Oppervlakte-montage-technologie zorgt voor groei van miniaturiseerde elektronica

Aangezien elektronische apparaten steeds kleiner worden en tegelijkertijd steeds beter werken, wordt de opstelling van componenten op circuitschroeven geconfronteerd met ongekende uitdagingen.Heb je je ooit afgevraagd hoe die dicht verpaktHet antwoord ligt in een geavanceerd proces dat oppervlakte-montage technologie (SMT) wordt genoemd.Deze methode is niet alleen een hoeksteen van de moderne elektronische productie, maar ook een drijvende kracht achter de voortdurende miniaturisatie, lichtgewicht ontwerp en verbeterde prestaties van elektronische producten.

Surface-Mount Technology (SMT), oorspronkelijk bekend als planar mounting, is een methode om elektronische componenten rechtstreeks aan het oppervlak van printplaten (PCB's) te bevestigen.Op deze manier geïnstalleerde componenten worden oppervlakte-montage-apparaten (SMD's) genoemd.In de moderne elektronische productie heeft SMT grotendeels de traditionele doorgattechnologie vervangen vanwege het vermogen om een zeer geautomatiseerde productie mogelijk te maken.het verminderen van de kosten en tegelijkertijd de kwaliteit van het product verbeterenBovendien kan met SMT meer componenten op een bepaald ondergrondgebied worden gemonteerd.

Sommige onderdelen die niet geschikt zijn voor oppervlakte-montage, zoals grote transformatoren en energie-halfgeleiders met hittezuigers, zijn niet geschikt voor oppervlakte-montage.nog steeds gebruik maken van door-gat montageHet is gebruikelijk om zowel SMT als door-gat technologieën te zien gebruikt op dezelfde printplaat.

In vergelijking met traditionele doorgatcomponenten zijn SMT-componenten meestal kleiner, met minder of geen leidingen.platte contacten, ball grid arrays (BGAs) of terminals op het onderdeel.

SMT ontstond in de jaren zestig, maar bereikte pas in 1986 10% marktaandeel.de overgrote meerderheid van de hightech elektronische PCB-assemblages gebruikte oppervlakte-montage-apparatenIBM speelde een baanbrekende rol bij de ontwikkeling van deze technologie.Later geïmplementeerd in de Launch Vehicle Digital Computer die wordt gebruikt in Saturn IB en Saturn V raketten voor begeleiding tijdens de vlucht.

In de SMT-productie worden verschillende termen gebruikt om componenten, technieken en machines te beschrijven:

PCB's zijn voorzien van platte, meestal tin-lead, zilveren of vergulde koperen pads zonder gaten op de plaatsen waar de componenten worden geplaatst.Het proces begint met het aanbrengen van soldeerpasta (een kleverig mengsel van vloeistof en kleine soldeerdeeltjes) op alle pads met behulp van een stensil van staal of nikkel via schermdrukAls alternatief kunnen straaldrukmachines die vergelijkbaar zijn met inkjetprinters soldeerpasta deponeren.

Na het aanbrengen van de pasta gaat het bord naar een pick-and-place machine waar de componenten - meestal geleverd op papier/plastiek tape rollen, plastic buizen,of antistatische bakken voor grote IC's - zijn nauwkeurig geplaatstNumeriek bediende machines halen de componenten uit de voeders en plaatsen ze op het PCB.

Het bord wordt vervolgens in een reflowoven geplaatst, waarbij het eerst door een voorverwarmingszone gaat om geleidelijk de temperaturen gelijkmatig te verhogen en thermische schokken te voorkomen.de temperaturen worden hoog genoeg om de soldeerdeeltjes te smeltenDe oppervlaktespanning van gesmolten soldeer helpt componenten goed uit te lijnen als de padgeometrie correct is ontworpen.

De terugstroommethoden omvatten infraroodlampen (infrarood-terugstroom), hete gasconvectie en terugstroom van de dampfase met behulp van speciale hoogkokende fluoro-koolstofvloeistoffen.De laatste is weer populair geworden door de loodvrije voorschriften die een strengere procescontrole vereisenVanaf 2008 was convectie soldering met behulp van standaardlucht of stikstof het meest voorkomend.

Bij dubbelzijdige platen wordt het drukproces, de plaatsing en de terugstroom herhaald met behulp van soldeerpasta of lijm.Wave soldering vereist lijm om verplaatsing van onderdelen tijdens het smelten van soldeerpasta te voorkomen.

Na het solderen kunnen de planken worden gereinigd om vloeistofresidu's en verdwaalde soldeerballen te verwijderen die kortsluitingen kunnen veroorzaken.of oplosmiddelen met een laag vlampunt (zoals limonen uit citrusvruchten)De meeste assemblages gebruiken echter nu "niet-schone" processen waarbij goedaardige fluxresiduen blijven,kostenbesparing en versnelde productieHet reinigen blijft raadzaam voor toepassingen met een hoge frequentie (boven 1 GHz) of om de kleefkracht van de coating te verbeteren.

Industrietrends bevelen een zorgvuldige evaluatie aan van niet-schone processen, aangezien residuen die onder componenten of schilden zitten, de oppervlakte-isolatieweerstand (SIR) kunnen beïnvloeden, vooral op platen met een hoge dichtheid.

Sommige normen (zoals IPC) vereisen reiniging, ongeacht het soepelstroomtype, om de volledige reinheid van het bord te garanderen.Niet alle fabrikanten volgen de IPC-normen, met name voor kostengevoelige producten.

