PCB montajında SMT ne anlama geliyor – kısaltmanın ötesinde

Bir mühendise “SMT nedir” diye sorun ve genellikle “yüzeye montaj teknolojisi” duyacaksınız. bu doğru. Ama kısaltmada durursan, neyi özlüyorsun SMT aslında şu anlama geliyor Bir PCB’nin nasıl tasarlandığı, oluşturulduğu, test edildiği ve ödenmesi için. Bu makale, şunu açıklıyor: SMT’un tanımı Montajlı devre kartlarını tasarlayan, sipariş eden veya sorun gideren herkes için önemli olan.

SMT’nin basit tanımı

SMT (Yüzey montaj teknolojisi), bileşenlerin deliklerden geçmeden, baskılı devre kartının yüzeyine doğrudan monte edildiği bir PCB montaj yöntemidir. Bu, 1980’lerden başlayarak baskın üretim yöntemi olarak değiştirilen delikli teknolojinin (THT) yerini aldı ve şimdi ticari PCB montajının büyük çoğunluğunu oluşturuyor.

Anahtar ayrım: delikli montajda, bileşen uçları içinden delinmiş delikler ve karşı tarafta lehimlenir. SMT’de, bileşenler oturur üste lehim pastası ile basılmış ve yeniden akış sırasında yerinde lehimlenen pedler. Delik yok, kurşun kesme yok ve önemli ölçüde daha yüksek bileşen yoğunluğu.

PCB tasarımı hakkında “SMT” neyi değiştirir?

Delikten prototipleme ile büyüdüyseniz, SMT’ye geçmek, birkaç tasarım alışkanlığını yeniden düşünmek anlamına gelir:

• İzleme yönlendirmesi daha da sıkılaşır. SMD pedleri daha küçük ve birbirine daha yakındır. Bir dekuplaj kapasitörünü, delik düzenlerinin nadiren elde ettiği yollarla sinyal bütünlüğünü artıran bir IC güç pininin bir milimetresi içine yerleştirebilirsiniz.
• Her iki taraf da kullanılabilir hale gelir. SMT bileşenleri, bir kartın hem üstünü hem de altını doldurabilir. Bu, kompakt tüketici ürünlerinde çok önemli olan PCB ana hatlarını artırmadan etkili alanı ikiye katlar.
• Vialar, bileşen ankrajları değil, yönlendirme araçları haline gelir. Bileşenlerin kaplanmış deliklere ihtiyacı olmadığından, vialar yalnızca katman geçişleri ve termal yönetim için serbest bırakılır.
• Termal tasarım değişir. SMD bileşenleri, ısıyı kurşun tellerden ziyade pedleri aracılığıyla bakır düzlemlere dağıtır. Bir güç SMD parçasının altına uygun bir bakır dökülmesi, soğutma için delikli bir soğutucu klipsinden daha fazlasını yapar.

Daha önce SMT odaklı bir tasarım yayınladıysanız ve tüm BOM’u yeniden tasarlamadan onu üretime taşımak istiyorsanız, Ters PCB’ler Montaj Hizmeti SMT ve delikli bileşenlerin bir arada bulunduğu karma teknoloji panolarını işler.

SMT vs.

bira SMT’un tanımı montaj hattında en önemli şey. İşte bir tasarım delikten SMT’ye geçtiğinde değişen şey:

Çoğu üretim birkaç düzine birimin üzerinde çalışır, SMT hız, tutarlılık ve birim başına maliyetle kazanır. Takas, önden takımdır: şablon, topla ve yerleştir programlama ve yeniden akış profili oluşturma, ilk pano gemilerinden önce gerçekleşir.

SMD Bileşenleri: Ne monte edilir

kullanılan bileşenler Yüzey montaj teknolojisi SMD’ler – yüzeye monte cihazlar olarak adlandırılır. Yaygın SMD paket türleri şunları içerir:

• Pasif talaşlar (dirençler, kapasitörler, indüktörler): 0402, 0603, 0805 gibi standartlar. Bu sayı, bir inçin yüzde yüz birindeki ayak izidir – bir 0603 ölçüsü 0.06″ x 0.03″.
• SOIC, SSOP, TSOP: martı kanadı kurşunlu IC’ler, analog ve karışık sinyal devrelerinin beygirleri.
• QFP, LQFP, TQFP: ~ 200 pin’e kadar mikrodenetleyicilerde yaygın olan dört tarafta uçlu kare IC’ler.
• QFN, DFN: Altında açıkta kalan termal pedleri olan kurşunsuz paketler. El lehimlemesi daha zor, mükemmel termal performans.
• BGA: Top ızgara dizileri, lehim toplarını paketin altına gizler. Röntgen olmadan yeniden akıştan sonra görsel olarak incelemek imkansız.
• 0201, 01005: Telefonlarda ve giyilebilir cihazlarda kullanılan ultra-minyatür pasifler. El lehimleme gerçekçi değildir.

Doğru paketi seçmek, elektriksel bir paket kadar bir üretim kararıdır. Sözleşmeli üreticiniz 0201 parçalarını güvenilir bir şekilde yerleştiremezse, bunları belirtmeyin.

