مقاله های تخصصی

تکنولوژی قطعات SMD – آشنایی با قطعات نصب سطحی ، مزایا و معایب آنها

تکنولوژی قطعات SMD – آشنایی با قطعات نصب سطحی ، مزایا و معایب آنها

امروز هم با یکی دیگر از مقاله های تخصصی در خدمت شما کاربران گرامی هستیم. در این مقاله به معرفی تکنولوژی قطعات SMD و بررسی مزایا و معایب آنها در صنعت الکترونیک و همچنین نحوه ساخت و معرفی انواع پکیج قطعات SMD خواهیم پرداخت.

تکنولوژی قطعات SMD - آشنایی با قطعات نصب سطحی ، مزایا و معایب آنها

معرفی تکنولوژی قطعات SMD

استفاده از تکنولوژی SMD در پی تمایل بسیار زیاد مصرف کنندگان برای داشتن تکنولوژی ای کوچک تر، سریع تر و بهتر ایجاد شده است. اصطلاح SMD مخفف Surface Mount Device و به معنی قطعات نصب شده روی سطح می باشد. قطعات نصب سطحی ؛ قطعات الکترونیکی هستند که به مدار چاپی به روش فناوری نصب سطحی Surface Mount Technology = SMT متصل شده اند.

فناوری SMT

امروزه، تقریبا بسیاری از سخت افزارهای تولید انبوه الکترونیک با استفاده از فناوری SMT‏ تولید می شوند. به زبان ساده اصطلاح SMT به شیوه نصب قطعات الکترونیکی روی سطح یک قالب رسانا (برد الکترونیکی) اطلاق می شود.

تجهیزات با تکنولوژی قطعات SMD که در فناوری مذکور بکار می رود، مزایای بسیاری از نظر ساخت و عملکرد بر قطعات معمول دارند.

در این تکنولوژی، قطعات الکترونیکی همچون LED ، مقاومت و … به سبکی تولید می گردند که مونتاژ آنها به صورت سطح به سطح باشد؛ به شکلی که هیچ پایه ای به صورت سیمی به قطعه متصل نبوده و محل اتصال به برد مدار چاپی به شکل تخت باشد. در تولیدات عمده، این قطعات را از طریق هوای گرم با خمیر قلع مونتاژ و توری استنسیل مونتاژ می کنند.

این تکنولوژی با سبک مونتاژ منحصر بفرد خود باعث کاهش حجم قطعات و در نتیجه کاهش هزینه تولید و افزایش کیفیت مونتاژ شده است.

تاریخچه تکنولوژی قطعات SMD

استفاده از پتانسیل های موجود در جهان و ایجاد توانایی های جدید ، تعداد قطعات بیشتری را جهت ساخت دستگاههای پیشرفته امروزی لازم كرده است. بنابراین برای جلوگیری از بزرگتر شدن ابعاد و حجم ماشین ها و ساخت سیستم های سبك تر، ریزتر، كوتاهتر و كوچك تر ساختار قطعات می بایست تغییرمی کرد و قطعات در حال استفاده معروف به THC با نوع جدیدی از قطعات جایگزین می شد.

در دهه ۱۹۶۰ اولین پیشگامان برای شناخت تكنولوژی جدید در IBM شروع به فعالیت كردند، مكانیك قطعات الکترونیکی دوباره طراحی شدند به صورتی که پایه قطعات قبلی حذف و در انتهای قطعه سطح فلزی جهت اتصال مستقیم آنها به سطح بردهای الکترونیکی در نظر گرفته شد. در تکنولوژی قطعات SMD قطعات بسیار کوچکتر شدند؛ با این حال به مراتب بیشتر از تکنولوژی های قبل از آن با سطح برد اتصال برقرار می كردند و به حجم زیادی از مدارها نیز اجازه حضور می دادند.

همچنین ببینید:
محافظت از لوازم خانگی برقی - نکات مهمی که باید در مورد نگهداری از وسایل برقی بدانید

قطعات نصب سطحی شامل رنج وسیعی از قطعات نوری همچون LED و الکترونیکی همچون مقاومت – آی سی و … و سوکت های الکترونیکی می باشند.

قطعات SMC

با توجه به طراحی جدید، قطعات فوق Surface Mount Component = SMC نام گذاری شدند و بردهایی که این قطعات بر روی آنها نصب می شد را بردهای SMD نامیدند. با توجه به مزایای فراوان، این تكنولوژی در دهه ۱۹۸۰ شروع به گسترش و پیشرفت نمود.

