Hyvät-ei-niin-hyvät-puolet-pinnanliitos tekniikka

Mikä on pintaliitostekniikka (SMT)?

Pintaliitostekniikan määritelmä painetun piirilevyn (PCB) kokoonpanossa

Pinnan kiinnitysteknologia (SMT) on perustavanlaatuinen prosessi, jota käytetään nykyaikaisessa PCB-yhdistys kiinnittämiseksi sähköiset komponentit suoraan piirilevyn pinnalle painetut piirilevyt (PCB) . Näitä komponentteja kutsutaan Pintakiinnityslaitteet (SMD) , eroavat niistä, joita käytettiin vanhemmassa Läpivientitekniikka (THT) menetelmässä, jossa osat asennetaan porattuihin reikiin ja juotetaan vastakkaiselle puolelle. SMT jättää nämä poratut reiät käyttämättä, vaan hyödyntää pikkuhienoja napoja ja erittäin tarkkoja juotostekniikoita komponenttien kiinnittämiseen, mikä mahdollistaa merkittävän edistysaskeleen valmistuseffektiivisyys ssä, miniatuuriassa ja piirisarjan monimutkaisuudessa.

Kuinka SMT muutti PCB-asennuksen maisemaa

Pääasiallinen muutos SMT:n myötä oli siirtyminen käsityönä tehdystä, työläsasennuksesta automaatiopohjaiseen tuotantoon . THT:ssä kokoonpanolinjat vaativat huomattavaa manuaalinen työvoima a, erikoistuneita komponenttinappeja , ja useita juottamisvaiheita per osa – mikä tekee tiheästi asennetuista korteista kalliita ja aikaa vievää valmistaa. Pinnan kiinnitystekniikka (SMT) puolestaan hyödyntää pick-and-place -koneet ja reflow-uunit , jotka tehostavat kokoonpanoprosessia ja minimoivat kokoonpanokustannukset , vähentävät ihmisen aiheuttamia virheitä ja avaa mahdollisuudet high-Volume Production ilman laadun tai signaalin suorituskyvyn .

Tärkeitä asioita SMT:stä:

• SMT tukee automaattista SMD-osien asennusta tuhansia komponentteja minuutissa käyttäen nopeita pick-and-place-koneita, mikä on huomattavasti tehokkaampaa kuin käsiasennettu läpivientiasennus.
• SMD-osia ei tarvitse asentaa reikien kautta, mikä säilyttää levyn pinta-ala monimutkaisempien tai kompaktit mallit ja maksimointi komponenttitiheys .
• Siirtyminen pintakiinnitykseen (SMT) mahdollisti dramaattisia parannuksia signaalin eheys ja korkeataajuisten ominaisuuksien lyhyempien sähköisten reittien ja pienentyneiden haittavaikutusten vuoksi.

Vertailtaessa pintakiinnitystä (SMT) läpivientiteknologiaan (THT)

SMT ei ole pelkästään THT:n kehittynyt versio; se edustaa paradigman muutosta siinä, miten piirilevyt suunnitellaan, valmistetaan ja kootaan. Erojen selventämiseksi tässä on vertailukuvaus:

Automaatiorevoluutio: Miksi SMT:stä tuli oletus

SMT:n menestys perustuu aaltoon, jolla automaatio . Ohjelmoimalla kokoamiskoneet ja uudelleenlämmitysprofiilit kerran, valmistajat saavuttavat erittäin nopeat tuotantokierrokset tasaisella tuloksella. Tämä ei ainoastaan kiihdytä Pcb valmistus esimerkiksi älypuhelimien, palvelimien tai autoteollisuuden moduulien osalta, vaan mahdollistaa myös nopean nopeaksi prototyypiksi . SMT vähentää lisäksi työvoimakustannukset ja kalliita ihmisen aiheuttamia virheitä, koska suurin osa prosessista – liimikuusasta sovellus (käyttäen tarkkoja stensilit ) – visuaaliseen ja AOI-tarkastukseen asti toimii tiukan tietokoneohjauksen alaisena.

