Surface Mount Technology (SMT) membina papan litar bercetak dengan meletakkan bahagian pada pad rata dan mematerinya dalam ketuhar aliran semula. Ia membolehkan bahagian kecil duduk berdekatan dan menyokong pemasangan automatik. Artikel ini membandingkan SMT dengan lubang melalui, mengkaji jenis pakej biasa dan menerangkan barisan penuh: percetakan, SPI, pilih dan letakkan, aliran semula dan pemeriksaan.
Asas Teknologi Pelekap Permukaan
Perhimpunan Litar Padat dengan Bahagian Dipasang di Permukaan
Teknologi Pelekap Permukaan (SMT) ialah kaedah membina papan litar bercetak di mana komponen elektronik dilekatkan terus pada pad logam rata di permukaan, dan bukannya melalui lubang di papan. Bahagian-bahagian ini dipanggil peranti pelekap permukaan (SMD). Selepas bahagian-bahagian diletakkan pada pad dengan pes pateri, papan menjalani langkah pemanasan, selalunya dalam ketuhar aliran semula, untuk mencairkan pateri dan membentuk sambungan elektrik dan mekanikal pepejal.
Oleh kerana bahagiannya boleh menjadi sangat kecil dan diletakkan berdekatan, SMT membolehkan lebih banyak komponen dimuatkan pada satu papan dan membantu menjadikan produk lebih kecil dan ringan. Proses ini juga berfungsi dengan baik dengan mesin automatik, yang membantu mengekalkan konsistensi kualiti dan memudahkan untuk menghasilkan kuantiti yang banyak pada kos terkawal.
Perbandingan SMT vs Melalui Lubang
| Faktor | SMT | Lubang Melalui |
|---|---|---|
| Kaedah pemasangan | Dipateri pada pad pada permukaan PCB | Plumbum melalui lubang yang digerudi |
| Automasi | Sangat automatik | Selalunya lebih perlahan dan lebih manual |
| Ketumpatan lembaga | Sangat tinggi | Lebih rendah |
| Kekuatan mekanikal | Baik, tetapi terhad kepada lekatan pad | Lebih kuat untuk komponen berat atau besar |
| Penggunaan biasa | Kebanyakan perhimpunan elektronik moden | Penyambung, bahagian kuasa, kawasan tekanan tinggi |
Jenis Pakej Pelekap Permukaan Biasa
• Pasif cip (perintang/kapasitor) - Bahagian segi empat tepat kecil dengan pad kecil pada PCB. Mereka sensitif terhadap jumlah pes pateri dan keseimbangan pemanasan, kerana pematerian yang tidak sekata boleh menyebabkan sendi condong atau lemah.
• Pakej bingkai utama (QFP, QFN) - Litar bersepadu dengan petunjuk nipis atau pad terdedah yang besar. Mereka boleh mempunyai jambatan pateri antara pin, isu jika petunjuk tidak duduk rata, dan mesti memberikan aliran haba yang baik melalui pad mereka.
• Pakej tatasusunan (jenis BGA) - Bahagian dengan bola pateri yang disusun dalam grid di bawah pakej. Sendi pateri tersembunyi selepas pemasangan, jadi pemeriksaan sinar-X sering digunakan untuk mengesahkan bahawa bola telah cair dan disambungkan dengan betul.
• Diod dan transistor (keluarga SOD/SOT) - Pakej kecil dengan kekutuban atau pin 1 yang ditandakan. Mereka memerlukan orientasi yang betul pada PCB dan penempatan yang tepat supaya sambungan mereka sepadan dengan susun atur litar.
Teknologi Pelekap Permukaan dalam Perhimpunan PCB
Barisan Pemasangan SMT
• Percetakan tampal pateri - Pes pateri ditolak melalui stensil supaya ia mendarat pada setiap pad PCB kosong.
• Pemeriksaan tampal pateri (SPI) - Pes bercetak diperiksa untuk mengesahkan jumlah dan kedudukan yang betul pada setiap pad.
• Pemasangan komponen pilih dan letakkan - Mesin meletakkan bahagian SMD pada pes pateri basah di setiap lokasi pad.
• Pematerian aliran semula - Papan melalui ketuhar yang dipanaskan supaya pes cair, membasahi pad dan plumbum, dan kemudian menyejukkan untuk membentuk sendi pepejal.
