Povrchová montáž
Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od
verze recenzované 18. června 2022; ověření vyžaduje
1 úpravu .
Povrchová montáž je technologie pro výrobu elektronických produktů na deskách plošných spojů , stejně jako metody pro navrhování sestav plošných spojů související s touto technologií.
Technologie povrchové montáže desek plošných spojů se také nazývá SMT (technologie povrchové montáže) , SMT ( technologie povrchové montáže ) a technologie SMD ( zařízení povrchové montáže ) a součásti pro povrchovou montáž se také nazývají „čipové komponenty. TMT je v současnosti nejběžnější metodou pro navrhování a montáž elektronických sestav na desky plošných spojů. Hlavní rozdíl mezi TMP a „tradiční“ technologií – montáží skrz otvory – je v tom, že součástky se montují na povrch desky plošných spojů pouze ze strany vodivých drah a to nevyžaduje otvory. Průchozí zapojení a TMP lze kombinovat na stejné desce plošných spojů. Výhody TMP se projevují v komplexu vlastností základny prvků, metod návrhu a technologických metod výroby sestav plošných spojů [1] .
Technologie
Elektronické součástky používané pro povrchovou montáž se nazývají SMD součástky nebo SMD (surface mount component).
Technologický proces
Typická sekvence operací v TMP zahrnuje:
- výroba desek plošných spojů ;
- nanášení pájecí pasty na podložky desky:
- dávkování pasty ze speciální stříkačky ručně nebo na stroji v kusové a malosériové výrobě;
- sítotisk v sériové a hromadné výrobě;
- instalace komponentů na desku;
- skupinové pájení přetavením pasty v peci (zejména konvekcí, dále infračerveným ohřevem nebo ohřevem v plynné fázi [2] );
- čištění (mytí) desky (provádí se nebo neprovádí v závislosti na aktivitě tavidla ) a nanášení ochranných nátěrů.
Při jednorázové výrobě, při opravách výrobků a při montáži součástek vyžadujících zvláštní přesnost se zpravidla v malosériové výrobě používá i individuální pájení proudem ohřátého vzduchu nebo dusíku .
Při pájení je důležité zajistit, aby se teplota v čase (tepelný profil) správně měnila tak, aby [3] :
- vyhnout se tepelnému šoku ;
- zajistit dobrou aktivaci toku ;
- zajistit dobré smáčení povrchů pájkou .
Vývoj tepelného profilu (tepelného profilování) nabývá v současné době zvláštního významu díky rozšíření bezolovnaté technologie. U bezolovnaté technologie je procesní „okno“ (rozdíl mezi minimální požadovanou a maximální povolenou teplotou tepelného profilu) výrazně užší v důsledku zvýšené teploty tavení pájky.
materiálů
Jedním z nejdůležitějších zpracovatelských materiálů používaných při povrchové montáži je pájecí pasta (někdy také nazývaná "pájecí pasta"). Pájecí pasta je směs práškové pájky s organickými plnivy včetně tavidla . Účel pájecí pasty [4] :
- působí jako tavidlo (pasta obsahuje tavidlo ):
- odstranění oxidů z povrchu určeného k pájení;
- snížení povrchového napětí pro lepší smáčivost povrchů pájkou;
- zlepšené roztírání tekuté pájky;
- ochrana povrchů před prostředím;
- zajištění vytvoření spojení mezi kontaktními ploškami desky a elektronickými součástkami (pasta obsahuje pájku );
- upevnění součástek na desce (kvůli lepivým vlastnostem pasty).
Historie
Technologie povrchové montáže začala svůj vývoj v 60. letech 20. století a byla široce používána koncem 80. let. Jedním z průkopníků této technologie byla IBM . Elektronické součástky byly přepracovány tak, aby měly menší podložky nebo kolíky, které jsou nyní připájeny přímo k povrchu PCB.
S rozvojem automatizace začala povrchová montáž (spolu se smíšenou montáží ) dominovat (od roku 2000) ve výrobě elektronických zařízení.
