Labs-un-ne-tik-labs-puses-virsmas-montāžas-tehnoloģija

Kas ir virsmas montāžas tehnoloģija (SMT)?

Virmsas montāžas tehnoloģijas definēšana drukāto shēmu plates (PCB) montāžā

Virsmas montāžas tehnoloģija (SMT) ir pamatprocess, ko izmanto mūsdienu PCB montāža lai piestiprinātu elektroniskie komponenti tieši uz drukātās shēmas plāksnes virsmas drukātās shēmas plates (PCB) . Šīs sastāvdaļas, ko pazīst kā Virsfācē montējami ierīces (SMD) , atšķiras no tām, kas izmantotas vecajā Caurspraudtehnoloģija (THT) metodē, kur detaļas tiek ievietotas urbtos caurumos un lodētas pretējā pusē. SMT atmets šos urbtos caurumus, izmantojot mazus kontaktlaukus un ļoti precīzas lodēšanas tehnoloģijas komponentu uzstādīšanai, kas ļauj ievērojami palielināt ražošanas efektivitāte , miniatūrizāciju un shēmu sarežģītību.

Kā SMT mainīja PCB montāžas ainavu

Galvenais pāreja ar SMT bija pāreja no manuālas, darbietilpīgas montāžas uz automatizētu ražošanu . Ar THT montāžas līnijām bija nepieciešams ievērojams roku darbs , speciāli komponentu izvadi , un vairākas lodēšanas darbības uz vienu sastāvdaļu — tādējādi augstas blīvuma plates kļūst dārgas un laikietilpīgas ražošanā. SMT, salīdzinājumā, izmanto pielikšanas un novietošanas mašīnas un refluksa cepeškrāsnis , kas vienkāršo montāžas procesu, minimizē montāžas izmaksas , samazina cilvēka kļūdu iespējamību un atver iespējas liels ražošanas apjoms bez kvalitātes vai signāla veiktspējas .

Galvenie fakti par SMT:

• SMT atbalsta automātisku SMD uzstādīšanu — tūkstošiem SMD minūtē, izmantojot augstas ātrdarbības iekārtas, kas darbojas ievērojami ātrāk nekā rokas montāža ar caurumā ievietojamām sastāvdaļām.
• SMD nav nepieciešami caurumi montāžai, saglabājot platības izmantošana plāksnē sarežģītākām vai kompakti dizaini un maksimizēšana komponentu blīvums .
• Pāreja uz SMT ļāva ievērojami uzlabot signāla integritāte un augstfrekvences uzvedību īsāku elektrisko ceļu dēļ un samazinātiem parazītiskajiem efektiem.

Salīdzinot SMT ar caurumu montāžas tehnoloģiju (THT)

SMT nav vienkārši THT attīstība; tā ir paradigmas maiņa, kā tiek projektētas, ražotas un montētas plates. Lai skaidrāk izprastu atšķirības, šeit ir salīdzinošs pārskats:

Automatizācijas revolūcija: kāpēc SMT kļuva par standarta risinājumu

SMT panākumi balstās uz automātiskā . Programmējot uzstādīšanas mašīnas un reflow profilus vienreiz, ražotāji sasniedz ātru ražošanas ciklu ar stabilu iznākumu. Tas ne tikai paātrina PCB ražošana produktiem, piemēram, viedtālruņiem, serveriem vai automašīnu moduļiem, bet arī ļauj ātru ātrās izgatavošanas prototipēšanu . SMT turklāt samazina darba izmaksas un dārgas cilvēku kļūdas, jo lielāko daļu procesa — no loderpastas uznesšanas (izmantojot precīzu šablonu kartes ) vizuālai un AOI pārbaudei — darbojas zem stingras datorkontroles.

