Technologia montażu powierzchniowego (SMT), jako podstawowy proces nowoczesnej produkcji elektronicznej, całkowicie zmieniła ograniczenia tradycyjnej technologii montażu przez otwór (THT).Bezpośrednie montowanie elementów elektronicznych bez przewodów lub z krótkimi przewodami na powierzchni płyt obwodowych drukowanych (PCBS), SMT osiąga wysoką gęstość, wysoką wydajność i miniaturyzację produktów elektronicznych.Artykuł ten będzie kompleksowo analizować zastosowanie SMT w produkcji PCB z takich aspektów jak przepływ procesu, korzyści technicznych, wyzwań i przyszłych trendów.
Podstawowy proces SMT obejmuje takie etapy jak przygotowanie materiału, drukowanie pasty lutowej, montaż komponentów, lutowanie ponowne oraz inspekcję i naprawę,które można podzielić na następujące kluczowe ogniwa::
Wykorzystanie stalowej siatki i maszyny do drukowania na ekranie, aby precyzyjnie wydrukować pastę lutową na podkładkach płyt PCB.Konieczne jest zapewnienie, aby nie zabrakło druku ani przyczepności poprzez inspekcję optyczną (SPI) 136.
Maszyna do umieszczania urządzeń z technologią montażu powierzchniowego (SMT) umieszcza elementy do montażu powierzchniowego (SMD) w pozycji pasty lutowej za pomocą wysokoprzyjrzystego systemu widzenia i ramienia mechanicznego.Do płyt dwustronnych, konieczne jest rozróżnienie stron A i B, a do mocowania można stosować pasty lutowe o różnym punkcie topnienia lub czerwone kleje 35.
W piecu lutowniczym typu reflow pasta lutownicza po przegrzaniu, stopieniu i chłodzeniu tworzy złącza lutownicze.Dokładna kontrola krzywej temperatury jest kluczem do uniknięcia fałszywego lutowania lub uszkodzenia termicznego elementów. 68
Jakość spawania jest sprawdzana za pomocą automatycznej kontroli optycznej (AOI), kontroli rentgenowskiej itp., a wadliwe punkty spawania są naprawane.Złożone obwody nadal wymagają badań funkcjonalnych w celu zapewnienia niezawodności 68.
W przypadku mieszanego procesu montażu (SMT w połączeniu z elementami z otworami przez otwór) należy połączyć lutowanie falowe lub ręczne, takie jak najpierw mocowanie powierzchni, a następnie otwarcie otworu,lub połączenie dwustronnego lutowania zwrotnego i lutowania falowego. 69
Popularność SMT jest korzystna ze wszystkich jej zalet pod wieloma względami:
Objętość komponentów SMD jest o 60% mniejsza niż objętość komponentów z otworami, a ich waga zmniejsza się o 75%, co znacząco zwiększa gęstość trasy PCB.Wspierają montaż dwustronny i zmniejszają potrzebę wiercenia 2410.
Wykorzystując krótkie przewody, zmniejsza się indukcyjność i pojemność pasożytniczą oraz poprawia wydajność transmisji sygnału.wydajność antywibracyjna jest wysoka, a średni czas pomiędzy awariami (MTBF) jest znacznie wydłużony o 27.
Zmniejszenie liczby warstw PCB i powierzchni w celu zmniejszenia kosztów materiału i transportu; zautomatyzowana produkcja zmniejsza wkład ludzki, a całkowite koszty mogą zostać zmniejszone o 30% do 50%410.
Całkowicie zautomatyzowany proces (np. maszyna do rozmieszczania, która dostosowuje się do wielu komponentów) skraca czas przygotowania produkcji i zapewnia wysoką wydajność produkcji w dużych ilościach.
Pomimo znaczących zalet SMT nadal ma następujące ograniczenia techniczne:
Rozmiar złącza lutowego jest stosunkowo mały i jest podatny na awarię w częstym włączaniu i odłączaniu lub w środowiskach o silnych wibracjach.Konieczne jest wzmocnienie połączenia 710 w połączeniu z technologią otworu..
Komponenty o wysokiej mocy (takie jak transformatory) mają wysokie wymagania dotyczące rozpraszania ciepła i zwykle muszą używać konstrukcji otworów w połączeniu, zwiększając złożoność procesu o 79.
Wymagania dotyczące dokładności wyrównania między warstwami dla wielowarstwowych systemów PCBS są wysokie.
Dzięki popularności opakowań 01005 i jeszcze mniejszych komponentów, SMT będzie napędzać dalszą miniaturyzację produktów elektronicznych,przy jednoczesnym rozwiązywaniu wyzwań związanych z drukiem pasty lutowej i dokładnością montażu 810.
Sztuczna inteligencja i uczenie maszynowe zwiększą zdolność rozpoznawania wad systemów AOI, zmniejszą ręczną interwencję i poprawią wydajność wykrywania.
Połączenie SMT, technologii otworu i druku 3D może spełniać wymagania wysokiej mocy i złożonych konstrukcji,w tym projektowanie płyt obwodowych hybrydowych w elektronikach motoryzacyjnych 79.
Wspieranie procesów lutowania i spawania niskotemperaturowego bez ołowiu odpowiada wymaganiom ochrony środowiska, jednocześnie zmniejszając zużycie energii o 8%.
Technologia SMT, ze swoją wysoką wydajnością, wysoką niezawodnością i korzyściami kosztowymi, stała się kamieniem węgielnym przemysłu wytwórczego elektroniki.Pomimo wyzwań takich jak wytrzymałość mechaniczna i rozpraszanie ciepła, SMT będzie nadal prowadzić produkty elektroniczne w kierunku wyższej wydajności i mniejszego rozmiaru poprzez innowacje technologiczne i optymalizację procesów.Inteligencja i zieloność będą jej podstawowymi kierunkami ewolucji., zapewniając kluczowe wsparcie techniczne dla nowych dziedzin, takich jak 5G i Internet rzeczy.