Výhody povrchové montáže
Z technologického hlediska má povrchová montáž oproti přes :
- absence nebo velmi krátká délka vodičů součástí: po instalaci není nutné je stříhat;
- menší rozměry a hmotnost součástí;
- není potřeba zahřívat pájku uvnitř pokoveného otvoru;
- není třeba vrtat otvory do desky pro každou součást;
- pro montáž lze použít obě strany desky;
- jednodušší a snáze automatizovatelný postup montáže: nanášení pájecí pasty, instalace součástky na desku a skupinové pájení jsou časově oddělené technologické operace;
- Desky plošných spojů s kovovou základnou lze použít k odvodu tepla ze součástek i k elektromagnetickému stínění.
Tyto výhody také pocházejí z:
- vysoká montážní hustota, jak díky menším rozměrům součástek, tak díky menšímu počtu otvorů v desce a menší ploše podložek;
- zlepšení hmotnostních a rozměrových charakteristik hotového výrobku;
- vylepšené elektrické vlastnosti: díky absenci vodičů a zkrácení délky drah se sníží parazitní kapacity a indukčnosti , sníží se zpoždění mikrovlnných signálů;
- snížení nákladů na hotové výrobky.
Nevýhody
Nevýhody povrchové montáže přes:
- výroba vyžaduje složitější a dražší zařízení;
- při ruční montáži - např. jednorázových a malosériových výrobků - povrchová montáž vyžaduje vyšší kvalifikaci a speciální nářadí;
- vysoké požadavky na kvalitu a podmínky skladování technologických materiálů;
- při návrhu topologie desek plošných spojů je nutné vzít v úvahu nejen elektrické, ale i tepelné a někdy i mechanické vlastnosti prvků. Je to dáno vysokou hustotou osazení a také tím, že součástky a deska s plošnými spoji mají často přímý tepelný kontakt a zároveň různé koeficienty tepelné roztažnosti , což může vést k přepětí, deformaci a oddělení Prvky;
- skupinové pájení vyžaduje velmi přesnou teplotu a dobu zahřívání, aby se zabránilo přehřátí součástí nebo horkých míst. Kvalita skupinového pájení závisí také na topologii desky plošných spojů, kterou je také potřeba zohlednit při jejím návrhu.
Velikosti a typy pouzder
Elektronické komponenty pro povrchovou montáž (SMD komponenty) se dodávají v různých velikostech a typech balení:
- dvoukolíkové:
- obdélníkové pasivní součástky ( rezistory a kondenzátory ):
- 0,4 x 0,2 mm (velikost palce - 01005 [5] );
- 0,6 x 0,3 mm (0201);
- 1,0 x 0,5 mm (0402);
- 1,6 x 0,8 mm (0603);
- 2,0 x 1,25 mm (0805);
- 3,2 x 1,6 mm (1206);
- 3,2 × 2,5 mm (1210);
- 4,5 x 3,2 mm (1812);
- 4,5 x 6,4 mm (1825);
- 5,6 x 5,0 mm (2220);
- 5,6 × 6,3 mm (2225);
- válcové pasivní součástky ( rezistory a diody ) v pouzdře MELF[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;
- tantalové kondenzátory:
- typ A (EIA 3216-18) - 3,2 x 1,6 x 1,6 mm;
- typ B (EIA 3528-21) - 3,5 x 2,8 x 1,9 mm;
- typ C (EIA 6032-28) - 6,0 × 3,2 × 2,2 mm;
- typ D (EIA 7343-31) - 7,3 x 4,3 x 2,4 mm;
- typ E (EIA 7343-43) - 7,3 x 4,3 x 4,1 mm;
- diody ( angl. small outline diode , zkr. SOD ):