SMT: Galvenie ieguvumi uzreiz redzami

• Miniatūrizācija: SMT atbalsta komponentu iepakojumus 60–90% mazāki salīdzinājumā ar THT ekvivalentiem, ļaujot izgatavot ārkārtīgi kompaktas elektronikas ierīces.
• Augstāka komponentu blīvums: Uz viena kvadrātcentimetra var novietot vairāk SMD, padarot plates spējīgākas nodrošināt daudz lielāku funkcionalitāti.
• Divpusēja montāža: PCB abas puses var būt aprīkotas ar komponentiem, maksimāli izmantojot telpu.
• Lieliska augstfrekvences uzvedība: Īsāki strāvas ceļi un uzlabota zemēšana rezultātā rada mazāku signāla izkropļojumu un labāku RF shēmu veiktspēju.
• Automatizācija un konsekvence: Atkārtoti, mašīnu vadīti procesi rada augstāku pirmreizējo iznākumu un zemākas defektu likmes.

Virsmas montāžas tehnoloģijas (SMT) priekšrocības un trūkumi

1. Miniatūrizācija un augsta komponentu blīvums

• SMT komponenti ir mazāki par tradicionāliem caurummontāžas komponentiem, ļaujot izveidot blīvākas shēmas.
• Veicina kompaktu ierīču izstrādi — būtiski mūsdienu elektronikā, piemēram, valkājamajos datoros, viedtālruņos un IoT produktos.

2. Uzlabota elektriskā veiktspēja

• Īsāki vadi un samazināti pavadu garumi rada zemāku parazitāro induktivitāti un kapacitāti.
• Uzlabo augstfrekvences un augstas ātrdarbības signālu veiktspēju.

3. Automatizēta, augstas ātruma montāža

• Saderīgs ar paku iekļaušanas mašīnām un automatizētiem lodēšanas/refluksa procesiem.
• Ļauj ātru, liela mēroga un atkārtojamu PCB montāžu, samazinot ražošanas laiku un cilvēka kļūdu iespējamību.

4. Izmaksu efektivitāte (lieliem apjomiem)

• Samazina darbaspēka izmaksas pateicoties automatizācijai.
• Mazākas plates un sastāvdaļas parasti nozīmē zemākas materiālu un piegādes izmaksas.

5. Divpusējas PCB montāžas iespēja

• Komponentus var uzstādīt abās PCB pusēs, tādējādi palielinot blīvumu un konstrukcijas elastību.

6. Mehāniskā uzticamība

• SMT nodrošina labāku pretestību vibrācijām un triecieniem, jo komponentiem nav garu vadiņu, kas varētu salūzt vai noliekties.

Virsējas montāžas tehnoloģijas (SMT) trūkumi

1. Grūta manuāla montāža un remonts

• Mazi komponentu izmēri padara manuālu apstrādi, pārbaudi un pārstrādi grūtāku.
• Remonts bieži prasa speciālas iekārtas, mikroskopu un kvalificētus tehniķus.

2. Ierobežojumi siltuma un jaudas pārnesē

• Mazāki SMT komponenti parasti izkliedē mazāk siltuma un nodrošina zemāku elektrisko jaudu salīdzinājumā ar lielākiem caurummontāžas elementiem.
• Nav piemērots augstas jaudas komponentiem vai smagiem mehāniskiem savienotājiem.

3. Augstas iekārtu uzstādīšanas un aprīkojuma izmaksas

• Sākotnējās ieguldījuma izmaksas automatizētās montāžas mašīnās, atkausēšanas krāsnīs un citā SMT aprīkojumā var būt augstas.
• Prototipu izstrāde vai mazi ražošanas partijas var nebūt tik ekonomiskas salīdzinājumā ar caurummontāžas montāžu.

4. Komponentu ierobežojumi

• Daži komponenti (lieli savienotāji, slēdži, smagi daļas) labāk piemēroti caurummontāžai, lai nodrošinātu mehānisko stabilitāti.
• Platēs esošais spriegums vai liekšanās var izraisīt lodējumu plaisas.

5. Jutība pret vides faktoriem

• SMT komponenti ražošanas laikā ir jutīgāki pret elektrostatisko izlādi (ESD) un vides piesārņotājiem.

