Che cosa sono i dispositivi a montaggio superficiale (SMD)?
SMD (surface mount device) è un dispositivo elettronico che posiziona i componenti direttamente sulla superficie di un PCB. È stato originariamente sviluppato da IBM negli Stati Uniti. Dopo 20 anni di sviluppo, è gradualmente diventato popolare sul mercato e ha gradualmente sostituito IMMERSIONE (pacchetto passante doppio in linea) è diventato il metodo di confezionamento più diffuso per i moduli LED.
Che cosa è la tecnologia SMT (Surface Mount Technology)?
Oltre a SMD, esiste un altro termine simile che spesso genera confusione: SMT (Surface Mount Technology).
SMT si riferisce ai prodotti che utilizzare la tecnologia di confezionamento SMD. Questa è una differenza significativa rispetto alla tecnologia DIPT (through-hole dual in-line package) di cui abbiamo parlato in precedenza.
La tecnologia SMT è adatta per l'uso su oggetti più precisi, mentre la tecnologia DIPT è adatta per l'uso su oggetti più grandi, come grandi trasformatori, moduli LED con pixel pitch elevato (ovvero moduli LED con pixel pitch superiore a 10 mm) e potenza di dissipazione del calore dei semiconduttori.
I componenti SMT sono in genere molto più piccoli dei componenti through-hole e sono disponibili in diverse tipologie a seconda del tipo di applicazione, come pin corti, conduttori, contatti piatti, matrici a sfere di saldatura (BGA) o terminali del corpo del componente.
I componenti passanti, d'altro canto, hanno solitamente cavi più lunghi e sono quindi molto facili da distinguere visivamente.
Processo di produzione SMT
Per prima cosa, dobbiamo allineare il modello del PCB con la superficie del circuito stampato, quindi utilizzare una spatola per applicare uniformemente la pasta saldante, per garantire che i pad siano distribuiti uniformemente e abbiano una quantità controllata di pasta saldante adatta.
In secondo luogo, i componenti vengono installati con precisione nelle rispettive posizioni sulla scheda utilizzando una macchina pick-and-place o il posizionamento manuale. Nota che quando si opera manualmente, assicurarsi di afferrare la posizione di controllo precisa. Se si scopre che non è completamente allineato, è possibile spostare delicatamente la scheda di circuito per evitare disallineamenti. Perché una scheda di circuito disallineata alla fine causerà danni alla scheda di circuito.
Terzo, il circuito stampato passa attraverso un forno di riflusso, che espone il circuito stampato alla radiazione infrarossa, aumentando così la temperatura della pasta saldante. Quando la pasta saldante raggiunge il punto di fusione, si formeranno giunti di saldatura che si attaccheranno saldamente al circuito stampato.
Successivamente, una macchina AOI o una macchina di ispezione ottica automatica viene utilizzata per condurre più controlli di qualità sulla scheda di circuito. L'ispezione corrente viene completata ispezionando visivamente la scheda, come l'allineamento dei componenti e il controllo dei ponti di saldatura.
In quarto luogo, utilizzare una tensione a bassa tensione per eseguire un test di accensione sul circuito stampato per verificare se le linee e le giunzioni di saldatura all'interno del circuito stampato riescono a far passare corrente, per garantire che il circuito stampato possa essere utilizzato normalmente.
Introduzione ai vantaggi della SMT
Produzione di schede PCB più precise
Poiché i componenti SMD hanno pin più corti o addirittura nessuno, sono più precisi Schede PCB possono essere realizzati utilizzando la tecnologia SMT. Prendendo ad esempio i moduli LED, è molto difficile utilizzare la tecnologia di inserimento through-hole per produrre moduli LED con un pixel pitch inferiore a 10 mm, per non parlare di moduli LED con pixel pitch più piccoli come P2 e P1.
Assemblaggio efficiente
Il processo di assemblaggio SMT è puramente automatizzato e il tasso di errore è inferiore a uno su 100.000. Durante il processo di assemblaggio PCB automatico, è sicuro e veloce, massimizzando l'efficienza dell'assemblaggio.
Utilizzare connessioni di saldatura stabili
I componenti SMD garantiscono una tenuta sicura sul circuito stampato. Questo perché ogni polo è dotato di due piazzole utilizzate dal produttore. È possibile posizionare anche componenti elettronici PCB più piccoli. Inoltre, quando la macchina lavora sul PCB, quest'ultimo risulta più stabile e può essere meglio protetto dalle interferenze di fattori esterni.
Elaborazione affidabile
Per realizzare dispositivi a montaggio superficiale, alcuni produttori utilizzano LCP, una plastica ad alte prestazioni. Garantisce una stabilità dimensionale ottimale e un allineamento preciso della griglia. La sostanza è altamente resistente al calore della saldatura, garantendo un metodo di connessione SMD fluido, coerente e affidabile.
