Jó-nem olyan jó oldalak-felületi szerelési technológia

Mi az a felületi szerelési technológia (SMT)?

A felületi szerelési technológia meghatározása nyomtatott áramkörök összeszerelésénél

Felületre szerelt technológia (SMT) egy alapvető eljárás, amelyet a modern PCB gyártásban alkalmaznak elektronikai komponensek közvetlenül a nyomtatott áramkörök (PCB) felületére történő rögzítéséhez. Ezek az alkatrészek, amelyeket Felületre szerelt eszközöknek (SMD) nevezik, eltérnek a korábbi Átfúrt lyukas technológia (THT) olyan módszer, ahol az alkatrészeket fúrt lyukakba helyezik, majd a másik oldalon forrasztják össze. Az SMT kihagyja ezeket a fúrt lyukakat, és ehelyett apró padokat használ, valamint rendkívül pontos forrasztási technikákat alkalmaz az alkatrészek rögzítéséhez, lehetővé téve ezzel a jelentős ugrást a gyártási hatékonyság , miniatürizálásban és az áramkörök bonyolultságában.

Hogyan változtatta meg az SMT az NYÁK-szerelési tájat

Az SMT bevezetésének elsődleges változása a kézi, munkaigényes szerelésről az automatizált gyártásra történő áttérés . A THT-nél a szerelővonalak jelentős kézi munkaerő , speciális alkatrészcsatlakozókat , és több forrasztási lépést igényeltek alkatrészenként – ami nagy sűrűségű nyomtatott áramkörök esetén költséges és időigényes gyártást eredményezett. Az SMT viszont pick-and-place gépek és újraolvasztó sörtek , amelyek leegyszerűsítik a szerelési folyamatot, minimalizálják összeszerelési költségek , csökkentse az emberi hibákat, és kiaknázza a lehetőséget nagy volumenű gyártás minőség áldozata nélkül vagy jelminőség .

Fontos tények az SMT-vel kapcsolatban:

• Az SMT támogatja az automatikus felhelyezést percenként több ezer SMD esetében nagy sebességű pick-and-place gépek segítségével, jelentősen felülmúlva a kézi furatfúráson alapuló összeszerelést.
• Az SMD-k nem igényelnek furatokat a rögzítéshez, megőrizve ezzel a nyomtatott áramkörű lemez felülete összetettebb vagy kompakt Tervezések és maximalizálva komponenssűrűség .
• Az SMT-re való áttérés drámai javulást eredményezett a jelintegritás és magas frekvenciás viselkedésben a rövidebb elektromos vezetékek és a zavaró mellékhatások csökkentése miatt.

Az SMT és a Through-Hole Technology (THT) összehasonlítása

Az SMT nem csupán az THT fejlődési szakasza; hanem paradigmaváltást jelent a nyomtatott áramkörök tervezésében, gyártásában és összeszerelésében. Az alábbiakban összehasonlító áttekintést nyújtunk a különbségek tisztázására:

Az automatizálás forradalma: Miért vált az SMT az alapértelmezetté

Az SMT sikerét a automatizálás . Egyszeri programozással – helyezőgépek és reflow-profilok beállításával – a gyártók extrém gyors termelési folyamatokat érhetnek el állandó minőséggel. Ez nemcsak hogy felgyorsítja Pcb gyártás olyan termékekhez, mint okostelefonok, szerverek vagy gépjárműmodulok, de lehetővé teszi a gyors gyors prototípusgyártást . Az SMT továbbá csökkenti a munkaadó költségek költséges emberi hibákat, mivel a folyamat nagy része — a forrasztópaszta felvitele (pontos sablony alkalmazásával) a vizuális és AOI ellenőrzésig — szoros számítógépes vezérlés alatt működik.

SMT: Főbb előnyök röviden

• Miniaturizálás: Az SMT támogatja az alkatrészcsomagokat 60–90%-kal kisebbre a THT megfelelőiknél, lehetővé téve az ultra-kompakt elektronikát.
• Nagyobb alkatrész-sűrűség: Több SMD fér el négyzetcentiméterenként, így a nyomtatott áramkörök sokkal nagyobb funkcionalitásra képesek.
• Kétoldalas szerelés: A NYÁK mindkét oldala alkatrészeket tartalmazhat, maximalizálva a helykihasználást.
• Kiváló magasfrekvenciás viselkedés: Rövidebb áramútak és javított földelés eredményezik a jeltorzítás csökkenését és jobb RF-áramkör teljesítményt.
• Automatizálás és konzisztencia: Ismétlődő, gépi folyamatok magasabb első próbálkozásos készültségi arányhoz és alacsonyabb hibarátához vezetnek.