Tabula: SMT priekšrocības un trūkumi

Ietekme, ko SMT atstāj uz PCB ražošanu un montāžu

SMT ir pārveidojis PCB ražošanu, aizstājot tradicionālās caurummontāžas metodes ar virsmas montāžas komponentiem, nodrošinot būtiskas priekšrocības:

• Miniaturizācija : Ļauj augstāku komponentu blīvumu (būtiski kompaktiem ierīcēm, piemēram, medicīniskajiem valkājamajiem vai IoT sensoriem) un mazākus PCB izmērus.
• Efektivitāte : Automatizēta montāža (komponentu uzlikšanas mašīnas, karsēšanas krāsnis) paātrina ražošanu, samazina darbaspēka izmaksas un kļūdu skaitu.
• Izdibi : Īsāki komponenti uzlabo signāla integritāti un siltuma pārvaldību, kas ir ideāli augstfrekvences/precizitātes lietojumprogrammām (piemēram, medicīniskajai attēlveidošanai).
• Masstabējamība : Montāža abās pusēs un masveida ražošanas savietojamība samazina vienības izmaksas, atbalstot gan prototipēšanu, gan liela mēroga ražošanu.

Kas ir virsmas montāžas tehnoloģija?

Virsmas montāžas tehnoloģija (SMT) ir PCB montāžas metode, kurā elektroniskie komponenti (SMD) tiek pieslodēti tieši uz drukātās platītes virsmas (bez urbtām caurulēm komponentu ievietošanai, atšķirībā no caurumu caurumiem).

Galvenie parametri:

• Sastāvdaļas : SMD ietver mazus rezistorus/kondensatorus, BGAs, QFN un mikrokontrolierus — paredzētus kompaktiem, augstas blīvuma izkārtojumiem.
• Procesus : Galvenie soļi: lodlapastes printēšana (caur šabloniem), automātiska komponentu novietošana (picks-and-place mašīnas), atkārtota lodēšana (kontrolēta sildīšana savienojumu veidošanai) un inspekcija (AOI/X-stari kvalitātes pārbaudēm).
• Mērķis : Mūsdienu elektronikas nozares standarts, kas ļauj izstrādāt mazākas, ātrākas un uzticamākas PCB plates patēriņa, medicīnas, rūpniecības un aviācijas ierīcēm.

PCB projektēšanas labākās prakses SMT tehnoloģijai

• Pielāgošanās lodēšanas spilventiņiem : Ievērojiet IPC-7351 standartus attiecībā uz spilventiņa izmēru/formu, lai tas atbilstu SMD kontaktiem, nodrošinot pareizu lodēšanas materiāla piesūkšanos un izvietojumu (būtiski, lai izvairītos no tiltiņveida veidošanās vai nepietiekamas saķeres).
• Komponentu atstatumi : Ievērojiet vismaz 0,3 mm attālumu starp maziem SMD komponentiem (0,5 mm lielākiem komponentiem), lai novērstu lodēšanas defektus reflow procesā un nodrošinātu iespēju pārbaudi/labojumus.
• DFM optimizācija : Vienkāršojiet izkārtojumu automatizācijai (piemēram, standartizēta komponentu orientācija, skaidri atskaites marķieri) un iekļaujiet testa punktus AOI/X-stariem/ICT testēšanai.
• Termisko pārvaldību : Pievienojiet termo spilventiņus, vara pārklājumus vai caurumus (vias) siltumu radošiem SMD komponentiem (piemēram, jaudas mikroshēmām), lai novadītu siltumu un aizsargātu lodējumus.
• Šablona izlīdzināšana : Projektējiet kontaktligzdas atbilstoši šablona atveru izmēriem (80–90% no kontaktligzdas platuma), lai nodrošinātu vienmērīgu lodlapas uzklāšanu un samazinātu savienojumu bojājumu iespējamību.

Kāpēc izvēlēties PCBA Store, lai apmierinātu SMT PCB montāžas vajadzības?

