Czym jest montaż SMD i dlaczego jest tak ważny w elektronice?

Dynamiczny rozwój branży elektronicznej dąży do ciągłej miniaturyzacji, przy jednoczesnym wzroście wydajności i funkcjonalności. Jednocześnie producenci sprzętów elektronicznych chcą zredukować koszty, tak, aby produkcja była jak najbardziej opłacalna. Jednym z rozwiązań, które umożliwia osiągnięcie tych celów jest zastosowanie montażu powierzchniowego SMD. Aktualnie montaż SMD, zamiennie określany również jako montaż SMT, jest jednym z częściej stosowanych sposobów montażu. W tym artykule wyjaśnimy na czym polega ta metoda, czym się wyróżnia i dlaczego jest tak powszechnie stosowany – a także, gdzie stosuje się montaż SMD najczęściej.

Montaż elektroniki SMD – na czym polega i skąd się wziął?

Zacznijmy od krótkiego wyjaśnienia, czym jest montaż SMD i co on oznacza dla nowoczesnego przemysłu elektronicznego? Montaż SMD to metoda montażu polegająca na umieszczaniu podzespołów elektronicznych bezpośrednio na powierzchni płytek drukowanych PCB. W tradycyjnej technologii montażu THT, określanej także jako montaż przewlekany THT, wyprowadzenia elementów są wprowadzane w otwory i lutowane od drugiej strony (od spodu). Jednak nowoczesny montaż SMD umożliwia znaczące zmniejszenie rozmiarów podzespołów, a co za tym idzie – wagę oraz wielkość produktu końcowego. Najmniejsze komponenty SMD mogą mieć nawet rozmiar nazywany 01005 (czyli około 0,25 x 0,127mm) – lecz z reguły nie stosuje się tak małych elementów w użytkowej elektronice codziennej. Powszechnie stosowanym najmniejszym rozmiarem elementów SMD jest tzw. rozmiar 0402 (ok. 0,1 x 0,5 mm) – co jest naprawdę świetnym wynikiem.

Jak możliwe jest uzyskanie takiego efektu? Elementy w technologii SMD projektowane są tak, aby ich wyprowadzenia miały postać płaskich padów, kulek lutowniczych lub nóżek niewielkich rozmiarów. Umożliwia to automatyzację montażu, co jest kluczowe w masowej produkcji elektroniki. Dzięki temu montaż SMD jest jeszcze bardziej precyzyjny, ryzyko popełnienia błędu jest zminimalizowane, a jednocześnie czas produkcji zostaje skrócony, a sam produkt końcowy znacznie mniejszych rozmiarów.

Od kiedy montaż SMD jest stosowany w elektronice? Po raz pierwszy technologia ta została zaprezentowana przez IBM w latach 60. XX wieku. Początkowo komponenty SMD były stosowane przez NASA w programach kosmicznych, m.in. w programie Apollo. Z czasem rozwiązanie to weszło do szerszej produkcji i stało się powszechnie stosowane w różnych sektorach produkcji urządzeń elektronicznych.

Jak wygląda proces montażu SMD?

Montaż SMD jest złożonym procesem opierającym się na nowoczesnych rozwiązaniach technologicznych. Do jego przeprowadzenia wykorzystywane są nowoczesne parki maszynowe, co umożliwia automatyzację procesu.

Standardowy przebieg montażu z wykorzystaniem technologii SMD obejmuje kilka precyzyjnie kontrolowanych etapów. Pierwszym z nich jest nałożenie pasty lutowniczej zawierającej drobinki stopu lutowniczego oraz topnik na pola lutownicze PCB. Proces realizowany jest zwykle metodą sitodruku. Następnie automatyczne maszyny montażowe precyzyjnie umieszczają elementy SMD na powierzchni płytki zgodnie z projektem – czynność ta jest wykonywana niezwykle precyzyjnie, co pozwala na rozmieszczenie nawet najmniejszych elementów, z zachowaniem dużej dokładności.

Kolejnym krokiem jest lutowanie, tzw. reflow soldering. Podczas tego procesu cała płytka przechodzi przez piec rozpływowy, gdzie w kontrolowanych strefach temperatury dochodzi do roztopienia pasty, a co za tym idzie, trwałego połączenia elementów SMD z PCB. Końcowym etapem jest inspekcja jakości, która również jest zautomatyzowana, co pozwala uzyskać większa dokładność. Najczęściej stosuje się inspekcję optyczną AOI oraz badania rentgenowskie, gdy mamy do czynienia z układami o trudno dostępnych połączeniach

Zalety montażu SMD – dlaczego warto wybrać to rozwiązanie?

Zdecydowanie technologia SMD zrewolucjonizowała przemysł elektroniczny, oferując szereg istotnych korzyści dla produkcji. Przede wszystkim wykorzystanie SMD pozwala zoptymalizować produkcję, zmniejszając jej koszt i czas, przy zachowaniu bardzo wysokiej jakości i powtarzalności.

• Zmniejszenie komponentów – montaż SMD umożliwia stosowanie elementów o bardzo małych wymiarach, co pozwala na projektowanie urządzeń mobilnych i przenośnych jeszcze lżejszych i bardziej kompaktowych
• Wysoka gęstość obwodów – elementy mogą być umieszczane po obu stronach płytki, a odstępy między ścieżkami są bardzo niewielkie, co umożliwia zwiększenie gęstości obwodów.
• Automatyzacja i redukcja kosztów – cały proces montażu jest łatwo zautomatyzowany, to oznacza większą wydajność produkcji, obniżenie kosztów jednostkowych, a także zmniejszenie ryzyka błędów.
• Optymalizacja zużycia energii – elementy elektroniczne SMD emitują znacznie mniej ciepła, co zmniejsza ryzyko przegrzewania się urządzeń, a także zużywają mniej energii, będąc bardziej energooszczędnymi.
• Większa niezawodność montażu – dzięki reflow i braku wiercenia otworów zmniejsza się ryzyko uszkodzeń mechanicznych i zwiększa trwałość urządzenia.
• Minimalizacja ryzyka błędów – automatyczny montaż i zaawansowane techniki kontroli jakości pozwalają osiągnąć doskonałą precyzję zarówno w przypadku prototypów, jak i produkcji seryjnej.

W najbliższych latach rozwój SMD będzie postępował w kierunku jeszcze większej miniaturyzacji, integracji oraz wprowadzania nowych technik montażu. Warto wykorzystać ten potencjał w swojej firmie.