¿Qué es la tecnología de montaje en superficie?
La tecnología de montaje superficial (SMT) es un método de ensamblaje y producción ampliamente utilizado en la industria de la electrónica. Consiste en el montaje de componentes electrónicos sobre la superficie de una placa de circuito impreso. Estos componentes están diseñados específicamente para su fijación directa, eliminando la necesidad de cableado o inserción a través de orificios, como en los métodos de ensamblaje tradicionales. La SMT utiliza técnicas de producción automatizadas, como la soldadura por reflujo , para soldar los componentes directamente sobre la superficie de la PCB. Este enfoque eficiente y rentable se ha convertido en la opción predominante para la fabricación de productos electrónicos de consumo a gran escala.
SMT VS SMD: ¿cuál es la diferencia?
En los servicios de fabricación de productos electrónicos, a menudo se confunden las dos siglas. En teoría, solo se diferencian en una letra, pero en la práctica, SMT y SMD son términos distintos. SMT se refiere al proceso, y SMD es la abreviatura de dispositivos de montaje superficial, uno de los componentes de la tecnología de montaje superficial. Los dispositivos de montaje superficial incluyen diversos tipos de encapsulados, como chips, SOP, SOJ, PLCC, LCCC, QFP, BGA , CSP, entre otros.
Los componentes SMD son piezas pequeñas que se fijan a una placa en la fabricación de productos electrónicos . Están diseñados para ser más pequeños que los componentes anteriores, en respuesta a la demanda del mercado de dispositivos electrónicos más pequeños, rápidos y económicos. Los componentes anteriores no solo eran más grandes, sino que también requerían un proceso de aplicación diferente y más lento. Mientras que las versiones anteriores de estos componentes tenían cables que atravesaban la placa de circuito impreso, los pines utilizados en los SMD están soldados a la placa. Esto significa un uso más eficiente del espacio de la placa, ya que no es necesario hacer agujeros y ambos lados de la placa quedan disponibles. Los SMD se crearon para utilizar una tecnología de montaje superficial eficiente y precisa.
Comparación de la tecnología de montaje superficial y la tecnología de orificio pasante
La tecnología de orificio pasante (THT) ha sido un elemento básico en la fabricación de electrónica desde hace mucho tiempo, conocida por sus conexiones robustas y fiables. En el ensamblaje THT, los componentes se insertan en orificios de la placa de circuito impreso, y sus terminales se sueldan posteriormente en el lado opuesto. Este método ha sido el estándar durante décadas, especialmente para componentes como conectores e interruptores que requieren estabilidad mecánica y robustez.
Sin embargo, la industria electrónica ha experimentado una transición significativa hacia la tecnología de montaje superficial (SMT) en los últimos años. SMT representa una metodología moderna en la que los componentes se fijan directamente sobre la superficie de la PCB, eliminando la necesidad de orificios y permitiendo la creación de PCB de dimensiones más compactas. Si bien estas técnicas comparten un objetivo común, difieren significativamente en su enfoque:
- La tecnología de montaje superficial ha ayudado en gran medida a resolver los problemas de espacio comunes en el montaje mediante orificios pasantes.
- El número de pines ha aumentado considerablemente en la tecnología de montaje en superficie en comparación con sus contrapartes más antiguas.
- En la tecnología de montaje superficial, los componentes no tienen cables y se montan directamente sobre la superficie de la placa. En el orificio pasante, el elemento tiene cables conectados a la placa de circuito a través de este.
- Las almohadillas en la superficie en la tecnología de montaje superficial no se utilizan para la conexión de capas en las placas de cableado impreso.
- Los componentes de la tecnología de orificio pasante son más grandes, lo que resulta en una menor densidad de componentes por unidad de área. La densidad de empaquetamiento que se puede lograr con la tecnología de montaje superficial es muy alta, ya que permite el montaje de componentes en ambos lados cuando sea necesario.
- La tecnología de montaje superficial ha hecho posibles aplicaciones que parecían imposibles con orificios pasantes.
- La tecnología de montaje superficial es adecuada para la producción en masa y puede reducir el costo de ensamblaje de la unidad, lo que es imposible con la tecnología de orificio pasante.
- Con la tecnología de montaje superficial, es más fácil obtener circuitos de mayor velocidad gracias a su tamaño reducido. Esta tecnología cumple con uno de los principales requisitos de marketing, al facilitar la creación de circuitos de alto rendimiento en un tamaño muy compacto.