• Sertificēta kvalitāte un atbilstība : ISO 9001/ISO 13485 sertificēts, ievērojot IPC-A-610 standartus; atbilst FDA/CE prasībām medicīnas/rūpnieciskajiem ierīcēm ar pilnu izsekojamību un rūpīgu testēšanu (AOI, Rentgena pārbaude, FCT).
• Modernas SMT iespējas : Pēdējās paaudzes komponentu uzlikšanas mašīnas (atbalsta mikrokomponentus 01005, BGAs, augstu blīvumu shēmās) un pārlodēšanas krāsnis nodrošina precizitāti sarežģītiem PCB.
• Pilna komplektācija : Pilna cikla atbalsts (PCB ražošana, komponentu iegāde, montāža, testēšana, loģistika) novērš administratīvo slogu un vienkāršo darba plūsmu.
• Elastīga mērogojamība : Iespējama prototipu ražošana (zema minimālā pasūtījuma daudzuma robeža, 24–72 stundu izpilde), mazi sērijas piegādes un lielapjoma ražošana, uzturējot konsekventu kvalitāti visos pasūtījumu apjomos.
• Ekspertu inženierzināšanu atbalsts iepriekšējas ražošanas DFM pārskatīšanas sesijas optimizē dizainus, lai izvairītos no defektiem, savukārt speciālie kontu pārvaldnieki nodrošina reāllaika izsekošanu un pārredzamu sakaru.

Virsmas montāžas tehnoloģijas parādīšanās

Vēsturiskā fona

Elektronikas montāža sākumposmā

Elektronikas sākotnējos gados (1940.–1970. gadi) standarta bija caurumtehnoloģija. Komponentiem bija garas kājiņas, kuras ievietoja caurumos plates virsmā, pēc tam tos pieslēdza pie kontaktlaukumiem pretējā pusē. Šī metode:

• Prasīja vairāk vietas,
• Ierobežoja automatizāciju,
• Ierobežoja elektronisko izstrādājumu mazināšanos un blīvumu.

Inovāciju nepieciešamība

Attīstoties elektronikai — ko dzinējspēks bija patērētāju pieprasījums pēc vairāk funkcijām mazākās iepakojumā — caurumtehnoloģija kļuva par sašaurinājumu. Manuālā montāža bija laikietilpīga, kļūdām pakļauta un dārga lielapjomu ražošanai.

SMT parādīšanās

Kad sākās SMT?

SMT sāka attīstīties vēlās 1970. un 1980. gados , to ieviesa Japānas, ASV un Eiropas vadošie elektronikas ražotāji.

Galvenās inovācijas, kas ļāva SMT attīstību:

• Jauni komponentu dizaini: Mazāki, bez izvadiem vai ar īsiem izvadiem, piemēroti virsmas montāžai.
• Uzlaboti PCB materiāli: Ļāva precīzākām tolerancēm un uzlabotai siltumizturībai.
• Automatizētas komponentu uzstādīšanas iekārtas: Iespējoja ātru un precīzu daļu novietošanu.
• Pārkarsēšanas lodēšanas procesi: Lodēšanas pasta izmantošana un kontrolēts sildīšanas process masveida montāžai.

Industrijas pieņemšana

Ar 1990. gados , SMT ātri aizstāja caurumu montāžu kā dominējošo montāžas tehnoloģiju patēriņa, rūpniecības, automobiļu un aviācijas elektronikā.

Ietekme uz elektronikas nozari

Miniatūrizācija un blīvums

SMT ļāva komponentiem būt daudz mazākiem, ciešāk sasaistītiem un piestiprinātiem plates abās pusēs — nodrošinot bezprecedenta mēroga produkta miniatūrizāciju.

Automatizācija un ātrums

SMT montāžas procesi ir augsti automatizējami, nodrošinot:

• Ātrākas ražošanas ciklus,
• Uzlabotu viendabīgumu,
• Zemākas darbaspēka izmaksas,
• Masveida ražošanas mērogojamību.

Uzlabota elektroģeneratora darbība

Īsāki savienojumi un minimizēta vadu induktivitāte uzlabo ķēžu veiktspēju, jo īpaši augstās frekvencēs un RF pielietojumos.

Mūsdienu laiks

Pateicoties SMT, mūsdienu ierīces — piemēram, viedtālruņi, planšetes, medicīnas instrumenti un IoT ierīces — piedāvā milzīgu aprēķinu jaudu niecīgos izmēros. Lielākā daļa PCB tagad izmanto gan SMT, gan selektīvu caurumu montāžu, lai nodrošinātu uzticamību vai lielākiem komponentiem.

