فناوری نصب سطحی Sخط تولید MT

فناوری سوراخ‌دار THخط تولید T

1. بررسی اجمالی فرآیند و تفاوت‌های اساسی

فناوری نصب سطحی (SMT) یک روش پیشرفته است که در آن قطعات الکترونیکی مستقیماً روی سطح برد مدار چاپی (PCB) نصب می‌شوند. این فرآیند شامل استفاده از خمیر لحیم، قرار دادن دقیق قطعات با استفاده از تجهیزات خودکار و لحیم‌کاری از طریق فرآیندهای حرارت‌دهی مجدد است. قطعات SMT معمولاً کوچک‌تر و سبک‌تر هستند و امکان تراکم قطعات بالاتر و طراحی‌های فشرده‌تر را فراهم می‌کنند. این فناوری نیاز به سوراخ کردن PCB برای هر پایه قطعه را از بین می‌برد و فرآیند تولید را ساده می‌کند.

فناوری سوراخ‌دار (THT) روش سنتی است که در آن پایه‌های قطعات از طریق سوراخ‌های از پیش سوراخ شده در PCB وارد می‌شوند و به پدهای سمت مقابل لحیم می‌شوند. این تکنیک پیوندهای مکانیکی قوی را فراهم می‌کند و به ویژه برای قطعاتی که به قابلیت اطمینان بالا در محیط‌های سخت نیاز دارند، مناسب است. قطعات THT به طور کلی بزرگ‌تر هستند و به فضای بیشتری روی PCB نیاز دارند که منجر به تراکم قطعات کمتر در مقایسه با SMT می‌شود.

2. تجهیزات و پیکربندی خط تولید

خط تولید SMT:

استفاده از خمیر لحیم: تجهیزاتی مانند چاپگرهای شابلون یا جت‌های خمیر لحیم، خمیر لحیم را روی پدهای PCB اعمال می‌کنند.

قرار دادن قطعات: دستگاه‌های خودکار با سرعت بالا و دارای سیستم‌های بینایی، قطعات را با دقت و با سرعت تا هزاران قطعه در ساعت قرار می‌دهند.

لحیم‌کاری مجدد: کوره‌های حرارت‌دهی مجدد چند منطقه‌ای با پروفایل‌های دمایی دقیق، خمیر لحیم را ذوب می‌کنند تا اتصالات الکتریکی قابل اعتمادی ایجاد شود.

جابجایی خودکار: سیستم‌های نوار نقاله، PCBها را بین ایستگاه‌ها با حداقل دخالت انسانی منتقل می‌کنند.

سیستم‌های بازرسی: سیستم‌های بازرسی نوری خودکار (AOI) و اشعه ایکس، دقت قرارگیری و کیفیت لحیم را تأیید می‌کنند.

خط تولید THT:

وارد کردن قطعات: وارد کردن دستی یا دستگاه‌های وارد کردن محوری/شعاعی نیمه‌خودکار، قطعات را قرار می‌دهند.

لحیم‌کاری موجی: PCBها از روی موجی از لحیم مذاب عبور می‌کنند که با سمت زیرین تماس می‌گیرد و تمام پایه‌ها را همزمان لحیم می‌کند.

عملیات دستی: نیروی کار دستی قابل توجهی برای وارد کردن قطعات، بازرسی و اصلاح مورد نیاز است.

عملیات ثانویه: اغلب به مراحل اضافی مانند اصلاح پایه و تمیز کردن برد نیاز دارد.

3. مقایسه ویژگی‌های عملکرد

ویژگی‌های مکانیکی:

مقاومت در برابر لرزش و ضربه: قطعات THT به طور کلی استحکام مکانیکی بالاتری را ارائه می‌دهند، زیرا پایه‌ها از نظر فیزیکی از برد عبور می‌کنند و 3 برابر در برابر مقاومت کششی در محیط‌های با لرزش بالا مقاوم‌تر هستند. اتصالات SMT بیشتر در معرض تنش مکانیکی و خستگی چرخه حرارتی هستند.

استفاده از فضای برد: SMT امکان کاهش 60 تا 75 درصدی در اندازه و وزن برد را از طریق تراکم قطعات بالاتر (50 تا 100 قطعه در اینچ مربع) در مقایسه با THT (10 تا 20 قطعه در اینچ مربع) فراهم می‌کند.

عملکرد الکتریکی:

ویژگی‌های فرکانس بالا: SMT عملکرد فرکانس بالاتری را به دلیل کاهش اندوکتانس و ظرفیت خازنی انگلی در اتصالات کوتاه‌تر نشان می‌دهد.

مدیریت توان: THT در کاربردهای با توان بالا که قطعات گرمای قابل توجهی تولید می‌کنند، برتری دارد، زیرا پایه‌های سوراخ‌دار هدایت حرارتی بهتری را از قطعات فراهم می‌کنند.

4. راندمان تولید و هزینه‌ها

بهره‌وری تولید:

سطح اتوماسیون: خطوط SMT بسیار خودکار هستند و به نرخ قرارگیری تا 200000 قطعه در ساعت می‌رسند، در حالی که فرآیندهای THT شامل عملیات دستی بیشتری هستند و توان عملیاتی را محدود می‌کنند.

حجم تولید: SMT برای تولید با حجم بالا بهینه شده است و ظرفیت روزانه به هزاران برد می‌رسد، در حالی که THT برای تولید با حجم کم یا نمونه‌سازی مناسب‌تر است.