A felületi forrasztású technológia (SMT) előnyei és hátrányai

1. Miniatürizálás és magas alkatrész-sűrűség

• Az SMT alkatrészek kisebbek, mint a hagyományos átfúrt lyukakba szerelt alkatrészek, lehetővé téve a sűrűbb kapcsolási tervek kialakítását.
• Lehetővé teszi kompakt eszközök létrehozását – elengedhetetlen a modern elektronikában, például hordható eszközökben, okostelefonokban és IoT-termékekben.

2. Javított villamos teljesítmény

• Rövidebb vezetékek és csökkentett nyomkövetési hosszak alacsonyabb parazita induktivitáshoz és kapacitáshoz vezetnek.
• Javítja a nagyfrekvenciás és nagysebességű jelátviteli teljesítményt.

3. Automatizált, nagysebességű gyártás

• Kompatibilis pick-and-place gépekkel és automatizált forrasztási/reflow folyamatokkal.
• Lehetővé teszi a gyors, nagy léptékű és ismételhető NYÁK-gyártást, csökkentve a gyártási időt és az emberi hibák kockázatát.

4. Költséghatékonyság (nagy mennyiségek esetén)

• Csökkenti a munkaerőköltségeket az automatizálás miatt.
• A kisebb méretű lemezek és alkatrészek általában alacsonyabb anyag- és szállítási költségeket jelentenek.

5. Kétoldalas NYÁK-szerelési lehetőség

• Az alkatrészek mindkét oldalra felszerelhetők, így tovább nő a sűrűség és a tervezési rugalmasság.

6. Mechanikai megbízhatóság

• Az SMT jobb rezgés- és ütésállóságot nyújt, mivel az alkatrészeknek nincsenek hosszú lábai, amelyek eltörhetnek vagy meghajolhatnak.

A felületi forrasztású technológia (SMT) hátrányai

1. Nehéz kézi szerelés és javítás

• A mikroszkopikus alkatrész-méretek miatt a kézi kezelés, ellenőrzés és újraforgatás nehezebb.
• A javítások gyakran speciális eszközöket, mikroszkópokat és jártas szakembereket igényelnek.

2. Hő- és teljesítménykezelési korlátok

• A kisebb SMT alkatrészek általában kevesebb hőt vezetnek el, és kisebb elektromos teljesítményt bírnak el, mint a nagyobb furatos technológiás megfelelőik.
• Nem alkalmas nagy teljesítményű alkatrészekhez vagy nehéz mechanikus csatlakozókhoz.

3. Magas beállítási és felszerelési költségek

• Az automatizált szerelőgépek, reflow kemencék és egyéb SMT felszerelések kezdeti beszerzése költséges lehet.
• A prototípusgyártás vagy kis sorozatú termelés gazdaságilag kevésbé előnyös lehet a furatos technológiához képest.

4. Alkatrész-korlátozások

• Egyes alkatrészek (nagy csatlakozók, kapcsolók, nehéz alkatrészek) mechanikai stabilitásuk miatt inkább a furatos rögzítéshez vannak igazodva.
• A nyomtatott áramkörök terhelése vagy hajlítása forrasztott kapcsolatok eltörését okozhatja.

5. Érzékeny a környezeti tényezőkre

• Az SMT alkatrészek érzékenyebbek az elektrosztatikus kisülésre (ESD) és a környezeti szennyeződésekre a gyártás során.

