SMT در تولید به چه معناست؟

در تولید، SMT مخفف تکنولوژی نصب سطحی. این فناوری با اجازه دادن به تولید دستگاه های الکترونیکی فشرده تر، کارآمدتر و قابل اعتمادتر، صنعت تولید الکترونیک را متحول کرد. SMT مونتاژ قطعات الکترونیکی را مستقیماً بر روی سطح بردهای مدار چاپی (PCB) امکان پذیر می کند، برخلاف روش قدیمی تر قرار دادن قطعات در سوراخ های حفر شده روی PCB (معروف به فناوری از طریق سوراخ).

تکنولوژی Surface Mount به دلیل مزایایی که در اتوماسیون، کاهش اندازه و افزایش پیچیدگی مدار دارد، به استاندارد در تولید لوازم الکترونیکی تبدیل شده است. درک SMT، فرآیندها و کاربردهای آن برای هر کسی که در طراحی و ساخت الکترونیک دخالت دارد بسیار مهم است.

فناوری نصب سطحی (SMT) چیست؟

فناوری نصب سطحی (SMT) روشی است که در تولید لوازم الکترونیکی برای قرار دادن قطعات الکترونیکی به طور مستقیم بر روی سطح بردهای مدار چاپی (PCB) استفاده می شود. اجزای SMT، همچنین به عنوان شناخته شده است دستگاه های نصب روی سطح (SMD)، معمولاً کوچکتر و سبکتر از اجزای سوراخ هستند که باید در سوراخهای از پیش حفر شده روی PCB وارد شوند.

ویژگی های کلیدی SMT

1. کوچک سازی: SMT به اجزای بسیار کوچکتر اجازه می دهد، به این معنی که اجزای بیشتری را می توان بر روی PCB قرار داد و طراحی های پیچیده تر و فشرده تر را امکان پذیر می کند.

2. اتوماسیون دوستانه: قطعات SMT را می توان با استفاده از ماشین های پرسرعت به طور خودکار قرار داد و لحیم کرد و کار دستی را کاهش داد و سرعت تولید را افزایش داد.

3. بهبود عملکرد الکتریکی: SMT مسافتی را که سیگنال ها باید بین اجزا طی کنند کاهش می دهد و عملکرد الکتریکی را بهبود می بخشد و تداخل الکترومغناطیسی (EMI) را کاهش می دهد.

4. کارایی هزینه: از آنجایی که SMT امکان تولید خودکار را فراهم می کند، هزینه های نیروی کار را کاهش می دهد و ضایعات مواد را به حداقل می رساند.

تفاوت بین فناوری SMT و Through-Hole

• اندازه و وزن جزء: اجزای SMT در مقایسه با اجزای سوراخ بسیار کوچکتر و سبکتر هستند که امکان طراحی دستگاه های فشرده تری را فراهم می کند.

• فرآیند مونتاژ: SMT برای قرار دادن قطعات بر روی سطح PCB به ماشین های خودکار متکی است، در حالی که فناوری سوراخ عبوری اغلب به لحیم کاری دستی قطعات در سوراخ ها نیاز دارد.

• استحکام مکانیکی: اجزای سوراخ دار به دلیل اتصالات لحیم کاری از طریق PCB استحکام مکانیکی بهتری را ارائه می دهند و آنها را برای قطعاتی که به دوام بالاتری نیاز دارند ایده آل می کند. SMT، از سوی دیگر، برای اکثر کاربردهایی که تنش مکانیکی حداقل است، کافی است.

• یکپارچگی سیگنال: SMT یکپارچگی سیگنال بهتری را ارائه می دهد، به ویژه برای سیگنال های فرکانس بالا، به دلیل اتصالات کوتاه تر و کاهش اندوکتانس و ظرفیت انگلی.

فرآیند تولید SMT

فرآیند تولید SMT شامل چندین مرحله دقیق برای اطمینان از قرار دادن و لحیم کاری مناسب قطعات بر روی PCB است. در اینجا یک نمای کلی از هر مرحله درگیر در فرآیند تولید SMT آمده است:

1. کاربرد خمیر لحیم کاری

اولین مرحله در مونتاژ SMT اعمال است خمیر لحیم کاری به PCB خمیر لحیم کاری مخلوطی از گلوله های لحیم کاری کوچک و فلاکس است که به جریان لحیم کاری و اتصال به سرنخ های اجزا و پدهای PCB کمک می کند. این خمیر با استفاده از a بر روی PCB اعمال می شود شابلون یا چاپگر صفحه نمایش که دقیقاً خمیر را روی مناطقی که اجزا در آن قرار می گیرند رسوب می دهد.