• Pemeriksaan optik automatik (AOI) - Kamera mengimbas papan untuk bahagian yang hilang, bahagian yang salah, salah jajaran dan kecacatan pateri yang boleh dilihat.
• (Pilihan) X-ray, pembersihan, kerja semula dan ujian fungsi - Langkah tambahan boleh digunakan untuk memeriksa sendi tersembunyi, mengeluarkan sisa, membaiki kecacatan dan mengesahkan bahawa papan yang dipasang berfungsi.
Percetakan Tampal Pateri
• Apertur stensil mengawal jumlah pes yang dilepaskan pada setiap pad, yang menjejaskan saiz dan bentuk sendi.
• Penjajaran cetak memastikan pes mendarat pada pad dan bukannya pada topeng pateri atau tembaga berdekatan.
• Cetakan yang lemah sering menimbulkan kecacatan yang tidak dapat diperbetulkan sepenuhnya oleh langkah kemudian.
Pemeriksaan Tampal Pateri (SPI)
Pemeriksaan Tampal Pateri (SPI) memeriksa deposit pateri sejurus selepas mencetak dan sebelum bahagian diletakkan. Ia mengukur ketinggian, isipadu dan luas tampal, dan mengesahkan bahawa setiap deposit berada dalam had yang ditetapkan dan terletak dengan betul pada padnya. Apabila isu ditemui pada peringkat ini, masalah boleh diperbetulkan sebelum banyak papan dibina dengan ralat percetakan yang sama. Ini mengurangkan kerja semula dan sekerap serta membantu memastikan keseluruhan proses SMT stabil dengan memberikan maklum balas pantas tentang keadaan stensil, pengendalian tampal dan persediaan pencetak.
Pilih dan Letak
• Keadaan pengumpan mempengaruhi kebolehpercayaan bahagian dipilih dan membantu mengelakkan bahagian yang hilang, terjatuh atau berganda.
• Penjajaran penglihatan mengesan ralat putaran dan kedudukan kecil dan membetulkannya sebelum bahagian diletakkan pada pad.
• Kawalan kekutuban dan orientasi memastikan diod, IC dan kapasitor terkutub sejajar dengan tanda mereka pada PCB.
Pematerian Aliran Semula
• Terlalu sejuk - Pembasahan yang lemah, sendi kusam atau berbutir, sambungan terbuka, dan ikatan pateri yang lemah.
• Terlalu panas - Kerosakan pada bahagian, pad yang diangkat dan kadar kecacatan yang lebih tinggi disebabkan oleh tekanan haba tambahan pada papan.
• Pemanasan tidak sekata - Pasif kecil berbatu nisan, komponen condong dan sendi yang kelihatan berbeza di papan yang sama.
Teknologi Pelekap Permukaan: Pemeriksaan dan Kawalan Proses
AOI dan X-Ray: Memilih Kaedah Pemeriksaan yang Betul
| Kaedah | Terbaik Untuk | Had |
|---|---|---|
| AOI | Sambungan pateri yang boleh dilihat, kekutuban, bahagian yang hilang atau tidak sejajar | Tidak dapat melihat sendi tersembunyi di bawah badan pakej |
| X-ray | Sendi tersembunyi, seperti tatasusunan bola BGA dan penamatan dalaman | Lebih perlahan, kos yang lebih tinggi, dan memerlukan lebih banyak persediaan dan tafsiran |
Asas SMT DFM
Reka bentuk untuk kebolehkilangan (DFM) dalam SMT memberi tumpuan kepada susun atur papan yang mencetak, meletakkan dan memeriksa dengan bersih. Susun atur yang mengikut amalan DFM yang baik membantu proses kekal stabil, menyokong sambungan pateri yang boleh diulang dan menjadikannya lebih mudah untuk mengawal kecacatan sebelum ia merebak ke banyak papan. Amalan DFM yang berguna:
• Gunakan corak tanah yang betul untuk setiap jenis pakej, berdasarkan piawaian jejak yang diiktiraf.
• Kekalkan jarak pad dan surih yang membolehkan pelepasan pes bersih dan mengurangkan peluang merapatkan pateri.
• Tambah tanda kekutuban yang jelas dan penunjuk pin-1 untuk diod, LED dan IC.
• Sediakan fidusia tempatan dan fidusia panel supaya mesin boleh menyelaraskan papan dengan tepat.