SMT: Ydinhyödyt silmäyksellä

• Miniatyrisointi: SMT tukee komponenttipaketteja 60–90 % pienempi kuin THT-vastineet, mahdollistaen erittäin kompaktit elektroniikkalaitteet.
• Suurempi komponenttitiheys: SMD-komponentteja mahtuu enemmän neliösenttimetrille, mikä mahdollistaa huomattavasti suuremman toiminnallisuuden piireillä.
• Kaksipuolinen asennus: Molemmat PCB:n puolet voidaan varustaa komponenteilla, mikä maksimoi tilan käytön.
• Ylivoimainen korkeataajuuskäyttäytyminen: Lyhyemmät virtapiirit ja parannettu maadoitus johtavat vähäisempään signaalivääristymään ja parempaan RF-piirien suorituskykyyn.
• Automaatio ja yhdenmukaisuus: Toistuvat, koneellistetut prosessit johtavat korkeampaan ensimmäisen kierroksen valmistusmenekkiin ja alhaisempiin viallisuusprosentteihin.

Pinnalle asennetun teknologian (SMT) edut ja haitat

1. Miniatyrisointi ja korkea komponenttitiheys

• SMT-komponentit ovat pienempiä kuin perinteiset läpiviennin osat, mikä mahdollistaa tiheämmän piirisuunnittelun.
• Mahdollistaa kompaktien laitteiden kehittämisen — oleellinen tekijä nykyaikaisessa elektroniikassa, kuten käyttölaitteissa, älypuhelimissa ja IoT-tuotteissa.

2. Parantunut sähkösuorituskyky

• Lyhyemmät johdot ja vähäisemmät jäljet johtavat alhaisempaan parasiittiseen induktanssiin ja kapasitanssiin.
• Parantaa suuritaajuista ja nopeaa signaalitehoa.

3. Automaattinen, nopea kokoonpano

• Yhteensopiva pick-and-place -koneiden ja automatisoitujen juottamis/reflow-prosessien kanssa.
• Mahdollistaa nopean, suurimuotoisen ja toistettavan PCB-kokoonpanon, mikä vähentää valmistusaikaa ja ihmisten aiheuttamia virheitä.

4. Kustannustehokkuus (suurilla volyymeillä)

• Vähentää työkustannuksia automaation vuoksi.
• Pienemmät levyt ja komponentit tarkoittavat yleensä alhaisempia materiaali- ja toimituskustannuksia.

5. Molemmille puolille kiinnitettävän PCB-asennuksen mahdollisuus

• Komponentit voidaan asentaa molemmille puolille piirilevyä, mikä parantaa entisestään tiheyttä ja suunnittelujoustavuutta.

6. Mekaaninen luotettavuus

• SMT tarjoaa paremman vastuksen värähtelylle ja iskuille, koska komponenteilla ei ole pitkiä johdotusjalkoja, jotka voisivat katketa tai taipua.

Pintakiinnitysteknologian (SMT) haitat

1. Vaikea käsiasennus ja korjaus

• Hyvin pienet komponenttikoot vaikeuttavat käsittelyä, tarkastusta ja uudelleenmuokkausta.
• Korjaukset vaativat usein erikoistyökaluja, mikroskooppeja ja päteviä teknikkoja.

2. Lämpö- ja tehonhallinnan rajoitukset

• Pienemmät SMT-komponentit yleensä hajottavat vähemmän lämpöä ja kestävät pienempää sähkövirtaa kuin suuremmat läpivientikomponentit.
• Ei sovellu korkean tehon komponenteille tai raskaille mekaanisille liittimille.

3. Korkeat käyttöönotto- ja laitteistokustannukset

• Alustava investointi automatisoituun kokoonpanokoneistoon, uunikuivausuuneihin ja muihin SMT-laitteisiin voi olla suuri.
• Prototyypin valmistus tai pienet tuotantoseriat voivat olla kustannustehottomampia verrattuna läpivientikokoonpanoon.

4. Komponenttirajoitukset

• Jotkin komponentit (suuret liittimet, kytkimet, raskaat osat) sopivat paremmin läpivientiasennukseen mekaanisen vakauden vuoksi.
• Levyn tason rasitus tai taipuminen voi aiheuttaa juotesauvojen murtumista.

5. Herkkä ympäristötekijöille

• SMT-komponentit ovat alttiimpia sähköiselle purkaukselle (ESD) ja ympäristön saasteille valmistuksen aikana.

