Википедия

Поверхностный монтаж: различия между версиями

Интерактивная навигация по истории
(Показать все непатрулированные изменения)
[отпатрулированная версия][непроверенная версия]
← Предыдущая правкаСледующая правка →
Содержимое удалено Содержимое добавлено
ВизуальныйВики-текст
Нет описания правки
Строка 1:
{{перенаправление|SMD|Sega Mega Drive|об игровой консоли}}
 
[[Файл:Soldering_a_0805.jpg|thumb|400px|right|Выпаивание [[конденсатор]]а типоразмера 0805]]
[[Файл:SMD capacitor.jpg|thumb|Конденсатор поверхностного монтажа на плате, [[макрофотография]]]]
'''Поверхностный монтаж''' — технология изготовления электронных изделий на [[печатная плата|печатных платах]], а также связанные с данной технологией [[методы конструирования]] печатных узлов.▼
 
▲'''Поверхностный монтаж'''  — технология изготовления электронных изделий на [[печатная плата|печатных платах]], а также связанные с данной технологией [[методы конструирования]] печатных узлов.
Технологию поверхностного монтажа печатных плат также называют ТМП (технология монтажа на поверхность), SMT (surface mount technology) и SMD-технология (от surface mounted device — прибор, монтируемый на поверхность), а компоненты для поверхностного монтажа также называют чип-компонентами. Данная технология является наиболее распространенным на сегодняшний день методом конструирования и сборки электронных узлов на печатных платах. Основным ее отличием от «традиционной» технологии [[сквозной монтаж|сквозного монтажа]] в отверстия является то, что компоненты монтируются на поверхность печатной платы, однако преимущества технологии поверхностного монтажа печатных плат проявляются благодаря комплексу особенностей элементной базы, методов конструирования и технологических приемов изготовления печатных узлов<ref> {{cite web▼
 
▲Технологию поверхностного монтажа печатных плат также называют ТМП (технология'''т'''ехнология монтажа'''м'''онтажа на поверхность'''п'''оверхность), SMT (surface{{lang-en|'''s'''urface mount'''m'''ount technology'''t'''echnology}}) и SMD-технология (от surface mounted{{lang-en|'''s'''urface device'''m'''ounted '''d'''evice}} — прибор, монтируемый на поверхность), а компоненты для поверхностного монтажа также называют «чип-компонентами». Данная технологияТМП является наиболее распространеннымраспространёгным на сегодняшний день методом конструирования и сборки электронных узлов на печатных платах. Основным ее отличием ТМП от «традиционной» технологии — [[сквозной монтаж|сквозного монтажа]] в отверстия является то, что компоненты монтируются на поверхность печатной платы,. однако преимущества технологии поверхностного монтажа печатныхПреимущества платТМП проявляются благодаря комплексу особенностей элементной базы, методов конструирования и технологических приемовприёмов изготовления печатных узлов<ref> {{cite web
| last =
| first =
Строка 24 ⟶ 26 :
== Технология ==
 
Типовая последовательность операций в технологии поверхностного монтажаТМП включает:
* Нанесениенанесение [[Паяльная паста|паяльной пасты]] на контактные площадки:
** (дозирование в единичном и мелкосерийном производстве,;
** [[Трафаретная печать|трафаретная печать]] в серийном и массовом производстве);
* Установкаустановка компонентов на плату;
* Групповаягрупповая [[Пайка|пайка]] методом оплавления пасты в печи (преимущественно методом конвекции, а также инфракрасным нагревом или нагревом в паровой фазе<ref> {{cite web
| last =
| first =
Строка 43 ⟶ 47 :
| archiveurl = http://www.webcitation.org/65XTpNdyT
| archivedate = 2012-02-18
}}</ref>);
* Мойкаочистка (мойка) платы (выполняется или нет в зависимости от активности [[Флюс (пайка)|флюса]]) и нанесение защитных покрытий.
 
В единичном производстве, при ремонте изделий и при монтаже компонентов, требующих особой точности, как правило, в мелкосерийном производстве также применяется индивидуальная пайка струей нагретого воздуха или [[Азот|азота]].
 
