Surface Mount Technology (SMT) smíðar prentuð rafeindaplötur með því að setja hluta á flata púða og lóða þá í endurflæðisofni. Hún leyfir örsmáum hlutum að sitja þétt saman og styður sjálfvirka samsetningu. Þessi grein ber saman SMT við gegnumholu, skoðar algengar tegundir umbúða og útskýrir alla línuna: prentun, SPI, pick-and-place, endurflæði og skoðun.
Grunnatriði yfirborðsfestingartækni
Þétt rásarsamsetning með yfirborðsfestum hlutum
Yfirborðsfestingartækni (SMT) er aðferð til að smíða prentuð rafeindaborð þar sem rafeindahlutir eru festir beint við flatar málmplötur á yfirborðinu, í stað þess að fara í gegnum göt í borðinu. Þessir hlutir kallast yfirborðsfestir búnaður (SMD). Eftir að hlutirnir eru lagðir á púðana með lóðpasta, fer platan í gegnum hitastig, oft í endurflæðisofni, til að bræða lóðmálminn og mynda traustar rafmagns- og vélrænar tengingar.
Þar sem hlutirnir geta verið mjög litlir og staðsettir þétt saman, leyfir SMT fleiri íhlutum að passa á eitt borð og hjálpar til við að gera vörur minni og léttari. Ferlið virkar einnig vel með sjálfvirkum vélum, sem hjálpa til við að viðhalda gæðasamræmi og auðvelda framleiðslu stórra magna á stýrðum kostnaði.
Samanburður á SMT og gegnumholu
| Þáttur | SMT | Gegnumgat |
|---|---|---|
| Festingaraðferð | Lóðað á púða á yfirborði prentplötunnar | Leiðslur fara í gegnum boruð göt |
| Sjálfvirkni | Mjög sjálfvirkt | Oft hægari og handvirkari |
| Þéttleiki borðsins | Mjög hátt | Neðri |
| Vélrænn styrkur | Gott, en takmarkað við festingu púða | Sterkari fyrir þungar eða stórar íhluti |
| Almenn notkun | Flest nútíma rafeindasamsetningar | Tengihlutir, aflhlutir, háspennusvæði |
Algengar gerðir yfirborðsfestra pakka
• Örgjörvapassívar (viðnám/þéttar) - Litlir rétthyrndir hlutir með örsmáum púðum á prentplötunni. Þau eru næm fyrir magni lóðmauks og jafnvægi hitunar, því ójafn lóðun getur leitt til halla eða veikra samskeyta.
• Leadframe pakkar (QFP, QFN) - Samþættar rásir með þunnum leiðum eða stórum sýnilegum púðum. Þeir geta haft lóðbrýr milli pinna, vandamál ef leiðslurnar liggja ekki flatar og þurfa að veita góða hitaflæði í gegnum púðana.
• Fylkispakkningar (BGA gerðir) - Hlutir með lóðkúlum raðað í rist undir umbúðunum. Lóðtengin eru falin eftir samsetningu, svo röntgenskoðun er oft notuð til að staðfesta að kúlurnar hafi bráðnað og tengst rétt.
• Díóður og transistorar (SOD/SOT fjölskyldur) - Litlir pakkar með merktri skautun eða pinna 1. Þeir þurfa rétta stefnu á PCB og nákvæma staðsetningu svo tengingar þeirra passi við rásaruppsetningu.
Yfirborðsfestingartækni í PCB-samsetningu
SMT samsetningarlína
• Lóðpasta prentun - Lóðpasta er þrýst í gegnum stensil svo það lendi á hverjum púða á beru prentplötunni.
• Lóðpasta skoðun (SPI) - Prentaða límið er athugað til að staðfesta rétt magn og staðsetningu á hverjum púða.
• Pick-and-place-festing íhluta - Vélar setja SMD hluta á blauta lóðpasta á hverjum púðastað.
• Endurflæðislóðun - Platan fer í gegnum heitan ofn svo pastan bráðnar, blautar púðana og leiðslurnar og kólnar svo til að mynda fasta samskeyti.