Táblázat: Az SMT előnyei és hátrányai

A felületre szerelés hatása a NYÁK-gyártásra és összeszerelésre

Az SMT átalakította a NYÁK-gyártást, amelyben a hagyományos átmenő furatú módszert felületre szerelt alkatrészek váltották fel, így biztosítva számos előnyt:

• Miniatürizáció : Lehetővé teszi a nagyobb alkatrész-sűrűséget (elengedhetetlen kompakt eszközöknél, mint az orvosi hordható készülékek vagy IoT-érzékelők), valamint kisebb NYÁK-méretek használatát.
• Hatékonyság : Az automatizált összeszerelés (pick-and-place gépek, reflow kemencék) felgyorsítja a gyártást, csökkenti a munkaerőköltségeket és csökkenti a hibák számát.
• Teljesítmény : A rövidebb alkatrészkivezetések javítják a jelminőséget és a hőkezelést, így ideálisak nagyfrekvenciás vagy nagy pontosságú alkalmazásokhoz (pl. orvosi képalkotók).
• Skálázhatóság : A kétoldali szerelés és a tömeggyártáshoz való alkalmasság csökkenti az egységköltségeket, támogatva a prototípusgyártást és a nagy léptékű termelést egyaránt.

Mi az a felületre szerelési technológia (SMT)?

A felületre szerelt technológia (SMT) egy nyomtatott áramkörös (PCB) összeszerelési módszer, ahol az elektronikus alkatrészeket (SMD-ket) közvetlenül a nyomtatott áramkör felületére forrasztják (nincsenek fúrt lyukak az alkatrészek behelyezéséhez, ellentétben a furatba szerelt technológiával).

Alapvető részletek:

• Komponensek : Az SMD alkatrészek közé tartoznak a mikroszkopikus ellenállások/kondenzátorok, BGÁ-k, QFN-ek és mikrovezérlők – mindezek kompakt, nagy sűrűségű elrendezésre lettek tervezve.
• A folyamat : Fő lépések: pasztaforrasztás (maszkokon keresztül), automatizált alkatrészbehelyezés (pick-and-place gépek), reflow-forrasztás (szabályozott hőmérsékleten történő kapcsolat kialakítása), valamint ellenőrzés (AOI/X-sugár minőségellenőrzés céljából).
• Cél : Az ipari szabvány a modern elektronikában, lehetővé téve a kisebb, gyorsabb és megbízhatóbb nyomtatott áramkörök készítését fogyasztói, orvosi, ipari és űri eszközök számára.

PCB tervezési legjobb gyakorlatok SMT-hez

• Forrasztópad kompatibilitás : Kövesse az IPC-7351 szabványt a pad méretének/alakjának megválasztásánál az SMD csatlakozóinak megfelelően, biztosítva ezzel a megfelelő forrasztási nedvesedést és igazítást (elengedhetetlen a hidaképződés vagy rossz tapadás elkerüléséhez).
• Alkatrészek közötti távolság : Biztosítson legalább 0,3 mm rést kis SMD alkatrészek között (0,5 mm nagyobb alkatrészek esetén), hogy megelőzze a forrasztási hibákat reflow során, és lehetővé tegye az ellenőrzést/javítást.
• DFM optimalizálás : Egyszerűsítse a nyomtatott áramkör elrendezését az automatizáláshoz (pl. szabványos alkatrész-elhelyezés, egyértelmű jelölők) és vegyen fel tesztpontokat AOI/röntgen/ICT teszteléshez.
• Hőkezelés : Forrasztópárnák, rézkitöltések vagy átmenőfuratok (vias) alkalmazása hőt termelő SMD alkatrészeknél (pl. teljesítmény IC-k) a hőelvezetés érdekében, így védelmet nyújtva a forrasztott kapcsolatoknak.
• Sablonillesztés : A forrasztópadok kialakítása illeszkedjen a sablonnyílás méretéhez (a pad szélesség 80–90%-a), hogy biztosítsa a konzisztens forraszpaszta-felvitelel, csökkentve ezzel a kapcsolat meghibásodásának kockázatát.

Miért válassza a PCBA Store-t SMT PCB gyártási igényeire?