Taulukko: SMT:n edut ja haitat

Pinta-asennustekniikan vaikutus PCB-valmistukseen ja -kokoonpanoon

Pinta-asennustekniikka (SMT) on muuttanut PCB-tuotantoa korvaamalla perinteiset läpivientimenetelmät pinta-asennetuilla komponenteilla, tarjoten keskeisiä etuja:

• Miniatyrisointi : Mahdollistaa korkeamman komponenttitiheyden (tärkeää kompakteille laitteille, kuten lääketieteellisille käyttölaitteille/IoT-antureille) ja pienemmät PCB-muodot.
• Tehokkuus : Automaattinen kokoonpano (lataus-koneet, uuni-uunit) nopeuttaa tuotantoa, vähentää työkustannuksia ja virheiden määrää.
• Suorituskyky : Lyhyemmät komponenttijohtimet parantavat signaalin eheyttä ja lämmönhallintaa, mikä tekee niistä ideaalin korkeataajuisten/tarkkojen sovellusten (esim. lääketieteellinen kuvaus) käyttöön.
• Skaalautuvuus : Kaksipuolinen asennus ja massatuotantokelpoisuus alentavat yksikkökustannuksia, mikä tukee sekä prototyyppien että laajamittaisen tuotannon valmistusta.

Mikä on pinta-asennustekniikka?

Pinnalle asennettava teknologia (SMT) on PCB-assemblauserä, jossa elektroniset komponentit (SMD:t) juotetaan suoraan painokiskon pinnalle (ei porattuja reikiä komponenttien asentamiseen, toisin kuin läpivientitekniikassa).

Ydinasiat:

• Osatekijät : SMD-komponentteihin kuuluvat pienet vastukset/kytkimet, BGA:t, QFN:t ja mikro-ohjaimet – suunniteltu kompakteihin, tiheään pakattuihin rakenteisiin.
• Prosessi : Keskeiset vaiheet: juotteen tulostus (pinnoilla), automatisoitu komponenttien asennus (nosto-asema-koneet), uudelleenjuottaminen (ohjattu lämmitys liitosten muodostamiseksi) ja tarkastus (AOI/X-ray laadunvalvontaa varten).
• Tarkoitus : Teollisuuden standardi modernissa elektroniikassa, mahdollistaen pienemmät, nopeammat ja luotettavammat PCB:t kuluttaja-, lääketieteellisiin, teollisiin ja avaruusteknisiin laitteisiin.

PCB-suunnittelun parhaat käytännöt SMT:lle

• Juotepadan yhteensopivuus : Noudata IPC-7351-standardeja padakoon/muodon osalta, jotta se vastaa SMD-komponenttien napoja, varmistaen näin oikeanlaisen juotteen kostuttamisen ja kohdistuksen (keskeistä siltojen tai heikon kiinnittymisen välttämiseksi).
• Komponenttien väli : Varmista vähintään 0,3 mm välistä (0,5 mm suuremmille komponenteille) pienien SMD-komponenttien välillä estääksesi juotoksessa tapahtuvia virheitä reflow-juottamisen aikana sekä mahdollistaaksesi tarkastuksen/korjauksen.
• DFM-optimointi : Yksinkertaista asettelua automaatiota varten (esim. standardoitu komponenttien suuntaus, selkeät viitemerkit) ja sisällytä testipisteet AOI/röntgen/ICT-testaukseen.
• Lämpöhuollon hallinta : Lisää lämpöpadit, kuparitäytöt tai viat lämmön tuottaville SMD-komponenteille (esim. teho-IC:t), jotta lämpö voidaan siirtää tehokkaasti ja juotoksia suojata.
• Stenselin asettaminen : Suunnittele padit vastaamaan stensilin aukon mittoja (80–90 % padin leveydestä) saadaksesi tasaisen juoteliuden levityksen ja vähentääksesi liitosten epäonnistumisia.

Miksi valita PCBA Store SMT-piirilevyjen kokoamiseen?