قطعات SMC دارای پایه های بسیار ریزی هستند كه با توجه به نوع و ابعاد هندسی قطعه، پایه ها به شكل ها و انواع متفاوت زیر طراحی شده اند:

  • پایه های بسیار ریز هم چون پین های بسیار كوچك
  • پایه های كوتاه به شكل بال پرنده یا آبشار
  • پایه های كوتاه و كم حجم در انتهای قطعات به شكل حرف J انگلیسی
  • آرایه ای از دیسکهای بسیار ریز (●) قرار گرفته در انتها یا برروی بدنه قطعات (BGA)

مقایسه قطعات SMC و قطعات THC

همانطور که اشاره شد در گذشته از قطعات THC در مدارهای الکترونیک استفاده می شد. قطعات THC یا DIP دارای پایه های سیمی بودند که این پایه ها درون سوراخ هایی كه بر روی بردها موجود بود قرار می گرفتند؛ بنابراین لازم بود در زمان طراحی و ساخت بردهای الكترونیكی، علاوه بر پیش بینی فضای لازم برای این سوراخ ها در دو سمت برد هزینه های ناشی از سوراخ كاری و نیز متالیزه كردن دیواره سوراخ ها جهت اتصال دو طرف برد به یکدیگر نیز در نظر گرفته شود.

قطعات SMC نسبت به قطعات DIP مزیتهایی دارند که بخشی از آنها عبارتند از:

  • كوچك و سبك بودن قطعات SMC
  • اشغال فضای كمتر
  • نصب اتوما تیك ساده تر
  • سرعت مونتاژ بالاتر
  • امكان مونتاژ این قطعات در هردو طرف بردها
  • کاهش بسیار زیاد مقاومت و اندوكتانس پایه ها ( در نتیجه طیف وسیعی از امواج با فركانس بالا را به راحتی هدایت می كنند)
  • تغییر ناپذیری در برابر شرایط تنش زا و هم چنین لرزش زا به خاطر طرح فیزیكی قطعات SMC
  • به حداقل رسیدن امكان خرابی قطعات بواسطه تماس حداقل انسان با آنها (با توجه به اینكه قطعات SMC از قطعات الكترونیكی هم نوع خود كوچكتر هستند حركت و نصب آنها توسط ماشین صورت می گیرد و نه انسان)
همچنین ببینید:
مدار مجتمع یا IC چیست؟ - بخش اول : آشنایی با مدارهای مجتمع

بردهای SMD

مدارچاپی یا PCB که یکی از مهمترین قطعات کارهای الکترونیکی است به عنوان قلب هر محصول الکترونیکی شناخته می شود که پایه و اساس اتصال قطعات الکترونیکی به یکدیگر است. مدار چاپی ها به صورت یک طرفه و یا دو طرفه ساخته می شوند. پیشرفت تکنو لوژی و نیازهای جدید امکان ساخت بردهای چند لایه را نیز فراهم آورده است.

در بردهای چند لایه، لایه هایی در وسط مدارهای مربوط به قطعات غیرفعال مثل: مقاومت ها، خازن ها و سلف ها در نظر گرفته می شود و این لایه ها از طریق سوراخ هایی که VIAS نامیده می شوند به یکدیگر متصل می گردند.

مراحل ساخت یک برد

  • بردهای الکترونیکی همواره دارای یك Layout هستند كه اطلاعات لازم در مورد برد را به همراه دارد، این اطلاعات مکان قرار گرفتن قطعات و نوع قطعه و همچنین ابعاد آنرا مشخص می کند.
  • برای ساخت PCB ، لایه ای از مس بر تمام یك لایه مبنا یا زیرلایه ساخته شده از laminate چسبانده می شود؛ در بعضی موارد لایه مس در هر دو سمت زیرلایه چسبانده می شود كه به آن PCB سفید می گویند.
  • سپس زیرلایه با یك لایه نازك از مواد حساس به نور كه Photo Resist نامیده می شود پوشیده می گردد.
  • بعد از آن فیلم شفاف یا Photo Tool كه شامل الگوی مطلوب مدار است بر روی Photo Resist لایه گذاری می شود.
  • سپس لایه های مسی غیر لازم با حكاكی درون یك محلول اسیدی از روی آن جدا شده و اثر یا رد مس های مورد نیاز طبق Layout در آن باقی می ماند.
  • سوراخ های درون یك PCB توسط دریل با تیغه های كاربید سوراخکاری می شوند.
  • مكان و اندازه سوراخ ها توسط ماشین های اتوماتیكی كه توسط برنامه كامپیوتری هدایت می شوند مشخص می گردد.
  • برای سوراخ های ریز و كوچك از لیزر استفاده می شود(این سوراخ ها Microvias نامیده می شوند).
  • دیواره سوراخ ها برای اتصال لایه ها به یكدیگر می بایست فلز پوش ( متالیزه ) شود.