• Hitelesített minőség és megfelelés : ISO 9001/ISO 13485 tanúsítvánnyal rendelkezik, az IPC-A-610 szabványoknak megfelel; eleget tesz az FDA/CE előírásoknak orvosi/ipari készülékekhez, teljes nyomonkövethetőséggel és szigorú minőségellenőrzéssel (AOI, röntgen, FCT).
• Korszerű SMT képességek : Korszerű pick-and-place gépek (támogatják az 01005 mikrokomponenseket, BGAs, nagy sűrűségű elrendezéseket) és reflow kemencék biztosítják a pontosságot összetett nyomtatott áramkörök esetén.
• Teljeskörű kényelem : Végi-tól-végi-ig támogatás (nyomtatott áramkörök gyártása, alkatrészek beszerzése, szerelés, tesztelés, logisztika) megszünteti az adminisztratív terheket, és egyszerűsíti munkafolyamatait.
• Rugalmas skálázhatóság : Támogatja prototípusgyártást (alacsony minimális rendelési mennyiség, 24–72 órás átfutási idő), kis sorozatokat és nagy volumenű gyártást, minden rendelés méret esetén állandó minőséget biztosítva.
• Szakértő mérnöki támogatás : A gyártás előtti DFM-ellenőrzések optimalizálják a terveket hibák elkerülése érdekében, miközben dedikált ügyvezetők valós idejű nyomon követést és átlátható kommunikációt biztosítanak.

A felületre szerelés technológiájának megjelenése

Történeti háttér

Korai elektronikai szerelés

Az elektronika korai szakaszában (1940-es–1970-es évek) a furatszerelt technológia volt az ipari szabvány. Az alkatrészek hosszú lábakkal rendelkeztek, amelyeket a nyomtatott áramkörbe fúrt lyukakon keresztül helyeztek el, majd a másik oldalon lévő padokhoz forrasztották. Ez a módszer:

• Több helyet igényelt,
• Korlátozott automatizálás,
• Korlátozta, hogy milyen kicsi és sűrű lehet az elektronikai termék.

Az innováció szükségessége

Ahogy az elektronikai eszközök fejlődtek – a fogyasztói igények hajtották, hogy kisebb méretben több funkciót kínáljanak – a furatba szerelés gyártási torlódást okozott. A kézi szerelés időigényes, hibára hajlamos és költséges volt nagy sorozatgyártás esetén.

Az SMT megjelenése

Mikor kezdődött az SMT?

Az SMT a késő 1970-es és 1980-as években kezdett elterjedni, elsősorban Japán, az Egyesült Államok és Európa vezető elektronikai gyártói által.

Az SMT-t lehetővé tevő kulcsfontosságú innovációk:

• Új alkatrésztervek: Kisebb, vezeték nélküli vagy rövid vezetékű tokozások, amelyek felületre szerelhetők.
• Fejlett NYÁK-anyagok: Szűkebb tűréshatárokat és javított hőállóságot tettek lehetővé.
• Automatizált pick-and-place berendezések: Gyors, pontos alkatrész-elhelyezést tett lehetővé.
• Reflow forrasztási eljárások: Forrasztópasztát és szabályozott hőmérsékletet használnak tömeges gyártáshoz.

Ipari alkalmazás

A 1990-es évek , az SMT gyorsan felváltotta a furatos technológiát, mint a domináns gyártási technológia a fogyasztói, ipari, gépjárműipari és repülőgépipari elektronikában.

Hatás az elektronikai iparra

Miniatürizálás és sűrűség

Az SMT lehetővé tette, hogy az alkatrészek sokkal kisebbek legyenek, sűrűbben elhelyezve, és mindkét oldalára a nyomtatott áramköröknek szerelve – ezáltal korábban elérhetetlen szintű termékminiatürizálást eredményezve.

Automatizmus és sebesség

Az SMT-szerelési folyamatok magas szinten automatizálhatók, így biztosítva:

• Gyorsabb gyártási ciklusokat,
• Javuló konzisztenciát,
• Alacsonyabb munkaerőköltségeket,
• Tömeggyártás méretezhetőségét.

Megfelelőbb elektromos teljesítmény

Rövidebb összeköttetések és minimalizált vezetéki induktivitás javították az áramkörök teljesítményét, különösen nagyfrekvenciás és rádiófrekvenciás (RF) alkalmazásokban.

A modern korszak

Köszönhetően az SMT-nek, mai készülékek – mint például okostelefonok, tabletek, orvosi műszerek és IoT-eszközök – hatalmas számítási teljesítményt kínálnak apró méretekben. A legtöbb NYÁK jelenleg az SMT és a szelektív átfúrt technológia kombinációját használja a robusztus vagy nagyobb alkatrészekhez.

Az SMT és az átfúrt technológia jellemzői

Felületre szerelési technológia (SMT): Főbb jellemzők

Alkatrész rögzítés: Az alkatrészeket (SMD-ket) közvetlenül a NYÁK felületére helyezik, fúrt lyukak nélkül.

