Felületi szerelés

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2022. június 18-án felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzéshez 1 szerkesztés szükséges .

A felületre szerelés  az elektronikai termékek nyomtatott áramköri lapokon történő gyártásának technológiája , valamint az ehhez a technológiához kapcsolódó nyomtatott áramköri összeállítások tervezési módszerei.

A nyomtatott áramköri lapok felületre szerelhető technológiáját SMT-nek (surface mount technology) ,  SMT-nek ( felületre szerelhető technológiának ) és SMD-technológiának ( felületre szerelhető eszköznek )   is nevezik, a felületre szerelhető alkatrészeket pedig "chip-komponenseknek" is nevezik. A TMT jelenleg a legelterjedtebb módszer az elektronikus szerelvények nyomtatott áramköri lapokon történő tervezésére és összeszerelésére. A fő különbség a TMP és a "hagyományos" technológia - átmenőlyukba szerelés - között az, hogy a nyomtatott áramköri lap felületére az alkatrészeket csak a vezetőpályák oldaláról szerelik fel és ehhez nincs szükség furatokra. Az átmenő vezetékezés és a TMP kombinálható ugyanazon a PCB-n. A TMP előnyei az elemalap jellemzőinek komplexumában, a tervezési módszerekben és a nyomtatott áramköri összeállítások gyártásának technológiai módszereiben nyilvánulnak meg [1] .

Technológia

A felületre szereléshez használt elektronikus alkatrészeket SMD komponenseknek vagy SMD-nek (felületre szerelhető komponensnek) nevezik.

Technológiai folyamat

A TMP tipikus műveletsora a következőket tartalmazza:

• nyomtatott áramköri lap gyártás ;
• forrasztópaszta felhordása a tábla párnáira:
  • adagoló paszta speciális fecskendőből kézzel vagy gépen egyedi és kisüzemi gyártásban;
  • szitanyomás sorozat- és tömeggyártásban;
• alkatrészek felszerelése a táblára;
• csoportos forrasztás kemencében átfolyó pasztával (főleg konvekcióval, valamint infravörös melegítéssel vagy gőzfázisú melegítéssel [2] );
• a tábla tisztítása (mosása) (a fluxus aktivitásától függően végrehajtva vagy nem ) és védőbevonatok felhordása.

Az egyszeri gyártásnál, a termékek javításánál és a különleges precizitást igénylő alkatrészek összeszerelésénél, kisüzemi gyártásnál rendszerint egyedi forrasztást is alkalmaznak fűtött levegő- vagy nitrogénárammal .

A forrasztás során ügyelni kell arra, hogy a hőmérséklet időben (hőprofil) megfelelően változzon, hogy [3] :

• elkerülje a hősokkot ;
• jó fluxusaktiválás biztosítása ;
• biztosítsa a felületek jó nedvesítését forraszanyaggal .

A termikus profil (termikus profilozás) fejlesztése jelenleg az ólommentes technológia elterjedése miatt kap kiemelt jelentőséget . Az ólommentes technológiával az eljárási „ablak” (a hőprofil minimálisan szükséges és megengedett hőmérséklete közötti különbség) lényegesen szűkebb a forraszanyag megnövekedett olvadási hőmérséklete miatt .

anyagokat

A felületi szerelés során használt egyik legfontosabb feldolgozási anyag a forrasztópaszta (más néven "forrasztópaszta"). A forrasztópaszta porított forrasztóanyag keveréke szerves töltőanyagokkal, beleértve a folyasztószert is . A forrasztópaszta [4] célja :

• folyasztószerként működik (a paszta folyasztószert tartalmaz ):
  • oxidok eltávolítása a forrasztandó felületről;
  • felületi feszültség csökkentése a felületek forraszanyaggal való jobb nedvesíthetősége érdekében;
  • a folyékony forraszanyag jobb szétterülése;
  • felületek védelme a környezettől;
• a tábla érintkezőfelületei és az elektronikus alkatrészek közötti kapcsolat kialakításának biztosítása (a paszta forrasztóanyagot tartalmaz );
• az alkatrészek rögzítése a táblán (a paszta tapadó tulajdonságai miatt).

Történelem

A felületre szerelhető technológia fejlesztése az 1960-as években kezdődött, és az 1980-as évek végére széles körben elterjedt. Ennek a technológiának az egyik úttörője az IBM volt . Az elektronikus alkatrészeket újratervezték, hogy kisebb párnákkal vagy csapokkal rendelkezzenek, amelyeket most közvetlenül a PCB felületére forrasztanak.

Az automatizálás fejlődésével a felületi szerelvény (a vegyes mellett ) kezdett dominálni (a 2000-es évektől) az elektronikai berendezések gyártásában.