- SOD-323 - 1,7 x 1,25 x 0,95 mm;
- SOD-123 - 2,68 × 1,17 × 1,60 mm;
- tři kolíky:
- tranzistory se třemi krátkými vodiči ( SOT ):
- SOT-23 - 3 × 1,75 × 1,3 mm;
- SOT-223 - 6,7 x 3,7 x 1,8 mm (bez kolíků);
- DPAK (TO-252) - balíček (volby se třemi nebo pěti kolíky) vyvinutý společností Motorola pro vysokoteplotní polovodičová zařízení;
- D2PAK (TO-263) - balení (tří-, pěti-, šesti-, sedmi- nebo osmikolíkové varianty), podobné DPAK, ale větší velikosti (zpravidla rozměry pouzdra odpovídají rozměrům TO220 );
- D3PAK (TO-268) - pouzdro podobné D2PAK, ale ještě větší velikosti;
- se čtyřmi nebo více svody:
- závěry ve dvou řádcích po stranách:
- Malý obrysový integrovaný obvod IC , SOIC pro krátké , rozteč pinů 1,27 mm;
- TSOP ( angl. thin small-outline package ) - tenký SOIC (tenčí než SOIC na výšku), vzdálenost mezi piny je 0,5 mm;
- SSOP - sedlový SOIC, rozteč kolíků 0,65 mm;
- TSSOP - tenké sedlo SOIC, rozteč kolíků 0,65 mm;
- QSOP - čtvrtinová velikost SOIC, rozteč kolíků 0,635 mm;
- VSOP - ještě menší QSOP, rozteč pinů 0,4; 0,5 nebo 0,65 mm;
- závěry ve čtyřech řádcích po stranách:
- PLCC , CLCC - IC v plastovém nebo keramickém pouzdře s vývody zahnutými pod pouzdrem ve tvaru písmene J ve vzdálenosti 1,27 mm);
- QFP ( anglicky quad flat package - square flat package) - čtvercové ploché IC balíčky různých velikostí;
- LQFP - Nízkoprofilový QFP (výška 1,4 mm, různé velikosti);
- PQFP - plastový QFP, 44 kolíků nebo více;
- CQFP - keramický QFP, podobný PQFP;
- TQFP - tenčí než QFP;
- PQFN - napájení QFP, bez kolíků, podložka chladiče;
- výstupní pole:
- BGA ( anglicky ball grid array ) - pole kuliček se čtvercovým nebo obdélníkovým uspořádáním kolíků, obvykle ve vzdálenosti 1,27 mm;
- LFBGA - Nízkoprofilové FBGA, čtvercové nebo obdélníkové, pájecí kuličky vzdálené 0,8 mm;
- CGA - pouzdro se vstupními a výstupními přívody ze žáruvzdorné pájky;
- CCGA - keramická CGA;
- μBGA (mikro-BGA) - pole kuliček se vzdáleností mezi kuličkami menší než 1 mm;
- FCBGA ( angl. flip-chip ball grid array ) - pole kuliček na substrátu, ke kterému je připájen samotný krystal s rozvaděčem tepla, na rozdíl od PBGA (soubor kuliček, mikroobvod v plastovém pouzdře) s krystal uvnitř plastového pouzdra mikroobvodu;
- LLP je bezolovnatý balíček.
Viz také
Poznámky
- ↑ Základy technologie a vybavení povrchové montáže . Datum přístupu: 13. prosince 2010. Archivováno z originálu 29. ledna 2012. (neurčitý)
- ↑ Pájení v plynné fázi . Datum přístupu: 13. prosince 2010. Archivováno z originálu 22. dubna 2012. (neurčitý)
- ↑ Režimy pájení přetavením . Získáno 5. února 2008. Archivováno z originálu 21. dubna 2012. (neurčitý)
- ↑ Vlastnosti, použití a skladování pájecích past . Získáno 5. února 2008. Archivováno z originálu 24. dubna 2012. (neurčitý)
- ↑ Domů | Panasonic Industrial Devices (nedostupný odkaz) . Získáno 1. srpna 2011. Archivováno z originálu 9. února 2014. (neurčitý)
- ↑ EN 140401-803
Odkazy