• Elakkan kawasan penjauhan yang ketat yang menghalang muncung penempatan atau pandangan kamera pemeriksaan.
• Rancang ciri panelisasi dan pemisahan supaya papan kekal stabil semasa mereka bergerak melalui garisan.
SMT Bebas Plumbum vs SMT Berplumbum
SMT bebas plumbum mempunyai tetingkap proses yang lebih ketat daripada SMT berplumbum kerana ia berjalan pada suhu yang lebih tinggi dan boleh membasahi pad secara berbeza, menjadikan kawalan haba dan kestabilan proses lebih kritikal untuk sendi yang boleh dipercayai. Profil aliran semula mesti memanaskan semua sendi dengan betul tanpa terlalu menekankan bahagian atau PCB, dan pasif kecil dan susun atur padat menjadi lebih terdedah kepada tombstonening, condong, dan sendi yang lemah. Untuk memastikan kecacatan rendah dan kebolehpercayaan tinggi, proses memerlukan percetakan pateri yang konsisten, pemilihan pes yang sesuai, profil aliran semula yang stabil dan pemeriksaan yang berkesan.
Teknologi Pelekap Permukaan: Kecacatan dan Kerja Semula
Kecacatan SMT biasa
| Kecacatan | Apa Rupa Ia | Punca biasa |
|---|---|---|
| Merapatkan | Pateri yang tidak diingini pendek antara pad atau pin | Terlalu banyak pes, pad terlalu rapat, pes tersalah cetak |
| Tombstonening | Satu hujung lif pasif kecil diangkat ke udara | Pemanasan tidak sekata, jumlah tampal tidak sekata pada kedua-dua pad |
| Buka sendi | Tiada sambungan elektrik pada pad | Pes terlalu sedikit, pembasahan yang lemah, atau salah jajaran bahagian |
| Bola pateri | Manik pateri longgar kecil berhampiran sendi | Isu tampal, pencemaran atau ketidakpadanan profil aliran semula |
Kerja Semula dan Pembaikan
• Gunakan haba terkawal untuk mengelakkan pad mengangkat atau merosakkan bahan PCB.
• Sapukan fluks dengan betul untuk membantu menyolder pad dan petunjuk dan untuk mengurangkan kemungkinan kecacatan baru.
• Periksa semula selepas kerja semula menggunakan AOI atau X-ray apabila diperlukan untuk mengesahkan bahawa sendi yang dibaiki dan sendi berdekatan boleh diterima.
• Jejaki kecacatan berulang dan corak kerja semula supaya proses boleh diperbetulkan pada sumber dan bukannya membetulkan isu yang sama berkali-kali.
Kesimpulannya
Hasil SMT yang baik datang daripada memastikan setiap langkah terkawal: percetakan tampal bersih, pemeriksaan SPI yang jelas, penempatan yang tepat dan profil aliran semula yang memanaskan sendi secara sama rata tanpa bahagian yang terlalu panas. AOI menemui masalah yang boleh dilihat, manakala sinar-X memeriksa sendi tersembunyi, seperti BGA. Pilihan DFM yang kukuh juga membantu, seperti jejak kaki yang betul, jarak selamat, tanda kekutuban yang jelas, fidusia dan panel yang stabil. Bebas plumbum berjalan lebih panas, jadi tetingkap lebih ketat.
Soalan Lazim [Soalan Lazim]
Pes pateri diperbuat daripada apa?
Pes pateri ialah campuran serbuk pateri dan fluks.
Mengapakah kemasan permukaan PCB penting dalam SMT?
Ia menjejaskan seberapa baik pateri membasahi pad dan sejauh mana sendi boleh dipercayai.
Mengapakah bahagian SMT memerlukan kawalan kelembapan?
Kelembapan boleh mengembang semasa aliran semula, menyebabkan pakej retak.
Apakah kawalan reka bentuk stensil?
Ia mengawal berapa banyak pes pateri dicetak pada setiap pad.
Mengapakah suhu dan kelembapan penting dalam SMT?
Mereka mengubah tingkah laku tampal dan meningkatkan risiko seperti pencemaran atau kerosakan ESD.
Bagaimanakah kebolehpercayaan jangka panjang SMT diperiksa?
Ia diperiksa dengan ujian tekanan seperti kitaran haba, getaran dan ujian kelembapan.