Dört adımda SMT montaj süreci

anlamak Yüzey montaj teknolojisi İş akışı, daha iyi DFM kuralları yazmanıza yardımcı olur:

1. Lehim macunu baskı. Paslanmaz çelik bir şablon, çıplak PCB’nin üzerine hizalanır. Lehim macunu, sadece bileşen pedleri üzerine macun yatırarak üzerine sıkılır. Şablon kalınlığı, açıklık tasarımı ve macun reolojisi mevduat hacmini kontrol eder.
2. pick-and-place. Yüksek hızlı bir makine, vakum nozulları kullanarak bant makaralarından veya tepsilerden SMD’leri seçer ve bunları yapıştırılan pedlere yerleştirir. Modern makineler için yerleştirme doğruluğu tipik olarak 50 µm’den daha iyidir.
3. Yeniden akış lehimleme. Doldurulmuş tahta, kontrollü ısıtma bölgelerine sahip yeniden akışlı bir fırından geçer. Termal profil yükselir, akı harekete geçirmek için ıslanır, likidusun üzerinde sivri uçlar (SAC305 kurşunsuz lehim için ~217°C), ardından kontrollü bir hızda soğur. Macun erir, pedleri ve bileşen sonlandırmalarını ıslatır ve güvenilir lehim bağlantılarına katılaşır.
4. Muayene. Otomatik Optik Muayene (AOI), lehim köprülerini, mezar taşlarını, yetersiz ıslanmayı ve bileşen ofsetlerini kontrol eder. BGA’lı veya gizli derzli panolar da X-ışını incelemesinden geçebilir.

İlk SMT kartınızı tasarlıyorsanız ve prototip oluşturmadan önce DFM sorunlarını yakalayan bir üretim ortağı istiyorsanız, Ters PCB’ler DFM İncelemesi Bayraklar şablon, ped ve yerleştirme problemlerini erken.

Yaygın SMT kusurları ve size söyledikleri

Her SMT kusurunun bir kök nedeni vardır. Bunları okumayı öğrenmek, üretim sorunlarını gidermede daha hızlı olmanızı sağlar:

• Tombstoning: Bir çip bileşeninin bir ucu, yeniden akış sırasında pedden çıkarılır. Genellikle düzensiz ısıtma (bir ped önce Liquidus’a ulaşır) veya ped geometrisi dengesizliğinden kaynaklanır. Düzeltme: Her iki tarafta da ped boyutlarını ve termal kabartmayı eşitleyin.
• Lehim köprüsü: Fazla lehim bitişik pedleri bağlar. Yaygın nedenler: Çok fazla macun, şablon açıklığı çok geniş veya pedler arasında yetersiz boşluk.
• Yetersiz ıslatma: Lehim uygun bir fileto oluşturmadı. Ped oksidasyonunu, yapıştırma yaşını veya yeniden akış profilini kontrol edin – tahta yeterince uzun süre likidus’a ulaşmadıysa, ıslanma başarısız olur.
• Baştan yastık: BGA topları ve macun birleştirmeden ayrı ayrı erir. Genellikle, paketin ve topların sıvı fazı sırasında macunla teması kaybettiği bir yeniden akış profili sorunudur.
• Boşaltma: BGA’lar veya QFN’ler altındaki lehim ekleminde sıkışan gaz kabarcıkları. Aşırı akı, nem veya agresif bir rampa hızı boşluklara neden olabilir.

SMT baş ağrılarını önleyen tasarım kuralları

Bu kurallara uyarsanız, SMT veriminiz ölçülebilir şekilde daha yüksek olacaktır:

• Ped-to-pad aralığı: Fab ve montajcınız her ikisi de daha sıkı aralıkları onaylamıyorsa, bitişik pedler arasında en az 0,2 mm tutun.
• Bileşenden kenara açıklık: Kartın 3 mm’si içindeki parçalar, rayın yakınında eşit olmayan ısıtmadan kaynaklanan kenar riski mezar taşı. Bunları içe doğru hareket ettirin veya termal kabartma ekleyin.
• Fiducial Marks: Üç global referansı (her köşede bir tane, asimetrik olarak) ve ince hatveli parçaların yanına yerel referansları yerleştirin. Pick-and-place makineleri bunları optik hizalama için kullanır.
• Şablon açıklığı azaltma: İnce eğimli QFP’ler ve 0,5 mm aralıklı parçalar için, köprülemeyi önlemek için açıklık genişliğini %10-20 azaltın. Montajcınızın şablon mühendisi bunu doğrulamalıdır.
• Büyük bakır alanlarda termal tahliye: Büyük bir zemin düzlemine doğrudan bağlı bir ped, yeniden akış sırasında ısıyı uzaklaştırarak soğuk derzlere neden olur. Termal kabartma telleri kullanın.

Üretim için tasarım disiplini hakkında daha fazla bilgi için bkz. Ters PCB’ler DFM Kılavuzu.

SMT doğru cevap olmadığında

SMT, PCB montajına hakimdir, ancak evrensel değildir. Geçiş deliği bu senaryolarda hala kazanıyor:

• Konektörler ve mekanik stres noktaları. USB portları, namlu jakları ve terminal blokları tekrarlanan yerleştirme kuvveti yaşar. Delikten delikli montaj, SMT pedlerinin eşleşemeyeceği mekanik ankraj sağlar.
• Yüksek güçlü bileşenler. Büyük transformatörler, ısıya batırılmış güç transistörleri ve röle bobinleri, hem mevcut kapasite hem de termal yönetim için genellikle delik kullanır.
• Prototipleme ve tek seferlik yapılar. El lehimleme 0603 Pasifler mikroskop altında yapılabilir. 64 pimli bir QFN’yi elle lehimlemek değildir. Düşük hacimli işler için delikli prototipleme daha hızlı kalır.
• Karışık teknoloji eski tasarımlar. Birçok endüstriyel ve otomotiv kartı, SMT mantık bölümlerini delikli güç ve G/Ç bölümleriyle birleştirir. Bunlar, günümüzün karma teknoloji hatlarıyla tamamen üretilebilir.

Sıkça Sorulan Sorular