La aplicación y las tendencias futuras de la tecnología de montaje superficial (SMT) en la fabricación de PCB

La Tecnología de Montaje en Superficie (SMT), como el proceso central de la fabricación electrónica moderna, ha cambiado por completo las limitaciones de la tecnología tradicional de montaje de orificios pasantes (THT). Al montar directamente componentes electrónicos sin plomos o con plomos cortos en la superficie de las placas de circuito impreso (PCB), SMT logra una alta densidad, alto rendimiento y miniaturización de los productos electrónicos. Este artículo analizará exhaustivamente la aplicación de SMT en la fabricación de PCB desde aspectos como el flujo del proceso, las ventajas técnicas, los desafíos y las tendencias futuras.

El proceso central de SMT incluye pasos como la preparación del material, la impresión de pasta de soldadura, el montaje de componentes, la soldadura por reflujo y la inspección y reparación, que se pueden dividir específicamente en los siguientes enlaces clave:

1. Pasta de soldadura serigrafiada

   Utilice una malla de acero y una máquina de serigrafía para imprimir con precisión la pasta de soldadura en las almohadillas de la PCB. La uniformidad de la pasta de soldadura afecta directamente a la calidad de la soldadura. Es necesario asegurar que no haya impresión fallida o adhesión mediante inspección óptica (SPI) 136.

2. Montaje de componentes

   La máquina de colocación de tecnología de montaje en superficie (SMT) coloca los componentes de montaje en superficie (SMD) en la posición de la pasta de soldadura a través de un sistema de visión de alta precisión y un brazo mecánico. Para las placas de doble cara, es necesario distinguir entre los lados A y B, y se pueden utilizar diferentes pastas de soldadura de punto de fusión o adhesivos rojos para la fijación 35.

3. Soldadura por reflujo

   En el horno de soldadura por reflujo, la pasta de soldadura forma juntas de soldadura después del precalentamiento, la fusión y el enfriamiento. El control preciso de la curva de temperatura es clave para evitar soldaduras falsas o daños térmicos a los componentes. 68

4. Inspección y reparación

   La calidad de la soldadura se inspecciona mediante inspección óptica automática (AOI), inspección de rayos X, etc., y se reparan los puntos de soldadura defectuosos. Los circuitos complejos aún requieren pruebas funcionales para garantizar la fiabilidad 68.

Para el proceso de montaje mixto (SMT combinado con componentes de orificio pasante), se debe combinar la soldadura por ola o la soldadura manual, como el montaje en superficie primero y luego el orificio pasante, o una combinación de soldadura por reflujo de doble cara y soldadura por ola. 69

La popularidad de SMT se beneficia de sus amplias ventajas en muchos aspectos:

• Miniaturización y alta densidad

  El volumen de los componentes SMD es un 60% menor que el de los componentes de orificio pasante, y su peso se reduce en un 75%, lo que aumenta significativamente la densidad de enrutamiento de PCB. Admiten el montaje de doble cara y reducen la necesidad de perforación 2410.

• Características de alta frecuencia y fiabilidad

  El diseño de plomo corto reduce la inductancia y capacitancia parásitas, y mejora la eficiencia de la transmisión de la señal. La tasa de aprobación inicial de las juntas de soldadura es alta, el rendimiento antivibración es fuerte y el tiempo medio entre fallos (MTBF) se extiende significativamente en un 27%.

• Relación coste-beneficio

  Reducir el número de capas y el área de PCB para reducir los costes de material y transporte; La producción automatizada reduce la entrada humana, y el coste global se puede reducir entre un 30% y un 50%410.

• Eficiencia de fabricación

  El proceso totalmente automatizado (como la máquina de colocación que se adapta a múltiples componentes) acorta el tiempo de preparación de la producción y admite una salida de alta eficiencia en grandes cantidades.

A pesar de sus importantes ventajas, SMT todavía tiene las siguientes limitaciones técnicas:

• Tolerancia a la tensión mecánica

  El tamaño de la junta de soldadura es relativamente pequeño y es propenso a fallar en entornos de enchufado y desenchufado frecuentes o vibraciones fuertes. Es necesario reforzar la conexión 710 en combinación con la tecnología de orificio pasante.

• Limitaciones de alta potencia y disipación de calor

  Los componentes de alta potencia (como los transformadores) tienen altos requisitos de disipación de calor y, por lo general, necesitan utilizar diseños de orificios pasantes en combinación, lo que aumenta la complejidad del proceso en un 79%.

• Complejidad del procesamiento

  Los requisitos de precisión de alineación entre capas para PCB multicapa son altos. Si se produce una desviación de alineación, puede causar un desplazamiento de los componentes y aumentar la tasa de reelaboración en un 9%.

• Mayor integración y miniaturización

  Con la popularidad de los paquetes 01005 e incluso componentes más pequeños, SMT impulsará la mayor miniaturización de los productos electrónicos, al tiempo que aborda los desafíos de la impresión de pasta de soldadura y la precisión de montaje 810.

• Tecnología de detección inteligente

  La inteligencia artificial y el aprendizaje automático mejorarán la capacidad de reconocimiento de defectos de los sistemas AOI, reducirán la intervención manual y mejorarán la eficiencia de la detección.

• Tecnología de fabricación híbrida

  La combinación de SMT, tecnología de orificio pasante e impresión 3D puede satisfacer los requisitos de alta potencia y estructuras complejas, como el diseño de placas de circuito híbridas en electrónica automotriz 79.

• Fabricación ecológica

  La promoción de la soldadura sin plomo y los procesos de soldadura a baja temperatura responde a los requisitos de protección ambiental al tiempo que reduce el consumo de energía en un 8%.

La tecnología SMT, con su alta eficiencia, alta fiabilidad y ventajas de costes, se ha convertido en la piedra angular de la industria de fabricación electrónica. A pesar de los desafíos como la resistencia mecánica y la disipación de calor, SMT continuará liderando los productos electrónicos hacia un mayor rendimiento y un tamaño más pequeño a través de la innovación tecnológica y la optimización de procesos. En el futuro, la inteligencia y la ecología serán sus direcciones de evolución centrales, proporcionando un soporte técnico clave para campos emergentes como 5G e Internet de las cosas.