مراحل استفاده از خمیر لحیم کاری:

• آماده سازی شابلون: یک شابلون فلزی با دهانه های مربوط به پدهای روی PCB روی برد قرار می گیرد.

• رسوب چسب: خمیر لحیم کاری روی شابلون با اسکاج پخش می شود و دهانه شابلون را با خمیر پر می کند.

• حذف شابلون: شابلون به دقت بلند می شود و رسوبات خمیر لحیم کاری روی پدهای PCB باقی می ماند.

2. قرار دادن کامپوننت

پس از استفاده از خمیر لحیم کاری، مرحله بعدی قرار دادن دقیق اجزای SMT روی PCB است. این کار معمولاً با استفاده از یک ماشین خودکار به نام a انجام می شود دستگاه انتخاب و جابجایی.

فرآیند قرار دادن کامپوننت:

• فیدر کامپوننت: دستگاه پیک و جاسازی مجهز به فیدرهای حاوی اجزای مختلف SMT می باشد.

• وانت کامپوننت: دستگاه از نازل های خلاء برای برداشتن قطعات از فیدرها استفاده می کند.

• قرارگیری دقیق: با کمک یک سیستم دوربین برای تراز، دستگاه هر جزء را بر روی لنت های پوشیده شده با خمیر لحیم کاری مربوطه روی PCB قرار می دهد.

3. لحیم کاری مجدد

هنگامی که تمام اجزا بر روی PCB قرار می گیرند، مونتاژ تحت الف قرار می گیرد لحیم کاری مجدد فرآیند اتصال دائمی اجزا. این مرحله شامل حرارت دادن مجموعه برای ذوب خمیر لحیم کاری است که یک اتصال الکتریکی و مکانیکی جامد بین قطعات و PCB ایجاد می کند.

مراحل لحیم کاری مجدد:

• منطقه پیش گرمایش: PCB به تدریج تا دمایی درست زیر نقطه ذوب خمیر لحیم گرم می شود. این مرحله به حذف هر گونه رطوبت کمک می کند و برد را برای لحیم کاری آماده می کند.

• منطقه خیساندن: دما برای فعال کردن شار و تثبیت بیشتر مجموعه ثابت نگه داشته می شود.

• منطقه Reflow: درجه حرارت بالاتر از نقطه ذوب خمیر لحیم است و اجازه می دهد تا لحیم کاری ذوب شود و در اطراف سرنخ ها و لنت های اجزا جریان یابد.

• منطقه خنک کننده: PCB به تدریج خنک می شود تا اتصالات لحیم کاری جامد شود و از اتصال قوی بین قطعات و PCB اطمینان حاصل شود.

4. بازرسی و کنترل کیفیت

پس از لحیم کاری مجدد، PCB مونتاژ شده تحت چندین روش بازرسی و آزمایش قرار می گیرد تا از کیفیت و عملکرد اطمینان حاصل شود. تکنیک های رایج بازرسی عبارتند از:

• بازرسی نوری خودکار (AOI): از دوربین ها برای بازرسی بصری PCB از نظر عیوب لحیم کاری، قطعات از دست رفته، ناهماهنگی یا سایر مشکلات استفاده می کند.

• بازرسی اشعه ایکس: برای بازرسی اتصالات لحیم پنهان، به ویژه برای قطعات دارای سرب در زیر بسته، مانند آرایه های شبکه توپ (BGA) استفاده می شود.

• تست درون مدار (I.C.T): تست الکتریکی PCB برای تأیید اینکه همه اجزا به درستی قرار گرفته اند، لحیم کاری شده اند و عملکردی دارند.

5. دوباره کاری و تعمیر

اگر در حین بازرسی هر گونه نقص یا مشکلی پیدا شود، PCB ممکن است دوباره کار یا تعمیر شود. این شامل حذف و جایگزینی اجزای معیوب یا لحیم کاری مجدد مفاصل معیوب است. کار مجدد معمولاً به صورت دستی با استفاده از آهن لحیم کاری یا ایستگاه های بازکاری هوای گرم انجام می شود.

6. مونتاژ و تست نهایی

پس از گذراندن تمام بازرسی ها، PCB ها در محصولات نهایی خود مونتاژ می شوند که ممکن است شامل مراحل اضافی مانند اتصال کانکتورها، محفظه ها و سایر قطعات مکانیکی باشد. محصول نهایی تحت آزمایش عملکردی قرار می گیرد تا اطمینان حاصل شود که تمام مشخصات را برآورده می کند و به درستی عمل می کند.

