Wat is Surface Mount-technologie?
Surface Mount Technology (SMT) is een assemblage- en productiemethode die veel wordt toegepast in de elektronica-industrie. Het omvat het monteren van elektronische componenten op het oppervlak van een printplaat. Deze componenten zijn specifiek ontworpen voor directe bevestiging, waardoor er geen bedrading of het door gaten steken nodig is, zoals bij traditionele assemblagemethoden. SMT maakt gebruik van geautomatiseerde productietechnieken, zoals reflow solderen, om componenten direct op het PCB-oppervlak te solderen. Deze efficiënte en kosteneffectieve aanpak is de meest gebruikte keuze geworden voor de productie van grote aantallen consumentenelektronica.
SMT VS SMD: wat is het verschil?
De twee acroniemen worden vaak verward in de elektronicaproductie. In het artikel wordt vermeld dat ze slechts één letter verschillen, maar in de praktijk zijn SMT en SMD twee aparte termen. SMT is het proces en SMD is een afkorting voor surface mount devices, een van de componenten van surface mount technologie. Surface mount devices omvatten verschillende soorten behuizingen, zoals chips, SOP, SOJ, PLCC, LCCC, QFP, BGA, CSP, en meer.
SMD is een klein onderdeel dat op een bord is bevestigd elektronica fabricageZe zijn ontworpen om kleiner te zijn dan eerdere componenten, als reactie op de marktvraag naar kleinere, snellere en goedkopere elektronica. Eerdere componenten waren niet alleen groter, maar vereisten ook een ander, langzamer applicatieproces. Waar bij eerdere versies van de component draden door de printplaat liepen, werden de pinnen die in SMD werden gebruikt, aan de printplaat gelast. Dit betekent een efficiënter gebruik van de printplaatruimte, omdat er geen gaten hoeven te worden geboord en beide zijden van de printplaat vrijkomen. SMD's zijn ontwikkeld met het oog op efficiënte en nauwkeurige oppervlaktemontagetechnologie.
Vergelijking van Surface Mount-technologie en Through-Hole-technologie
Through-Hole Technology (THT) is al lange tijd een vast onderdeel van de elektronicaproductie en staat bekend om zijn robuuste en betrouwbare verbindingen. Bij THT-assemblage worden componenten in gaten op de printplaat geplaatst en worden de aansluitingen vervolgens aan de andere kant gesoldeerd. Deze methode is al decennialang de standaard, met name voor componenten zoals connectoren en schakelaars die mechanische stabiliteit en robuustheid vereisen.
De elektronica-industrie heeft de afgelopen jaren echter een aanzienlijke verschuiving naar Surface Mount Technology (SMT) doorgemaakt. SMT is een moderne methode waarbij componenten direct op het PCB-oppervlak worden bevestigd, waardoor gaten niet meer nodig zijn en compactere PCB-afmetingen mogelijk zijn. Hoewel deze technieken een gemeenschappelijk doel hebben, verschillen ze aanzienlijk in hun aanpak:
- Oppervlaktemontagetechnologie heeft een grote bijdrage geleverd aan het oplossen van de veelvoorkomende ruimteproblemen bij doorlopende montage.
- Het aantal pinnen is bij Surface-mount-technologie flink toegenomen vergeleken met oudere modellen.
- Bij opbouwmontage zijn de componenten draadloos en direct op het printplaatoppervlak gemonteerd. In het doorlopende gat zijn de draden van het element via het doorlopende gat verbonden met de bedrading op de printplaat.
- De pads op het oppervlak bij de Surface Mount-technologie worden niet gebruikt voor het verbinden van de lagen op de printplaten.
- De componenten in de Through Hole-technologie zijn groter, wat leidt tot een lagere componentdichtheid per oppervlakte-eenheid. De pakkingsdichtheid die met Surface-mount-technologie kan worden bereikt, is zeer hoog, omdat componenten indien nodig aan beide zijden kunnen worden gemonteerd.
- Dankzij de oppervlaktemontagetechnologie zijn toepassingen mogelijk die met doorgaande gaten onmogelijk leken.
- Oppervlaktemontagetechnologie is geschikt voor massaproductie en kan de assemblagekosten van eenheden verlagen, wat met doorvoertechnologie onmogelijk is.
- Met Surface Mount-technologie is het eenvoudiger om hogere circuitsnelheden te bereiken dankzij het kleinere formaat. Surface Mount-technologie voldoet aan een van de belangrijkste marketingvereisten en helpt bij het maken van hoogwaardige circuits in een zeer klein formaat.
