Technologia montowania powierzchni (SMT)

Technologia montowania powierzchni (SMT) zmieniła sposób tworzenia urządzeń elektronicznych.Ponieważ elektroniczne gadżety stają się coraz mniejsze, szybsze i mocniejsze, coraz ważniejsze staje się metody produkcji, które są zarówno wydajne, jak i niezawodne.SMT zaspokaja tę potrzebę, umożliwiając umieszczanie komponentów elektronicznych bezpośrednio na powierzchni drukowanych płyt obwodów (PCB), zamiast starszej metody, w której komponenty musiały być wkładane przez otwory na płycie.Ten nowy sposób robienia rzeczy nie tylko przyspiesza proces produkcji, ale także umożliwia tworzenie mniejszych, bardziej złożonych i trwałych urządzeń elektronicznych.

Katalog

Rysunek 1: Technologia montowania powierzchni (SMT)

Co to jest technologia Mount Surface (SMT)?

Technologia Mount Surface Mount (SMT) to sposób na budowanie urządzeń elektronicznych, w których komponenty są umieszczane bezpośrednio na powierzchni płyty drukowanej (PCB).W przeciwieństwie do starszych metod, w których części miały przewody, które przechodzą otwory na planszy, SMT umieszcza komponenty bezpośrednio na PCB, nie potrzebując tych otworów.

Jedną z dużych zalet SMT jest to, że działa dobrze z maszynami, które mogą automatycznie montować te komponenty.Ponieważ części są umieszczane bezpośrednio na PCB, maszyny mogą szybko i dokładnie umieścić wiele komponentów w krótkim czasie.Ta automatyzacja sprawia, że ​​proces ten jest szybszy i tańszy, co czyni SMT preferowaną metodą wytwarzania dużych ilości produktów elektronicznych.

Kolejną zaletą SMT jest to, że pozwala na mniejsze i bardziej złożone urządzenia elektroniczne.Bez potrzeby otworów na płycie komponenty mogą być umieszczone bliżej razem i po obu stronach PCB, co oszczędza przestrzeń.Jest to szczególnie przydatne w dzisiejszej elektronice, w której gadżety stają się coraz mniejsze.

Techniczna strona SMT obejmuje użycie pasty, która tymczasowo trzyma komponenty na PCB.Ta pasta zawiera małe kulki lutownicze, które topią się, gdy płyta jest podgrzewana w specjalnym piekarniku, tworząc trwałe połączenia między komponentami a PCB.

Ewolucja technologii montowania powierzchni

Rysunek 2: PCB z otworem vs. PCB SMT

Technologia Mount Surface Mount (SMT) pojawiła się w centrum uwagi w latach 70. i 80. XX wieku, kiedy rosnąca potrzeba mniejszych i bardziej zaawansowanych urządzeń elektronicznych.W tym czasie tradycyjne metody montażu komponentów elektronicznych - gdzie części z metalowymi nogami zostały wstawione do otworów na drukowanej płytce obwodu (PCB) - stały się mniej praktyczne.Ta starsza metoda obejmowała większe części i długi proces umieszczania tych części przez wywiercone otwory, co utrudniało nadążanie za popytem na mniejsze i bardziej złożone urządzenia.

SMT wprowadził nowe podejście, umożliwiając umieszczanie części elektronicznych bezpośrednio na powierzchni PCB bez konieczności wiercenia otworów.Ta zmiana nie tylko uczyniła komponenty i same deski, ale także przyspieszyła proces produkcji.Pomijając etap wkładania potencjalnych klientów do otworów, SMT umożliwił szybsze tworzenie urządzeń elektronicznych, co było bardzo pomocne wraz ze wzrostem zapotrzebowania na te urządzenia.Mniejszy rozmiar komponentów umożliwił również dopasowanie większej liczby części na płycie, umożliwiając dodanie większej liczby funkcji do mniejszych urządzeń, co stało się bardzo powszechne w dzisiejszej elektronice.

SMT oferował również lepszą trwałość w porównaniu ze starszymi metodami.Części zamontowane na powierzchni PCB są mniej prawdopodobne, że są uszkodzone przez ruch lub wibracje, co prowadzi do dłuższych urządzeń elektronicznych.Ta zwiększona trwałość, wraz z niższymi kosztami materiałów i bardziej wydajną produkcją, sprawiły, że SMT był najlepszym wyborem dla masowo produkujących urządzenia elektroniczne.