ملاحظات هزینه:

سرمایه‌گذاری تجهیزات: SMT به سرمایه‌گذاری اولیه قابل توجهی در تجهیزات خودکار نیاز دارد، اما هزینه‌های کمتری را به ازای هر واحد در حجم بالا (1 تا 3 دلار در هر برد) ارائه می‌دهد. THT هزینه‌های اولیه تجهیزات کمتری دارد، اما هزینه‌های بیشتری را به ازای هر واحد (5 تا 10 دلار در هر برد) به دلیل نیاز به نیروی کار دستی دارد.

هزینه‌های مواد: قطعات SMT به طور کلی ارزان‌تر و فراوان‌تر از همتایان THT خود هستند.

جدول: مقایسه جامع ویژگی‌های تولید SMT و THT

5. ملاحظات کیفیت و قابلیت اطمینان

قابلیت اطمینان SMT:

اتصالات لحیم‌کاری عالی را از طریق فرآیندهای حرارت‌دهی مجدد کنترل‌شده ارائه می‌دهد

قابلیت اطمینان بالایی را در شرایط عملیاتی عادی نشان می‌دهد

در برابر خستگی چرخه حرارتی و خرابی‌های تنش مکانیکی آسیب‌پذیر است

قابلیت اطمینان THT:

استحکام پیوند مکانیکی بالاتری را فراهم می‌کند

در برابر محیط‌های با دمای بالا و لرزش بالا مقاومت بهتری دارد

برای کاربردهای نظامی، هوافضا و خودرو که شرایط سخت مورد انتظار است، ترجیح داده می‌شود

6. حوزه‌های کاربرد و مناسب بودن

کاربردهای غالب SMT:

الکترونیک مصرفی: تلفن‌های هوشمند، تبلت‌ها، دستگاه‌های پوشیدنی که در آن کوچک‌سازی حیاتی است

دستگاه‌های فرکانس بالا: تجهیزات ارتباطی، ماژول‌های RF

محصولات با حجم بالا: جایی که راندمان تولید خودکار مزایای هزینه را فراهم می‌کند

 کاربردهای ترجیحی THT:

سیستم‌های با قابلیت اطمینان بالا: هوافضا، نظامی، تجهیزات پزشکی

الکترونیک با توان بالا: منابع تغذیه، کنترل‌های صنعتی، ترانسفورماتورها

کانکتورها و قطعات: در معرض تنش مکانیکی یا اتصال/قطع مکرر

رویکرد فناوری ترکیبی:

بسیاری از مونتاژهای PCB مدرن از هر دو فناوری استفاده می‌کنند، با SMT برای اکثر قطعات و THT برای قطعات خاصی که به استحکام مکانیکی یا عملکرد حرارتی نیاز دارند.

7. ملاحظات زیست‌محیطی و نگهداری

تأثیرات زیست‌محیطی:

فرآیندهای SMT به طور کلی ویژگی‌های زیست‌محیطی بهتری دارند، اغلب از خمیرهای لحیم بدون سرب استفاده می‌کنند و زباله کمتری تولید می‌کنند

فرآیندهای لحیم‌کاری موجی THT معمولاً انرژی بیشتری مصرف می‌کنند و ممکن است به مواد شیمیایی تمیزکننده تهاجمی‌تری نیاز داشته باشند

نگهداری و تعمیر:

SMT به تجهیزات تخصصی برای تعمیر و بازکاری، از جمله سیستم‌های هوای گرم و ابزارهای میکرو لحیم‌کاری نیاز دارد

THT امکان تعمیر دستی آسان‌تری را با استفاده از تجهیزات لحیم‌کاری استاندارد فراهم می‌کند

8. روندهای آینده و جهت‌گیری صنعت

صنعت تولید الکترونیک همچنان به سمت تسلط SMT گرایش دارد، به دلیل تمایل بی‌وقفه به سمت کوچک‌سازی و افزایش عملکرد در فاکتورهای فرم کوچک‌تر. با این حال، THT اهمیت خود را در کاربردهای خاصی حفظ می‌کند که در آن نقاط قوت آن در قابلیت اطمینان و مدیریت توان همچنان ارزشمند است.

رویکردهای ترکیبی که هر دو فناوری را روی یک برد واحد ترکیب می‌کنند، به طور فزاینده‌ای رایج می‌شوند و به طراحان اجازه می‌دهند از نقاط قوت هر فناوری در جایی که مناسب‌تر است، استفاده کنند.

نتیجه‌گیری: انتخاب فناوری مناسب

انتخاب بین خطوط تولید SMT و THT به عوامل متعددی بستگی دارد:

الزامات محصول: محدودیت‌های اندازه، محیط عملیاتی و نیازهای قابلیت اطمینان

حجم تولید: تولید با حجم بالا، SMT را ترجیح می‌دهد، در حالی که حجم کم ممکن است THT را توجیه کند

ملاحظات هزینه: هم سرمایه‌گذاری اولیه و هم هزینه‌های به ازای هر واحد

قابلیت‌های فنی: تخصص و تجهیزات موجود

برای اکثر محصولات الکترونیکی مدرن، SMT رویکرد استاندارد را به دلیل راندمان، تراکم و مزایای هزینه در مقیاس نشان می‌دهد. با این حال، THT برای کاربردهای خاصی که در آن استحکام مکانیکی، مدیریت توان بالا یا عملکرد محیطی شدید از نگرانی‌های اصلی هستند، ضروری باقی می‌ماند.