مزایای SMT در ساخت وسایل الکترونیکی

پذیرش SMT به مزایای متعددی در تولید الکترونیک منجر شده است:

1. چگالی بالاتر و کوچک سازی: SMT تراکم اجزای بالاتری را در PCB ها امکان پذیر می کند و امکان طراحی دستگاه های الکترونیکی کوچکتر، سبک تر و فشرده تر را فراهم می کند. این امر به ویژه در لوازم الکترونیکی مصرفی، دستگاه های پزشکی و کاربردهای هوافضا که فضا و وزن از عوامل حیاتی هستند، اهمیت دارد.

2. تولید خودکار: فرآیند SMT بسیار خودکار است که باعث کاهش هزینه های نیروی کار و افزایش سرعت تولید می شود. ماشین‌های انتخاب و جابجایی خودکار و اجاق‌های جریان مجدد می‌توانند به طور مداوم کار کنند که منجر به توان و کارایی بالاتر می‌شود.

3. بهبود عملکرد الکتریکی: قطعات SMT دارای لیدهای کوتاهتر و اندوکتانس و خازن انگلی کمتری هستند که یکپارچگی سیگنال را بهبود می بخشد و نویز را به خصوص در مدارهای فرکانس بالا کاهش می دهد.

4. کارایی هزینه: اندازه کوچکتر اجزای SMT عموماً منجر به هزینه کمتر مواد می شود. علاوه بر این، اتوماسیون فرآیند SMT نیاز به کار دستی را کاهش می دهد و هزینه های تولید را بیشتر کاهش می دهد.

5. قابلیت اطمینان و دوام: قطعات SMT کمتر مستعد استرس و لرزش مکانیکی هستند زیرا مستقیماً روی سطح PCB لحیم می شوند. این باعث می شود SMT برای برنامه هایی که به قابلیت اطمینان و دوام بالا نیاز دارند، مانند وسایل الکترونیکی خودرو و نظامی، مناسب باشد.

چالش ها و ملاحظات در تولید SMT

در حالی که SMT مزایای بسیاری را ارائه می دهد، چالش ها و ملاحظاتی نیز وجود دارد که باید در نظر داشت:

1. جابجایی و ذخیره سازی قطعات: اجزای SMT کوچک و ظریف هستند و برای جلوگیری از آسیب و آلودگی نیاز به نگهداری و نگهداری دقیق دارند.

2. ملاحظات طراحی PCB: SMT به طراحی دقیق PCB نیاز دارد تا از اندازه و فاصله مناسب پد برای لحیم کاری مطمئن اطمینان حاصل شود. این شامل ملاحظاتی برای مدیریت حرارتی و اطمینان از ترخیص کافی برای کار مجدد و بازرسی است.

3. مدیریت حرارتی: اجزای SMT می توانند گرمای قابل توجهی تولید کنند، به خصوص در مجموعه های متراکم. استراتژی‌های مدیریت حرارتی مؤثر، مانند استفاده از ویاس‌های حرارتی و هیت سینک‌ها، برای جلوگیری از گرمای بیش از حد و اطمینان از قابلیت اطمینان طولانی‌مدت ضروری هستند.

4. مدیریت نقص: عیوب رایج در مونتاژ SMT شامل پل های لحیم کاری، سنگ قبر و اتصالات لحیم ناکافی است. تولیدکنندگان باید فرآیندهای بازرسی و کنترل کیفیت قوی را برای شناسایی و رسیدگی به این مسائل اجرا کنند.

5. حساسیت به رطوبت: برخی از اجزای SMT به رطوبت حساس هستند و ممکن است برای از بین بردن رطوبت قبل از لحیم کاری نیاز به فرآیندهای مخصوص پخت و نگهداری داشته باشند. عدم مدیریت رطوبت می تواند منجر به نقص لحیم کاری و آسیب قطعات شود.

نتیجه گیری

فناوری نصب سطحی (SMT) به دلیل توانایی آن در پشتیبانی از کوچک سازی، اتوماسیون و بهبود عملکرد الکتریکی، به سنگ بنای تولید الکترونیک مدرن تبدیل شده است. درک فرآیند SMT، از کاربرد خمیر لحیم کاری گرفته تا لحیم کاری مجدد و کنترل کیفیت، برای هر کسی که در طراحی و ساخت الکترونیک فعالیت دارد ضروری است. در حالی که SMT مزایای متعددی را ارائه می دهد، چالش هایی را نیز ارائه می دهد که نیاز به برنامه ریزی و اجرای دقیق دارد. با پرداختن به این چالش ها و استفاده از مزایای SMT، سازندگان می توانند دستگاه های الکترونیکی با کیفیت بالا و قابل اعتمادی را تولید کنند که نیازهای بازار امروز را برآورده می کند.