Kluczowe elementy technologii montażu powierzchniowego (SMT)

Urządzenia do montażu powierzchni (SMD) to podstawowe elementy stosowane w technologii montowania powierzchni (SMT).W przeciwieństwie do tradycyjnych komponentów z potencjalnymi klientami, które przechodzą otwory na drukowanej płycie drukowanej (PCB), SMD są zaprojektowane tak, aby były umieszczane bezpośrednio na powierzchni PCB.Ta konstrukcja pozwala na bardziej kompaktowe i wydajne obwody elektroniczne.SMD są dostępne w trzech głównych typach: Komponenty pasywne, tranzystory i diody oraz obwody zintegrowane (ICS).

Komponenty pasywne

Ta grupa obejmuje rezystory, kondensatory i cewki indukcyjne.Składniki te pomagają kontrolować sygnały elektryczne w obwodzie.Rezystory i kondensatory SMD są szczególnie powszechne i są dostępne w standardowych rozmiarach, takich jak 1812, 1206, 0805, 0603, 0402 i 0201. Liczby pokazują rozmiar komponentu w setnych calach, z pierwszymi dwoma cyframi wskazującymi długość i ostatnią długość i ostatniDwie szerokość.Przejście do mniejszych rozmiarów w SMD umożliwiło tworzenie bardziej kompaktowych projektów obwodów, umożliwiając rozwój nowoczesnych, mniejszych urządzeń elektronicznych.

Pomiary te pomagają zdecydować, które komponenty są odpowiednie dla różnych obwodów elektronicznych, szczególnie podczas projektowania dla mniejszych i bardziej wydajnych nowoczesnych urządzeń.

Rozmiar SMD	Długość (cale)	Szerokość (cale)	Długość (mm)	Szerokość (mm)
1812	0,180	0,120	4.50	3.20
1206	0,125	0,060	3.20	1.60
0805	0,080	0,050	2.00	1.25
0603	0,063	0,031	1.60	0,80
0402	0,040	0,020	1.00	0,50
0201	0,024	0,012	0,60	0,30

Tranzystory i diody

Tranzystory i diody w SMT są zwykle pakowane w małe plastikowe skrzynki.Te przypadki mają przewody (metalowe nogi), które są wygięte do dotknięcia PCB.Komponenty te mają zazwyczaj trzy leady, które są ułatwiane, aby ułatwić je poprawić na planszy.Ich niewielki rozmiar i montowanie powierzchni pomaga oszczędzać miejsce na PCB, umożliwiając dopasowanie większej liczby komponentów na jednej płycie, co zwiększa funkcjonalność obwodu.

Zintegrowane obwody (ICS)

Rysunek 3: Różne typy pakietów SMT IC

ICS w SMT występują w różnych typach pakietów, które są wybierane na podstawie tego, jak złożony jest obwód i ile połączeń jest potrzebnych.Wspólne pakiety układów scalonych obejmują Mały obwód zintegrowany (SOIC), cienki mały pakiet zarysowy (TSOP) i mały pakiet zarysowy (SSOP).Pakiety te mają przewody rozciągające się od boków, zaprojektowane tak, aby można je było łatwo zamontować na powierzchni PCB.Aby uzyskać bardziej złożone układy scalone, które wymagają więcej połączeń i wyższej wydajności, pakiety takie jak Quad Flat Pack (QFP) i tablica siatki piłkarskiej (BGA) są używane.W szczególności pakiet BGA jest znany z dostarczania dużej liczby połączeń w małej przestrzeni, używając szeregu małych piłek lutowniczych na spodzie pakietu do połączenia z PCB.

Proces produkcji SMT

Proces produkcji SMT obejmuje kilka ważnych kroków, aby upewnić się, że SMD są prawidłowo umieszczone i lutowane na PCB.Proces ten jest wysoce zautomatyzowany, co pomaga zwiększyć wydajność i spójność w wytwarzaniu dużych ilości obwodów elektronicznych.

