Поверхностный монтаж или SMD-монтаж (сокр. от ) — технология изготовления электронных изделий на 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 () и SMD-технология (от  — прибор, монтируемый на поверхность), а компоненты для поверхностного монтажа также называют «чип-компонентами» или «компонентами, монтируемыми на поверхность» (КМП). ТМП является наиболее распространённым на сегодняшний день методом конструирования и сборки электронных узлов на печатных платах. Основным отличием ТМП от «традиционной» технологии — сквозного монтажа в отверстия — является то, что компоненты монтируются на поверхность печатной платы только со стороны токопроводящих дорожек и для этого не требуются отверстия. Сквозной монтаж и ТМП могут комбинированно использоваться на одной печатной плате. Преимущества ТМП проявляются благодаря комплексу особенностей элементной базы, методов конструирования и технологических приёмов изготовления печатных узлов.

Технология Электронные компоненты, используемые для поверхностного монтажа, называют SMD-компонентами или КМП (от компонент, монтируемый на поверхность).

Технологический процесс;

Типовая последовательность операций в ТМП включает: изготовление печатной платы; нанесение паяльной пасты на контактные площадки платы: дозирование пасты из специального шприца вручную или на станке в единичном и мелкосерийном производстве; трафаретная печать в серийном и массовом производстве; установка компонентов на плату; групповая пайка методом оплавления пасты в печи (преимущественно методом конвекции, а также инфракрасным нагревом или нагревом в паровой фазе); очистка (мойка) платы (выполняется или нет в зависимости от активности 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 струёй нагретого воздуха или азота.

Во время пайки важно обеспечить правильное изменение температуры во времени (термопрофиль), чтобы: избежать термоударов; обеспечить хорошую активацию флюса; обеспечить хорошее смачивание поверхностей припоем. Разработка термопрофиля (термопрофилирование) в настоящее время приобретает особую важность в связи с распространением бессвинцовой технологии. При бессвинцовой технологии «окно» процесса (разница между минимальной необходимой и максимально допустимой температурой термопрофиля) значительно у́же из-за повышенной температуры плавления припоя.

Материалы Одним из важнейших технологических материалов, применяемых при поверхностном монтаже, является паяльная паста (также иногда называемая «припойной пастой»). Паяльная паста представляет собой смесь порошкообразного припоя с органическими наполнителями, включающими флюс. Назначение паяльной пасты: выполнение роли флюса (паста содержит флюс): удаление оксидов с поверхности под пайку; снижение поверхностного натяжения для лучшей 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); фиксирование компонентов на плате (за счёт клеящих свойств пасты).

История

Технология поверхностного монтажа начала своё развитие в 1960-х годах, и получила широкое применение к концу 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 паялись теперь непосредственно к поверхности печатной платы.

С развитием автоматизации, поверхностный монтаж (наряду со смешанным) стал доминировать (с 2000-х) в производстве электронной техники.

Преимущества поверхностного монтажа С точки зрения технологии, у поверхностного монтажа следующие достоинства перед сквозным: отсутствие либо очень малая длина выводов у компонентов: нет необходимости в их обрезке после монтажа; меньшие габариты и масса компонентов; нет необходимости прогрева припоя внутри металлизированного отверстия; нет необходимости в сверлении отверстий в плате для каждого компонента; можно использовать для монтажа обе стороны платы; более простая и легко поддающаяся автоматизации процедура монтажа: нанесение паяльной пасты, установка компонента на плату и групповая пайка являются разнесёнными во времени технологическими операциями; можно использовать печатные платы с металлическим основанием для рассеивания тепла от компонентов, а также электромагнитной экранизации.

Из этих достоинств также вытекают: высокая плотность монтажа, как за счёт меньших габаритов компонентов, так и за счёт меньшего количества отверстий в плате и меньшей площади контактных площадок; улучшение массо-габаритных характеристик готового изделия; улучшение электрических характеристик: за счёт отсутствия выводов и уменьшения длины дорожек снижаются паразитные ёмкости и индуктивности, уменьшается задержка в сигналах сверхвысокой частоты; снижение себестоимости готовых изделий.

Недостатки Недостатки поверхностного монтажа перед сквозным: производство требует более сложного и дорогого оборудования; при ручной сборке — например, единичных и малосерийных изделий, — поверхностный монтаж требует более высокой квалификации и специальных инструментов; высокие требования к качеству и условиям хранения технологических материалов; при проектировании топологии печатных плат необходимо учитывать не только электрические, но и тепловые, а иногда и механические характеристики элементов. Это связано с высокой плотностью монтажа, а также с тем фактом, что компоненты и печатная плата часто имеют непосредственный тепловой контакт, и при этом различные коэффициенты теплового расширения, что может привести к появлению перенапряжений, короблению и отрыву элементов; при групповой пайке требуется обеспечивать очень точное соблюдение температуры и времени нагрева, во избежание перегрева компонентов либо появления непропаянных участков. Качество групповой пайки ещё зависит и от топологии печатной платы, что также нужно учитывать при её проектировании.

