La tecnología de montaje de superficie impulsa el crecimiento de la electrónica miniaturizada

A medida que los dispositivos electrónicos continúan reduciéndose en tamaño mientras aumentan en rendimiento, la disposición de los componentes en las placas de circuito se enfrenta a desafíos sin precedentes.¿Alguna vez te has preguntado cómo esos densamente empacadosLa respuesta se encuentra en un proceso sofisticado llamado tecnología de montaje superficial (SMT).Este método no sólo es una piedra angular de la fabricación electrónica moderna sino también una fuerza impulsora detrás de la miniaturización en curso, el diseño ligero y el rendimiento mejorado de los productos electrónicos.

La tecnología de montaje superficial (SMT), originalmente conocida como montaje plano, es un método para conectar directamente componentes electrónicos a la superficie de las placas de circuito impreso (PCB).Los componentes instalados de esta manera se llaman dispositivos de montaje en superficie (SMD).En la fabricación moderna de electrónica, la SMT ha reemplazado en gran medida la tecnología tradicional de agujeros a través debido a su capacidad para permitir una producción altamente automatizada.Reducción de los costes y mejora de la calidad del productoAdemás, la SMT permite montar más componentes en un área determinada del sustrato.

Algunos componentes no adecuados para el montaje en superficie, como los grandes transformadores y semiconductores de potencia con disipadores de calor,sigue utilizando el montaje a través del agujeroEs común ver tanto SMT y tecnologías de agujero utilizado en la misma placa de circuito.

En comparación con los componentes tradicionales a través de agujeros, los componentes SMT son típicamente más pequeños, con conductos reducidos o sin conductos en absoluto.contactos planos, matrices de cuadrícula de bolas (BGAs) o terminales situados en el cuerpo del componente.

El SMT se originó en la década de 1960, pero no alcanzó el 10% de la cuota de mercado hasta 1986.la gran mayoría de los ensamblajes electrónicos de PCB de alta tecnología utilizan dispositivos de montaje en superficieIBM desempeñó un papel pionero en el desarrollo de esta tecnología, demostrando por primera vez el enfoque de diseño en 1960 en una pequeña computadora.posteriormente implementándolo en la computadora digital del vehículo de lanzamiento utilizada en los cohetes Saturno IB y Saturno V para la guía durante el vuelo.

Se utilizan varios términos en la fabricación SMT para describir componentes, técnicas y maquinaria:

Los PCB presentan almohadillas de cobre planas, generalmente de plomo de estaño, plata o dorado, sin agujeros en los lugares de colocación de los componentes.El proceso comienza con la aplicación de pasta de soldadura (una mezcla pegajosa de flujo y pequeñas partículas de soldadura) a todas las almohadillas utilizando un plantillo de acero o níquel mediante serigrafíaAlternativamente, las máquinas de impresión a chorro similares a las impresoras a chorro de tinta pueden depositar pasta de soldadura.

Después de la aplicación de la pasta, el tablero se mueve a una máquina de recogida y colocación donde los componentes, generalmente suministrados en bobinas de papel / cinta de plástico, tubos de plástico,o bandejas antiestáticas para grandes circuitos integrados - están posicionados con precisiónLas máquinas controladas numéricamente recogen los componentes de los alimentadores y los colocan en el PCB.

El tablero entra entonces en un horno de reflujo, pasando primero por una zona de precalentamiento para elevar gradualmente las temperaturas uniformemente y prevenir el choque térmico.las temperaturas se vuelven lo suficientemente altas como para derretir las partículas de soldaduraLa tensión superficial de la soldadura fundida ayuda a alinear los componentes correctamente si la geometría de la almohadilla está diseñada correctamente.

Los métodos de reflujo incluyen lámparas infrarrojas (reflujo infrarrojo), convección de gas caliente y reflujo de fase de vapor utilizando líquidos fluorocarbonos especiales de alta ebullición.Este último ha vuelto a ganar popularidad gracias a las regulaciones libres de plomo que exigen un control más estricto del procesoA partir de 2008, la soldadura por convección con aire estándar o nitrógeno era la más frecuente.

Para las tablas de doble cara, el proceso de impresión, colocación y reflujo se repite utilizando pasta de soldadura o adhesivo.La soldadura en onda requiere adhesivo para evitar el desplazamiento de los componentes durante la fusión de la pasta de soldadura.

Después de la soldadura, las tablas pueden ser limpiadas para eliminar los residuos de flujo y las bolas de soldadura perdidas que podrían causar cortocircuitos.o disolventes con bajo punto de inflamación (como el limoneno derivado de cítricos)El flujo soluble en agua requiere agua desionizada y detergente seguido de secado rápido.ahorrar costes y acelerar la producciónLa limpieza sigue siendo recomendable para aplicaciones de alta frecuencia (por encima de 1 GHz) o para mejorar la adhesión del revestimiento.

Las tendencias de la industria recomiendan una evaluación cuidadosa de los procesos no limpios, ya que los residuos atrapados bajo componentes o blindajes pueden afectar la resistencia al aislamiento de la superficie (SIR), especialmente en placas de alta densidad.

Algunas normas (como IPC) exigen la limpieza independientemente del tipo de flujo de soldadura para garantizar la limpieza completa de la placa.No todos los fabricantes siguen las normas IPC, en particular para productos sensibles a los costes.