چرا SMD ؟

مزایای تکنولوژی قطعات SMD

  • کاهش میزان دخالت نیروی انسانی
  • کاهش هزینه های اضافی نیروی کار و تولید
  • تکرار عملیات که باعث بالا رفتن میزان کنترل کیفیت می گردد
  • افزایش سرعت تولید (۱۲۰۰۰۰ قطعه در ساعت)
  • کاهش مصرف قلع و صرفه جویی در ابعاد مدار چاپی
  • کنترل کیفیت آسان
  • قابلیت عملکرد مناسب
  • کاهش تولید گرما
  • کاهش مصرف برق
  • کاهش ظرفیت خارنی و ظرفیت القایی مدار
  • ایجاد تحول و پیشرفت مداوم در روند تولید
  • قابلیت استفاده به همراه تکنیک های بکار رفته در روش جا گذاری در درون سوراخ ها بخش هایی از صنعت که امروزه از تکنولوژی SMT استفاده می کنند مثل:
    • نیروگاه های برق
    • ارتباطات از راه دور
    • کامپیوترهای شخصی
    • صنعت خودروسازی
همچنین ببینید:
مزایا و معایب نمایشگرهای LCD - مقایسه LCD با CRT و LED و OLED

در کنار تمام مزیتها، SMD ها معایبی هم دارند که به شرح ذیل می باشد:

معایب تکنولوژی قطعات SMD

  • به دلیل اندازه کوچک نصب و راه اندازی نمونه اولیه دستی و یا تعمیر آنها سخت تر است و نیاز به اپراتورهای ماهر و ابزار گران تر دارد.
  • SMD ها را نمی توان به طور مستقیم مورد استفاده قرار داد، و نیاز به یک PCB سفارشی برای هر نمونه می باشد.
  • SMD برای قطعات بزرگ، با ولتاژ و جریان بالا مناسب نیست، مثلا در مدارات قدرت.

کار با قطعات SMD

برای کار کردن با قطعات SMD از نوکهای هویه مخصوص و هویه های حداکثر ۳۰ واتی استفاده می کنند و برای در آوردن راحت تر آی سی ها و قطعات بزرگتر از هویه های هوای گرم استفاده می شود. البته روشهای دیگری نیز وجود دارند که در ویدیو زیر می توانید آنها را ببینید:

مونتاژ قطعات SMD با خمیر قلع

برای مونتاژ دستی قطعات الکترونیکی SMD می توانید از سیم لحیم های نازک ۰٫۴ موجود در بازار استفاده کنید؛ ولی اگر قصد تولید برد های الکترونیکی در مقیاس نیمه انبوه را دارید پیشنهاد می کنیم استنسیل را با طلق های موجود در بازار با استفاده از دستگاه لیزر ساخته و استفاده نمایید. با این روش کافیست طرح خود را با دستگاه لیزر روی طلق با توان بالا حکاکی نمایید. در نظر داشته باشید که اگر دستگاه را روی حالت برش تنظیم نمایید، لبه طرح بر اثر حرارت آب شده و استنسیل شما غیر قابل استفاده خواهد شد.

پس از آن با یک کاردک و مقداری خمیر قلع می توانید قلع ریزی خود را شروع کرده و سپس قطعات را بچینید.

بسته بندی یا پکیج قطعات SMD

آی سی های مونتاژ سطحی دارای بسته بندی های ۲ طرفه با نامهای TSOP و SOP و بسته بندی های ۴ طرفه به نامهای PLCC و TQFP و بسیاری بسته بندیهای اختصاصی دیگر هستند. برای فرکانس های بالاتر از ۲۰۰ مگاهرتز معمولا از قطعاتی استفاده می شود که پایه های آنها از زیر می باشد و BGA نام دارند.

در ادامه به معرفی بعضی از پکیج های پرکاربرد در تکنولوژی قطعات SMD خواهیم پرداخت:

انواع پکیج مقاومت های SMD

تکنولوژی قطعات SMD - پکیج مقاومت SMD

انواع پکیج خازن های SMD

تکنولوژی قطعات SMD - پکیج خازن SMD

انواع پکیج سایر قطعات SMD

تکنولوژی قطعات SMD - پکیج قطعات SMDتکنولوژی قطعات SMD - پکیج قطعات SMDتکنولوژی قطعات SMD - پکیج قطعات SMDتکنولوژی قطعات SMD - پکیج قطعات SMDتکنولوژی قطعات SMD - پکیج قطعات SMDتکنولوژی قطعات SMD - پکیج قطعات SMDتکنولوژی قطعات SMD - پکیج قطعات SMDتکنولوژی قطعات SMD - پکیج قطعات SMD

موفق و پیروز باشید…

منبع: گوگل

برچسب ها

مدیر سایت

طراح و سازنده: انواع ولتاژ رگولاتور ژنراتور (Automatic Voltage Regulator) تک فاز و سه فاز برای سیستمهای 50HZ و 400HZ - محافظ ولتاژ و فرکانس - گاورنر(Speed Control Unit) و ...

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا
بستن
بستن