Inoltre, per garantire il regolare svolgimento dei servizi PCB e ridurre i costi di rilavorazione, l'ispezione AOI verrà eseguita dopo il completamento dell'installazione a montaggio superficiale. Questa attrezzatura di ispezione è posizionata all'uscita della saldatura a riflusso.
Tolleranza a lungo termine
Prima di lasciare la fabbrica, la macchina viene sottoposta a rigorosi test di resistenza, in modo da poter funzionare ad alta frequenza per lungo tempo.
Componenti necessari per il confezionamento SMD
Resistori SMD
Esistono due varianti fondamentali di resistori a montaggio superficiale:
Pellicola spessa:
A differenza dei resistori assiali in cui un film resistivo è depositato su un nucleo circolare, i resistori a montaggio superficiale a film spesso sono realizzati mascherando il film resistivo sulla superficie di un substrato di ossido di alluminio piatto e ad alta purezza. Il valore di resistenza è stato calcolato modificando la composizione della sospensione resistiva prima della schermatura e rifilando il film al laser dopo la schermatura.
Pellicola sottile:
I resistori a film di stagno hanno terminali saldabili sui lati e uno strato protettivo sulla parte superiore. Hanno un elemento resistivo su un substrato ceramico. Su substrati ceramici, il blocco ha uno strato adesivo, una barriera di nichel sottoplaccatura e una sovrapposizione di saldatura impregnata o elettrodeposta. La barriera di nichel è fondamentale per mantenere la saldabilità dei terminali.
Resistenza di rete (RA/RN)
Un resistore di rete è composto da più resistori integrati insieme, quindi è anche chiamato resistore. Quando è confezionato in un circuito integrato, può anche essere chiamato resistore integrato.
Nel chip ceramico avanzato del resistore di rete, sono presenti elettrodi metallici a ciascuna estremità per collegare gli elementi resistivi a film spesso. Tipicamente, il chip contiene più resistori di dimensioni simili contemporaneamente, il che lo rende ideale per i circuiti di memoria digitale.
Condensatore a chip
I condensatori a chip sono anche chiamati condensatori ceramici a chip multistrato (MLCC) o condensatori monolitici, che hanno la forma di blocchi rettangolari. Si tratta di un chip ceramico formato impilando diaframmi dielettrici ceramici con elettrodi stampati (elettrodi interni) in modo sfalsato, e quindi sinterizzandoli ad alta temperatura in una volta sola.
Quindi uno strato di metallo (elettrodo esterno) viene sigillato su entrambe le estremità del chip per formare una struttura di tipo monolitico, da cui il nome condensatore monolitico. È un dispositivo di accumulo di energia e l'unità di capacità è Farad (F).
Induttore a chip
Gli induttori a chip, come i condensatori a chip, hanno molti nomi, come induttori di potenza, induttori ad alta corrente, induttori ad alta potenza a montaggio superficiale, ecc.
La sua funzione principale è quella di convertire l'energia elettrica in energia magnetica e immagazzinarla come componente di base a montaggio superficiale. L'unità di induttanza è H. Esistono due tipi di induttori a chip: con copertura magnetica e senza magnetico copertura. Sono composti principalmente da isolante e filo smaltato.
Trasformatore SMD
Un trasformatore è un tipo di dispositivo per la generazione di corrente alternata, prodotto sulla base della legge di induzione elettromagnetica di Faraday.
Sebbene i trasformatori SMD siano diversi dai trasformatori convenzionali in termini di tensione, corrente, capacità degli avvolgimenti, ecc., poiché la struttura generale e il principio sono gli stessi, non faremo distinzioni più dettagliate.
Diodi e transistor
I diodi sono composti da due materiali semiconduttori, hanno una conduttività unidirezionale e sono componenti polarizzati. Pertanto, la corrente che entra dall'elettrodo positivo incontra una resistenza trascurabile. Ma se avviene il contrario, e la corrente entra attraverso il polo negativo, la resistenza è elevata.
Il triodo è un componente più complesso con tre elettrodi: emettitore, base e collettore. La sua funzione principale è quella di amplificare segnali elettrici deboli e allo stesso tempo mantenere stabile la tensione di uscita del circuito in SMD.
Circuito integrato a chip
I circuiti integrati SMD combinano componenti quali diodi, condensatori, induttori e resistori su piccoli semiconduttori chiamati circuiti integrati (CI).
Oscillatore a cristallo
Un oscillatore a cristallo è un dispositivo al quarzo a due terminali con un rivestimento in argento. La sua funzione è quella di generare la frequenza di oscillazione e quindi il segnale di clock del dispositivo.