A felületi szerelés előnyei

Technológiai szempontból a felületi szerelésnek a következő előnyei vannak :

• az alkatrészek vezetékeinek hiánya vagy nagyon rövid hossza: a beszerelés után nincs szükség levágásra;
• az alkatrészek kisebb méretei és súlya;
• nincs szükség a forrasztás felmelegítésére a bevont lyukon belül;
• nem kell lyukakat fúrni a táblába az egyes alkatrészekhez;
• a tábla mindkét oldala rögzítésre használható;
• egyszerűbb és könnyebben automatizálható szerelési eljárás: a forrasztópaszta felhordása, az alkatrész lapra szerelése és a csoportos forrasztás időben elkülönülő technológiai műveletek;
• A fém talpú PCB-k felhasználhatók az alkatrészek hőelvezetésére, valamint elektromágneses árnyékolásra.

Ezek az előnyök a következőkből is származnak:

• nagy szerelési sűrűség, mind az alkatrészek kisebb méretei, mind a táblán lévő lyukak kisebb száma és a párnák kisebb területe miatt;
• a késztermék súly- és méretjellemzőinek javítása;
• javított elektromos jellemzők: a vezetékek hiánya és a sávok hosszának csökkenése miatt csökken a parazita kapacitás és induktivitás , csökken a mikrohullámú jelek késleltetése;
• a késztermékek költségének csökkentése.

Hátrányok

A felületi szerelés hátrányai:

• a gyártás bonyolultabb és drágább berendezéseket igényel;
• kézi szerelésnél - például egyedi és kisméretű termékek - a felületi szerelés magasabb képzettséget és speciális szerszámokat igényel;
• magas követelmények a technológiai anyagok minőségére és tárolási körülményeire vonatkozóan;
• a nyomtatott áramköri lapok topológiájának kialakításakor nemcsak az elemek elektromos, hanem termikus és néha mechanikai jellemzőit is figyelembe kell venni. Ennek oka a nagy beépítési sűrűség, valamint az a tény, hogy az alkatrészek és a nyomtatott áramköri kártya gyakran közvetlen hőkontaktussal, ugyanakkor eltérő hőtágulási együtthatóval rendelkezik , ami túlfeszültséghez, vetemedéshez és szétváláshoz vezethet. elemek;
• A csoportos forrasztás nagyon pontos hőmérsékletet és felfűtési időt igényel, hogy elkerüljük az alkatrészek túlmelegedését vagy a forró pontokat. A csoportos forrasztás minősége a nyomtatott áramköri lap topológiájától is függ, amit szintén figyelembe kell venni a tervezéskor.

Tokok méretei és típusai

A felületre szerelhető elektronikus alkatrészek (SMD-komponensek) többféle méretben és csomagtípusban kaphatók:

• két tűs:
  • téglalap alakú passzív alkatrészek ( ellenállások és kondenzátorok ):
    • 0,4 x 0,2 mm (hüvelyk méret - 01005 [5] );
    • 0,6 × 0,3 mm (0201);
    • 1,0 × 0,5 mm (0402);
    • 1,6 x 0,8 mm (0603);
    • 2,0 × 1,25 mm (0805);
    • 3,2 × 1,6 mm (1206);
    • 3,2 × 2,5 mm (1210);
    • 4,5 × 3,2 mm (1812);
    • 4,5 × 6,4 mm (1825);
    • 5,6 × 5,0 mm (2220);
    • 5,6 × 6,3 mm (2225);
  • hengeres passzív alkatrészek ( ellenállások és diódák ) MELF csomagban[6] :
    • Melf (MMB) 0207, L = 5,8 mm , Ø = 2,2 mm , 1,0 W , 500 V ;
    • MiniMelf (MMA) 0204, L = 3,6 mm, Ø = 1,4 mm, 0,25 W, 200 V;
    • MicroMelf (MMU) 0102, L = 2,2 mm, Ø = 1,1 mm, 0,2 W, 100 V;
  • tantál kondenzátorok:
    • A típus (EIA 3216-18) - 3,2 x 1,6 x 1,6 mm;
    • B típus (EIA 3528-21) - 3,5 x 2,8 x 1,9 mm;
    • C típusú (EIA 6032-28) - 6,0 × 3,2 × 2,2 mm;
    • D típus (EIA 7343-31) - 7,3 x 4,3 x 2,4 mm;
    • E típus (EIA 7343-43) - 7,3 x 4,3 x 4,1 mm;
  • diódák ( eng.  small outline diode , röv. SOD ):
    • SOD-323 - 1,7 × 1,25 × 0,95 mm;
    • SOD-123 - 2,68 × 1,17 × 1,60 mm;
• három tűs:
  • tranzisztorok három rövid vezetékkel ( SOT ):
    • SOT-23 - 3 × 1,75 × 1,3 mm;
    • SOT-223 - 6,7 x 3,7 x 1,8 mm (csapok nélkül);
  • DPAK (TO-252) - a Motorola által kifejlesztett csomag (három vagy öt érintkezős opciók) nagy hőhatású félvezető eszközökhöz;
  • D2PAK (TO-263) - csomag (három-, öt-, hat-, hét- vagy nyolctűs opciók), hasonló a DPAK-hoz, de nagyobb méretű (a tok méretei általában megfelelnek a TO220 -nak );
  • D3PAK (TO-268) - tok hasonló a D2PAK-hoz, de még nagyobb méretű;
• négy vagy több vezetékkel:
  • következtetések két sorban az oldalakon:
    • Kis körvonalú integrált áramköri IC ,  SOIC rövidre , tűtávolság 1,27 mm;
    • TSOP ( eng.  thin small-outline package ) - vékony SOIC (magasságban vékonyabb, mint a SOIC), a csapok közötti távolság 0,5 mm;
    • SSOP  - ülő SOIC, csaptávolság 0,65 mm;
    • TSSOP  - vékony ültetésű SOIC, csaptávolság 0,65 mm;
    • QSOP  - negyed méretű SOIC, 0,635 mm tűtávolság;
    • VSOP  - még kisebb QSOP, tűtávolság 0,4; 0,5 vagy 0,65 mm;
  • következtetések négy sorban az oldalakon:
    • PLCC , CLCC - IC műanyag vagy kerámia tokban, a tok alá hajlított vezetékekkel J betű formájában 1,27 mm távolságban);
    • QFP ( angol  quad flat package  - square flat package) - négyzet alakú lapos IC csomagok különböző méretűek;
    • LQFP  - Alacsony profilú QFP (1,4 mm magas, különböző méretek);
    • PQFP  - műanyag QFP, 44 tűs vagy több;
    • CQFP  - kerámia QFP, hasonló a PQFP-hez;
    • TQFP  - vékonyabb, mint a QFP;
    • PQFN  - teljesítmény QFP, tűk nélkül, hűtőborda pad;
  • kimeneti tömb:
    • BGA ( angolul  ball grid array ) - golyók tömbje négyzetes vagy téglalap alakú csapokkal, általában 1,27 mm távolságban;
    • LFBGA  – Alacsony profilú FBGA, négyzet vagy téglalap alakú, egymástól 0,8 mm távolságra lévő forrasztógolyók;
    • CGA - csomag tűzálló forrasztóanyagból készült bemeneti és kimeneti vezetékekkel;
    • CCGA  - kerámia CGA;
    • μBGA (mikro-BGA) - golyók tömbje, amelyek távolsága a golyók között kisebb, mint 1 mm;
    • FCBGA ( eng.  flip-chip ball grid array ) - golyók tömbje egy hordozón, amelyre magát a kristályt egy hőelosztóval forrasztják, ellentétben a PBGA-val (golyók tömbje, egy műanyag tokban lévő mikroáramkör) kristály a mikroáramkör műanyag házában;
    • Az LLP  egy ólommentes csomag.

Lásd még

• Alkatrészek szerelése nyomtatott áramköri lapra
• Jelentkezés az SMD komponens értékének meghatározására (Google Play) archiválva 2022. március 14-én a Wayback Machine -nél

Jegyzetek

1. ↑ A felületre szerelhető technológia és berendezések alapjai . Hozzáférés dátuma: 2010. december 13. Az eredetiből archiválva : 2012. január 29. (határozatlan)
2. ↑ Forrasztás gőzfázisban . Hozzáférés dátuma: 2010. december 13. Az eredetiből archiválva : 2012. április 22. (határozatlan)
3. ↑ Reflow forrasztási módok . Letöltve: 2008. február 5. Az eredetiből archiválva : 2012. április 21.. (határozatlan)
4. ↑ Forrasztópaszták tulajdonságai, alkalmazása és tárolása . Letöltve: 2008. február 5. Az eredetiből archiválva : 2012. április 24.. (határozatlan)
5. ↑ Kezdőlap | Panasonic Industrial Devices (nem elérhető link) . Letöltve: 2011. augusztus 1. Az eredetiből archiválva : 2014. február 9.. (határozatlan) 
6. ↑ EN 140401-803

Linkek

• Encyclopedia of Surface Mount Defects archiválva 2008. február 10-én a Wayback Machine -nél // elinform.ru
• A felületre szereléshez szükséges technológia és felszerelés alapjai A Wayback Machine 2012. január 29-i archív példánya // elinform.ru