Finale visuele controle op ontbrekende/verkeerde onderdelen en soldeerbruggen, waarbij fouten worden gecorrigeerd door herbewerkingsstations.Platen worden vervolgens getest (in-circuit en/of functioneel) om de goede werking te controleren.Geautomatiseerde optische inspectiesystemen (AOI) zijn waardevol gebleken voor kwaliteitsverbetering.

• Snelere geautomatiseerde montage:Sommige plaatsmachines produceren meer dan 136.000 onderdelen per uur
• Hoger deeltjesdichtheid:Meer componenten per oppervlakte-eenheid met een grotere connectiviteit
• met een diameter van niet meer dan 50 mm:Componenten kunnen aan beide zijden van het bord worden ingevuld
• Verhoogde verbindingsdichtheid:Afwezigheid van gaten maakt meer routingruimte mogelijk op de binnenste/achterste lagen
• Zelfopstelling:De oppervlaktespanning van gesmolten soldeer corrigeert kleine plaatsingsfouten
• Verbeterde mechanische prestaties:Betere schok-/trillingsbestendigheid door verminderde massa en kantelkracht
• Verminderde weerstand/inductaantie:Verminderde ongewenste RF-effecten en voorspelbaarder hoogfrequente gedrag
• Verbeterde EMC-prestaties:Kleine stralingslussen en loodinductiviteit minimaliseren de uitstoot
• Minder geboorde gaten:Vermindert tijdrovende en dure boorwerkzaamheden
• Lagere productiekosten:Verminderde initiële installatiekosten en onderdelenkosten voor grote productievolumes
• Kleine onderdelen:SMT-onderdelen zijn over het algemeen compacter dan door-gat-equivalenten

• niet geschikt voor verbindingen met hoge spanning:Voor onderdelen die vaak mechanische spanningen ondervinden (zoals vaak aangesloten aansluitingen) kunnen aanvullende montagemethoden vereist zijn
• Risico's van potverbindingen:De thermische cyclus van inkapselingsmiddelen kan schade toebrengen aan SMD-soldeers
• Problemen met handmatig gebruik:Voor het maken en repareren van prototypes zijn vakkundige bedieners en gespecialiseerde gereedschappen nodig vanwege de kleine onderdelen en de fijne toonhoogte.
• Incompatibiliteit van de stopcontact:Veel SMD-pakketten kunnen geen stopcontacten gebruiken voor een gemakkelijke vervanging/wijziging
• Beperkingen van de broodplaat:SMD's werken niet rechtstreeks met plug-in breadboards en vereisen aangepaste PCB's of adapterdragers
• Betrouwbaarheidsproblemen:Ultra-fijne toonhoogte verbeteringen creëren kleinere soldeer gewrichten met potentiële voiding problemen
• Identificatieproblemen:Kleine markeringsgebieden maken componentenwaarden/codes moeilijker te lezen zonder vergroting

Defecte onderdelen op de oppervlakte kunnen worden gerepareerd met soldeerstalen (voor sommige verbindingen) of met niet-contactverwerkingssystemen.Deze laatste worden over het algemeen de voorkeur gegeven omdat SMD-werkzaamheden met ijzers aanzienlijke vaardigheid vereisen..

Herwerkingen omvatten meestal:

1. Smeltende soldeer en verwijdering van het onderdeel
2. Het verwijderen van residuele soldeer (voor sommige onderdelen)
3. Het aanbrengen van verse soldeerpasta (door te geven of te dompelen)
4. Het plaatsen van een nieuw onderdeel en het terugvloeien

Massage van identieke onderdelen vereist gespecialiseerde apparatuur, vooral wanneer deze laat in de levenscyclus van het product wordt ontdekt.

Gebruikt lange, middelgrote of korte golf infraroodstraling voor verwarming.

Voordelen:Eenvoudige installatie; geen perslucht nodig; gelijkmatige verwarming; precieze temperatuurregeling; procesdocumentatie

Nadelen:Verplicht afscherming van nabijgelegen onderdelen; oppervlaktetemperatuur varieert naargelang van de reflectiviteit; convectieverliezen

Verplaatst warmte via verwarmde lucht of inert gas (stikstof).

Voordelen:Gaskoppelingsmogelijkheid; hoge betrouwbaarheid met de juiste sproeiers; snelle koeling

Nadelen:Langzame thermische respons; dure aangepaste sproeiers; mogelijke schade aan onderdelen door turbulentie; moeilijke temperatuurmeting

Combineer middelgolf-IR met hete lucht.

Voordelen:Combineert de voordelen van beide methoden; hanteert grote/vreemde componenten; uitstekende temperatuurregeling

Nadelen:Het is nog steeds nodig om de onderdelen af te schermen.

Oppervlakte-montagecomponenten zijn meestal kleiner dan loodhoudende onderdelen en zijn ontworpen voor machines.de kleinste beschikbare maten na 0201 zijn 01005, 008005, 008004, 008003 en 006003.

Resistenten:SMD-weerstanden met een tolerantie van 5% gebruiken driecijferige codes (twee significante cijfers, één vermenigvuldiger).

Capacitors:Niet-electrolytische stoffen hebben vaak geen markeringen en moeten na verwijdering worden gemeten.

met een vermogen van niet meer dan 50 WKleine eenheden verschijnen als ferrietkralen, terwijl grotere draad-opgerolde typen waarden kunnen weergeven (bijv. "330" voor 33μH).

met een vermogen van niet meer dan 50 WDioden en transistors maken gebruik van codes met twee of drie symbolen die per fabrikant en pakket verschillen.

IC'sOp grotere verpakkingen worden meestal volledige onderdelennummers aangebracht, met inbegrip van de voorvoegsels of logo's van de fabrikant.