• Sjálfvirk sjónræn skoðun (AOI) - Myndavélar skanna borðið eftir vantar hlutum, röngum hlutum, rangri stillingu og sýnilegum lóðgöllum.
• (Valfrjáls) Röntgen, hreinsun, endurvinnsla og virknipróf - Auka skref má nota til að athuga falda liði, fjarlægja leifar, laga galla og staðfesta að samsetta platan virki.
Lóðmálmuð prentun
• Stenslaop stjórna hversu mikið lím losnar á hverja púða, sem hefur áhrif á stærð og lögun liða.
• Prentstillingin tryggir að límið lendi á púðunum í stað þess að lenda á lóðmálmmaskanum eða nálægum kopar.
• Slæmar prentanir valda oft göllum sem seinni skref geta ekki lagað að fullu.
Skoðun á lóðpasta (SPI)
Lóðpasta skoðun (SPI) athugar lóðunarútfellingar strax eftir prentun og áður en hlutir eru settir á. Hún mælir hæð, rúmmál og flatarmál pasta og staðfestir að hvert útfellingarlag sé innan ákveðinna marka og rétt staðsett á púðanum sínum. Þegar vandamál koma upp á þessu stigi er hægt að laga vandamálið áður en mörg borð eru smíðuð með sama prentvillu. Þetta dregur úr endurvinnslu og rusli og hjálpar til við að halda öllum SMT ferlinum stöðugum með því að veita skjót endurgjöf um ástand stensils, meðhöndlun líms og uppsetningu prentara.
Pick-and-Place
• Ástand fóðursins hefur áhrif á hversu áreiðanlega hlutir eru valdir og hjálpar til við að forðast að hlutir vantar, detta eða tvöfaldast.
• Sjónstillingin greinir smávægilegar snúnings- og staðsetningarvillur og leiðréttir þær áður en hluturinn er settur á púðann.
• Pólun og stefnustýring halda díóðum, IC og skautuðum þéttum í samræmi við merkingar sínar á PCB.
Endurflæðislóðun
• Of kalt - Léleg bleyting, daufir eða kornóttir samskeyti, opnar tengingar og veik lóðtengi.
• Of heitt - Skemmdir á hlutum, lyftum púðum og hærri gallahlutfall vegna aukins varmaálags á borðið.
• Ójöfn hitun - Litlir passífir hlutir, skakkir íhlutir og samskeyti sem líta mismunandi út á sama borði.
Yfirborðsfestingartækni: Skoðun og ferlastýring
AOI og röntgen: Að velja rétta skoðunaraðferð
| Aðferð | Best fyrir | Takmörk |
|---|---|---|
| AOI | Sýnilegir lóðliðir, skautun, vantar eða eru ekki rétt stilltir hlutir | Get ekki séð falin liðamót undir pakkanum |
| Röntgen | Falin liðamót, eins og BGA kúlufylki og innri endar | Hægari, dýrari og krefst meiri uppsetningar og túlkunar |
Grunnatriði SMT DFM
Hönnun fyrir framleiðsluhæfni (DFM) í SMT beinist að borðuppsetningum sem prenta, staðsetja og skoða snyrtilega. Uppsetning sem fylgir góðri DFM-venju hjálpar ferlinu að vera stöðug, styður endurteknar lóðtengingar og auðveldar að stjórna göllum áður en þeir breiðast út um mörg borð. Gagnlegar DFM aðferðir:
• Nota rétt landmynstur fyrir hverja pakkategund, byggt á viðurkenndum fótsporsstöðlum.
• Haltu púða- og snefilbili sem leyfir hreina losun af lími og minnkar líkur á að lóðin brúi.
• Bættu við skýrum skautunarmerkjum og pin-1 vísum fyrir díóður, LED og IC.
• Veita staðbundna trúnaðarmenn og panel-trúnaðarmenn svo vélar geti stillt borðið nákvæmlega.
