Technologia montażu powierzchniowego SMT Produkcja

Technologia ThroughHole THT Linia produkcyjna

1Przegląd procesu i zasadnicze różnice

Surface Mount Technology (SMT) to zaawansowana metoda, w której elementy elektroniczne są montowane bezpośrednio na powierzchni płyty obwodowej drukowanej (PCB).precyzyjne umieszczanie komponentów przy użyciu sprzętu automatycznegoKomponenty SMT są zazwyczaj mniejsze i lżejsze, co pozwala na większą gęstość komponentów i bardziej kompaktowe konstrukcje.Technologia eliminuje potrzebę wiercenia otworów w PCB dla każdego elementu, usprawniając proces produkcji.

Technologia ThroughHole (THT) jest tradycyjną metodą, w której przewody komponentów są wprowadzane przez otwory w PCB i lutowane do podkładek po przeciwnej stronie.Technika ta zapewnia silne wiązania mechaniczne i jest szczególnie odpowiednia dla elementów wymagających wysokiej niezawodności w trudnych warunkachKomponenty THT są zazwyczaj większe i wymagają większej przestrzeni na płytce PCB, co powoduje niższą gęstość komponentów w porównaniu z SMT.

2. Sprzęt i konfiguracja linii produkcyjnej

Linia produkcji SMT:

Aplikacja pasty lutowej:Sprzęt, taki jak drukarki na szablony lub odrzutowce pasty lutowej nakładają pasty lutowej na płytki PCB.

Umiejscowienie części:Szybkie automatyczne maszyny do wybierania i umieszczania z systemami widzenia dokładne pozycjonowanie komponentów z prędkością do tysięcy komponentów na godzinę.

Lutowanie z powrotem:Wielopłaszczyznowe pieca z dokładnymi profilami temperatury stopią pasę lutową, tworząc niezawodne połączenia elektryczne.

Automatyczne obsługiwanie:Systemy przenośnikowe transportują PCB między stacjami przy minimalnej interwencji człowieka.

Systemy kontroli:Automatyczna kontrola optyczna (AOI) i systemy rentgenowskie weryfikują dokładność umieszczenia i jakość lutowania.

Linia produkcyjna THT

Wstawienie składnika:Maszyny do wkładania ręcznego lub półautomatycznego układu osialnego/radialnego umieszczają elementy.

Lutowanie falowe:PCB przechodzą przez falę stopionego lutowania, które łączy się z dolną stroną, lutowanie wszystkich przewodów jednocześnie.

Obsługa ręczna:Znaczna praca ręczna wymagana do wstawiania, inspekcji i korekty części.

Operacje wtórne:Często wymaga dodatkowych kroków, takich jak obcinanie ołowiu i czyszczenie desek.

3Porównanie charakterystyk wydajności

Właściwości mechaniczne:

Odporność na wibracje i uderzenia:Komponenty THT oferują ogólnie wyższą wytrzymałość mechaniczną ze względu na przewody fizycznie przechodzące przez płytę, dzięki czemu są trzykrotnie bardziej odporne na siłę ciągnięcia w środowiskach o wysokich wibracjach.Połączenia SMT są bardziej podatne na obciążenia mechaniczne i zmęczenie cyklu termicznego..

Wykorzystanie przestrzeni w zarządzie:SMT pozwala na zmniejszenie wielkości i masy płyty o 6075% dzięki większej gęstości komponentów (50100 komponentów na cal kwadratowy) w porównaniu z THT (1020 komponentów na cal kwadratowy).

Wydajność elektryczna:

Charakterystyka wysokiej częstotliwości:SMT wykazuje wyższą wydajność wysokiej częstotliwości ze względu na zmniejszoną indukcyjność pasożytną i pojemność w krótszych połączeniach.

Wykorzystanie mocy:THT wyróżnia się w zastosowaniach o dużej mocy, w których elementy wytwarzają znaczne ciepło, ponieważ przewody przepustowe zapewniają lepszą przewodnictwo cieplne z dala od elementów.

4. Wydajność produkcji i koszty

Wydajność produkcji:

Poziom automatyzacji:Linie SMT są wysoce zautomatyzowane, osiągając szybkość umieszczania do 200 000 komponentów na godzinę, podczas gdy procesy THT obejmują więcej operacji ręcznych, ograniczając przepustowość.

Wielkość produkcji:SMT jest zoptymalizowana do produkcji dużych objętości, przy czym dzienna zdolność produkcyjna osiąga tysiące płyt, podczas gdy THT lepiej nadaje się do produkcji małych objętości lub prototypów.

