O que é tecnologia de montagem em superfície?
A tecnologia de montagem em superfície (SMT, do inglês Surface Mount Technology) é um método de montagem e produção amplamente empregado na indústria de fabricação eletrônica. Consiste na montagem de componentes eletrônicos na superfície de uma placa de circuito impresso (PCB). Esses componentes são projetados especificamente para fixação direta, eliminando a necessidade de fiação ou inserção por meio de furos, como nos métodos de montagem tradicionais. A SMT utiliza técnicas de produção automatizadas, como a soldagem por refluxo , para soldar os componentes diretamente na superfície da PCB. Essa abordagem eficiente e econômica tornou-se a principal escolha para a fabricação de eletrônicos de consumo em larga escala.
SMT VS SMD: Qual é a diferença?
As duas siglas são frequentemente confundidas em serviços de fabricação eletrônica. Na teoria, elas diferem apenas por uma letra, mas na prática, SMT e SMD são distintas. SMT é o processo, e SMD é a abreviação de Surface Mount Devices (Dispositivos de Montagem em Superfície), que é um dos componentes da tecnologia de montagem em superfície. Os dispositivos de montagem em superfície incluem vários tipos de encapsulamentos, como chips, SOP, SOJ, PLCC, LCCC, QFP, BGA , CSP e outros.
Os componentes SMD são pequenas peças fixadas a uma placa de circuito impresso na fabricação de eletrônicos . Eles são projetados para serem menores do que os componentes anteriores, em resposta à demanda do mercado por eletrônicos menores, mais rápidos e mais baratos. Os componentes anteriores não eram apenas maiores, mas também exigiam um processo de aplicação diferente e mais lento. Enquanto as versões anteriores do componente tinham fios passando pela placa de circuito impresso, os pinos usados em SMD são soldados à placa. Isso significa um uso mais eficiente do espaço da placa, pois não há necessidade de fazer furos e ambos os lados da placa ficam disponíveis. Os componentes SMD foram criados para utilizar a tecnologia de montagem em superfície (SMD) eficiente e precisa.
Comparando a tecnologia de montagem em superfície e a tecnologia de furo passante
A Tecnologia Through-Hole (THT) é há muito tempo um elemento básico na fabricação de eletrônicos, conhecida por suas conexões robustas e confiáveis. Na montagem THT, os componentes são inseridos em furos na placa de circuito impresso, com seus terminais posteriormente soldados no lado oposto. Esse método tem sido o padrão há décadas, especialmente para componentes como conectores e interruptores, que exigem estabilidade mecânica e robustez.
No entanto, a indústria eletrônica tem testemunhado uma mudança significativa em direção à Tecnologia de Montagem em Superfície (SMT) nos últimos anos. A SMT representa uma metodologia moderna em que os componentes são fixados diretamente na superfície da placa de circuito impresso (PCB), eliminando a necessidade de furos e permitindo a criação de placas de circuito impresso com dimensões mais compactas. Embora essas técnicas compartilhem um objetivo comum, elas diferem significativamente em sua abordagem:
- A tecnologia de montagem em superfície ajudou muito a resolver os problemas comuns de espaço em montagens através de furos.
- A contagem de pinos aumentou muito na tecnologia de montagem em superfície quando comparada às suas contrapartes mais antigas.
- Na tecnologia de montagem em superfície, os componentes não possuem condutores e são montados diretamente na superfície da placa. No furo passante, o elemento possui condutores conectados à placa de fiação através do furo passante.
- Os pads na superfície na tecnologia de montagem em superfície não são usados para conexão de camadas nas placas de circuito impresso.
- Os componentes da Tecnologia Through Hole são maiores, o que resulta em menor densidade de componentes por unidade de área. A densidade de compactação alcançada com a tecnologia de montagem em superfície é muito alta, permitindo a montagem de componentes em ambos os lados, quando necessário.
- A tecnologia de montagem em superfície tornou possíveis aplicações que pareciam impossíveis com o uso de furo passante.
- A tecnologia de montagem em superfície é adequada para produção em massa e pode reduzir o custo de montagem da unidade, o que é impossível com a tecnologia through-hole.
- Com a tecnologia de montagem em superfície, obter maior velocidade de circuito é mais fácil devido ao tamanho reduzido. A tecnologia de montagem em superfície atende a um dos principais requisitos de marketing, ao mesmo tempo em que auxilia na criação de circuitos de alto desempenho em um tamanho muito pequeno.