• Forðastu þröng útilokunarsvæði sem hindra staðsetningu stúta eða skoðunarmyndavélar.
• Skipuleggðu panela og brotna eiginleika svo borðin haldist stöðug þegar þau fara í gegnum línuna.
Blýlaust vs Blý-SMT
Blýlaust SMT hefur þrengra ferlaglugga en blýríkt SMT vegna þess að það keyrir við hærra hitastig og getur blautt púða öðruvísi, sem gerir hitastýringu og ferlastöðugleika mikilvægari fyrir áreiðanlega samskeyti. Endurflæðisprófílar verða að hita öll samskeyti rétt án þess að ofálaga hluta eða prentplötuna, og litlir passífir og þéttir uppsetningar verða viðkvæmari fyrir tombstoing, skáhalla og veikum samskeytum. Til að halda göllum lágum og áreiðanleika háum þarf ferlið stöðuga lóðmálmprentun, viðeigandi val á lími, stöðuga endurflæðisprófíla og árangursríka skoðun.
Yfirborðsfestingartækni: Gallar og endurhönnun
Algengar SMT gallar
| Galli | Hvernig það lítur út | Algengar orsakir |
|---|---|---|
| Brú | Óæskileg lóðstytting milli púða eða pinna | Of mikið lím, púðar of þétt saman, rangt prentað lím |
| Grafsteinagerð | Annar endi lítillar óvirkrar lyftu er lyftur upp í loftið | Ójafn hitun, ójafnt magn af límpasta á báðum púðunum |
| Opinn liður | Engin rafmagnstenging við púða | Of lítið pasta, léleg bleyting eða hlutaskekkja |
| Lóðkúlur | Litlar lausar lóðkúlur nálægt samskeytum | Vandamál með pasta, mengun eða misræmi í endurflæðisprófíl |
Endurhönnun og viðgerðir
• Notaðu stýrðan hita til að forðast að lyfta púðum eða skemma efni prentplötunnar.
• Berðu fluss rétt á til að hjálpa til við að lóða púða og leiðir og minnka líkur á nýjum göllum.
• Endurskoðaðu eftir endurvinnslu með AOI eða röntgengeisla þegar þörf krefur til að staðfesta að viðgerð liðurinn og nærliggjandi liðir séu ásættanlegir.
• Fylgjast með endurteknum göllum og endurvinnslumynstrum svo hægt sé að leiðrétta ferlið við uppruna í stað þess að laga sama vandamálið oft.
Niðurstaða
Góðir SMT árangur fæst með því að halda hverju skrefi undir stjórn: hreint límprentun, skýrar SPI-prófanir, nákvæm staðsetning og endurflæðisprófíl sem hitar samskeyti jafnt án þess að ofhitna hluta. AOI finnur sýnileg vandamál, á meðan röntgen skoðar falin liðamót, eins og BGA. Sterkar DFM-valkostir hjálpa líka, eins og rétt fótspor, örugg bilun, skýr skautunarmerki, trúverðugleikar og stöðug spjaldaskipting. Blýlaus verður heitari, svo glugginn er þrengri.
Algengar spurningar [Algengar spurningar]
Úr hverju er lóðmauk?
Lóðpasta er blanda af lóðdufti og flussi.
Af hverju skiptir yfirborðsyfirborð PCB máli í SMT?
Það hefur áhrif á hversu vel lóðmálmurinn vætti púðana og hversu áreiðanlegir samskeyti eru.
Af hverju þurfa SMT hlutir rakastýringu?
Raki getur þenst út við endurflæði og valdið því að pakkinn springur.
Hvað stjórnar stensilhönnun?
Það stjórnar hversu mikið lóðpasta er prentað á hvern púða.
Af hverju skipta hitastig og raki máli í SMT?
Þær breyta hegðun pastunnar og auka áhættu eins og mengun eða skemmdir á ESD.
Hvernig er langtímaáreiðanleiki SMT metinn?
Það er prófað með álagsprófum eins og hitahringrás, titringi og rakastigi.