Aplikacja wklejania lutu

Rysunek 4: Zastosowanie pasty lutowniczej w procesie SMT

Proces rozpoczyna się od zastosowania pasty lutowej, grubej mieszanki maleńkich cząstek lutu i strumienia (chemikalia używana do czyszczenia i przygotowywania powierzchni do lutowania).Pasta lutownicza jest nakładana na podkładki PCB, które są miejscami, w których zostaną umieszczone SMD.Stencil służy do nakładania pasty tylko na te podkładki, upewniając się, że lut jest obecny tylko tam, gdzie jest potrzebny.Ten krok jest bardzo ważny, ponieważ kwota i umieszczenie pastery lutowej wpływają bezpośrednio na jakość połączeń lutowniczych i ogólną niezawodność obwodu.

Umieszczenie komponentów

Po zastosowaniu pasty lutowniczej zautomatyzowane maszyny, zwane maszynami do pick-and-miejsca, ustaw SMD na podkładkach pokrytych lutatem.Maszyny te są bardzo dokładne i mogą umieszczać komponenty przy dużych prędkościach, co jest niezbędne do wytwarzania złożonych obwodów elektronicznych.Prawidłowa orientacja i umieszczenie każdego komponentu zapewniają zaawansowane systemy wizji, które kierują maszynami.

Lutowanie z rozdzielczością

Po wprowadzeniu wszystkich komponentów na płytce drukowanej montaż jest przenoszony do piekarnika rozdzielczego.Podczas lutowania odbicia PCB jest podgrzewana w kontrolowany sposób, powodując stopienie pasty lutowniczej.Gdy PCB ostygnie, lut stwardniał, tworząc silne połączenia mechaniczne i elektryczne między komponentami a PCB.Temperatura w piekarniku rozdzielczym jest starannie kontrolowana, aby uniknąć uszkodzenia komponentów i upewnienia się, że proces lutowania jest jednolity na całej tablicy.

Kontrola i testowanie

Po lutowaniu zmontowana płytka drukowana przechodzi dokładną kontrolę i testy, aby upewnić się, że wszystkie komponenty są umieszczone prawidłowo i nie ma wad w połączeniach lutowych.Ten proces inspekcji zwykle obejmuje Zautomatyzowana kontrola optyczna (AOI), gdzie kamery i oprogramowanie są używane do wykrywania niewspółosionych lub brakujących komponentów lub problemów z lutem.Ponadto, Kontrola rentgenowska Może być używany do sprawdzania połączeń lutowych, szczególnie w przypadku pakietów BGA, w których stawy lutownicze nie są widoczne.Testy funkcjonalne odbywa się również w celu potwierdzenia, że ​​zmontowana PCB działa zgodnie z przeznaczeniem.

Zalety technologii montowania powierzchniowego

Technologia Mount Surface Mount (SMT) oferuje kilka wyraźnych korzyści, które uczyniły ją metodą umieszczania komponentów elektronicznych na płytkach drukowanych (PCB).

Jedną główną zaletą SMT jest jego rola w miniaturyzacja.SMT używa mniejszych komponentów i umożliwia ich pakowanie bardziej gęsto na płytce drukowanej, umożliwiając tworzenie bardziej kompaktowych urządzeń elektronicznych.Ta zdolność do zmniejszania wielkości urządzeń jest dziś szczególnie pomocna, gdzie przestrzeń jest ograniczona, szczególnie w przenośnych gadżetach, takich jak smartfony i urządzenia do noszenia.

SMT poprawia również ogólną wydajność urządzeń elektronicznych. W przypadku SMT komponenty można umieścić bliżej na PCB.Ta bliskość pomaga utrzymać jakość sygnałów poruszających się przez obwód, co jest szczególnie korzystne dla urządzeń, które działają na wyższych częstotliwościach.Zmniejszając niechciany szum elektryczny, SMT zapewnia, że ​​urządzenie działa lepiej.

Kolejną zaletą SMT jest jego efektywność kosztowa.SMT jest przeznaczony do automatycznego montażu, co oznacza maszyny, a nie ludzi, umieszczają komponenty na planszy.Ta automatyzacja przyspiesza proces produkcji i obniża koszty siły roboczej.Ponadto korzystanie z maszyn zapewnia spójną jakość, ponieważ istnieje mniejsze szanse na błędy ludzkie.Połączenie szybszej produkcji i niższych kosztów pracy sprawia, że ​​SMT jest bardziej przystępną dla producentów.

