همه دستگاه های الکترونیکی که در اطراف ما قرار دارند و با جریان برق کار می کنند دارای برد الکتریکی و مدارهای الکترونیکی می باشند که در طراحی برد الکتریکی و مدارهای الکترونیکی یکسری اجزاء اصلی دارند که باعث کار کردن درست آنها و در نهایت کار کردن درست وسیله برقی موجود می شود.پس شناخت قطعان و اجزاء اصلی مدارهای الکترونیکی برای کسانی که به صورت حرفه ای با وسیله برقی سروکار دارند بسیار مهم و ضروری است. مدارهای الکتریکی یک مسیر بسته ای هستند که به دلیل داشتن اختلاف جریان الکتریکی در آن، جریان الکتریسته در آن جاری است .این مدارهای الکتریکی هم از یک سری قطعه تشکیل شده است که در کنار هم قرار گرفته اند و باعث ایجاد این جریان الکتریکی شده اند. فناوری SMT فرآیندی جهت ارائه مدار و بردهای الکترونیکی میباشد که در این مقاله توضیحاتی در این خصوص ارائه خواهد شد.
SMT یک فناوری مونتاژ مدار لامپ ال ای دی است که اجزای مونتاژ سطح بدون سرب یا کوتاه را روی سطح برد مدار چاپی همان PCB یا سطح دیگر بسترها از طریق جوش و لحیم کاری نصب می کند. استفاده از فناوری SMT مزایای بسیاری را به همراه دارد که از جمله ی آن ها می توان به اتصالات بیشتر در هر جزء و امکان قرار دادن قطعات در هر دو طرف برد اشاره کرد. فناوری نصب سطح یا SMT امکان ایجاد مدارهای الکترونیکی سفارشی را با نصب قطعات جداگانه روی صفحه مدار چاپی فراهم می کند.
قبل از SMT اجزای الکترونیکی منفرد مجبور بودند که از طریق صفحه مدار عبور کنند تا عملکرد آنها به درستی انجام شود. SMT اجازه می دهد تا اجزای منفرد مستقیماً به یک صفحه مدار چاپی لحیم شوند. پیشرفت تکنیک های SMT اجازه داده تا تخته های مدار بسته بندی شده با سرعت بالا و در مقادیر عظیم ایجاد شوند. در شرایط عادی، محصولات الکترونیکی مورد استفاده توسط PCB به همراه خازن های مختلف، مقاومت و سایر قطعات الکترونیکی مطابق نمودار مدار طراحی شده است، بنابراین انواع لوازم برقی برای پردازش به انواع روش های مختلف پردازش تراشه ی SMT نیاز دارند.
فرآیند SMT را می توان این گونه خلاصه کرد:
1. لحیم کار : عملکرد آن ذوب کردن خمیر لحیم کاری است، به طوری که اجزای مونتاژ سطح و برد PCB محکم به هم متصل شوند. تجهیزات مورد استفاده، یک کوره ی برگشتی است که در پشت دستگاه قرارگیری در خط تولید SMT قرار دارد.
2. قرار دادن قطعات : در پروسه لحیم کاری اجزا در برد جایگذاری میشوند.
3. لحیم کاری مجدد : جهت اتصال نهایی و محکم سازی لحیم کاری مجدد انجام میگردد.
4. تمیز کردن : در این مرحله بقایای لحیم کاری بر روی برد PCB مونتاژ شده حذف می شود.
5. بازرسی نوری یا AOI : عملکرد آن بررسی کیفیت جوش و کیفیت مونتاژ برد مدار چاپی مونتاژ شده است. تجهیزات مورد استفاده، شامل ذره بین، میکروسکوپ، آزمایشگر آنلاینICT ، بازرسی خودکار نوریAOI ، سیستم بازرسی X-RAY ، تستر عملکردی و غیره است.
6. نگهداری : مراقبت از قطعه ایجاد شده در نهایت جزو اصلی ترین فرآیند میباشد.
محصولات الکترونیکی جدید به دنبال کوچک سازی هستند و عملکردهای کامل تری دارند و مدارهای مجتمع یا IC مورد استفاده در آن ها فاقد اجزای سوراخ دار هستند. با تولید انبوه و اتوماسیون تولید، کارخانه باید محصولات با کیفیت بالا را با هزینه ی کم و خروجی بالا تولید کند تا نیازهای مشتری را برآورده کرده و رقابت پذیری بازار را تقویت کند. از جمله ی این اقدامات می توان به توسعه ی اجزای الکترونیکی، مدارهای مجتمع و کاربرد متنوع مواد نیمه هادی اشاره کرد. می توان تصور کرد که وقتی فرآیندهای تولید پردازنده های بین المللی و تولیدکنندگان دستگاه پردازش تصویر مانند Intel و AMD به چند نانومتر رسیده اند، توسعه ی SMT، مانند فناوری و فرآیند مونتاژ سطح بسیار ناچیز است.
