Технология поверхностного монтажа SПроизводственная линия поверхностного монтажа

Технология сквозного монтажа THПроизводственная линия сквозного монтажа

1. Обзор процесса и основные различия

Технология поверхностного монтажа (SMT) - это передовой метод, при котором электронные компоненты монтируются непосредственно на поверхность печатной платы (PCB). Этот процесс включает в себя нанесение паяльной пасты, точное размещение компонентов с использованием автоматизированного оборудования и пайку с помощью процессов оплавления. Компоненты SMT, как правило, меньше и легче, что позволяет увеличить плотность компонентов и создавать более компактные конструкции. Эта технология устраняет необходимость сверления отверстий в печатной плате для каждого вывода компонента, упрощая производственный процесс.

Технология сквозного монтажа (THT) - это традиционный метод, при котором выводы компонентов вставляются через предварительно просверленные отверстия в печатной плате и припаиваются к контактным площадкам на противоположной стороне. Эта технология обеспечивает прочные механические соединения и особенно подходит для компонентов, требующих высокой надежности в суровых условиях. Компоненты THT, как правило, больше и требуют больше места на печатной плате, что приводит к более низкой плотности компонентов по сравнению с SMT.

2. Оборудование и конфигурация производственной линии

Производственная линия SMT:

Нанесение паяльной пасты: Оборудование, такое как трафаретные принтеры или струйные аппараты для паяльной пасты, наносит паяльную пасту на контактные площадки печатной платы.

Размещение компонентов: Высокоскоростные автоматизированные машины для установки компонентов с системами технического зрения точно позиционируют компоненты со скоростью до тысяч компонентов в час.

Оплавление при пайке: Многозонные печи оплавления с точными температурными профилями расплавляют паяльную пасту для формирования надежных электрических соединений.

Автоматизированная обработка: Конвейерные системы транспортируют печатные платы между станциями с минимальным вмешательством человека.

Системы контроля: Системы автоматического оптического контроля (AOI) и рентгеновские системы проверяют точность размещения и качество пайки.

Производственная линия THT:

Вставка компонентов: Ручная вставка или полуавтоматические машины для осевой/радиальной вставки размещают компоненты.

Волновая пайка: Печатные платы проходят над волной расплавленного припоя, который контактирует с нижней стороной, одновременно припаивая все выводы.

Ручные операции: Значительный ручной труд требуется для вставки компонентов, контроля и исправления.

Вторичные операции: Часто требуются дополнительные этапы, такие как обрезка выводов и очистка платы.

3. Сравнение эксплуатационных характеристик

Механические свойства:

Вибро- и ударопрочность: Компоненты THT, как правило, обеспечивают превосходную механическую прочность благодаря выводам, физически проходящим через плату, что делает их в 3 раза более устойчивыми к выдергиванию в условиях высокой вибрации. Соединения SMT более подвержены механическим нагрузкам и усталости от термических циклов.

Использование пространства на плате: SMT позволяет уменьшить размер и вес платы на 60-75% за счет более высокой плотности компонентов (50-100 компонентов на квадратный дюйм) по сравнению с THT (10-20 компонентов на квадратный дюйм).

Электрические характеристики:

Высокочастотные характеристики: SMT демонстрирует превосходные высокочастотные характеристики благодаря уменьшенной паразитной индуктивности и емкости в более коротких соединениях.

Обработка мощности: THT превосходит в приложениях с высокой мощностью, где компоненты генерируют значительное тепло, поскольку сквозные выводы обеспечивают лучшую теплопроводность от компонентов.

4. Эффективность производства и затраты

Эффективность производства:

Уровень автоматизации: Линии SMT высоко автоматизированы, достигая скорости размещения до 200 000 компонентов в час, в то время как процессы THT включают больше ручных операций, ограничивающих пропускную способность.

Объем производства: SMT оптимизирован для крупносерийного производства, с ежедневной производительностью, достигающей тысяч плат, в то время как THT лучше подходит для мелкосерийного или опытного производства.

Соображения по стоимости:

Инвестиции в оборудование: SMT требует значительных первоначальных инвестиций в автоматизированное оборудование, но предлагает более низкие затраты на единицу продукции при больших объемах (1-3 доллара США за плату). THT имеет более низкие первоначальные затраты на оборудование, но более высокие затраты на единицу продукции (5-10 долларов США за плату) из-за требований ручного труда.

Стоимость материалов: Компоненты SMT, как правило, дешевле и более доступны, чем их аналоги THT.

Таблица: Всестороннее сравнение производственных характеристик SMT и THT

5. Соображения качества и надежности

Надежность SMT:

Обеспечивает отличную консистенцию паяных соединений благодаря контролируемым процессам оплавления

Демонстрирует высокую надежность в нормальных условиях эксплуатации

Уязвима к усталости от термических циклов и механическим повреждениям

Надежность THT:

Обеспечивает превосходную прочность механического соединения

Лучше выдерживает высокие температуры и условия высокой вибрации

Предпочтительна для военной, аэрокосмической и автомобильной промышленности, где ожидаются экстремальные условия

6. Области применения и пригодность

Основные области применения SMT:

Бытовая электроника: Смартфоны, планшеты, носимые устройства, где критична миниатюризация

Высокочастотные устройства: Оборудование связи, радиочастотные модули

Продукты большого объема: Где автоматизированная эффективность производства обеспечивает преимущества в стоимости

 Предпочтительные области применения THT:

Высоконадежные системы: Аэрокосмическая, военная, медицинская техника

Силовая электроника: Источники питания, промышленные контроллеры, трансформаторы

Разъемы и компоненты: Подвержены механическим нагрузкам или частому подключению/отключению

Смешанный технологический подход:

Многие современные сборки печатных плат используют обе технологии, с SMT для большинства компонентов и THT для конкретных деталей, требующих механической прочности или тепловых характеристик.

7. Экологические и эксплуатационные соображения

Воздействие на окружающую среду:

Процессы SMT, как правило, имеют лучшие экологические характеристики, часто используют бессвинцовые паяльные пасты и производят меньше отходов

Процессы волновой пайки THT обычно потребляют больше энергии и могут потребовать более агрессивных чистящих химикатов

Техническое обслуживание и ремонт:

SMT требует специализированного оборудования для ремонта и переделки, включая системы горячего воздуха и инструменты для микропайки

THT позволяет упростить ручной ремонт с использованием стандартного паяльного оборудования

8. Будущие тенденции и направление развития отрасли

Производство электроники продолжает двигаться в сторону доминирования SMT из-за неустанного стремления к миниатюризации и увеличению функциональности в меньших форм-факторах. Однако THT сохраняет свою важность в конкретных нишевых областях применения, где ее сильные стороны в надежности и обработке мощности остаются ценными.

Гибридные подходы, сочетающие обе технологии на одной плате, становятся все более распространенными, позволяя разработчикам использовать сильные стороны каждой технологии там, где это наиболее уместно.

Заключение: Выбор подходящей технологии

Выбор между производственными линиями SMT и THT зависит от нескольких факторов:

Требования к продукту: Ограничения по размеру, рабочая среда и потребности в надежности

Объем производства: Крупносерийное производство отдает предпочтение SMT, в то время как мелкосерийное может оправдать THT

Соображения по стоимости: Как первоначальные инвестиции, так и затраты на единицу продукции

Технические возможности: Имеющиеся знания и оборудование

Для большинства современных электронных продуктов SMT представляет собой стандартный подход из-за его эффективности, плотности и преимуществ в стоимости в масштабе. Однако THT остается важной для конкретных применений, где первостепенное значение имеют механическая прочность, обработка высокой мощности или работа в экстремальных условиях.