Размеры и типы корпусов

Электронные компоненты для поверхностного монтажа (SMD компоненты) выпускаются различных размеров и в разных типах корпусов: двуконтактные: прямоугольные пассивные компоненты (резисторы и конденсаторы): 0,4 × 0,2 мм (дюймовый типоразмер — 01005); 0,6 × 0,3 мм (0201); 1,0 × 0,5 мм (0402); 1,6 × 0,8 мм (0603); 2,0 × 1,25 мм (0805); 3,2 × 1,6 мм (1206); 3,2 × 2,5 мм (1210); 4,5 × 3,2 мм (1812); 4,5 × 6,4 мм (1825); 5,6 × 5,0 мм (2220); 5,6 × 6,3 мм (2225); цилиндрические пассивные компоненты (резисторы и диоды) в корпусе EN 140401-803: Melf (MMB) 0207, L = 5.8 мм, Ø = 2.2 мм, 1.0 Вт, 500 В; MiniMelf (MMA) 0204, L = 3.6 мм, Ø = 1.4 мм, 0.25 Вт, 200 В; MicroMelf (MMU) 0102, L = 2.2 мм, Ø = 1.1 мм, 0.2 Вт, 100 В; танталовые конденсаторы: тип A (EIA 3216-18) — 3,2 × 1,6 × 1,6 мм; тип B (EIA 3528-21) — 3,5 × 2,8 × 1,9 мм; тип C (EIA 6032-28) — 6,0 × 3,2 × 2,2 мм; тип D (EIA 7343-31) — 7,3 × 4,3 × 2,4 мм; тип E (EIA 7343-43) — 7,3 × 4,3 × 4,1 мм; диоды (, сокр. ): SOD-323 — 1,7 × 1,25 × 0,95 мм; SOD-123 — 2,68 × 1,17 × 1,60 мм; трёхконтактные: транзисторы с тремя короткими выводами (): SOT-23 — 3 × 1,75 × 1,3 мм; SOT-223 — 6,7 × 3,7 × 1,8 мм (без выводов); DPAK (TO-252) — корпус (трёх- или пятиконтактные варианты), разработанный компанией Motorola для полупроводниковых устройств с большим выделением тепла; D2PAK (TO-263) — корпус (трёх-, пяти-, шести-, семи- или восьмивыводные варианты), аналогичный DPAK, но больший по размеру (как правило габариты корпуса соответствуют габаритам TO220); D3PAK (TO-268) — корпус, аналогичный D2PAK, но ещё больший по размеру; с четырьмя выводами и более: выводы в две линии по бокам: ИС с выводами малой длины (, сокращённо SOIC), расстояние между выводами 1,27 мм; TSOP () — тонкий SOIC (тоньше SOIC по высоте), расстояние между выводами 0,5 мм; SSOP — усаженный SOIC, расстояние между выводами 0,65 мм; TSSOP — тонкий усаженный SOIC, расстояние между выводами 0,65 мм; QSOP — SOIC четвертного размера, расстояние между выводами 0,635 мм; VSOP — QSOP ещё меньшего размера, расстояние между выводами 0,4; 0,5 или 0,65 мм; выводы в четыре линии по бокам: PLCC, CLCC — ИС в пластиковом или керамическом корпусе с выводами, загнутыми под корпус с виде буквы J на расстоянии 1,27 мм); QFP ( — квадратный плоский корпус) — квадратные плоские корпусы ИС разных размеров; LQFP — низкопрофильный QFP (1,4 мм в высоту, разные размеры); PQFP — пластиковый QFP, 44 или более вывода; CQFP — керамический QFP, сходный с PQFP; TQFP — тоньше QFP; PQFN — силовой QFP, нет выводов, площадка для радиатора; массив выводов: BGA () — массив шариков с квадратным или прямоугольным расположением выводов, обычно на расстоянии 1,27 мм; LFBGA — низкопрофильный FBGA, квадратный или прямоугольный, шарики припоя на расстоянии 0,8 мм; CGA — корпус с входными и выходными выводами из тугоплавкого припоя; CCGA — керамический CGA; μBGA (микро-BGA) — массив шариков с расстоянием между шариками менее 1 мм; FCBGA () — массив шариков на подложке, к которой припаян сам кристалл с теплораспределителем, в отличие от PBGA (массив шариков, микросхема в пластиковом корпусе) с кристаллом внутри пластмассового корпуса микросхемы; LLP — безвыводный корпус.

См. также Монтаж компонентов на печатную плату Приложение для определения номинала SMD-компонента (Google Play)

Примечания

Ссылки Энциклопедия дефектов поверхностного монтажа // elinform.ru Основы технологии и оборудование для поверхностного монтажа // elinform.ru

Категория:Технологии электроники Категория:Пайка Категория:Технологии машиностроения