اجزای SMT
اجزای SMT به گونه ای طراحی شده اند که به داخل یک تخته لحیم می شوند. و هیچ نوع سوراخ از سوراخ روی صفحه عبور نمی کند. رایج ترین اجزا را می توان در سه دسته اصلی پسیو، ترانزیستور یا مقاومت، دیودها و در آخر، مدارهای مجتمع قرار داد.
• اجزای منفعل :
اجزای غیرفعال عمدتاً مقاومتها یا خازنهای بزرگتری هستند. تعیین روی هر قطعه به اندازه گیری آنها در صدها اینچ اشاره دارد. اتصال به PCB با افزودن مناطق فلزی در جایی از SMD، که لحیم کاری را امکان پذیر می کنند، تسهیل می شود. این اجزا برای تنظیم نیروی الکتریکی کار می کنند که همیشه از آنها عبور می کند و آنها را به اجزای منفعل تبدیل می کند.
• ترانزیستور و مقاومت :
اغلب این SMD ها بسیار کوچک هستند. این SMD ها دستگاه های الکترونیکی نیمه هادی هستند که به منظور تنظیم توان الکتریکی و سیگنال های الکترونیکی استفاده میشود.
• دیودها :
منظور از دیودهای مورد استفاده در SMD این است که جریان الکتریکی فقط در یک مدار PCB جریان داشته باشد. یک نیمه هادی از نوع P و N به یکدیگر متصل می شوند و یک SMD ایجاد می کنند که تقریباً مانند یک نیمه هادی ذاتی عمل می کند.
در خصوص مزایا و معایب Surface Mount میتوان گفت که در مقایسه با روشهای قدیمی برای ایجاد بردهای مدار چاپی، استفاده از SMT امکان ایجاد تخته های بسیار پیچیده را فراهم می کند که حاوی مقدار زیادی قطعات بسیار ریز و بسیار تخصصی هستند. اجزای سازنده را می توان در دو طرف صفحه مدار قرار داد و باعث افزایش بیشتر سود در هر اینچ مربع شد. این فرآیند با داشتن تجهیزاتی از قبیل سیستم های کاملاً خودکار انتخاب و مکان یابی، اجاق گازهای قابل جبران با حجم بالا، نوار نقاله و دستگاه های چاپگر استنسیل، برای تولید انبوه این PCB های ظریف و پیچیده بسیار عالی است که در تمام شیوه های دستگاه های الکترونیکی استفاده می شود.
در نتیجه تراکم مونتاژ بالا، اندازه ی کوچک و وزن سبک محصولات الکترونیکی از جمله مزایای SMT است. حجم و وزن قطعات SMD تنها حدود 1/10 قطعات پلاگین سنتی است. به طور کلی از تصویب SMT، حجم محصولات الکترونیکی 40 تا 60 درصد و وزن آن ها 60 تا 80 درصد کاهش می یابد. قابلیت اطمینان بالا و ضد لرزش قوی، میزان نقص اتصالات لحیم کاری پایین، فرکانس بالا، کاهش تداخل الکترومغناطیسی و فرکانس رادیویی از دیگر ویژگی های SMT است.
سایر مزایای استفاده از SMT عبارت است از کاهش 30 تا 50 درصدی هزینه ها در صرفه جویی در مواد، انرژی، تجهیزات، نیروی انسانی، زمان و غیره. در حال حاضر، جهان از توسعه ی شدید صنعت الکترونیک سود برده و پردازش تراشه ی SMT باعث رونق صنعت شده است. از آنجا که SMT امکان استفاده از اجزای کوچک و PCB های بسیار پر بسته را فراهم می کند، خطر نقص ذاتی فرآیند وجود دارد. همچنین با بعضی از قطعات مانند فیوزها و اجزای بزرگ فیزیکی خیلی سازگار نیستند. همچنین اجزایی که احتمالاً تحت فشارهای جسمی زیادی قرار دارند، کاندید مناسبی برای تولید با SMT نیستند.