Inspección visual final de los componentes faltantes o mal alineados y los puentes de soldadura, con corrección de errores en las estaciones de reelaboración.Las placas se someterán a ensayos (en circuito y/o funcionales) para verificar el correcto funcionamientoLos sistemas de inspección óptica automatizada (AOI) han demostrado ser valiosos para mejorar la calidad.

• Montaje automático más rápido:Algunas máquinas de colocación producen más de 136.000 componentes por hora
• Densidad de componentes más alta:Más componentes por unidad de área con mayor conectividad
• Con una longitud de la longitud de la longitud de la longitud de la longitud de la longitud de la longitud de la longitud de la longitud de la longitud:Los componentes pueden llenar ambos lados del tablero
• Aumento de la densidad de conexión:La ausencia de agujeros permite más espacio de enrutamiento en las capas internas / posteriores
• Autoajuste:La tensión superficial de la soldadura fundida corrige errores menores de colocación
• Mejora del rendimiento mecánico:Mejor resistencia a los golpes/vibraciones debido a la reducción de la masa y los efectos del voladizo
• Resistencia/inductancia más baja:Reducción de los efectos no deseados de RF y un comportamiento de alta frecuencia más predecible
• Mejora del rendimiento EMC:Los circuitos de radiación más pequeños y la inductancia del plomo minimizan las emisiones
• Menos agujeros perforados:Reduce las operaciones de perforación costosas y que consumen mucho tiempo
• Bajos costes de producción:Reducción de los costes iniciales de instalación y de los gastos de componentes para la fabricación en gran volumen
• Componentes más pequeños:Las piezas SMT son generalmente más compactas que las equivalentes a través de agujeros

• No adecuado para conexiones de alta tensión:Los componentes que soportan tensiones mecánicas frecuentes (como los conectores conectados con frecuencia) pueden requerir métodos de montaje adicionales.
• Riesgos de los compuestos en macetas:El ciclo térmico de los encapsuladores puede dañar las juntas de soldadura SMD
• Dificultades para el manejo manual:La creación de prototipos y la reparación requieren operadores expertos y herramientas especializadas debido a los componentes pequeños y el tono fino
• Incompatibilidad de los enchufes:Muchos paquetes SMD no pueden utilizar enchufes para su fácil sustitución/modificación
• Limitaciones del tablero:Los SMD no funcionan directamente con paneles de paneles enchufables, lo que requiere PCB personalizados o portadores de adaptadores
• Preocupaciones de fiabilidad:Los avances de tono ultrafinos crean juntas de soldadura más pequeñas con posibles problemas de vaciado
• Desafíos de identificación:Las áreas de marcado más pequeñas dificultan la lectura de los valores/códigos de los componentes sin aumento

Los componentes de montaje de superficie defectuosos pueden repararse utilizando soldadores (para algunas conexiones) o sistemas de reelaboración sin contacto.Estos últimos son generalmente preferidos, ya que el trabajo de SMD con hierros requiere una habilidad significativa..

El reelaboramiento suele incluir:

1. Solución de soldadura y extracción del componente
2. Limpieza de soldadura residual (para algunos componentes)
3. Aplicación de pasta de soldadura fresca (mediante dispensación o sumersión)
4. Colocación de nuevos componentes y reflujo

El reprocesamiento masivo de componentes idénticos requiere equipos especializados, especialmente cuando se descubre a finales del ciclo de vida del producto.

Utiliza radiación infrarroja de onda larga, media o corta para calentar.

Ventajas:Configuración sencilla; no se necesita aire comprimido; calefacción uniforme; control preciso de la temperatura; documentación del proceso

Desventajas:Requiere proteger los componentes cercanos; la temperatura de la superficie varía según la reflectividad; pérdidas por convección

Transfiere calor a través del aire caliente o gas inerte (nitrógeno).

Ventajas:Capacidad de conmutación de gas; alta fiabilidad con boquillas adecuadas; enfriamiento rápido

Desventajas:Respuesta térmica lenta; boquillas costosas personalizadas; daños potenciales de los componentes por turbulencia; medición de temperatura difícil

Combine el infrarrojo de onda media con el aire caliente.

Ventajas:Combina las ventajas de ambos métodos; maneja componentes grandes/de forma impar; excelente control de temperatura

Desventajas:Todavía requiere protección de componentes.

Los componentes de montaje superficial son típicamente más pequeños que las piezas con plomo y están diseñados para el manejo de máquinas.los tamaños disponibles más pequeños después de 0201 incluyen 01005, 008005, 008004, 008003 y 006003.

Resistencias:Las resistencias SMD con tolerancia del 5% utilizan códigos de tres dígitos (dos cifras significativas, un multiplicador).

Los condensadoresLos electrolitos (generalmente tántalo) utilizan una codificación similar a la de una resistencia.

Las demás:Las unidades más pequeñas aparecen como cuentas de ferrita, mientras que los tipos de alambre de cuerda más grandes pueden mostrar valores (por ejemplo, "330" para 33μH).

Las demás:Los diodos y transistores utilizan códigos de dos o tres símbolos que varían según el fabricante y el paquete.

Los circuitos integrados:Los envases más grandes suelen mostrar los números completos de las piezas, incluidos los prefijos o logotipos del fabricante.