Aplicações da tecnologia de montagem em superfície em PCB
Hoje em dia, é raro encontrar um dispositivo eletrônico que não utilize a tecnologia SMT. Ela possibilitou a incrível miniaturização e melhorias de desempenho em gadgets de consumo, como smartphones e tablets. Além de celulares, componentes SMT podem ser encontrados, possibilitando recursos sofisticados em quase todos os setores. Fabricantes de automóveis dependem de componentes SMT robustos para monitorar sistemas e fornecer feedback de desempenho em tempo real. Engenheiros aeroespaciais usam dispositivos SMT leves para instrumentar sistemas de voo, mantendo a confiabilidade em condições extremas. Fabricantes de dispositivos médicos contam com a SMT para construir dispositivos portáteis e implantáveis que salvam vidas.
Além disso, a SMT tem sido fundamental nas inovações em iluminação LED. A tecnologia permitiu a criação de soluções de iluminação eficientes e versáteis, como conjuntos de lâmpadas personalizáveis e faixas de iluminação embutidas. A inovação das soluções de iluminação LED habilitadas para SMT tem o potencial de melhorar significativamente a eficiência energética.
Embora a SMT dependa de máquinas sofisticadas para uma montagem automatizada precisa, ela provou ser um processo de fabricação versátil. À medida que a eletrônica se torna cada vez mais potente e compacta, podemos esperar que a tecnologia de montagem em superfície continue indispensável, impulsionando a inovação em todos os setores.
Vantagens e desvantagens do SMT
Na indústria. Substituiu em grande parte o método de construção da tecnologia through-hole, ou seja, a placa de circuito com componentes de fio inseridos no furo.
Vantagens
. Miniaturização
O tamanho geométrico e o volume dos componentes eletrônicos na tecnologia de montagem em superfície são muito menores do que os dos componentes de interpolação through-hole. Geralmente, os componentes de interpolação through-hole podem ser reduzidos em 60% a 70%, e alguns componentes podem até mesmo reduzir seu tamanho e volume em 90%. Enquanto isso, o peso do componente pode ser reduzido em 60% a 90%.
. Alta velocidade de transmissão de sinal
A tecnologia de montagem em superfície proporciona componentes não apenas com estrutura compacta, mas também com alta densidade de segurança. Quando a placa de circuito impresso é colada em ambos os lados, a densidade de montagem pode atingir 5-5-20 juntas de solda por centímetro quadrado. A placa de circuito impresso SMT pode realizar transmissão de sinal em alta velocidade devido a curtos-circuitos e pequenos atrasos. Além disso, as placas de circuito impresso SMT são mais resistentes a vibrações e impactos. É de grande importância realizar a operação em ultra-alta velocidade de equipamentos eletrônicos.
. Efeito de alta frequência
Como o elemento não possui fios ou estes são curtos, os parâmetros de distribuição do circuito são reduzidos e a interferência de RF também.
. A tecnologia de montagem em superfície é benéfica para a produção automática, melhora o rendimento e a eficiência da produção
A padronização, a serialização e a consistência das condições de soldagem dos componentes do chip permitem que a tecnologia de montagem em superfície seja altamente automatizada. A falha de componentes durante a soldagem é bastante reduzida e a confiabilidade é aprimorada.
. Menor custo de material
A maioria dos componentes SMT tem um custo de encapsulamento menor do que os componentes THT do mesmo tipo e função, devido à maior eficiência dos equipamentos de produção e ao menor consumo de materiais de encapsulamento. Portanto, o preço de venda dos componentes SMT é inferior ao dos componentes THT.
• Simplifique os processos de produção e reduza os custos de produção.
Ao serem instalados na placa de circuito impresso (PCB) , não há necessidade de dobrar, moldar ou encurtar os terminais dos componentes, o que simplifica todo o processo e aumenta a eficiência da produção. O custo de processamento de um circuito funcional equivalente é menor do que o da interpolação por orifícios passantes, o que geralmente pode reduzir o custo total de produção em 30% a 50%.
Desvantagens
• Espaços pequenos podem dificultar os reparos.
• Não há garantia de que a junta de solda resistirá aos compostos usados no processo de encapsulamento. As conexões podem ou não se romper durante ciclos térmicos.
• Componentes que geram grandes quantidades de calor ou suportam cargas elevadas não devem ser montados em superfície, pois a solda derrete a altas temperaturas.
• A solda também enfraquece devido ao estresse mecânico. Isso significa que os componentes que interagem diretamente com o usuário devem ser conectados usando a ligação física instalada através do furo.