SMT un caurumu montāžas tehnoloģijas galvenās īpašības

Virsmas montāžas tehnoloģija (SMT): Galvenās īpašības

Komponentu montāža: Komponenti (SMD) tiek uzstādīti tieši uz PCB virsmas, bez urbumu svēršanas.

Komponentu izmērs un blīvums: Mazāki komponentu izmēri ļauj augstu blīvumu un miniatūru produktu dizainu.

Plāksnes izmantošana: Ļauj komponentu novietošanu abās PCB pusēs, maksimāli palielinot shēmas sarežģītību un funkcionalitāti.

Montāžas process: Ļoti automatizēts, izmantojot uzstādīšanas mašīnas un atkausēšanas lodēšanu; nodrošina augstu ražošanas ātrumu un lielu sērijas ražošanu.

Elektriskās īpašības: Īsākas savienojuma līnijas samazina parazīto induktivitāti/kapacitāti, atbalstot augstfrekvences un augstas ātrdarbības lietojumprogrammas.

Mehāniskā izturība: Piemērots vieglā svara, zemas jaudas un vibrācijām izturīgiem dizainiem, taču var būt mazāk izturīgs smagiem/lieliem komponentiem.

Izmaksu efektivitāte: Zemākas montāžas izmaksas lielā mērogā dēļ automatizācijas un mazāku plates/detaļu izmēru.

Remonta/pārstrādes grūtības: Grūti manuāli lodēt, pārbaudīt vai remontēt dēļ maziem komponentiem un blīvu izvietojumu.

Caurspraudes tehnoloģija (THT): Galvenās iezīmes

Komponentu montāža: Komponentu vadi tiek ievietoti caur iepriekš izurbtām caurulēm PCB plātē un lodēti pretējā pusē.

Komponentu izmērs un blīvums: Parasti tiek izmantoti lielāki komponenti ar lielāku pamatni; mazāk piemēroti augstas blīvuma/maziem dizainiem.

Plāksnes izmantošana: Komponenti parasti montēti tikai uz vienas puses, ar vadiem, kas iet cauri plātei.

Montāžas process: Bieži montēti manuāli vai pusautomātiski; piemēroti prototipēšanai, zemam sērijas skaitam un individuāliem darbiem.

Mehāniskā izturība: Lodējuma savienojumi nodrošina stipru mehānisko fiksāciju—ideāli smagiem, lieliem vai augsta slodzes komponentiem (piemēram, konektoriem, transformatoriem, slēdžiem).

Elektriskās īpašības: Garākas savienojuma līnijas var radīt lielāku induktivitāti un kapacitāti; mazāk efektīvas augstfrekvences shēmām.

Izmaksu efektivitāte: Augstākas montāžas izmaksas lielākiem apjomiem, jo ražošanas ātrums ir lēnāks un materiālu patēriņš lielāks.

Remonts/pārstrāde: Viegli manuāli pārbaudīt, noņemt un nomainīt komponentus, tāpēc THT ir piemērotāks prototipēšanai vai remontējamām konstrukcijām.

Salīdzināšanas tabula

Galvenās atšķirības starp caurskardes tehnoloģiju un virsmas montāžas tehnoloģiju

Salīdzināšanas tabula

Faktori, ko ņemt vērā, izvēloties SMT vai caururbjuma tehnoloģiju

Salīdzināšanas tabula

Kad izmantot virsmas montāžas tehnoloģiju?

1. Augsta blīvuma, miniatūri dizaini

2. Liels ražošanas apjoms

3. Abpusējas vai daudzslāņu PCB

4. Augstas ātrdarbības vai augstfrekvences shēmas

5. Automatizēta PCB montāža

6. Samazinātas ražošanas izmaksas lielā mērogā

7. Mūsdienu patēriņa, medicīnas un automašīnu elektronika

Lodēšanas tehnika, kas izmantota SMT

Kopsavilkuma tabula

Virspuses montāžas ierīču korpusi

Virspuses montāžas ierīču (SMD) korpusi ir standartformāti elektronisko komponentu montāžai tieši uz drukātās platītes (PCB) virsmas, izmantojot virsmas montāžas tehnoloģija (SMT) . Pareiza SMD korpuselekcija ir būtiska, lai optimizētu plates blīvumu, veiktspēju un ražošanas iespējas.