EN
A Səthə montaj edilən cihaz müasir çaplı dairəvi lövhə (PCB) dizaynında ən fundamental tikinti bloklarından biridir sürüşdürmə lövhəsi dizaynı . Keçidli delikli komponentlərdən fərqli olaraq, bu komponentlərin çıxıntıları delinmiş deliklərə yerləşdirilməlidir; səthə montaj edilən cihazlar isə birbaşa PCB-nin səthinə quraşdırılır, bu da lövhənin ölçüsünü əhəmiyyətli dərəcədə azaldır, siqnalın performansını yaxşılaşdırır və yüksək sürətli avtomatlaşdırılmış montajı mümkün edir. Səthə montaj edilən cihazların PCB layautunda necə işlədiyini başa düşmək, elektronika sahəsində çalışan hər bir mühəndis, satınalma mütəxəssisi və ya məhsul inkişafı mütəxəssisi üçün vacibdir.
Hər bir Səthə Quraşdırılan Cihaz (SQÇ) PCB ilə mexaniki, elektrik və istilik mexanizmlərinin dəqiq birləşməsi vasitəsilə qarşılıqlı təsir edir. Səthə quraşdırılan cihazın mis yastıqlara necə bərkidilməsi, elektrik siqnallarının necə keçirilməsi və dövrəyə necə inteqrasiya olunması son məhsulun etibarlılığını və performansını müəyyən edir. Bu məqalə SQÇ-nin PCB dizaynının tam dövründə – izlərin yaradılmasından tutmuş pasta tətbiqi, yenidən ərimə ilə lehimləməyə və funksional işə qədər – necə işlədiyini ətraflı izah edir.
Səthə Quraşdırılan Cihazın Fiziki Quruluşu
Komponentin Anatomiya və Yastıq Həndəsəsi
Hər bir səthə quraşdırılan cihaz (SMD) aktiv və ya passiv elementi ehtiva edən kompakt korpusdan, həmçinin PCB səthinə toxunan metal bitmələrdən və ya çıxışlardan ibarətdir. Səthə quraşdırılan cihazın (SMD) bitmələri lövhədəki uyğun mis torpaq yastıqları ilə dəqiq uyğunlaşması üçün nəzərdə tutulub. Bu yastıqlar komponentin izini istifadə edərək PCB layautunda təyin olunur; iz hər bir səthə quraşdırılan cihaz (SMD) tipi üçün lazım olan dəqiq ölçünü, aralığı və oriyentasiyanı müəyyən edir. Dəqiq iz dizaynı çox vacibdir, çünki səthə quraşdırılan cihazın (SMD) bitməsi ilə onun torpaq yastığı arasında uyğunsuzluq pis paylanma birləşmələrinə, meydançaya düşməyə (tombstoning) və ya açıq dövrələrə səbəb ola bilər.
Səthə montaj edilən cihaz (SMD) müxtəlif paket formatlarında təqdim olunur: rezistorlar, kondensatorlar, induktorlar, QFP və ya BGA formatında inteqrallı sxemlər və ayrılıqda yarımkeçirici elementlər daxil olmaqla. Hər bir Səthə montaj edilən cihaz paketi növü, lehim pastasının tətbiq olunma şəklini və komponentin qaynadılma zamanı öz-özünə düzülüşünü təsir edən xüsusi torpaq nümunəsi tələblərinə malikdir. 0402 və ya 0201 kimi kiçik Səthə montaj edilən cihaz paketləri daha böyük paketlərə nisbətən daha dar toleranslar tələb edir və bu da yüksək dəqiqlikli şablon çapı və yerləşdirmə sistemlərini tələb edir.
Materialın tərkibi və elektrik rolu
Səthə montaj olunan cihazın daxili quruluşu funksiyasından asılı olaraq dəyişir. Rezistiv səthə montaj olunan cihaz keramik altlıq üzərinə çökdürülən rezistiv təbəqədən istifadə edir, o halda ki, tutumlu səthə montaj olunan cihaz keçirici lövhələr arasındakı qat-qat dielektrik materiallardan istifadə edir. İnduktiv səthə montaj olunan cihaz maqnit nüvə ətrafında bobin sarır. Hər bir halda səthə montaj olunan cihaz daxili material xüsusiyyətlərindən istifadə edərək dövrədə gərginliyi tənzimləyir, siqnalları süzür, yük saxlayır və ya cərəyanı açır-bağlayır. Səthə montaj olunan cihazın elektrik davranışını onun paket ölçüsü, tolerans qiyməti və iş tezlik aralığı sıx şəkildə müəyyən edir.
