Монтаж smd компонентов

Технология поверхностного (SMT) монтажа сегодня – это краеугольный камень всей электронной промышленности. Именно она позволяет делать электронные устройства, такие как ПК, ноутбуки, смартфоны и т. д. одновременно функциональными и компактными. В этой статье рассмотрим технологический процесс монтажа SMD-компонентов, его преимущества и недостатки.

Общая характеристика SMT-технологии

Технология поверхностного монтажа SMT (от англ. Surface Mount Technology – Технология монтажа на поверхность) появилась в 60-х годах прошлого века в связи с усложнением и миниатюризацией электронных устройств. Использовавшийся до нее метод сквозной установки не позволял использовать обе поверхности печатной платы, что ограничивало функциональность конечной продукции.

Иногда в русскоязычной литературе в качестве синонима SMT используется аббревиатура SMD, но это не совсем корректно. SMD расшифровывается как Surface Mount Device – устройство, монтируемое на поверхность. То есть это именно сам электронный компонент, устанавливаемый на печатную плату, например, конденсатор, резистор и т. д. Из-за небольших размеров и особенностей конструкции их еще называют чип-компонентами.

Суть монтажа SMD-компонентов заключается в том, что они припаиваются своими контактами к контактным площадкам, расположенным на поверхности печатной платы. При этом их соединение обеспечивается исключительно припоем, без использования сквозных монтажных отверстий. Благодаря этому данная технология обладает следующими преимуществами перед сквозным монтажом:

• отсутствие необходимости в дополнительном сверлении отверстий для монтажа компонентов, что в некоторых случаях упрощает процесс проектирования и производства печатных плат;
• возможность устанавливать компоненты с двух сторон печатной платы, тем самым оптимальнее использовать ее поверхность и сделать конечное устройство более компактным;
• сокращение размеров электронных компонентов и увеличение площади их размещения, что также способствует минимизации конечных устройств, а также повышение сложности схемы без увеличения ее размера;
• более глубокая автоматизация процесса изготовления электронных устройств, способствующая сокращению производственных издержек и повышению качества готовой продукции.

Однако, эти преимущества актуальны для средне-и крупносерийного производства. В единичном и мелкосерийном производстве, а также в ремонте электронной продукции поверхностный монтаж SMD-компонентов создает определенные проблемы:

• высокая плотность расположения и небольшие размеры SMD-компонентов осложняют их установку и демонтаж ручным способом;
• небольшое расстояние между компонентами и их выводами увеличивают вероятность образования перемычек (мостов припоя), нарушающих электронную схему;
• поверхностный монтаж требует высокой точности и аккуратности при нанесении припоя, чего сложно добиться ручным способом;
• значительная деформация печатной платы может привести к отрыву электронного компонента от ее поверхности.

Кроме того, при изготовлении электронной продукции, подвергаемой интенсивному механическому воздействию (ударам, вибрации и т. д.), соединение компонентов с поверхностью печатной платы, обеспечиваемое исключительно припоем, может быть нарушено. В таких случаях, в основном для массивных компонентов, приходится использовать дополнительные методы фиксации – такие, как заливка компаундом, приклеивание и т. д.

Технологические этапы поверхностного монтажа

Монтаж SMD-компонентов на печатную плату применяется преимущественно в средне- и крупносерийном производстве, поэтому рассмотрим основные этапы этого процесса именно на предприятии.

• Нанесение припоя. На этом этапе паяльный состав в виде пасты (припой плюс флюс и другие вспомогательные компоненты) наносится на заранее подготовленную и очищенную печатную плату. В зависимости от особенностей и размера производства данная операция выполняется с помощью ручных трафаретов, трафаретных принтеров или систем автоматического дозирования.
• Установка компонентов. Далее с помощью автоматических установщиков электронные компоненты извлекаются из ленты и устанавливаются на поверхность печатной платы. Иногда, для дополнительной фиксации перед пайкой на под корпус компонента наносится клей. Корректное позиционирование компонентов в момент установки осуществляется с помощью системы оптического контроля.
• Пайка. После установки компонентов на печатную плату она отправляется в печь для оплавления припоя. В зависимости от размера и количества ПП это могут быть печи инфракрасного или конвекционного оплавления, а также установки для пайки волной (используются преимущественно для смешанного поверхностно-сквозного монтажа). Особое значение на этом этапе имеет выбор температурного профиля, обеспечивающего эффективное расплавление паяльной пасты, активацию флюса, а также защиту чувствительных компонентов от теплового удара.
• Отмывка. Используется перед нанесением покрытий, для ответственных изделий или изделий, которые будут работать в экстремальных условиях. После пайки на поверхности печатной платы остаются частицы флюса и других загрязнений. Они могут повредить контактные площадки, вызвать замыкание между соседними контактами ли просто сделать конечное изделие неаккуратным. Поэтому после застывания припоя платы с припаянными компонентами отмываются от загрязнений и высушиваются в специальных установках. В массовом производстве отмывка не используется, так как применяются специальные безотмывные пасты.
• Нанесение защитных покрытий. Для защиты металлических поверхностей контактных площадок от воздействия влаги и агрессивных веществ они покрываются специальными составами – лаками, силиконовыми покрытиями и т. д. Их нанесение осуществляется кистью, распылением или методом селективной влагозащиты с использованием автоматизированных установок. Этот этап необходим для защиты изделий, которые будут работать в экстремальной среде.

Помимо этих основных этапов технологический процесс поверхностного монтажа может включать множество промежуточных стадий – например, рентгеновский контроль печатных плат, испытания конечных изделий на устойчивость к климатическим, температурным, механическим и иным нагрузкам, маркировка ПП и т. д. Этапность SMD-технологии на конкретном предприятии определяется особенностями производства, требованиями к качеству конечной продукции и иными факторами.

Таким образом, метод поверхностного монтажа благодаря своей технологичности, высокой степени автоматизации является приоритетным в промышленном производстве серийной электронной продукции. В компании «Ассемрус» вы можете найти оборудование, расходные материалы и комплектующие для этого, а также получить профессиональную консультацию по организации производственной линии на своем предприятии.