Zważycie kosztów:

Inwestycje w sprzęt:SMT wymaga znacznych początkowych inwestycji w sprzęt zautomatyzowany, ale oferuje niższe koszty jednostkowe przy dużych ilościach (13 USD za tablicę).THT ma niższe koszty wyposażenia początkowego, ale wyższe koszty jednostkowe (510 USD za tablicę) ze względu na wymaganą pracę ręczną .

Koszty materiałów:Składniki SMT są na ogół tańsze i bogatsze niż ich odpowiedniki THT.

Tabela: Kompleksowe porównanie charakterystyki produkcji SMT i THT

5- Zważycie na jakość i niezawodność

Niezawodność SMT:

Oferuje doskonałą konsystencję złącza lutowego poprzez kontrolowane procesy odpływu

Wykazuje wysoką niezawodność w normalnych warunkach pracy

Wrażliwe na zmęczenie cyklu termicznego i awarie obciążenia mechanicznego

Niezawodność THT

Zapewnia wyższą wytrzymałość mechaniczną

Lepsza odporność na wysoką temperaturę i silne wibracje

Preferowane do zastosowań wojskowych, lotniczych i motoryzacyjnych, w których oczekuje się ekstremalnych warunków

6Obszary zastosowania i przydatność

Dominujące zastosowania SMT:

Elektronika użytkowa:Smartfony, tablety, urządzenia do noszenia, w których miniaturyzacja jest kluczowa

Urządzenia wysokiej częstotliwości:Sprzęt komunikacyjny, moduły RF

Produkty wysokiej wielkości:W przypadku gdy zautomatyzowana wydajność produkcji zapewnia korzyści kosztowe

 THT Preferowane zastosowania:

Systemy wysokiej niezawodności:Sprzęt lotniczy, wojskowy, medyczny

HighPower Electronics:Elektrownie, urządzenia sterujące przemysłowe, transformatory

Złącza i komponenty:Podlegają obciążeniom mechanicznym lub częstym podłączeniom/odłączeniom

Podejście technologiczne mieszane:

Wiele nowoczesnych zespołów PCB wykorzystuje obie technologie, z SMT dla większości komponentów i THT dla określonych części wymagających wytrzymałości mechanicznej lub wydajności termicznej.

7- Zważyń środowiskowych i konserwacji

Wpływ na środowisko:

Procesy SMT mają na ogół lepsze właściwości środowiskowe, często wykorzystując bezłowiowe pasty lutowe i wytwarzając mniej odpadów

Procesy lutowania falowego THT zazwyczaj zużywają więcej energii i mogą wymagać bardziej agresywnych środków czyszczących

Utrzymanie i naprawa:

SMT wymaga specjalistycznego sprzętu do naprawy i ponownej obróbki, w tym systemów ciepłego powietrza i narzędzi do mikrosolerowania

THT umożliwia łatwiejszą ręczną naprawę przy użyciu standardowego sprzętu lutowniczego

8. Przyszłe trendy i kierunek przemysłu

Przemysł wytwórczy elektroniki nadal ma tendencję do dominacji SMT ze względu na nieustępliwe dążenie do miniaturyzacji i zwiększonej funkcjonalności w mniejszych czynnikach kształtu.THT utrzymuje znaczenie w konkretnych niszowych zastosowaniach, w których jego mocne strony w zakresie niezawodności i obsługi mocy pozostają cenne..

Stosunki hybrydowe łączące obie technologie na jednej płycie stają się coraz bardziej powszechne, umożliwiając projektantom wykorzystanie mocnych stron każdej z technologii tam, gdzie jest to najbardziej stosowne.

Wniosek: Wybór odpowiedniej technologii

Wybór między liniami produkcyjnymi SMT a THT zależy od wielu czynników:

Wymagania dotyczące produktu:Ograniczenia wielkości, środowisko operacyjne i potrzeby niezawodności

Wielkość produkcji:Wielka produkcja faworyzuje SMT, podczas gdy niska produkcja może uzasadniać THT

Zważycie kosztów:Zarówno początkowe inwestycje, jak i koszty jednostkowe

Zdolności techniczne:Dostępna wiedza fachowa i wyposażenie

W przypadku większości nowoczesnych produktów elektronicznych SMT stanowi standardowe podejście ze względu na swoją wydajność, gęstość i korzyści kosztowe w skali.THT pozostaje niezbędny w szczególnych zastosowaniach, w których wytrzymałość mechaniczna, wysokiej mocy obsługi lub wydajności w ekstremalnym środowisku są najważniejszymi problemami.