Səthə montaj olunan cihazı aktivləşdirən montaj prosesi
Lehim pastası çapı və komponentlərin yerləşdirilməsi
Səthə montaj olunan cihazın (SMD) PCB-yə montajı lehim pastası çapı ilə başlayır. Açılım (stensil) boş PCB üzərində düzgün şəkildə yerləşdirilir və hər bir torpaq lövhəsinə (land pad) nəzarət edilən miqdarda lehim pastası çap edir. Doğru pasta miqdarı çox vacibdir, çünki çox az pasta SMD üçün zəif birləşmə yaradarkən, çoxlu pasta qonşu lövhələr arasındakı qövsün (bridging) yaranmasına səbəb ola bilər. Çapdan sonra avtomatlaşdırılmış götür-yerləşdir maşını hər bir SMD-ni mikron dəqiqliklə müəyyən edilmiş yerinə yerləşdirir. Lehim pastasının yapışqanlığı sayəsində SMD lehimlənmədən əvvəl müvəqqəti olaraq yerində saxlanılır.
Yerləşdirmə zamanı, götür-yerləşdir maşınlarındakı görüntü sistemləri hər bir səthə montaj edilən detalların (SMD) orientasiyasını və yerini yoxlayır. Bu mərhələdə SMD-də baş verən istənilən uyğunsuzluq, yalnız məhdud tolerans pəncərəsi daxilində olmaqla, qaynatma zamanı yaranan öz-uyğunlaşma qüvvəsi ilə düzəldilə bilər. SMD-nin ciddi şəkildə yanlış yerləşdirilməsi öz-uyğunlaşmaya tabe olmayacaq və avtomatlaşdırılmış optik yoxlama və ya lazer hündürlük ölçməsi kimi qaynatmadan əvvəl yoxlama sistemləri ilə aşkar edilməlidir.
Qaynatma lehimləməsi və birləşmənin formalaşması
Bütün səthə montaj olunan cihaz komponentləri yerləşdirildikdən sonra, PCB müəyyən edilmiş temperatur profilinə uyğun olaraq qaynadılma sobasından keçir. Bu profil lövhəni qızdırma, saxlama, qaynadılma və soyuma zonaları ilə keçirir. Temperaturun yüksəlməsi ilə lehim pastasındakı axıcı aktivləşir və həm səthə montaj olunan cihazların çıxışlarında, həm də mis yastıqlarda oksidləşməni aradan qaldırır. Qaynadılma temperaturunun maksimum nöqtəsində lehim ərimiş vəziyyətə keçir və səthə montaj olunan cihazla PCB yastığı arasında metallurgik birləşmə yaradır. Soyuma zamanı lehim möhkəm mexaniki və elektrik birləşməsi kimi bərkir.
Səthə montaj edilən cihaz üçün paylanma birləşməsinin keyfiyyəti dövrənin uzunmüddətli etibarlılığını birbaşa təsir edir. Paddın örtülməsi, lehim ərintisinin tərkibi, lehimləmə profilinin optimallaşdırılması və səthə montaj edilən cihazın istilik kütləsi kimi amillər birləşmənin keyfiyyətini təsir edir. Düzgün lehimlənmiş səthə montaj edilən cihaz birləşməsi konkav fillet, tam padda nəmlənmə və görünən boşluq və ya çatlar olmamasını göstərməlidir. Lehimləmədən sonra avtomatlaşdırılmış optik yoxlama və ya rentgen görüntüləmə üsulları ilə hər bir səthə montaj edilən cihazın düzgün montaj edildiyi təsdiqlənir.