Toepassingen van Surface Mount Technology op PCB
Tegenwoordig kom je zelden een elektronisch apparaat tegen dat geen SMT-technologie gebruikt. Het heeft de ongelooflijke miniaturisatie en prestatieverbeteringen in consumentengadgets zoals smartphones en tablets mogelijk gemaakt. Naast mobiele telefoons zijn SMT-componenten echter in vrijwel elke branche te vinden die geavanceerde mogelijkheden bieden. Autofabrikanten vertrouwen op robuuste SMT-componenten onder de motorkap om systemen te monitoren en realtime feedback over de prestaties te geven. Luchtvaarttechnici gebruiken lichtgewicht SMT-apparaten om vluchtsystemen te instrumenteren en tegelijkertijd de betrouwbaarheid onder extreme omstandigheden te behouden. Fabrikanten van medische apparatuur vertrouwen op SMT om levensreddende draagbare en implanteerbare apparaten te bouwen.
Daarnaast heeft SMT een belangrijke rol gespeeld in innovaties op het gebied van ledverlichting. De technologie heeft de ontwikkeling van efficiënte en veelzijdige verlichtingsoplossingen mogelijk gemaakt, zoals aanpasbare lampenreeksen en ingebedde lichtstrips. De innovatie van SMT-compatibele ledverlichtingsoplossingen heeft de potentie om de energie-efficiëntie aanzienlijk te verbeteren.
Hoewel SMT afhankelijk is van geavanceerde machines voor nauwkeurige, geautomatiseerde assemblage, heeft het zich bewezen als een veelzijdig productieproces. Naarmate elektronica steeds krachtiger en compacter wordt, kunnen we verwachten dat oppervlaktemontagetechnologie onmisbaar blijft – en zo innovatie in alle sectoren stimuleert.
Voordelen en nadelen van SMT
In de industrie. Het verving grotendeels de constructiemethode van through-hole-technologie, dat wil zeggen de printplaat met draadcomponenten in het gat.
Voordelen
• miniaturisatie
De geometrische afmetingen en het volume van elektronische componenten in surface mount-technologie zijn veel kleiner dan die van through-hole interpolatiecomponenten. Over het algemeen kunnen through-hole interpolatiecomponenten met 60% tot 70% worden verkleind, en sommige componenten kunnen hun afmetingen en volume zelfs met 90% verminderen. Tegelijkertijd kan het gewicht van de componenten met 60-90% worden verminderd.
• Hoge signaaloverdrachtsnelheid
Surface Mount-technologie combineert componenten met een compacte structuur en een hoge veiligheidsdichtheid. Wanneer PCB's aan beide zijden worden geplakt, kan de assemblagedichtheid 5-5-20 soldeerpunten per vierkante centimeter bereiken. SMT-printplaten kunnen een snelle signaaloverdracht realiseren dankzij kortsluitingen en kleine vertragingen. Tegelijkertijd zijn SMT-geassembleerde printplaten beter bestand tegen trillingen en schokken. Dit is van groot belang om de ultrahoge snelheid van elektronische apparatuur te realiseren.
• Hoogfrequent effect
Omdat het element geen of korte aansluitingen heeft, worden de distributieparameters van het circuit gereduceerd en de RF-interferentie verminderd.
• Oppervlaktemontagetechnologie is gunstig voor automatische productie, verbetert de opbrengst en productie-efficiëntie
De standaardisatie, serialisatie en consistentie van de lasomstandigheden van chipcomponenten maken een sterke automatisering van de oppervlaktemontagetechnologie mogelijk. Het falen van componenten tijdens het lassen wordt aanzienlijk verminderd en de betrouwbaarheid wordt verbeterd.
• Lagere materiaalkosten
De meeste SMT-componenten zijn goedkoper te verpakken dan THT-componenten van hetzelfde type en dezelfde functie, dankzij een hogere efficiëntie van de productieapparatuur en een lager verbruik van verpakkingsmaterialen. De verkoopprijs van SMT-componenten is daarom lager dan die van THT-componenten.
• Vereenvoudig productieprocessen en verlaag productiekosten.
Bij installatie op de PrintplaatHet is niet nodig om de aansluitdraad van de componenten te buigen, te vormen of in te korten, wat het hele proces verkort en de productie-efficiëntie verbetert. De verwerkingskosten van hetzelfde functionele circuit zijn lager dan die van through-hole interpolatie, wat de totale productiekosten over het algemeen met 30%-50% kan verlagen.
Nadelen
• Kleine ruimtes kunnen reparaties bemoeilijken.
• Dit garandeert niet dat de soldeerverbinding bestand is tegen de verbindingen die tijdens het ingietproces worden gebruikt. Verbindingen kunnen al dan niet worden verbroken tijdens thermische cycli.
• Componenten die veel warmte genereren of een hoge belasting ondergaan, mogen niet op oppervlakken worden gemonteerd, omdat soldeer bij hoge temperaturen smelt.
• Soldeer verzwakt ook door mechanische spanning. Dit betekent dat componenten die direct met de gebruiker in contact komen, moeten worden aangesloten met behulp van de fysieke verbinding die door het gat is aangebracht.