Aplicaciones de la tecnología de montaje superficial en PCB
Hoy en día, es raro encontrar un dispositivo electrónico que no emplee tecnología SMT. Esta ha hecho posible la increíble miniaturización y las mejoras de rendimiento en dispositivos de consumo como smartphones y tablets. Sin embargo, más allá de los teléfonos móviles, los componentes SMT se pueden encontrar en prácticamente todas las industrias, lo que permite capacidades sofisticadas. Los fabricantes de automóviles dependen de robustos componentes SMT para monitorizar los sistemas y proporcionar información sobre el rendimiento en tiempo real. Los ingenieros aeroespaciales utilizan dispositivos SMT ligeros para instrumentar sistemas de vuelo, manteniendo la fiabilidad en condiciones extremas. Los fabricantes de dispositivos médicos recurren a la SMT para crear dispositivos portátiles e implantables que salvan vidas.
Además, la tecnología SMT ha sido fundamental en las innovaciones de iluminación LED. Esta tecnología ha permitido la creación de soluciones de iluminación eficientes y versátiles, como conjuntos de bombillas personalizables y tiras de iluminación integradas. La innovación en soluciones de iluminación LED basadas en SMT tiene el potencial de mejorar considerablemente la eficiencia energética.
Si bien la tecnología SMT se basa en maquinaria sofisticada para un ensamblaje automatizado preciso, ha demostrado ser un proceso de fabricación versátil. A medida que la electrónica se vuelve cada vez más potente y compacta, cabe esperar que la tecnología de montaje superficial siga siendo indispensable, impulsando la innovación en todos los sectores.
Ventajas y desventajas del SMT
En la industria, reemplazó en gran medida el método de construcción de tecnología de orificio pasante, es decir, la placa de circuito con componentes de cable dentro del orificio.
Ventajas
• Miniaturización
El tamaño geométrico y el volumen de los componentes electrónicos en tecnología de montaje superficial son mucho menores que los de los componentes de interpolación por orificio pasante. Generalmente, estos componentes pueden reducirse entre un 60 % y un 70 %, e incluso en algunos casos, hasta un 90 %. Además, el peso del componente puede reducirse entre un 60 % y un 90 %.
• Alta velocidad de transmisión de señal
Los componentes ensamblados con tecnología de montaje superficial no solo presentan una estructura compacta, sino también una alta densidad de seguridad. Al pegar la PCB por ambas caras, la densidad de ensamblaje puede alcanzar de 5 a 5 juntas de soldadura por centímetro cuadrado. Las PCB SMT permiten una transmisión de señal de alta velocidad gracias a cortocircuitos y pequeños retardos. Además, las PCB ensambladas SMT son más resistentes a vibraciones e impactos. Esto reviste gran importancia para el funcionamiento ultrarrápido de los equipos electrónicos.
• Efecto de alta frecuencia
Debido a que el elemento no tiene cables o estos son cortos, se reducen los parámetros de distribución del circuito y la interferencia de RF.
• La tecnología de montaje superficial es beneficiosa para la producción automática, mejora el rendimiento y la eficiencia de la producción.
La estandarización, serialización y consistencia de las condiciones de soldadura de los componentes de chip permiten una alta automatización de la tecnología de montaje superficial. Se reducen considerablemente los fallos de los componentes durante la soldadura y se mejora la fiabilidad.
• Menor costo de materiales
La mayoría de los componentes SMT cuestan menos de empaquetar que los componentes THT del mismo tipo y función debido a la mayor eficiencia de los equipos de producción y al menor consumo de materiales de embalaje. Por lo tanto, el precio de venta de los componentes SMT es inferior al de los componentes THT.
• Simplificar los procesos de producción y reducir los costos de producción.
Al instalarse en la placa PCB , no es necesario doblar, dar forma ni acortar los cables de los componentes, lo que reduce el tiempo total del proceso y mejora la eficiencia de producción. El costo de procesamiento del mismo circuito funcional es menor que el de la interpolación de orificios pasantes, lo que generalmente puede reducir el costo total de producción entre un 30 % y un 50 %.
Desventajas
• Los espacios reducidos pueden dificultar las reparaciones.
• No garantiza que la unión soldada resista los compuestos utilizados en el proceso de encapsulado. Las conexiones pueden romperse o no durante los ciclos térmicos.
• Los componentes que generan grandes cantidades de calor o soportan cargas elevadas no deben montarse en superficie, ya que la soldadura se funde a altas temperaturas.
• La soldadura también se debilita debido a la tensión mecánica. Esto significa que los componentes que interactuarán directamente con el usuario deben conectarse mediante la unión física instalada a través del orificio.
