تسلا الکترونیک

تکنولوژی نصب سطحی SMT

مزایا ، معایب و استاندارد های طراحی مدارات الکترونیکی با قطعات SMD

نوشته شده توسط :
مهندس محمد علی نکوئی

یکی از الزامات تکنولوژی های جدید ، کاهش فضا و ابعاد آنهاست ، خصوصا در سیستم هایی که باید قابل حمل باشند ، وزن و ابعاد مساله بسیار مهمی است ، از طرفی افزایش سرعت تولید و کاهش هزینه ها در هرصنعتی امری حیاتی است . برای اینکه بتوان با افزایش سرعت تولید و کاهش هزینه ها سودآوری محصولات الکترونیکی را افزایش داد راهکارهای بسیاری ارائه شده است ، یکی از متداول ترین این روش ها استفاده از فرایند مونتاژ و تولید اتوماتیک با استفاده از تکنولوژی نصب سطحی است ، که علاوه بر مزایای کاهش سایز و وزن ، باعث بهبود عملکرد مدار در موارد بسیاری نیز میشود .

تکنولوژی نصب سطحی یا Surface Mount Technology که به اختصار SMT نامیده می شود به مجموعه فرایندهایی اطلاق میگردد که با استفاده از قطعات نصب سطحی یا همان Surface Mount Device ( به اختصار SMD نامیده میشوند ) جهت تولید بردهای الکترونیکی استفاده ایجاد شده است. این قطعات برخلاف قطعات تکنولوژی DIP دارای پایه های کوتاه تر بوده و نیازی به سوراخ کاری برای پایه ها نمی باشد.

در این مجموعه فرایندها ، که شامل طراحی ، تولید برد ، مونتاژ و لحیم کاری قطعات میباشد ، سعی شده تا علاوه بر کوچک کردن المان ها که موجب کوچک تر شدن برد و کاهش هزینه ها نیز میگردد ، امکان مونتاژ تمام اتوماتیک ماشینی ممکن باشد. با استفاده از مونتاژ ماشینی ، علاوه بر افزایش چند برابری سرعت تولید و کاهش خطا ، به دلیل حذف نیروی انسانی هزینه های تولید نیز به شدت کاهش می یابد.

تکنولوژی نصب سطحی به دلیل کوچک تر کردن و فشرده تر کردن بردهای الکترونیکی ، موجب ، کاهش نویز پذیری و افزایش فرکانس کاری مدارات شده اند.

برای اینکه چنین بردهایی را طراحی و تولید کنیم ، باید با استانداردهای قطعات نصب سطحی یا همان اس ام دی آشنا باشیم و با هر ابزار طراحی برد که کار میکنیم ( Altium , Eagle , Proteus , .. (   

SMD SIZE

مقاومت های نصب سطحی – SMD Resistors

مقاومت های نصب سطحی در ابعاد متنوعی تولید میشود ، که هر کدام با یک کد 4 رقمی مشخص شده اند، دو رقم اول مشخص کننده طول و دو رقم بعدی عرض را مشخص میکند ( به mill که هر mill معادل 0.0254 میلیمتر است ) 

پارامتر مهم در مورد مقاومت ها توان حرارتی آنهاست ، طبیعی است که با کوچکتر شدن مقاومت ها توان حرارتی قطعه نیز کاهش می یابد. 

resistor packages

خازن های نصب سطحی – SMD Capacitors

مشابه آنچه برای مقاومت ها گفته شد ، برای ابعاد خازن ها نیز صادق است ، خازن ها بسته به نوع ماده دی الکتریکی و پلاریته دار بودن یا نبودن آنها انواع متعددی دارند ، به طور مثال خازن های سرامیکی را درسایز های مشابه مقاومت ها تا سایز 1206 میتوانید تا ظرفیت 10 میکرو فاراد در بازار بیابید.

اگر ظرفیت های بالاتر نیاز دارید خازن های تانتالیوم و آلومینیومی میتوانند انتخاب های بعدی شما باشند که هر کدام مزایا و معایب خاص خود را دارند ، از طرفی استاندارد های خاصی برای اندازه و ابعاد هر یک وجود دارد ، به طور مثال خازن های تانتالیوم را با حروف کد های انگلیسی نام گذاری میکنند که معرف سایز آنهاست.

طبیعی است که قیمت خازن های تانتالیوم به مراتب بالاتر از خازن های دیگر است .

نکته مهم : توجه کنید که در خازن های تانتالیوم ، خط رنگی یک سمت نشانه قطب مثبت + است.

