تقنية التركيب السطحي (SMT)، باعتبارها العملية الأساسية للتصنيع الإلكتروني الحديث، غيرت تمامًا قيود تقنية التركيب من خلال الثقوب التقليدية (THT). من خلال تركيب المكونات الإلكترونية مباشرة بدون أسلاك أو بأسلاك قصيرة على سطح لوحات الدوائر المطبوعة (PCBS)، تحقق SMT كثافة عالية وأداءً عاليًا وتصغيرًا للمنتجات الإلكترونية. ستقوم هذه المقالة بتحليل شامل لتطبيق SMT في تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة من جوانب مثل تدفق العملية والمزايا التقنية والتحديات والاتجاهات المستقبلية.
تتضمن العملية الأساسية لـ SMT خطوات مثل إعداد المواد وطباعة معجون اللحام وتركيب المكونات ولحام التدفق وإجراء الفحص والإصلاح، والتي يمكن تقسيمها على وجه التحديد إلى الروابط الرئيسية التالية:
استخدم شبكة فولاذية وآلة طباعة شاشة لطباعة معجون اللحام بدقة على وسادات لوحة الدوائر المطبوعة. تؤثر تجانس معجون اللحام بشكل مباشر على جودة اللحام. من الضروري التأكد من عدم وجود طباعة مفقودة أو التصاق من خلال الفحص البصري (SPI) 136.
تضع آلة وضع تقنية التركيب السطحي (SMT) مكونات التركيب السطحي (SMD) في موضع معجون اللحام من خلال نظام رؤية عالي الدقة وذراع ميكانيكية. بالنسبة للوحات ذات الوجهين، من الضروري التمييز بين الجانبين A و B، ويمكن استخدام معاجين لحام ذات نقاط انصهار مختلفة أو مواد لاصقة حمراء للتثبيت 35.
في فرن لحام التدفق، يشكل معجون اللحام وصلات لحام بعد التسخين المسبق والذوبان والتبريد. التحكم الدقيق في منحنى درجة الحرارة هو المفتاح لتجنب اللحام الزائف أو التلف الحراري للمكونات. 68
يتم فحص جودة اللحام عن طريق الفحص البصري التلقائي (AOI) وفحص الأشعة السينية وما إلى ذلك، ويتم إصلاح نقاط اللحام المعيبة. لا تزال الدوائر المعقدة تتطلب اختبارات وظيفية لضمان الموثوقية 68.
بالنسبة لعملية التجميع المختلطة (SMT مجتمعة مع مكونات من خلال الثقوب)، يجب الجمع بين اللحام بالموجات أو اللحام اليدوي، مثل التركيب السطحي أولاً ثم من خلال الثقوب، أو مزيج من لحام التدفق على الوجهين واللحام بالموجات. 69
تستفيد شعبية SMT من مزاياها الشاملة في العديد من الجوانب:
حجم مكونات SMD أصغر بنسبة 60٪ من حجم مكونات الثقوب، وينخفض وزنها بنسبة 75٪، مما يزيد بشكل كبير من كثافة توجيه لوحة الدوائر المطبوعة. وهي تدعم التركيب على الوجهين وتقلل الحاجة إلى الحفر 2410.
يقلل تصميم الرصاص القصير من الحث والسعة الطفيلية، ويحسن كفاءة نقل الإشارة. معدل المرور للمرة الأولى لوصلات اللحام مرتفع، وأداء مقاومة الاهتزاز قوي، ويتم تمديد متوسط الوقت بين الأعطال (MTBF) بشكل كبير بمقدار 27.
تقليل عدد طبقات لوحة الدوائر المطبوعة والمساحة لخفض تكاليف المواد والنقل؛ يقلل الإنتاج الآلي من المدخلات البشرية، ويمكن تخفيض التكلفة الشاملة بنسبة 30٪ إلى 50٪ 410.
تعمل العملية الآلية بالكامل (مثل آلة الوضع التي تتكيف مع مكونات متعددة) على تقصير وقت إعداد الإنتاج وتدعم الإخراج عالي الكفاءة بكميات كبيرة.
على الرغم من مزاياها الكبيرة، لا تزال SMT لديها القيود التقنية التالية:
حجم وصلة اللحام صغير نسبيًا وعرضة للفشل في بيئات التوصيل والفصل المتكررة أو الاهتزازات القوية. من الضروري تعزيز الاتصال 710 بالاشتراك مع تقنية الثقوب.
تتطلب المكونات عالية الطاقة (مثل المحولات) متطلبات عالية لتبديد الحرارة وعادة ما تحتاج إلى استخدام تصميمات من خلال الثقوب بالاشتراك، مما يزيد من تعقيد العملية بمقدار 79.
متطلبات دقة محاذاة الطبقات البينية للوحات الدوائر المطبوعة متعددة الطبقات عالية. إذا حدث انحراف في المحاذاة، فقد يتسبب ذلك في إزاحة المكونات وزيادة معدل إعادة العمل بنسبة 9٪.
مع انتشار حزم 01005 والمكونات الأصغر حجمًا، ستدفع SMT إلى مزيد من التصغير للمنتجات الإلكترونية، مع معالجة تحديات طباعة معجون اللحام ودقة التركيب 810.
سيعزز الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي قدرة التعرف على العيوب لأنظمة AOI، ويقلل من التدخل اليدوي، ويحسن كفاءة الكشف.
يمكن أن يفي الجمع بين SMT وتقنية الثقوب والطباعة ثلاثية الأبعاد بمتطلبات الهياكل عالية الطاقة والمعقدة، مثل تصميم لوحات الدوائر الهجينة في إلكترونيات السيارات 79.
يستجيب تعزيز لحام خالٍ من الرصاص وعمليات اللحام ذات درجة الحرارة المنخفضة لمتطلبات حماية البيئة مع تقليل استهلاك الطاقة بنسبة 8٪.
أصبحت تقنية SMT، بفضل كفاءتها العالية وموثوقيتها العالية ومزايا التكلفة، حجر الزاوية في صناعة التصنيع الإلكتروني. على الرغم من التحديات مثل القوة الميكانيكية وتبديد الحرارة، ستستمر SMT في قيادة المنتجات الإلكترونية نحو أداء أعلى وحجم أصغر من خلال الابتكار التكنولوجي وتحسين العمليات. في المستقبل، ستكون الذكاء والخضرة هما اتجاهات التطور الأساسية، مما يوفر الدعم الفني الرئيسي للمجالات الناشئة مثل 5G وإنترنت الأشياء.