Одним из важнейших технологических материалов, применяемых при поверхностном монтаже, является [[Паяльная паста|паяльная паста]] (также иногда называемая «припойной пастой»),. Паяльная паста представляющаяпредставляет собой смесь порошкообразного [[Припой|припоя]] с органическими наполнителями, включающими [[Флюс (пайка)|флюс]]. Помимо обеспечения процесса пайки припоем и подготовки поверхностей паяльная паста также выполняет задачу фиксирования компонентов до пайки за счетНазначение клеящихпаяльной свойствпасты<ref> {{cite web
| last =
| first =
Строка 64 ⟶ 68 :
| archiveurl = http://www.webcitation.org/65XTqV8Uc
| archivedate = 2012-02-18
}}</ref>.:
* выполнение роли [[Флюс (пайка)|флюса]] (паста содержит [[Флюс (пайка)|флюс]]):
** удаление оксидов с поверхности под пайку;
** снижение поверхностного натяжения для лучшей [[Смачивание|смачиваемости]] поверхностей припоем;
** улучшение растекания жидкого припоя;
** защита поверхностей от действия окружающей среды;
* обеспечения образования соединения между контактными площадками платы и электронными компонентами (паста содержит [[Припой|пропой]]);
* фиксирование компонентов на плате (за счёт клеящих свойств пасты).
 
ПриВо пайкевремя в поверхностном монтаже оченьпайки важно обеспечить правильное изменение температуры во времени (термопрофиль), чтобы избежать [[термоудар]]ов, обеспечить хорошую активацию [[Флюс (пайка)|флюса]] и смачивание поверхности [[припой|припоем]]<ref>{{cite web
| last =
| first =
Строка 82 ⟶ 93 :
| archiveurl = http://www.webcitation.org/65XTrHs4U
| archivedate = 2012-02-18
}}</ref>.:
* избежать [[термоудар]]ов;
* обеспечить хорошую активацию [[Флюс (пайка)|флюса]];
* обеспечить хорошее [[Смачивание|смачивание]] поверхностей [[припой|припоем]].
 
Разработка термопрофиля (термопрофилирование) в настоящее время приобретает особую важность в связи с распространением бессвинцовой технологии,. вПри которойбессвинцовой технологии «окно» процесса (разница между минимальной необходимой и максимально допустимой температурой термопрофиля) значительно у́же из-за повышенной [[Температура плавления|температуры плавления]] припоя.
 
КомпонентыЭлектронные компоненты, которые используютсяиспользуемые для поверхностного монтажа, называют SMD-компонентами или КМП (компонентот '''к'''омпонент, монтируемый'''м'''онтируемый на поверхность'''п'''оверхность).
 
== История ==
Технология поверхностного монтажа начала своё развитие в [[1960-е|1960-х]] и получила широкое применение к концу [[1980-е|1980-х]] годов. Одним из первопроходцев в этой технологии была [[IBM]]. Элементы были перепроектированы таким образом, чтобы уменьшить контактные площадки или выводы, которые бы паялись непосредственно к поверхности печатной платы. В сравнении с традиционными, платы для поверхностного монтажа имеют повышенную плотность размещения электронных элементов, обладают меньшими расстояниями между проводниковыми элементами и контактными площадками. Часто припоя достаточно для установки компонента на плату, однако элементы на нижней ("второй") стороне платы необходимо приклеивать. Компоненты поверхностного монтажа (Surface-mounted devices (SMDs)) зачастую имеют небольшой вес и размер. Технология поверхностного монтажа зарекомендовала себя в повышении автоматизации производства, уменьшении трудоёмкости и увеличении продуктивности. Компоненты поверхностного монтажа могут быть в 4-10 раз меньше, и на 25-50% дешевле, чем аналогичные компоненты для монтажа в отверстия.
 
Технология поверхностного монтажа начала своё развитие в [[1960-е|1960-х]] и получила широкое применение к концу [[1980-е|1980-х]] годов. Одним из первопроходцев в этой технологии была компания «[[IBM]]». Электронные компоненты были изменены таким образом, чтобы уменьшить контактные площадки или выводы, которые бы паялись непосредственно к поверхности печатной платы.
== Преимущества ==▼
* Снижение массы и размеров печатных узлов за счет отсутствия выводов у компонентов или их меньшей длины, а также увеличения плотности компоновки и трассировки, уменьшения размеров самой элементной базы и уменьшения шага выводов. Плотность компоновки и выводов в данной технологии удается увеличить, в частности, за счет отсутствия необходимости места для контактных площадок вокруг отверстий.▼
* Улучшение электрических характеристик: за счет уменьшения длины выводов и более плотной компоновки значительно улучшается качество передачи слабых и высокочастотных сигналов, снижается паразитная ёмкость и индуктивность.▼
* Лучшая ремонтопригодность, поскольку упрощается очистка контактных поверхностей от припоя и отсутствует необходимость в прогреве припоя внутри металлизированного отверстия. Однако, ремонт в поверхностном монтаже требует специализированного инструмента и предполагает правильное применение технологических режимов.▼
* Возможность размещения деталей на обеих сторонах печатной платы.▼
* Меньшее число отверстий, которое необходимо выполнить в плате.▼
* Повышение технологичности, в сравнении с монтажом в отверстия процесс легче поддается автоматизации.▼
* Существенное снижение себестоимости серийных изделий.▼
 