Pasos generales del proceso SMT
La tecnología de montaje superficial es el método para fijar componentes electrónicos a la superficie de la PCB. Suelda el ensamblaje de montaje superficial a la placa mediante soldadura por reflujo. El proceso de ensamblaje de montaje superficial comienza en la etapa de diseño, donde se seleccionan diversos componentes y se diseña la PCB utilizando programas como Orcad o Capstar.
• Preparación e inspección de materiales
Prepare el SMC y la PCB, verifique si hay defectos. Las PCB generalmente tienen almohadillas de soldadura planas, generalmente chapadas en estaño-plomo, plata u oro, sin orificios, llamadas almohadillas.
• Preparación de plantillas
La malla de acero se utiliza para una posición fija en la impresión de pasta de soldadura. Se fabrica según la posición de diseño del pad en la PCB.
• Impresión de pasta de soldadura
La primera máquina que se instala durante la fabricación es la impresora de pasta de soldadura, diseñada para aplicar la pasta en la almohadilla de soldadura correspondiente de la PCB mediante una plantilla y un raspador. Este es el método más utilizado para aplicar pasta de soldadura, pero la impresión por pulverización está ganando popularidad, especialmente en departamentos de subcontratación donde no se requiere plantilla y la modificación es más sencilla. La pasta de soldadura, generalmente fundente y una mezcla de estaño, se utiliza para conectar las almohadillas de soldadura de SMC y PCB. Es adecuada para PCB y chips que utilizan un raspador con detección de pasta de soldadura en un ángulo de 45° a 60°.
• Inspección de pasta de soldadura
La mayoría de las prensas de pasta de soldadura ofrecen la opción de incluir detección automática, pero dependiendo del tamaño de la PCB, este proceso puede ser lento, por lo que generalmente se puede optar por una máquina aparte. El sistema de detección interno de la impresora de pasta de soldadura utiliza tecnología 2D, mientras que la máquina SP [especializada] utiliza tecnología 3D para una detección más exhaustiva, que incluye el volumen de pasta de soldadura de cada almohadilla, no solo el área de impresión.
• Ubicación de los componentes
Una vez confirmado el número correcto de aplicaciones de soldadura en la PCB, se pasa a la siguiente etapa del proceso de fabricación: la colocación de los componentes. Cada componente se extrae del encapsulado con una boquilla de vacío o de sujeción, se revisa visualmente y se coloca a alta velocidad en una posición programada.
• Inspección de primera pieza (FAI)
Uno de los muchos desafíos que enfrentan los fabricantes de PCB es el proceso de primer ensamblaje o inspección de la primera pieza (FAI) para verificar la información del cliente, que puede requerir mucho tiempo. Este paso es crucial, ya que cualquier error no detectado puede requerir una importante repetición del trabajo.
• Soldadura por reflujo
Una vez comprobadas las posiciones de todos los componentes, el conjunto de la PCB se transfiere a la soldadora por reflujo, donde, al calentarlo a una temperatura suficiente, se forman todas las conexiones de soldadura eléctrica entre el componente y la PCB. Esta parece ser una de las partes menos complicadas del proceso de ensamblaje, pero un perfil de reflujo correcto es clave para garantizar uniones de soldadura aceptables que no se sobrecalienten ni dañen las piezas ni el conjunto.
• Limpieza e inspección
Limpie la placa después de soldar y revise si hay defectos. Repare o repare los defectos y almacene los productos. Los equipos comunes relacionados con SMT incluyen lupas, controladores antiguos (inspección óptica automática), comprobadores de agujas voladoras, máquinas de rayos X y otras máquinas de inspección óptica que se pueden conectar a la posición de la máquina para ajustar la posición del componente, así como máquinas SPI que se pueden conectar a la impresora para ajustar las plantillas de alineación de la PCB.
Para terminar
Como hemos visto, la tecnología de montaje superficial (SMT) ha revolucionado el diseño y la fabricación de productos electrónicos en las últimas décadas. La transición de componentes de orificio pasante a SMT ha permitido una innovación constante en la creación de dispositivos más pequeños, potentes y con más funciones. Si bien las complejidades de SMT pueden resultar intrincadas para quienes se inician en el desarrollo de hardware electrónico, asociarse con una empresa experimentada en el ensamblaje de PCB como MOKO Technology facilita el proceso. Nuestra planta de fabricación está equipada con maquinaria de tecnología de montaje superficial avanzada , como se muestra en la imagen a continuación. Gracias a nuestra experiencia en la fabricación de SMT de alta densidad y a nuestros rigurosos controles de calidad, impulsamos las ideas desde el prototipo hasta la producción.