Algemene stappen van het SMT-proces
Surface mount-technologie is de methode om elektronische componenten op het oppervlak van een printplaat te bevestigen. De surface mount-constructie wordt aan de plaat gelast door middel van reflow solderen. Het assemblageproces begint in de ontwerpfase, waar verschillende componenten worden geselecteerd en de printplaat wordt ontworpen met behulp van softwarepakketten zoals Orcad of Capstar.
• Materiaalvoorbereiding en -inspectie
Bereid SMC en PCB voor en controleer op defecten. PCB's hebben doorgaans platte, meestal met tin, zilver of goud bedekte soldeerpads zonder gaten, zogenaamde pads.
• Sjabloonvoorbereiding
Het stalen gaas wordt gebruikt voor een vaste positie bij het printen met soldeerpasta. Het wordt vervaardigd volgens de ontwerppositie van de pad op de printplaat.
• Soldeerpasta afdrukken
De eerste machine die tijdens de productie wordt geïnstalleerd, is de soldeerpastaprinter. Deze is ontworpen om de soldeerpasta met behulp van een mal en schraper op de juiste soldeerpad op de printplaat aan te brengen. Dit is de meest gebruikte methode voor het aanbrengen van soldeerpasta, maar spuitprinten wordt steeds populairder, vooral in onderaannemingsafdelingen waar geen mal nodig is en modificatie eenvoudiger is. Soldeerpasta, meestal flux en een mengsel van tin, wordt gebruikt om SMC en Soldeerpads voor printplaten. Geschikt voor PCB's en matrijzen met behulp van een schraper met een hoek van 45°-60° voor soldeerpastadetectie.
• Inspectie van soldeerpasta
De meeste soldeerpastapersen bieden de mogelijkheid tot automatische detectie, maar afhankelijk van de grootte van de printplaat kan dit proces tijdrovend zijn. Meestal kunt u daarom beter een aparte machine kiezen. Het interne detectiesysteem van de soldeerpastaprinter maakt gebruik van 2D-technologie, terwijl de speciale SP-machine gebruikmaakt van 3D-technologie voor een grondigere detectie, inclusief het soldeerpastavolume van elke pad, niet alleen het printoppervlak.
• Locatie van componenten
Zodra is vastgesteld dat de printplaat het juiste aantal soldeerpunten heeft, gaat deze verder met de volgende stap in het productieproces: het plaatsen van de componenten. Elk onderdeel wordt met een vacuüm- of klemmondstuk uit de behuizing gehaald, gecontroleerd door het visuele systeem en met hoge snelheid in een geprogrammeerde positie geplaatst.
• Eerste stuk inspectie (FAI)
Een van de vele uitdagingen waar PCB-fabrikanten mee te maken krijgen, is het eerste assemblageproces of de eerste inspectie (FAI) om klantgegevens te verifiëren, wat tijdrovend kan zijn. Deze stap is cruciaal, omdat onopgemerkte fouten kunnen leiden tot aanzienlijk herwerk.
• Reflow solderen
Nadat alle componentposities zijn gecontroleerd, wordt de printplaat naar de reflow-lasmachine gebracht. Door de assemblage tot een voldoende hoge temperatuur te verhitten, worden alle elektrische lasverbindingen tussen de component en de printplaat gevormd. Dit lijkt een van de minder ingewikkelde onderdelen van het assemblageproces, maar het juiste refluxprofiel is essentieel voor acceptabele soldeerverbindingen die niet oververhit raken en de onderdelen of de assemblage niet beschadigen.
• Schoonmaken en inspecteren
Reinig de printplaat na het lassen en controleer op defecten. Herstel defecten en sla producten op. Veelgebruikte SMT-apparatuur omvat onder andere een vergrootglas, een Old Master (automatische optische inspectie), een vliegendenaaldtester, een röntgenapparaat en andere optische inspectieapparatuur die op de machinepositie kan worden aangesloten om de componentpositie aan te passen, en SPI-apparatuur die op de printer kan worden aangesloten om de uitlijnsjablonen van de printplaat aan te passen.
Laatste woorden
Zoals we hebben gezien, heeft surface mount-technologie de afgelopen decennia een revolutie teweeggebracht in het ontwerp en de productie van elektronica. De overgang van through-hole naar SMT heeft eindeloze innovatie mogelijk gemaakt bij het creëren van kleinere, krachtigere en functierijkere apparaten. Hoewel de complexiteit van SMT complex kan zijn voor nieuwkomers in de ontwikkeling van elektronische hardware, is samenwerking met een ervaren PCB-assemblagebedrijf: Zoals MOKO Technology het proces soepel maakt. Onze productiefaciliteit is uitgerust met geavanceerde oppervlaktemontagetechnologie machine Zoals de onderstaande afbeelding laat zien. Met onze expertise in compacte SMT-productie en betrouwbare kwaliteitscontroles helpen we ideeën van prototype tot productie te realiseren.
