Под аббревиатурой SMD нередко понимают технологию поверхностного монтажа. Однако на самом деле стоит различать понятия самой технологии и компонентов, которые в ней используются. Так, Surface Mount Technology (SMT) или технология монтажа на поверхность — процесс установки электронных компонентов на поверхность печатной платы, а SMD — это Surface Mount Device, то есть сами компоненты, монтируемые на плату. Их еще называют чип-компоненты. Это светодиоды, резисторы, транзисторы, конденсаторы, стабилизаторы и некоторые другие элементы.
Технология поверхностного SMT-монтажа пришла на смену Through-hole technology — креплению электронных устройств в отверстия платы. Эта технология до сих пор применяется в мелкосерийном производстве. Крупные производители переходят на SMT, так как процесс монтажа максимально автоматизируется. Также это более выгодная технология. Компоненты можно устанавливать с двух сторон платы, сокращая их размеры и габариты готовой продукции. Не требуется предварительное сверление. Сокращается количество брака.
В светотехнике многие производители используют готовые платы с напаянными компонентами, включая светодиодные модули. При этом трудно гарантировать качество и происхождение электронных устройств на плате. Все чип-компоненты имеют стандартную форму, а из-за очень малого размера на них не наносится маркировка производителя.
Собственная SMT-линия — это возможность проектировать различные типы плат для бренда RADUGA с разным набором компонентов под определенные задачи, применять проверенные компоненты и контролировать процесс монтажа на каждом этапе.
Основные этапы SMT-монтажа
Первоначально на лист заготовки для плат с помощью трафаретного принтера наносится паяльная паста. Это вязкая масса, состоящая из припоя и канифольных смол с разнообразными химическими добавками — флюсом. В светотехнике преимущественно используются пасты, содержащие свинец, олово и серебро, так как они плавятся при меньшей температуре, что важно для светодиодов.
После нанесения печатной пасты заготовка отправляется по конвейеру в SMD-установщик, где робот размещает детали согласно заданной программе. Сами детали автоматически подаются в систему забора компонентов в виде ленты, намотанной на бобины. Установщик оснащен системой технического зрения для распознавания деталей, проверки их центровки, а также устройством установки и позиционирования компонентов на поверхность платы.
После установки компонентов плата едет в печь, в которой происходит процесс припоя. На нашем производстве используется 16-зонная печь. В ней сначала производится предварительный нагрев с обеих сторон платы. Под действием тепла активируется флюс — вещества, входящие в состав паяльных паст, с помощью которых соединяемые детали предварительно очищаются от загрязнений и окислов. Также флюс способствует улучшению смачивания при нанесении припоя, созданию поверхностного натяжения и предотвращает повторное окисление в процессе пайки.
Нагрев в несколько этапов обеспечивает равномерное распределение расплавленного припоя по поверхности деталей и гарантирует качество соединения. Можно сказать, что температурный профиль — одна из важнейших технологических характеристик процесса пайки при SMT-монтаже. Он зависит от размера и теплоёмкости платы и всех компонентов и рассчитывается технологом под каждое серийное изделие. Важно подобрать время и температуру нагрева так, чтобы обеспечить оплавление пасты без вреда для электронных компонентов.
Дефекты SMT-монтажа
На разных этапах монтажа могут возникать дефекты на платах. Например, при ручном нанесении паяльной пасты ее количество может быть избыточным или недостаточным, внутри паянного соединения образуются пустоты. Некоторые дефекты даже получили свои профессиональные названия.
«Надгробный камень»
При чрезмерном поверхностном натяжении с одного из торцов компонента он поднимается перпендикулярно поверхности платы, в результате чего запаивается одним выводом к одному контакту.
«Собачьи уши»
Неравномерное распределение пасты в отпечатке. Вызывает припойные перемычки.
«Холодная пайка»
Некачественное соединение, вызванное недостатком температуры. Внешне имеет сероватый оттенок, а также пористую, бугристую поверхность.
«Эффект попкорна» (Popcorn effect)
Возникает из-за неправильного хранения компонентов, чувствительных к влаге, в частности BGA-микросхем, из-за испарения влаги, поглощённой корпусом. При нагреве в печи влага испаряется, выделяющийся пар выдавливает из пасты шарики припоя. В то же время в самом элементе сначала образуется полость, которая затем опадает и становится трещиной.
После остывания пасты происходит отмывка плат от остатков флюса и других агрессивных веществ, а затем проверка элементов на работоспособность.
Преимущества собственной линии SMT-монтажа
Контроль качества используемых компонентов
Производитель может быть уверен, что на плату будут установлены те элементы, которые он сам закупил у проверенных поставщиков. В случае готовых плат это сделать практически невозможно. Все чип-компоненты имеют стандартную форму, а из-за очень малого размера на них не наносится маркировка производителя.
Вариативность
Возможности проектирования различных типов плат с разным набором компонентов под определенные задачи на собственном производстве позволяет сокращать сроки изготовления светильников и при необходимости оперативно вносить коррективы в расположение и состав компонентов.
Многоуровневый контроль
Контроль процесса монтажа на всех этапах и обеспечение качества крепления компонентов.