• Todistettu laatu ja noudattaminen : ISO 9001/ISO 13485 -sallittu, noudattaa IPC-A-610 -standardeja; täyttää FDA/CE-vaatimukset lääketieteellisiin/teollisiin laitteisiin täydellisen jäljitettävyyden ja kovien testausten (AOI, röntgen, FCT) kanssa.
• Edistykselliset SMT-ominaisuudet : Nykyaikaiset pick-and-place -koneet (tukevat 01005-mikrokomponentteja, BGAta, tiheästi sijoiteltuja asetteluita) ja uunipohjaiset juottolaitteet takaavat tarkan tarkkuuden monimutkaisiin piireihin.
• Avainvalmis kätevyys : Kokonaisvaltainen tuki (PCB-valmistus, komponenttien hankinta, kokoaminen, testaus, logistiikka) poistaa hallinnolliset kuormat ja tehostaa työnkulkujasi.
• Joustava skaalautuvuus : Soveltuu prototyyppien valmistukseen (matala minimitilauksen määrä, 24–72 tunnin toimitusaika), pienoisseroihin sekä suurtilauksiin ilman laadun heikkenemistä missään tilauskoossa.
• Asiantuntija-injoonointi tuki : Tuotantoon valmistautuvat DFM-tarkastukset optimoivat suunnitelmia vaurioiden välttämiseksi, kun taas omat asiointineuvonantajat tarjoavat reaaliaikaista seurantaa ja läpinäkyvää viestintää.

Pintaliitosmenetelmän nousu

Historiallinen tausta

Varhainen elektroniikkakokoonpano

Elektroniikan alkuaikoina (1940–1970-luvut) läpivienniasennus oli yleinen menetelmä. Komponenteilla oli pitkät johdot, jotka asennettiin reikien läpi ja juotettiin vastakkaisella puolella oleville liittimille. Tämä menetelmä:

• Vaati enemmän tilaa,
• Rajoitti automaatiota,
• Rajoitettiin, kuinka pienikokoisiksi ja tiheiksi elektroniset tuotteet voivat muodostua.

Innovaation tarve

Kun elektroniikka kehittyi – kuluttajien kysynnän myötä, joka painotti enemmän ominaisuuksia pienemmissä paketeissa – läpivientiasennus muodostui pullonkaulaksi. Manuaalinen asennus oli aikaa vievää, virhealtista ja kallista suurten tuotantomäärien kannalta.

SMT:n nousu

Milloin SMT alkoi?

SMT alkoi nousta myöhäisillä 1970-luvulla ja 1980-luvulla , ja sitä edistivät johtavat elektroniikkavalmistajat Japanissa, Yhdysvalloissa ja Euroopassa.

SMT:tä mahdollistaneet avaininnovaatiot:

• Uudet komponenttisuunnittelut: Pienemmät, lyijyttömät tai lyhyet liitännät, jotka soveltuvat pintäkiinnitykseen.
• Edistyneet PCB-materiaalit: Sallivat tiukemmat toleranssit ja parantaneet lämmönkestävyyttä.
• Automaattiset komponenttilaitteet: Mahdollistivat nopean ja tarkan osien asettamisen.
• Liu'utuspinnalla olevat prosessit: Käytettiin juoteliinapastaa ja ohjattua lämmitystä massavalmistusta varten.

Teollisuuden hyväksyminen

Myyjän 1990-luku , SMT oli nopeasti korvannut reikäkiinnityksen dominoivana kokoonpanoteknologiana kuluttaja-, teollisuus-, auto- ja avaruuselektroniikassa.

Vaikutus elektroniikka-alalle

Miniatuuri ja tiheys

SMT mahdollisti komponenttien huomattavasti pienemmän koon, tiheämmän sijoittelun ja asennuksen levyn molemmille puolille – mikä mahdollisti ilmattoman miniatyrisoinnin.

Automaatio ja nopeus

SMT-asennusprosessit ovat hyvin automatisoitavissa, ja ne tarjoavat:

• Nopeammat tuotantosyklit,
• Parantunut yhdenmukaisuus,
• Alhaisemmat työkustannukset,
• Massatuotannon skaalautuvuus.

Parannettu sähköinen suorituskyky

Lyhyemmät yhteydet ja vähennetty johdininduktanssi paransivat piirin suorituskykyä, erityisesti korkeilla taajuuksilla ja RF-sovelluksissa.

Moderni aika

Kiitos SMT:n, nykypäivän laitteet – kuten älypuhelimet, tabletit, lääketieteelliset instrumentit ja IoT-laitteet – tarjoavat valtavan laskentatehon hyvin pienessä muodossa. Useimmissa piireissä käytetään nyt sekä SMT:tä että valikoitua läpiviennin teknologiaa vahvoihin tai raskaisiin komponentteihin.

SMT:n ja läpiviennin teknologian keskeiset ominaisuudet

Pinnanliitoskiinnitys (SMT): Keskeiset ominaisuudet

Komponenttien kiinnitys: Komponentit (SMD) asetetaan suoraan piirilevyn pinnalle ilman reikien poraamista.