Alkatrész mérete és sűrűsége: A kisebb alkatrészméretek lehetővé teszik a nagy sűrűségű elrendezést és az apró méretű termékek tervezését.

NYÁK kihasználtság: Lehetővé teszi az alkatrészek elhelyezését a NYÁK mindkét oldalán, maximalizálva így az áramkör bonyolultságát és funkcióit.

Szerelési folyamat: Magas fokon automatizált, pick-and-place gépekkel és reflow forrasztással; lehetővé teszi a nagy sebességű, nagy volumenű gyártást.

Elektromos teljesítmény: A rövidebb összeköttetések csökkentik a parazitás induktivitást/kapacitást, így támogatják a magas frekvenciás és nagy sebességű alkalmazásokat.

Mechanikai erősség: Alkalmazható könnyűsúlyú, alacsony fogyasztású és rezgésálló tervekhez, de nehezebb/nagyobb alkatrészek esetén kevésbé robusztus.

Költséghatékonyság: Alacsonyabb szerelési költségek tömeggyártás során az automatizálás és a kisebb nyomtatott áramköri lap/alkatrész-méretek miatt.

Javítás/Átalakítás nehézsége: Kézi forrasztása, ellenőrzése vagy javítása nehéz a mikroszkopikus alkatrészek és sűrű elhelyezés miatt.

Átmenő furat technológia (THT): Főbb jellemzők

Alkatrész rögzítés: Az alkatrészek vezetékeit előre kifúrt lyukakon keresztül helyezik be a NYÁK-ba, majd a másik oldalon forrasztják meg.

Alkatrész mérete és sűrűsége: Általában nagyobb alkatrészeket használ, amelyek nagyobb helyigényűek; kevésbé alkalmas sűrűn telepített/kis méretű tervekhez.

NYÁK kihasználtság: Az alkatrészek általában csak az egyik oldalra kerülnek felszerelésre, a vezetékek áthaladnak a lemezen.

Szerelési folyamat: Gyakran kézzel vagy félig automatikusan szerelik össze; alkalmas prototípuskészítésre, kis sorozatgyártásra és egyedi munkákra.

Mechanikai erősség: A forrasztott kapcsolatok erős mechanikai rögzítést biztosítanak – ideális nehéz, nagy vagy magas igénybevételű alkatrészekhez (pl. csatlakozók, transzformátorok, kapcsolók).

Elektromos teljesítmény: A hosszabb összeköttetések több induktivitást és kapacitást okozhatnak; kevésbé hatékony magas frekvenciás áramkörök esetén.

Költséghatékonyság: Magasabb szerelési költség nagy sorozatoknál a lassabb gyártási sebesség és nagyobb anyagfelhasználás miatt.

Javítás/Átalakítás: Könnyebben lehet kézzel ellenőrizni, leforrasztani és cserélni az alkatrészeket, így a THT jobban alkalmazható prototípuskészítésnél vagy javítható terveknél.

Összehasonlító táblázat

Jelentős különbségek a furattechnológiás és a felületre szerelhető technológia között

Összehasonlító táblázat

Szempontok az SMT és a furattechnológia közötti választás előtt

Összehasonlító táblázat

Mikor érdemes felületre szerelhető technológiát alkalmazni?

1. Nagy sűrűségű, miniatűr tervezések

2. Nagy volumenű gyártás

3. Kétoldalas vagy többrétegű NYÁK

4. Nagysebességű vagy nagyfrekvenciás áramkörök

5. Automatizált NYÁK-szerelés

6. Csökkentett gyártási költség nagy mennyiség esetén

7. Modern fogyasztói, orvosi és autóipari elektronika

Az SMT-ben alkalmazott forrasztási technikák

Összefoglaló táblázat

Felületre szerelhető készülékcsomagok

Felületre szerelhető készülék (SMD) csomagok szabványos formátumok elektronikus alkatrészek közvetlenül a nyomtatott áramkörök (PCB-k) felületére történő szereléséhez felületre szerelt technológia (SMT) . Az SMD csomagok megfelelő kiválasztása elengedhetetlen a tábla sűrűségének, teljesítményének és gyártási lehetőségeinek optimalizálásához.