Etapas gerais do processo SMT
A tecnologia de montagem em superfície é o método de fixação de componentes eletrônicos à superfície de uma placa de circuito impresso (PCB). Ela solda o conjunto de montagem em superfície à placa por meio de solda por refluxo. O processo de montagem em superfície começa na fase de projeto, onde diversos componentes são selecionados e a placa de circuito impresso é projetada utilizando pacotes de software como Orcad ou Capstar.
. Preparação e inspeção de materiais
Prepare o SMC e o PCB e verifique se há defeitos. Os PCBs geralmente têm almofadas de brasagem planas, geralmente banhadas a estanho-chumbo, prata ou ouro, sem furos, chamadas almofadas.
. Preparação do modelo
A malha de aço é utilizada para uma posição fixa na impressão de pasta de solda. Ela é fabricada de acordo com a posição projetada da almofada na placa de circuito impresso.
. Impressão de pasta de solda
A primeira máquina a ser instalada durante a fabricação é a impressora de pasta de solda, projetada para aplicar a pasta de solda no ponto de solda apropriado na placa de circuito impresso (PCI) usando um gabarito e um raspador. Este é o método mais utilizado para aplicação de pasta de solda, mas a impressão por pulverização está se tornando cada vez mais popular, especialmente em departamentos de terceirização onde não é necessário um gabarito e a modificação é mais fácil. A pasta de solda, geralmente composta por fluxo e uma mistura de estanho, é usada para conectar os pontos de solda de SMC e PCI. É adequada para PCI e chips, utilizando um raspador em um ângulo de 45° a 60° para detecção da pasta de solda.
. Inspeção de pasta de solda
A maioria das impressoras de pasta de solda tem a opção de incluir detecção automática, mas dependendo do tamanho da placa de circuito impresso, esse processo pode ser demorado, então geralmente você pode escolher uma máquina separada. O sistema de detecção interno da impressora de pasta de solda utiliza tecnologia 2D, enquanto a máquina SP dedicada utiliza tecnologia 3D para uma detecção mais completa, incluindo o volume de pasta de solda de cada pad, não apenas da área de impressão.
. Localização dos componentes
Após a confirmação do número correto de aplicações de solda na PCB, ela passa para a próxima etapa do processo de fabricação: a colocação dos componentes. Cada componente é removido da embalagem com um bico de vácuo ou de fixação, verificado pelo sistema visual e colocado em alta velocidade em uma posição programada.
. Inspeção da primeira peça (FAI)
Um dos muitos desafios que os fabricantes de PCB enfrentam é o processo de primeira montagem ou inspeção da primeira peça (FAI) para verificar as informações do cliente, o que pode ser demorado. Esta etapa é crucial, pois quaisquer erros não detectados podem levar a um retrabalho significativo.
. Soldadura por refluxo
Após a verificação de todas as posições dos componentes, o conjunto da placa de circuito impresso é transferido para a soldadora de refluxo, onde, ao aquecer o conjunto a uma temperatura suficiente, todas as conexões de soldagem elétrica são formadas entre o componente e a placa de circuito impresso. Esta parece ser uma das partes menos complicadas do processo de montagem, mas o perfil de refluxo correto é fundamental para garantir juntas de solda aceitáveis que não superaqueçam e danifiquem as peças ou o conjunto.
. Limpeza e inspeção
Limpe a placa após a soldagem e verifique se há defeitos. Retrabalhe ou repare defeitos e armazene os produtos. Equipamentos comuns relacionados a SMT incluem lentes de aumento, Old Master (inspeção óptica automática), testador de agulha voadora, máquina de raio-X e outras máquinas de inspeção óptica que podem ser conectadas à posição da máquina para que a posição do componente possa ser ajustada, e máquinas SPI que podem ser conectadas à impressora para permitir o ajuste dos modelos de alinhamento de PCB.
Palavras finais
Como vimos, a tecnologia de montagem em superfície (SMT) revolucionou o design e a fabricação de eletrônicos nas últimas décadas. A transição da tecnologia through-hole para a SMT possibilitou inúmeras inovações na criação de dispositivos menores, mais potentes e com mais recursos. Embora as complexidades da SMT possam ser desafiadoras para quem é novo no desenvolvimento de hardware eletrônico, a parceria com uma empresa experiente em montagem de PCBs como a MOKO Technology torna o processo mais tranquilo. Nossa fábrica está equipada com máquinas de SMT de última geração , como mostrado na imagem abaixo. Com nossa expertise em fabricação SMT de alta densidade e rigorosos controles de qualidade, ajudamos a impulsionar ideias desde o protótipo até a produção em série.