W końcu, SMT zwiększa wydajność termiczną urządzeń. Komponenty w SMT są montowane bezpośrednio na PCB, z niewielką przestrzenią między nimi.Ten bliski kontakt pomaga skuteczniej rozprzestrzeniać ciepło i zarządzać ciepłem.Lepsze zarządzanie ciepłem jest ważne dla zapewnienia, że ​​urządzenia elektroniczne trwają dłużej i działają niezawodnie, szczególnie w zastosowaniach o dużej mocy.

Wyzwania związane z technologią montowania powierzchniowego

Rysunek 5: Wyzwania technologii montowania powierzchni (SMT)

Technologia montowania powierzchni (SMT) napotyka kilka trudności, głównie ze względu na niewielkie rozmiary jej komponentów i dokładność potrzebną podczas produkcji.Jednym z największych problemów jest przeróbka, która obejmuje usunięcie i wymianę komponentów.Ponieważ te komponenty są tak małe i blisko siebie na tablicy drukowanej, przeróbka wymaga dużej ostrożności, aby uniknąć uszkodzenia pobliskich części lub samej tablicy.To zadanie często wymaga specjalnych narzędzi i wykwalifikowanych pracowników, co może zwiększyć zarówno czas, jak i koszty.

Kolejnym ważnym wyzwaniem jest początkowy koszt potrzebny do ustanowienia linii produkcyjnych SMT.W przeciwieństwie do starszych metod, takich jak technologia przez dziurę, SMT wymaga zaawansowanych maszyn do umieszczania komponentów, lutowania i kontroli gotowych produktów.Maszyny te, takie jak szybkie maszyny do pick-and-miejsca i piekarniki relflow, są kosztowne w zakupie.Ponadto wymagają wyszkolonej siły roboczej do obsługi i utrzymania, co zwiększa całkowitą inwestycję i czas.

Zastosowania technologii montowania powierzchniowego

Rysunek 6: Zastosowania technologii montowania powierzchni (SMT)

Technologia montowania powierzchni jest szeroko stosowana w różnych branżach, ponieważ pozwala na tworzenie mniejszych, lżejszych i bardziej wydajnych urządzeń elektronicznych.Na przykład w elektronice konsumpcyjnej SMT służy do wytwarzania produktów takich jak telefony komórkowe, laptopy i telewizory, w których oszczędzanie miejsca i pakowanie większej liczby komponentów jest bardzo ważne.Przemysł motoryzacyjny również mocno wykorzystuje SMT, szczególnie w systemach elektronicznych, takich jak jednostki kontroli silników (ECU) i systemy rozrywkowe w samochodach, które muszą być niezawodne i dobrze działają w trudnych warunkach.

W ustawieniach przemysłowych SMT służy do tworzenia urządzeń takich jak programowalne kontrolery logiczne (PLC) i panele sterujące, które są niezbędne do automatyzacji i zarządzania procesami przemysłowymi.Urządzenia te korzystają z precyzji i trwałości oferowanych przez SMT, umożliwiając im efektywną pracę w trudnych środowiskach.Przemysł urządzeń medycznych zależy również od SMT w zakresie tworzenia zaawansowanych urządzeń, takich jak maszyny do obrazowania i urządzenia monitorujące.Zdolność do wytwarzania małych, niezawodnych i wysokowydajnych elementów jest bardzo ważna w zastosowaniach medycznych, w których dokładność i bezpieczeństwo są najwyższymi priorytetami.

Różnice między SMD i SMT

Rysunek 7: Urządzenia do montażu powierzchniowego (SMD) i technologia montowania powierzchni (SMT) w akcji

Urządzenia do montażu powierzchniowego (SMD) i technologia montowania powierzchni (SMT) są ściśle powiązane, ale odnoszą się do różnych części tego samego procesu.SMT to cały proces montażu komponentów elektronicznych bezpośrednio na powierzchni drukowanej płyty drukowanej (PCB).Proces ten obejmuje kilka kroków, takich jak dokładne umieszczenie komponentów, lutowanie ich na miejscu, a następnie testowanie produktu końcowego, aby upewnić się, że działa poprawnie.

