused

1. Miniatuurseerimine ja kõrge komponentide tihedus

• SMT-komponendid on väiksemad kui traditsioonilised läbipuuritava paigaldusega osad, võimaldades tihedamaid kiibilahendusi.
• Võimaldab kompaktsete seadmete loomist – oluline kaasaegsetes elektroonikaseadmetes, nagu kandeseadmetes, nutitelefonides ja IoT-toodetes.

2. Parandatud elektrooniline toimivus

• Lühemad juhtmed ja vähendatud jälged põhjustavad väiksema parasiitindektiivsuse ja mahtuvuse.
• Parandab kõrgsageduslikku ja kiiret signaalitootmist.

3. Automatiseeritud, kiire paigaldus

• Sobib paigaldusmasinatega ja automaatsete jootmis-/reflow-protsessidega.
• Võimaldab kiiret, suuremahulist ja korduvat PCB-laste montaazi, vähendades tootmise aega ja inimlikke vigu.

4. Kuluefektiivsus (suurtes kogustes)

• Vähendab tööjõukulusid automaatika tõttu.
• Väiksemad plaadid ja komponendid tähendavad tavaliselt madalamaid materjalikulusid ja veokulusid.

5. Topeltküljeline PCB-laste montaaž võimalus

• Komponendid saab paigaldada PCB mõlemale poole, suurendades seeläbi tihedust ja disaini paindlikkust.

6. Mekaaniline usaldusväärsus

• SMT pakub paremat vastupanu vibreerimisele ja löökidele, kuna komponentidel pole pikki juhtmeotsi, mis võivad katkeda või painduda.

Pinnaga paigaldustehnoloogia (SMT) puudused

1. Raske käsitsi paigaldamine ja remont

• Väga väikesed komponendid muudavad käsitsi käitlemise, kontrollimise ja ümberpaigutamise keerulisemaks.
• Remondid nõuavad sageli spetsiaalseid tööriistu, mikroskoopisid ja kvalifitseeritud tehnikuid.

2. Soojus- ja võimsushalduse piirangud

• Väiksemad SMT-osad paiskavad tavaliselt vähem soojust ja suudavad hoida väiksemat elektrivõimsust kui suuremad läbipuuritud paigaldusega analoogid.
• Pole sobiv kõrgvõimsusega komponentide ega raskete mehaaniliste ühenduste jaoks.

3. Kõrged seadistus- ja varustuskulud

• Esmane investeering automaatsetesse paigaldusmasinatesse, reflowahjude ja muudesse SMT-seadmettesse võib olla kõrge.
• Prototüüpimine või väikeste partide tootmine võib olla ebamajanduslikum võrreldes läbipuuritud paigaldusega.

4. Komponentide piirangud

• Mõned komponendid (suured ühendused, lüliti, rasked osad) sobivad paremini läbits0ni paigaldamiseks mehaanilise stabiilsuse huvides.
• Plaadi taseme pinge või paindumine võib põhjustada jootekõrvade murdumise.

5. Tundlikkus keskkonnamuutujate suhtes

• SMT-komponendid on tootmisel tundlikumad elektrostaatilise descendi (ESD) ja keskkonnakontaminatsiooni suhtes.

Tabel: SMT eelised ja puudused

Pindmonteerimise mõju plaatide valmistamisele ja montaažile

Pindmonteerimine on muutnud PCB tootmist, asendades traditsioonilised läbitsüdamikuga meetodid pinnale paigaldatavate komponentidega, pakkudes olulisi eeliseid:

• Miniatuurimiseks : Võimaldab kõrgemat komponentide tihedust (oluline kompaktsete seadmete puhul, nagu meditsiinilised kandetehnoloogiad/IoT-sensorid) ja väiksemaid PCB vormifaktoreid.
• Toimivus : Automatiseeritud montaaž (komponentide paigaldusmasinad, ümberlõimeküpssed) kiirendab tootmist, vähendab tööjõukulusid ja vähendab vigu.
• Tulemus : Lühemad komponendijuhtmed parandavad signaaliterviklust ja soojusjuhtimist, mis sobib ideaalselt kõrge sageduse ja täpsuse rakendustesse (nt meditsiiniline kujutamine).
• Skaleeritavus : Kahepoolne montaaž ja massitoote tootmise võimalus vähendavad ühiku maksumust, toetades nii prototüüpimist kui ka suuremahulist tootmist.