ترانزیستورهای نصب سطحی – SMD Transistors

ترانزیستورها بسته به نوع و توان در پکیج های متنوعی تولید میشوند که براساس دیتاشیت آنها میتوانید فوت پرینت هریک را ایجاد کنید ، اما پرکاربرد ترین فوت پرینت برای ترانزیستورها SOT-23 و SOT223 است

مدارات مجتمع نصب سطحی – SMD ICs

مدارات مجتمع نیز از گستردگی بسیار زیادی در نوع و شکل پایه ها برخوردارند ، در اگثر نرم افزارهای طراحی برد مانند آلتیوم ( پروتل ) کتابخانه هایی به تفکیک شرکت تولید کننده و نوع هر قطعه وجود دارد که فوت پرینت و مدل شماتیک هر آی سی را در اختیار شما میگذارد ، فقط توجه کنید که هر قطعه میتواند چندین شکل پایه ای متفاوت داشته باشد ، به طور مثال اکثر میکروکنترلرها هم به صورت TQFP و هم به صورت BGA ممکن است تولید شوند ، این مدل ها را به کمک کدهایی که در ادامه نام هر تراشه بر روی آن نوشته میشود میتوانید با استفاده از اطلاعات دیتاشیت قطعه تفکیک کنید.

برای نمونه SO-8 و SO-16 فوت پرینت های رایج در آی سی هایی که در دوطرف پایه دارند می باشند

پکیج هایی که در چهار طرف پایه دارند تحت عنوان های TQFP  و PQFP عرضه می شوند ، پکیج TQFP به دلیل داشتن پایه کمتر برای مونتاژ دستی مناسب تر است خصوصا اگر نیاز به ساخت نمونه دارید ، پکیچ PQFP معمولا برای تراشه هایی با بیش از 208 پایه استفاده میشود و پایه های آن ها نیز بسیار ظریف بوده و به راحتی خم میشود.

 

فوت پرینت ای سی

با استفاده از قطعاتی با تکنولوژی شبکه آرایه توپی یا BGA شما میتوانید از سطح زیر آی سی به عنوان پایه های قطعه استفاده کنید ، این روش به شدت سایز تراشه ها را کاهش میدهد ، اما طراحی برد را پیچیده و چاپ برد را پرهزینه و مونتاژ را سخت می نماید ، این قطعات عموما در تجهیزات تجهیزات تراکم بالا کاربرد دارند .

آی سی های BGA

چگونه قطعات اس ام دی را مونتاژ کنیم ؟

فرایند مونتاژ قطعات SMD بسته به نیاز میتواند هم به صورت دستی و هم به صورت ماشینی ( تمام اتوماتیک و نیمه اتوماتیک ) انجام شود.

در مونتاژ دستی ، شما میتوانید به صورت خیلی ساده و با کمی مهارت با ابزارهای زیر این کار را انجام دهید.

1- هویه با دمای قابل کنترل

2- مایع فلاکس (برای حذف اکسید قلع که در دمای لحیم کاری اتفاق می افتد)

3- پنس (برای نگه داشتن قطعات) 

4- سیم قلع کش (برای جمع کردن قطع اضافی)

این همه آن چیزی است که نیاز دارید ، درصورتی که بخواهید قطعات را بازکنید ، قطعا به یک هیتر (دمنده هوای داغ با دمای قابل کنترل) نیز نیاز پیدا خواهید کرد 

 

برای مونتاژ دستی در تیراژ های بالا ، بهتر است از استنسیل و خمیر قلع استفاده کنید ، استنسیل یک شابلون آلومینیومی (گاها مسی) است که خمیر قلع از آن عبور کرده و روی پدهای برد قرار میگیرد ، سپس کافی است قطعات را در جای خود قرار دهید و با گرم کردن برد ، خمیر قطع ذوب شده و قطعات را به برد لحیم می نماید.

در مونتاژ اتوماتیک و نیمه اتوماتیک مشابه مونتاژ دستی با استنسیل عمل می شود با این تفاوت که چینش قطعات روی برد با استفاده از ماشین های Pick & Place  (بردار و بزار!) انجام میشود که قطعات را با سرعت زیادی تفکیک و درجای خود قرار میدهد ، سپس برد را به کوره مخصوص هدایت میکنند تا قلع ذوب و قطعات به برد متصل شوند.

آبکاری لبه بیرونی
تکنیک های طراحی PCB : آبکاری دیواره ها

آبکاری لبه یا Side Plating یکی از تکنیک های شیلد کردن در بردهای فرکانس بالاست ، این فرایند که توسط کارخانه های تولید برد مدارچاپی انجام می شود مشابه آبکاری ویاها و سوراخ هاست اما نکاتی دارد که باید برای طراحی برد آنها را بدانید

ادامه مطلب »

این مطلب را به اشتراک بگذارید

0 0 vote
امتیاز شما به این مقاله
Subscribe
Notify of
guest
0 Comments
Inline Feedbacks
View all comments
×

سلام

اگر نیاز به راهنمایی درباره محصولات و خدمات ما دارید از طریق واتساپ با متخصصین ما تماس بگیرید

× چگونه می‌توانم به شما کمک کنم؟