[[File:Componentes.JPG|thumb|300px|Сравнение «традиционных» и SMD электронных компонентов]]
== Недостатки ==▼
 
Плотность размещения электронных компонентов на платах поверхностного монтажа выше, чем у традиционных плат. Также меньше расстояние между проводниковыми элементами и контактными площадками.
* Повышенные требования к качеству проектирования топологии [[Печатная плата|печатных плат]], вынуждающие учитывать распределение тепловых полей за счёт разных [[теплоёмкость|теплоёмкостей]] и [[теплопроводность|теплопроводностей]] элементов рисунка (коробление с отрывами) и обеспечивать рациональным выбором геометрии примерно равную скорость нагрева отдельных её участков (напр., таких, как выводы одного компонента) при технологических операциях групповой пайки, для предотвращения брака на этом этапе (напр., «[[эффект надгробного камня]]»).▼
 
* Повышенные требования к точности температуры пайки и ее зависимости от времени, поскольку при групповой пайке нагреву подвергается весь компонент.▼
Электронные компоненты, установленные на верхнюю часть платы, удерживаются за счёт [[Адгезия|адгезии]] к пропою. Однако силы адгезии к припою недостаточно для удерживания компонентов при установке на нижнюю часть платы — требуется приклеивание. Паяльные пасты содержат требуемые клеящие вещества.
* Жесткая связка безвыводных компонентов и материала печатных плат, которые имеют заметно отличающиеся [[Коэффициент теплового расширения|коэффициенты теплового расширения]], приводящая при воздействии в процессе эксплуатации больших перепадов температур к возникновению механических напряжений вплоть до разрушения элементов конструкции. Что, соответственно, снижает надёжность устройств, эксплуатируемых в экстремальных условиях, и требует особой тщательности при проектировании печатных плат и использования определённых технологических приёмов при производстве.▼
 
* Высокие начальные затраты, связанные с созданием опытных образцов из-за необходимости наличия специального оборудования (инструментария) для единичного и опытного производства.▼
Компоненты поверхностного монтажа ({{lang-en|'''s'''urface-'''m'''ounted '''d'''evices}}, {{lang-en2|SMDs}}) зачастую имеют небольшой вес и размер.
* Высокие требования к качеству и условиям хранения технологических материалов.▼
 
Технология поверхностного монтажа зарекомендовала себя благодаря своим достоинствам:
* повышение автоматизации производства;
* уменьшение [[Трудоёмкость|трудоёмкости]];
* увеличение продуктивности.
 
Компоненты поверхностного монтажа могут быть в 4‑10 раз меньше, и на 25‑50% дешевле аналогичных компонентов для монтажа в отверстия.
 
▲== Преимущества и недостатки ==
 
Достоинства ТМП:
▲* Снижениеснижение массы и размеров печатных узлов за счетсчёт отсутствия выводов у компонентов или их меньшей длины, а также увеличения плотности компоновки и трассировки, уменьшения размеров самой элементной базы и уменьшения шага выводов. Плотность компоновки и выводов в данной технологии удаетсяудаётся увеличить, в частности, за счетсчёт отсутствия необходимости места для контактных площадок вокруг отверстий.;
▲* Улучшениеулучшение электрических характеристик: за счетсчёт уменьшения длины выводов и более плотной компоновки значительно улучшается качество передачи слабых и высокочастотных сигналов, снижается [[Паразитная ёмкость|паразитная ёмкость]] и [[индуктивность.]];
▲* Лучшаялучшая [[ремонтопригодность]], поскольку упрощается очистка контактных поверхностей от припоя и отсутствует необходимость в прогреве припоя внутри металлизированного отверстия. Однако, ремонт в поверхностномТМП монтажеплат требует специализированного инструмента и предполагает правильное применение технологических режимов.;
▲* Возможностьвозможность размещения деталей на обеих сторонах печатной платы.;
▲* Меньшееменьшее число отверстий, которое необходимо выполнить в плате.;
▲* Повышениеповышение технологичности, впо сравнениисравнению с монтажом в отверстия — процесс легче поддаетсяподдаётся автоматизации.;
▲* Существенноесущественное снижение себестоимости серийных изделий.
 