Mis on pinnakinnituse tehnoloogia?

Pinnakinnituse tehnoloogia (SMT) on printplaatide monteerimismeetod, kus elektroonikakomponendid (SMD-d) on otseselt jooditud printplaatide pinnale (komponentide jaoks ei ole puuritud augud, erinevalt läbikinnituse tehnoloogiast).

Põhiaspektid:

• Komponentidest : SMD-d hõlmavad väikeseid takistid/ kondensaatoreid, BGAsid, QFN-e ja mikrokontrollereid – need on loodud kompaktsete, suure tihedusega paigutustega.
• Protsess : Põhietapid: jootmassi trükkimine (tsempelde abil), automaatne komponentide paigutamine (pick-and-place masinad), reflow-jootmine (kontrollitud kuumutamine ühenduste moodustamiseks) ja kontroll (AOI/X-ray kvaliteedikontrolliks).
• Eesmärk : Tööstusstandard kaasaegsete elektroonikaseadmete jaoks, võimaldades väiksemaid, kiiremaid ja usaldusväärsemaid printplaatide kasutamist tarbija-, meditsiini-, tööstus- ja kosmosevaldkonna seadmetes.

Printplaatide disaini parimad tavapärased SMT jaoks

• Jootepadi vastavus : Järgige SMD-terminaalidele sobivate padide suuruse ja kujuga, et tagada korralik pinnakattuvus ja joondus (oluline sulamisdefektide või halva kleepuvuse vältimiseks), kasutades IPC-7351 standardeid.
• Komponentide vahekaugus : Hoidke väikeste SMD-de vahel vähemalt 0,3 mm (suuremate komponentide puhul 0,5 mm), et vältida sulamisdefekte refooliumi ajal ning võimaldada kontrolli ja remonti.
• DFM optimeerimine : Lihtsustage paigutusi automaatikaks (nt standardiseeritud komponentide orientatsioon, selged viitemärgid) ja lisage testimispunktid AOI/X-ray/ICT testimiseks.
• Termeeruhaldus : Lisage soojusgeneraatoritele mõeldud termilised padid, vasest laiali laotud alad või läbiviad (nt võimsus-IC-d), et hajutada soojust ja kaitsta sulamisliite.
• Šabloonide joondus : Kujundage padid vastavaks šablooni ava mõõtmetele (80–90% padid laiusest), et tagada ühtlane sulamispasta kandmine ja vähendada liitekatkestusi.

Miks valida PCBA Store'i oma SMT PCB montaaživajadusteks?

• Sertifitseeritud kvaliteet ja vastavus : ISO 9001/ISO 13485 sertifitseeritud, vastab IPC-A-610 standarditele; täidab FDA/CE nõudeid meditsiini-/tööstusseadmete jaoks täieliku jälgitavuse ja range testimisega (AOI, röntgen, FCT).
• Täpne SMT-võimekus : Ülinõudlikud komponentide paigaldusmasinad (toetab 01005 mikrokomponente, BGAsid, suure tihedusega paigutusi) ja reoföönröövid tagavad täpsuse keerukate PCBde puhul.
• Komplektlahenduse mugavus : Lõpuni toetatud protsess (PCBde valmistamine, komponentide hankimine, montaaž, testimine, logistika) kõrvaldab halduskoormuse ja lihtsustab teie töövoogu.
• Paindlik skaalatavus : Võimaldab prototüüpimist (madal minimaalne tellimiskogus, 24–72 tunni kohaletoimetamisaja), väikeste partide valmistamist ning suuremahulist tootmist, säilitades kogu aeg järjepideva kvaliteedi.
• Spetsialistlik inseneritoetus : Enne tootmist läbiviidavad DFM-ülevaated optimeerivad disaini defektide vältimiseks, samas kui eraldatud kliendihaldurid tagavad reaalajas jälgimise ja läbipaistva suhtluse.