Səthə montaj edilən cihazın PCB dövrəsi daxilində necə işlədiyi
Siqnal yayılması və impendans nəzarəti
Bir SMD (səthə montaj olunan cihaz) qaynaqlandıqdan sonra PCB-nin elektrik şəbəkəsində aktiv düyün halına gəlir. Cərəyan və siqnal yolları hər bir SMD-ni digər komponentlərə və konektorlara birləşdirən mis izləri boyunca keçir. SMD-nin yerləşdirilməsi mövqeyi siqnal bütövlüyünə, xüsusilə yüksək tezlikli dizaynlarda birbaşa təsir göstərir. Əlaqəli İM və ya enerji səviyyəsinə çox uzaqda yerləşdirilmiş bir SMD siqnal keyfiyyətini pisləşdirən parazit induktivlik və ya tutum yarada bilər. Mühəndislər layihələndirmə zamanı hər bir SMD-nin bu parazit təsirləri minimuma endirilməsi üçün uyğun yerə yerləşdirildiyinə əmin olmaq üçün simulyasiya alətlərindən istifadə edirlər.
İstilik İdarəetməsi və Uzunmüddətli Etibarlılıq
Güc səpilən SMT komponentləri iş zamanı istilik yaradır və bu istiliyi idarə etmək əsas dizayn çətinliyidir. Güc SMT paketlərinin altındakı istilik keçirici qatlar istiliyi mis təbəqələrə və ya xarici istilik yayıcılarına ötürür. SMT-nin etibarlılığı onun iş temperatur aralığına, istilik müqavimətinə və tətbiqin gözlənilən güc dövrü şəraitinə əsasən qiymətləndirilir. Dizaynerlər hər bir SMT ətrafındakı istilik mühitinin ən pis iş şəraitində müəyyən edilmiş limitlər daxilində qaldığını təsdiqləməlidirlər. İstiliyi düzgün idarə etməmək SMT-də qalxan birləşmələrin yorulmasını sürətləndirə bilər və erkən sahədə arızalara səbəb ola bilər.
Tez-tez verilən suallar
SMT ilə delikdən keçən komponent arasındakı fərq nədir?
Səthə montaj edilən cihaz (SMD) düz bir şəkildə lehimləmə pastası və yenidən lehimləmə ilə çaplı elektrik lövhəsinin (PCB) səthinə birləşdirilir, halbuki keçidli komponentlər lehimləmə dalğası ilə lehimlənməsi üçün deliklərə daxil edilən çıxıntılar tələb edir. Səthə montaj edilən cihaz (SMD) texnologiyası keçidli texnologiyaya nisbətən daha kiçik lövhə ölçüləri, yaxşılaşdırılmış yüksək tezlikli performans və daha sürətli avtomatlaşdırılmış montaj imkanı verir.
Səthə montaj edilən cihaz (SMD) lehimləndikdən sonra təkrar emal edilə bilərmi?
Bəli, səthə montaj edilən cihaz (SMD) paket növündən asılı olaraq isti hava təkrar emal stansiyaları, infraqırmızı isitmə və ya lehimləmə dəmiri ilə təkrar emal edilə bilər. Səthə montaj edilən cihazın (SMD) təkrar emalı qonşu komponentlərin zədələnməsini və ya PCB padlarının qaldırılmasını qarşısını almaq üçün diqqətlə temperaturun idarə edilməsini tələb edir. BGA tipli səthə montaj edilən cihaz (SMD) paketləri gizli lehim kürəciklərinə görə xüsusi təkrar emal avadanlığı tələb edir.
Səthə montaj edilən cihaz (SMD) paketinin ölçüsü PCB dizayn qaydalarını necə təsir edir?
Daha kiçik Səthə Quraşdırılan Cihaz (Surface-Mount Device) paketləri daha dar torpaq lövhəsi ölçüləri, daha incə şablon açıqları və daha sərt yerləşdirmə toleransları tələb edir. Səthə Quraşdırılan Cihazın (Surface-Mount Device) ölçüsü azaldıqca, siqnal bütünlüyünü və montaj verimliliyini qorumaq üçün iz eni, təmizlik məsafəsi və keçid yeri (via placement) üçün dizayn qaydaları da daha sərt olmalıdır. Dizaynerlər montaj xətalarını qarşısını almaq və lövhənin etibarlı işləməsini təmin etmək üçün Səthə Quraşdırılan Cihaz (Surface-Mount Device) paketi spesifikasiyalarına tam uyğunluq yaratmalıdırlar.