A aplicação e as tendências futuras da tecnologia de montagem de superfície (SMT) na fabricação de PCB

A aplicação e as tendências futuras da tecnologia de montagem de superfície (SMT) na fabricação de PCB

Introdução
A tecnologia de montagem superficial (SMT), como processo central da fabricação eletrônica moderna, mudou completamente as limitações da tecnologia tradicional de montagem através de buracos (THT).Montando diretamente componentes eletrónicos sem fios ou com fios curtos na superfície de placas de circuitos impressos (PCBS), SMT alcança alta densidade, alto desempenho e miniaturização de produtos eletrônicos.Este artigo analisará de forma abrangente a aplicação da SMT na fabricação de PCB a partir de aspectos como o fluxo de processo, vantagens técnicas, desafios e tendências futuras.

I. Processo tecnológico do PCB SMT
O processo básico da SMT inclui etapas como a preparação do material, a impressão de pasta de solda, a montagem de componentes, a solda por refluxo e a inspeção e reparação,que podem ser especificamente divididos nos seguintes elos principais::

Paste de solda de serigrafia
Usar uma malha de aço e uma máquina de serigrafia para imprimir com precisão a pasta de solda nas almofadas do PCB. A uniformidade da pasta de solda afeta diretamente a qualidade da soldagem.É necessário assegurar que não faltem impressões ou adesões através de inspecção óptica (SPI) 136.

Instalação de componentes
A máquina de colocação da tecnologia de montagem de superfície (SMT) coloca os componentes de montagem de superfície (SMD) na posição da pasta de solda através de um sistema de visão de alta precisão e de um braço mecânico.Para placas de duas faces, é necessário distinguir entre os lados A e B e podem ser utilizadas pastas de solda de ponto de fusão diferentes ou adesivos vermelhos para fixação 35.

Soldadura por refluxo
No forno de solda de refluxo, a pasta de solda forma juntas de solda após pré-aquecimento, fusão e resfriamento.O controlo preciso da curva de temperatura é a chave para evitar uma falsa solda ou danos térmicos aos componentes. 68

Inspecção e reparação
A qualidade da soldagem é inspeccionada por inspecção óptica automática (AOI), inspecção por raios-X, etc., e os pontos de soldagem defeituosos são reparados.Os circuitos complexos ainda necessitam de testes funcionais para assegurar a fiabilidade 68.

Para o processo de montagem misto (SMT combinado com componentes de perfuração), a solda por ondas ou a solda manual devem ser combinadas, como a montagem superficial primeiro e a solda por perfuração,ou uma combinação de soldadura por refluxo e de soldadura por ondas. 69

II. Vantagens técnicas da SMT
A popularidade da SMT beneficia das suas vantagens abrangentes em muitos aspectos:

Miniaturização e alta densidade
O volume dos componentes SMD é 60% menor do que o dos componentes através de buracos, e o seu peso é reduzido em 75%, aumentando significativamente a densidade de roteamento do PCB.Suportam a montagem de dois lados e reduzem a necessidade de perfuração 2410.

Características e fiabilidade de alta frequência
O projeto de chumbo curto reduz a indutividade parasitária e a capacitância e melhora a eficiência da transmissão do sinal.o desempenho anti-vibração é forte, e o tempo médio entre falhas (MTBF) é significativamente prorrogado em 27.

Custo/benefício
Reduzir o número de camadas e a área de PCB para reduzir os custos de material e transporte; a produção automatizada reduz o contributo humano e o custo global pode ser reduzido de 30% a 50%410.

Eficiência de fabrico
O processo totalmente automatizado (como a máquina de colocação que se adapta a vários componentes) reduz o tempo de preparação da produção e suporta uma produção de alta eficiência em grandes quantidades.

III. Desafios enfrentados pela SMT
Apesar das suas vantagens significativas, a SMT apresenta ainda as seguintes limitações técnicas:

Tolerância ao esforço mecânico
O tamanho da junção de solda é relativamente pequeno e é propenso a falhas em ambientes de ligação e desconexão frequentes ou de fortes vibrações.É necessário reforçar a ligação 710 em combinação com a tecnologia através de buracos.

Limitações de alta potência e dissipação de calor
Os componentes de alta potência (como transformadores) têm altos requisitos de dissipação de calor e geralmente precisam usar projetos de buracos em combinação, aumentando a complexidade do processo em 79.

Complexidade do processamento
Os requisitos de precisão de alinhamento entre camadas para PCBS de várias camadas são elevados.

IV. Tendências futuras de desenvolvimento
Maior integração e miniaturização
Com a popularidade dos pacotes 01005 e componentes ainda menores, a SMT impulsionará a miniaturização adicional dos produtos eletrónicos,ao abordar os desafios da impressão de pasta de solda e precisão de montagem 810.

Tecnologia de detecção inteligente
A inteligência artificial e a aprendizagem automática irão melhorar a capacidade de reconhecimento de defeitos dos sistemas AOI, reduzir a intervenção manual e melhorar a eficiência da detecção.

Tecnologia de fabrico híbrida
A combinação de SMT, tecnologia de furo e impressão 3D pode satisfazer os requisitos de estruturas de alta potência e complexas,tais como a concepção de placas de circuito híbrido na eletrónica automóvel 79.

Fabricação ecológica
A promoção de processos de solda e de solda a baixas temperaturas sem chumbo responde aos requisitos de protecção do ambiente, reduzindo simultaneamente o consumo de energia em 8%.

Conclusão
A tecnologia SMT, com a sua elevada eficiência, alta fiabilidade e vantagens de custo, tornou-se a pedra angular da indústria de fabrico de eletrónica.Apesar de desafios como resistência mecânica e dissipação de calor, a SMT continuará a liderar os produtos eletrónicos no sentido de um desempenho mais elevado e um tamanho menor através da inovação tecnológica e da otimização dos processos.Inteligência e ecologia serão as suas principais direcções de evolução, fornecendo um apoio técnico essencial para domínios emergentes como o 5G e a Internet das Coisas.