Pinnakomponentide tehnoloogia areng

Ajalooline taust

Varane elektroonikakomplekteerimine

Elektroonika algusaegadel (1940.–1970. aastad) oli tavaks läbipuuritud tehnoloogia. Komponentidel olid pikad otsad, mis sisestati plaadil olevatesse augudesse ja seejärel lõimeti vastasküljel olevatele padjadele. See meetod:

• Nõudis rohkem ruumi,
• Piiras automatiseerimist,
• Takistas elektroonikatoodete väiksemaks ja tihedamaks muutmist.

Vajadus innovatsiooni järele

Kui elektroonika arenes – tarbijate nõudmise tõttu rohkemate funktsioonide järele väiksemates pakendites – muutus läbipuuritud paigaldus kitsaskoht. Käsitsi montaaž võttis palju aega, oli veaohtlik ja kallis suuremahulise tootmise puhul.

SMT-i tekke

Millal SMT algas?

SMT hakkas ilmuma hilisemas 1970. ja 1980. aastal , mida on arendanud juhtivad elektoonikatootjad Jaapanis, Ameerika Ühendriikides ja Euroopas.

SMT võimaldavad peamised uuendused:

• Uued komponentide kujundused: Väiksemad, juhteta või lühikeste juhtedega pakendid, mis sobivad pinnakinnituseks.
• Edasijõudnud PCB materjalid: Võimaldasid täpsemaid tolerantsi ja parandasid kuumuskindlust.
• Automaatne komponentide paigaldusmasinad: Võimaldasid kiire ja täpse osade paigaldamise.
• Läbitopeltussulatamine protsessid: Kasutati joodetussidet ja kontrollitud kuumutust massitootmiseks.

Tööstuse vastuvõtt

Alates 1990ndad , asendas SMT kiiresti läbipuuritud paigalduse domineerivaks montaažitehnoloogiaks tarbijaelektronikas, tööstuslikus elektronikas, autotööstuses ja lennunduses.

Mõju elektroonikatööstusele

Miniatuursem ja tihedam

SMT võimaldas komponentidel olla palju väiksemad, tihedamalt paigutatud ning need sai paigaldada laua mõlemale poole – see andis võimaluse saavutada seni puudutu toodete miniatuursemaks muutmine.

Automaatimine ja kiirus

SMT-montaažiprotsessid on kõrgelt automatiseeritavad, pakkudes:

• Kiiremad tootmistsüklid,
• Parem järjepidevus,
• Madalamad töökulud,
• Massilise tootmise skaalatavus.

Parandatud elektriline jõudlus

Lühemad ühendused ja vähendatud juhtivuse induktiivsus parandas ahela jõudlust, eriti kõrgetel sagedustel ja RF-rakendustes.

Kaasaeg

Tänu SMT-le pakuvad tänapäevased seadmed – nagu nutitelefonid, tahvlid, meditsiiniseadmed ja IoT-seadmed – võimsat arvutusvõimet kompaktsetes konstruktsioonides. Enamik PCBsid kasutab nüüd SMT ja valikulist läbipuurimist vastupidavate või suurte komponentide jaoks.

SMT ja läbipuuritud tehnoloogia olulisemad tunnused

Pinnakinnituse tehnoloogia (SMT): Olulisemad tunnused

Komponentide paigaldamine: Komponendid (SMD-d) paigaldatakse otse plokile, ilma augude puurimiseta.

Komponendi suurus ja tihedus: Väiksemad komponendi suurused võimaldavad kõrge tihedusega paigutusi ja miniatuursemaid tooteid.