▲== Недостатки ==ТМП:
▲* Повышенныеповышенные требования к качеству проектирования топологии [[Печатная плата|печатных плат]], вынуждающие учитывать распределение тепловых полей за счёт разных [[теплоёмкость|теплоёмкостей]] и [[теплопроводность|теплопроводностей]] элементов рисунка (коробление с отрывами) и обеспечивать рациональным выбором геометрии примерно равную скорость нагрева отдельных её участков (напр.например, таких, как выводы одного компонента) при технологических операциях групповой пайки, для предотвращения брака на этом этапе (напр.например, «[[эффект надгробного камня]]»).;
▲* Повышенныеповышенные требования к точности температуры пайки и еееё зависимости от времени, поскольку при групповой пайке нагреву подвергаетсяподвергаются весьвсе компонент.компоненты;
▲* Жесткаяжёсткая связка безвыводных компонентов и материала печатных плат, которые имеют заметно отличающиеся [[Коэффициент теплового расширения|коэффициенты теплового расширения]], приводящая при воздействии в процессе эксплуатации больших перепадов температур к возникновению [[Механическое напряжение|механических напряжений]] вплоть до разрушения элементов конструкции. Что, соответственно, снижает надёжность устройств, эксплуатируемых в экстремальных условиях, и требует особой тщательности при проектировании печатных плат и использования определённых технологических приёмов при производстве.;
▲* Высокиевысокие начальные затраты, связанные с созданием опытных образцов из-за необходимости наличия специального оборудования (инструментария) для единичного и опытного производства.;
▲* Высокиевысокие требования к качеству и условиям хранения технологических материалов.
 
== Размеры и типы корпусов ==
 
{{main|Типы корпусов микросхем}}
 
[[Файл:Photo-SMDcapacitors.jpg|thumb|200px|right|SMD-конденсаторы (слева) по сравнению с двумя выводными конденсаторами (справа)]]
 
КомпонентыЭлектронные компоненты для поверхностного монтажа (SMD компоненты) выпускаются различных размеров и в разных типах корпусов:
* двуконтактные:
** прямоугольные пассивные компоненты ([[резистор]]ы и [[конденсатор]]ы):
Строка 125 ⟶ 159 :
*** 5,6 × 5,0 мм (2220);
*** 5,6 × 6,3 мм (2225);
** цилиндрические пассивные компоненты ([[резистор]]ы и [[диод]]ы) в корпусе {{нп3|MELF_electronic_components|MELF}}:<ref>EN 140401-803</ref>:
*** Melf (MMB) 0207, L = 5.8 [[милли-|м]][[Метр|м]], Ø = 2.2 [[милли-|м]][[Метр|м]], 1.0 [[Ватт (единица измерения)|Вт]], 500 [[Вольт (единица измерения)|В]];
*** Melf (MMB) 0207 L=5.8mm, Ø=2.2mm (1.0W 500V)
*** MiniMelf (MMA) 0204 , L = 3.6mm6 мм, Ø = 1.4mm4 мм, (0.25W25 200V)Вт, 200 В;
*** MicroMelf (MMU) 0102 , L = 2.2mm2 мм, Ø = 1.1mm1 мм, (0.2W2 Вт, 100 100V)В;
** [[Тантал (элемент)|танталовые]] конденсаторы:
*** тип A (EIA 3216-18) — 3,2 × 1,6 × 1,6 мм;
Строка 147 ⟶ 181 :
* с четырьмя выводами и более:
** выводы в две линии по бокам:
*** [[Интегральная схема|ИС]] с выводами малой длины ({{lang-en|small-outline integrated circuit}}, сокр.сокращённо [[SOIC]]), расстояние между выводами 1,27 мм;
*** [[TSOP]] ({{lang-en|thin small-outline package}}) — тонкий SOIC (тоньше SOIC по высоте), расстояние между выводами 0,5 мм;
*** [[SSOP]] — усаженый SOIC, расстояние между выводами 0,65 мм;
Строка 174 ⟶ 208 :
 
== Ссылки ==
 
* [http://www.elinform.ru/articles_58.htm Энциклопедия дефектов поверхностного монтажа]
* [http://www.elinform.ru/articles_4.htm Основы технологии и оборудование для поверхностного монтажа]
Источник — https://ru.wikipedia.org/wiki/Поверхностный_монтаж