Desde os circuitos eletrônicos complexos dentro dos smartphones até as placas-mãe de computadores de alta velocidade e até mesmo os minúsculos chips nos brinquedos das crianças, como são montados esses componentes eletrônicos?A resposta provavelmente aponta para uma técnica crucial de fabricação eletrônica .
A tecnologia de montagem de superfície é um método de montagem eletrônica que monta diretamente componentes (chamados dispositivos de montagem de superfície ou SMDs) em superfícies de placas de circuito impresso (PCB).Com o seu custo-eficácia e alta qualidadeSimplificando, o SMT "coloca" componentes eletrônicos em placas de circuito, permitindo a automação da produção para uma montagem de PCB mais eficiente.
De um buraco para uma montagem na superfície: uma revolução tecnológica
Ao contrário da tecnologia tradicional através de buracos, a SMT elimina a necessidade de perfuração de buracos em PCBs para inserir condutores de componentes.Os componentes são soldados diretamente na superfície da placa através de processos de soldadura por refluxoOriginalmente chamada de "montagem planar", esta tecnologia foi desenvolvida pela IBM na década de 1960 para a fabricação de pequenos computadores, gradualmente substituindo os métodos através de buracos.
A transição não foi imediata. Os componentes de montagem de superfície ganharam apenas 10% de participação de mercado em 1986.
Os componentes SMT apresentam pequenas almofadas de solda para fixação às superfícies de PCB.A eliminação de etapas de perfuração permite que os SMDs sejam rapidamente colocados em superfícies de PCB, simplificando significativamente a montagem do dispositivo.
O processo de fabricação SMT automatizado
A montagem manual de SMT é tediosa e demorada devido aos requisitos de precisão.O tamanho compacto dos componentes SMT permiteHoje, a tecnologia SMT aparece em quase todos os dispositivos eletrónicos, desde brinquedos e aparelhos de cozinha até portáteis e smartphones.
Fluxo de trabalho de fabrico SMT detalhado
O processo SMT compreende três etapas primárias: impressão de pasta de solda, colocação de componentes e solda de refluxo.
1Preparação de SMC e PCB
Esta fase preparatória envolve a selecção de componentes de montagem de superfície adequados e a concepção do PCB.ou revestido de ouro) sem furos called solder lands que suportam pinos de componentes como transistores e chips.
Outra ferramenta crítica é o estêncil, que fornece posições fixas para a aplicação de pasta de solda durante a impressão, determinada por locais predeterminados de soldagem na PCB.Todos os materiais são submetidos a uma inspecção cuidadosa para garantir uma produção livre de defeitos.
2Impressão de pasta de solda
Esta fase crítica utiliza uma impressora com estêncil preparado e espremedor (uma ferramenta de limpeza para impressão) para aplicar pasta de solda em ângulos de 45°-60°.A pasta de solda ∙ uma mistura viscosa de pó de solda metálico e fluxo pegajoso ∙ fixa temporariamente os SMD enquanto limpa as superfícies de solda de impurezas e óxidos.
A pasta conecta os SMDs às terras de solda de PCB. A aplicação precisa é crucial. A pasta insuficiente impede conexões adequadas quando a solda derrete no forno de refluxo.Fornos de refluxo são dispositivos eletrónicos de aquecimento que derretem a solda em processos SMT.
3. Colocação dos componentes
As máquinas de colocação então montam componentes em PCBs. Cada componente é retirado de sua embalagem por meio de bocal de vácuo ou pinça antes do posicionamento preciso.máquinas de alta velocidade (algumas colocando 80(000 componentes por hora) posicionar com precisão os elementos electrónicos.
Esta precisão é vital ̇ qualquer erro pode exigir uma reformulação dispendiosa.
4. Soldadura por refluxo
Após a colocação do SMD, os PCBs entram em fornos de refluxo que passam por quatro zonas:
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Zona de pré-aquecimento:Aumenta gradualmente a temperatura dos PCB e dos componentes simultaneamente de 1,0°C a 2,0°C por segundo para 140°C a 160°C.
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Zona de imersão:Manter a temperatura entre 140°C e 160°C durante 60 a 90 segundos.
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Zona de refluxo:Aumenta a temperatura para um pico de 210°C-230°C a 1.0°C-2.0°C por segundo, derretendo pasta de solda para ligar pinos de componentes a almofadas de PCB.
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Zona de arrefecimento:Assegura que a solda se solidifique após aquecimento para evitar defeitos articulares.
Para PCBs de duas faces, estes processos podem ser repetidos utilizando pasta de solda ou adesivo para fixação de SMD.
5Limpeza e inspecção
Após a solda, as placas são submetidas a limpeza e inspecção para identificar defeitos que necessitam de reparação antes do armazenamento.Testadores de sondas voadorasAs máquinas normalmente substituem os olhos humanos para obter resultados mais rápidos e precisos.
Vantagens e desafios da SMT
A SMT demonstra benefícios significativos para a montagem de PCB (PCBA), fabricação e produção de eletrônicos:
- Ativa componentes menores
- Promove maior automação
- Oferece a máxima flexibilidade de construção de PCB
- Melhora a fiabilidade e o desempenho
- Reduz a intervenção manual de colocação
- Produz tábuas menores e mais leves
- Facilita a montagem de PCBs de dois lados sem limitações de buracos
- Permite a coexistência com componentes através de buracos nas mesmas placas
- Aumentar a densidade de mais SMDs no mesmo espaço ou componentes iguais em quadros menores
- Reduz os custos de materiais
- Simplifica os processos de produção e reduz os custos de fabrico
No entanto, a SMT apresenta vários desafios de fabrico:
- Custos mais elevados para a produção em pequenos lotes
- Vulnerabilidade a danos devido à fragilidade
- Requisitos técnicos de solda exigentes
- Suscetibilidade à queda de componentes ou a danos durante a instalação
- Dificuldade na inspecção visual e no ensaio
- A complexidade do processo decorrente da miniaturização e dos diversos tipos de juntas de solda
- Investimento substancial em equipamento (por exemplo, máquinas SMT)
- Complexidade técnica que exige uma formação extensiva
- Necessidade de actualizações tecnológicas contínuas
Distinguir SMT de SMD
SMT e SMD são frequentemente confundidos. Embora estreitamente relacionados, entender sua distinção é crucial.
SMTrefere-se ao processo tecnológico de colocação e solda directa de componentes electrónicos em PCB.SMDdenota os próprios dispositivos de montagem na superfície
Os SMDs permitem uma produção mais rápida, maior flexibilidade e custos mais baixos sem sacrificar a funcionalidade.Juntos, SMT e SMD fornecem PCBs mais rápidos, mais eficientes em termos energéticos e confiáveis.
Conclusão
O tamanho menor, a produção mais rápida e o peso reduzido constituem as principais vantagens da SMT, simplificando o projeto e a produção de circuitos eletrônicos, particularmente para circuitos complexos.Esta automação avançada economiza tempo e recursos na fabricação de eletrônicosEnquanto novas tecnologias continuam a surgir, a SMT estabeleceu firmemente a sua relevância duradoura na electrónica moderna.
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