Plaadi kasutamine: Võimaldab komponentide paigutamist mõlemale poole печ-ist, maksimeerides ahela keerukuse ja funktsionaalsuse.

Montaažiprotsess: Eriti automatiseeritud, kasutades pick-and-place-masinuid ja reflow-jootmist; võimaldab kiiret, suuremahulist tootmist.

Elektriline toimivus: Lühemad ühendused vähendavad parasiitset induktiivsust/mahtuvust, toetades kõrgsageduslikke ja kiireid rakendusi.

Mehaaniline tugevus: Sobib kergekaaluliste, väikese võimsusega ja vibreerivustele vastuvoolavate konstruktsioonidele, kuid võib olla vähem vastupidav raskete/suurte komponentide puhul.

Kulusäästlikkus: Madalamad monteerimiskulud suurtõendis tänu automatiseerimisele ning väiksematele plaadi/komponentide suurustele.

Remondi/ümbertöötluse raskus: Väikeste komponentide ja tiheda paigutuse tõttu on käsitsi jootmine, kontrollimine või remont keeruline.

Läbipuuritud aukude tehnoloogia (THT): Peamised omadused

Komponentide paigaldamine: Komponentide juhtmed sisestatakse eelpuuritud aukudesse PCB-s ja jootetakse põhja vastasküljel.

Komponendi suurus ja tihedus: Tavaliselt kasutatakse suuremaid komponente suurema pindalaga; vähem sobiv kõrge tihedusega/väikeste konstruktsioonide jaoks.

Plaadi kasutamine: Komponendid on tavaliselt paigaldatud ainult ühele küljele, juhtmed lähevad põhja läbi.

Montaažiprotsess: Montaaž toimub sageli käsitsi või poolautomaatselt; sobib prototüüpide, väikese kogustega ja kohandatud tööde jaoks.

Mehaaniline tugevus: Jootesõlmed tagavad tugeva mehaanilise kinnituse – ideaalne raskete, suurte või suure koormusega osade (nt ühendused, transformaatorid, lülitid) jaoks.

Elektriline toimivus: Pikemad ühendused võivad tekitada rohkem induktiivsust ja mahtuvust; vähem efektiivne kõrgsageduslike ahelate jaoks.

Kulusäästlikkus: Kõrge tootmismaht tähendab kõrgemat monteerimiskulut, kuna tootmiskiirus on aeglasem ja materjalikasutus suurem.

Remont/Ümberkäsitlus: Lihtsam käsitsi kontrollida, deesoldida ja asendada komponente, mistõttu on THT parem prototüüpimiseks või remonditavate konstruktsioonide jaoks.

Võrdlusetabel

Peamised erinevused läbitseeritud aukude tehnoloogia ja pinnakinnituse tehnoloogia vahel

Võrdlusetabel

Tegurid, mida arvestada enne SMT või läbikinnitustehnoloogia valimist

Võrdlusetabel

Millal kasutada pinnakinnitustehnoloogiat?

1. Kõrge tihedusega, miniatuursete konstruktsioonidega

2. High-Volume Production

3. Topeltkülgsed või mitmekihtsed PCB-d

4. Kõrgkiiruse- või kõrgsagedusahelad

5. Automaatne PCB-montaaž

6. Tootmiskulude vähendamine suurel skaalal

7. Kaasaegsed tarbijaelektroonika-, meditsiini- ja autotooted

SMT-s kasutatavad jootmismeetodid

Ülevaate tabel

Pinnakinnitusseadmete paketid

Pinnakinnitusseade (SMD) paketid on standardiseeritud vormingud elektrooniliste komponentide otseseks paigaldamiseks trükkplaatide (PCB) pinnale kasutades pinnakinnitustehnoloogia (SMT) . SMD-pakkimiste õige valik on oluline trükkplaatide tiheduse, toimivuse ja tootmismeeldivuse optimeerimisel.