Z drugiej strony urządzenia do montażu powierzchniowego (SMD) to poszczególne części elektroniczne zaprojektowane dla tego typu montażu.W przeciwieństwie do starszych komponentów, które długie przewody trzymały otwory w planszy, SMD mają płaskie, krótkie prowadzące lub terminale, które są przylutowane bezpośrednio na powierzchnię PCB.SMD obejmują różne komponenty, takie jak rezystory, kondensatory i obwody zintegrowane (ICS), i to sprawiają, że nowoczesne urządzenia elektroniczne są mniejsze i bardziej wydajne.Tak więc, chociaż SMT jest ogólnym procesem, SMD odnosi się do konkretnych części używanych w tym procesie.

Wniosek

Technologia montowania powierzchni (SMT) i urządzenia do montażu powierzchniowego (SMD) znacznie zmieniły sposób tworzenia elektroniki, umożliwiając tworzenie mniejszych, bardziej wydajnych i bardziej niezawodnych urządzeń.Przejście ze starej technologii przez otwór do SMT pomogło zmniejszyć komponenty elektroniczne i poprawił ogólny proces ich tworzenia.Chociaż SMT ma pewne wyzwania, takie jak potrzeba starannej pracy przy ustalaniu lub wymianie części oraz wysokie koszty konfigurowania maszyn, korzyści, takie jak szybsza produkcja, lepsze zarządzanie ciepłem i dłuższe urządzenia, czynią to najlepszy wybórdo tworzenia dużej liczby produktów.W miarę postępów technologii SMT będzie odgrywać ważną rolę w przyszłości elektroniki, dzięki czemu jest to temat, który warto zrozumieć.Dowiadując się więcej o SMT i SMD, możemy lepiej docenić sposób, w jaki używane są urządzenia elektroniczne.

Często zadawane pytania [FAQ]

1. Jakie są zalety SMT lub SMD?

SMT i SMD oferują korzyści z tego, że urządzenia elektroniczne są mniejsze i bardziej kompaktowe.Pozwalają na szybszą i tańszą produkcję, ponieważ maszyny mogą być używane do automatycznego umieszczania części.Ta metoda poprawia również, jak dobrze działają urządzenia i jak długo trwają.Ponadto SMT umożliwia umieszczanie części po obu stronach płytki drukowanej, oszczędzając miejsce.

2. Jakie są funkcje SMT?

SMT służy do skutecznego umieszczania części elektronicznych na powierzchni płytki drukowanej.Ten proces pomaga tworzyć mniejsze, lżejsze i bardziej złożone obwody elektroniczne.Przyspiesza także produkcję i obniża koszty, umożliwiając obsługę zespołu.

3. Jakie są komponenty SMT technologii montowania powierzchni?

Komponenty SMT to małe części elektroniczne zaprojektowane tak, aby były umieszczone na powierzchni płyty drukowanej.Należą do nich rzeczy takie jak rezystory, kondensatory, cewki, tranzystory, diody i obwody zintegrowane (ICS).Części te mają krótkie leady lub terminale, które są bezpośrednio przylutowane na planszy.

4. Dlaczego SMD jest używany?

SMD jest używany, ponieważ pomaga uczynić urządzenia elektroniczne mniejsze, bardziej wydajne i bardziej niezawodne.Za pomocą SMD można zmniejszyć rozmiar obwodów elektronicznych, co jest przydatne do tworzenia kompaktowych urządzeń, takich jak smartfony i laptopy.Umożliwia także automatyczne montaż, co obniża koszty produkcji i zapewnia stałą jakość.

5. Jaka jest różnica między montażem SMD i SMT?

SMD oznacza urządzenie do montażu powierzchniowego, które są małymi częściami używanymi w elektronice, które są umieszczone na powierzchni płyty drukowanej.SMT oznacza technologię mocowania powierzchniowego, która jest metodą lub procesem stosowanym do umieszczenia tych części SMD na płycie.Tak więc SMD odnosi się do samych części, podczas gdy SMT jest procesem umieszczania ich na planszy.