Поверхневий монтаж

Поверхневий монтаж (англ. surface mount technology, SMT) — технологія виготовлення електронних пристроїв, в якій компоненти встановлюються безпосередньо на поверхню друкованої плати. Компоненти для поверхневого монтажу називаються SMD (англ. surface mount device). Цей метод виготовлення друкованих вузлів значною мірою замінив технологію наскрізного монтажу, в якому вивідні компоненти монтуються на друкованій платі за допомогою отворів у ній.

Друкована плата USB флеш-накопичувача, виготовлена за технологією поверхневого монтажу

SMD конденсатор на платі для поверхневого монтажу

Історія

Технологія поверхневого монтажу була розроблена в 1960-х роках і почала широко використовуватися в кінці 1980 року. Одним з першопрохідців у цій технології була IBM. Компоненти були перепроектовані таким чином, щоб зменшити контактні майданчики або виводи, які б могли припаюватись безпосередньо до поверхні друкованої плати.

У порівнянні з традиційними, плати для поверхневого монтажу мають підвищену щільність розміщення електронних елементів, менші відстані між провідниковими елементами та контактними майданчиками. Компоненти для поверхневого монтажу (SMD) найчастіше мають невелику вагу і розмір, а також меншу ціну. Така технологія зарекомендувала себе у підвищенні автоматизації виробництва і збільшенні продуктивності.

Технологія

Виробнича лінія із машини встановлення компонентів та паяльної печі

Типова послідовність операцій в технології поверхневого монтажу включає:

• Нанесення паяльної пасти на контактні майданчики (дозування в одиничному і дрібносерійному виробництві, трафаретний друк в серійному і масовому виробництві)
• Установка компонентів
• Групове паяння методом оплавлення пасти у печі (переважно методом конвекції, а також інфрачервоним нагріванням або в паровій фазі)
• Очищення плати від флюсу (в залежності від його активності) і нанесення захисних покриттів.

Одним з найважливіших технологічних матеріалів, що застосовуються при поверхневому монтажі, є паяльна паста, що являє собою суміш порошкоподібного припою з органічними наповнювачами, до яких входить флюс. Окрім забезпечення процесу паяння припоєм і підготовки поверхонь, паяльна паста також виконує функцію фіксування компонентів до паяння за рахунок в'язкості і склеювальних властивостей.

При паянні методом поверхневого монтажу дуже важливо забезпечити правильний в часі (), щоб уникнути термоударів, забезпечити добру активацію флюсу і змочування поверхні припоєм.

Переваги і недоліки

Переваги

Основні переваги SMT перед старішим методом наскрізного монтажу:

• Зниження маси і розмірів друкованих вузлів за рахунок відсутності виводів у компонентів або їх меншої довжини, а також збільшення щільності компонування і трасування, зменшення розмірів самої елементної бази та зменшення кроку виводів.
• Поліпшення електричних характеристик: за рахунок зменшення довжини виводів і більш щільного компонування елементів значно поліпшується якість передачі слабких і високочастотних сигналів, знижується паразитна ємність та індуктивність.
• Можливість розміщення деталей по обидві сторони друкованої плати.
• Менша кількість ^[en], які необхідно виконати у платі.
• Істотне зниження собівартості серійних виробів за рахунок використання засобів англ. SMT_placement_equipment

Недоліки

• Підвищені вимоги до якості проектування топології друкованих плат
• Підвищені вимоги до точності температури паяння та її залежності від часу, оскільки при груповому паяння нагріванню піддається весь компонент.
• Жорстка зв'язка безвивідних компонентів і матеріалу друкованих плат, які мають різні коефіцієнти теплового розширення, що призводить при впливі в процесі експлуатації великих перепадів температур до виникнення механічних напруг і руйнування елементів конструкції.
• Високі вимоги до якості й умов зберігання технологічних матеріалів.

Корпуси для поверхневого монтажу

Докладніше: (Електронні компоненти#Типи корпусів SMD)

Див. також: Типи корпусів мікросхем

Компоненти для поверхневого монтажу зазвичай мають менші розміри, ніж їх аналоги у виводних корпусах. Електронна промисловість має низку стандартних форм і типорозмірів SMD компонентів. Провідним органом із стандартизаці є комітет інженерної стандартизації напівпровідникової продукції JEDEC.

SMD конденсатори (зліва) у порівнянні з двома вивідними конденсаторами (справа).

SMD-резистори в оригінальній упаковці - цю упаковку можна використовувати в монтажній машині.

• двоконтактні:
  • прямокутні пасивні компоненти (в основному резистори і конденсатори);
  • танталові конденсатори;
  • алюмінієві (електролітичні) конденсатори;
  • діоди (Small Outline Diode, SOD);
  • MELF (англ. Metal Electrode Leadless Face): бочкоподібні компоненти, в основному резистори і діоди;
  • DO-214;
• трьохконтактні:
  • транзистори (Small-outline transistor, SOT);
  • DPAK (TO-252, SOT-428) — трьох- або п'ятививодний корпус, розроблений компанією Motorola для напівпровідникових пристроїв з великим виділенням тепла;
  • D2PAK (TO-263, SOT-404) — корпус аналогічний DPAK, але більший за розміром (як правило, його габарити відповідать габаритам TO220);
  • D3PAK (TO-268) — корпус аналогічний D2PAK, але ще більший за розміром;
• з чотирма і більше виводами:
  • у дві лінії з боків;
  • у чотири лінії з боків;
  • масив виводів;
  • безкорпусні компоненти.

Див. також

• Друкована плата
• Навісний монтаж
• Монтаж накруткою
• Електронні компоненти

Примітки

1. Cornell Dubilier, Application Guide – Aluminium SMT Capacitors (PDF). Процитовано 5 квітня 2015.
2. MELF case
3. (PDF). Архів оригіналу (PDF) за 12 квітня 2015. Процитовано 5 квітня 2015.{{}}: Обслуговування CS1: Сторінки з текстом «archived copy» як значення параметру title ()

Посилання

• Енциклопедія дефектів поверхневого монтажу(рос.)
• Основи технології та обладнання для поверхневого монтажу(рос.)