Komponenttien koko ja tiheys: Pienemmät komponenttikoot mahdollistavat tiheän asettelun ja miniatyrisoidut tuotesuunnittelut.

Levyn käyttö: Mahdollistaa komponenttien asettamisen piirilevyn molemmille puolille, mikä maksimoi piirin monimutkaisuuden ja toiminnallisuuden.

Kokoonpanoprosessi: Erittäin automatisoitu, käyttäen osien asettelukoneita ja uunikuplausjäähdytystä; mahdollistaa nopean ja suurtilavuotisen tuotannon.

Sähköinen suorituskyky: Lyhyemmät yhteydet vähentävät parasiittista induktanssia/kapasitanssia, mikä tukee korkeataajuus- ja nopeakäyntisiä sovelluksia.

Mekaaninen vahvuus: Sopii kevyisiin, matalatehoisiin ja värähtelyjä kestäviin ratkaisuihin, mutta saattaa olla vähemmän kestävä raskaille/suurille komponenteille.

Kustannustehokkuus: Matalammat kokoonpanokustannukset suurella tuotantomäärällä automaation ja pienempien levyjen/komponenttien ansiosta.

Korjaus/työn uusiminen Vaikeus: Haasteellista hitsata, tarkistaa tai korjata manuaalisesti hyvin pienten osien ja tiheän sijoittelun vuoksi.

Läpivientitekniikka (THT): Merkittävät ominaisuudet

Komponenttien kiinnitys: Komponenttien johdot työnnetään etukäteen porattuihin reikiin PCB:ssä ja kiinnitetään juottamalla vastakkaiselta puolelta.

Komponenttien koko ja tiheys: Käyttää yleensä suurempia komponentteja, joilla on suurempi alatila; vähemmän sopiva tiheään pakattuihin/pieniin ratkaisuihin.

Levyn käyttö: Komponentit yleensä asennettu vain toiselle puolelle, joilla on johdot, jotka kulkevat levyn läpi.

Kokoonpanoprosessi: Ne on usein koottu käsin tai puoliautomaattisesti; sopii prototyyppeihin, pieniin määriin ja räätälöityyn työhön.

Mekaaninen vahvuus: Juotosliitokset tarjoavat vahvan mekaanisen ankkuroinnin – ideaali raskaille, suurille tai suuret rasitukset kestäville osille (esim. liittimet, muuntajat, kytkimet).

Sähköinen suorituskyky: Pidemmät yhteydet voivat aiheuttaa enemmän induktanssia ja kapasitanssia; vähemmän tehokas korkeataajuuspiireille.

Kustannustehokkuus: Korkeammat kokoamiskustannukset suurissa määrissä hitaamman tuotantonopeuden ja suuremman materiaalikulutuksen vuoksi.

Korjaus/Uudelleenmuokkaus: Helpompi tarkastaa, poistaa juotetta ja vaihtaa komponentteja käsin, mikä tekee THT:stä paremman vaihtoehdon prototyyppeihin tai korjattaviin suunnitteluun.

Vertailutaulukko

Merkittäviä eroja läpivientitekniikan ja pintakiinnitystekniikan välillä

Vertailutaulukko

Huomioon otettavat tekijät SMT:n ja läpivientitekniikan valinnassa

Vertailutaulukko

Milloin käyttää pintakiinnitystä?

1. Suuritiheyksinen, miniatyrisoidut suunnittelut

2. High-Volume Production

3. Kaksipuoliset tai monikerroksiset piirilevyt

4. Korkean nopeuden tai korkeataajuisten piirejä

5. Automatisoitu pcb-montaus

6. Vähentynyt valmistuskustannus mittakaavassa

7. Modernit kuluttaja-, lääketieteelliset ja autoteollisuuden elektroniikka

SMT:ssä käytettävät juottamistekniikat

Yhteenvetotaulukko

Pinnanliitoslaatikot

Pinnanliitospakkaus (SMD) ovat standardoituja muotoja elektronisten komponenttien asentamiseksi suoraan painetun piirilevyn (PCB) pinnalle käyttäen pinnan kiinnitysteknologia (SMT) . SMD-pakettien oikea valinta on ratkaisevan tärkeää kytkentälevyn tiheyden, suorituskyvyn ja valmistettavuuden optimoimiseksi.