EN
А Беттік орнатылатын құрылғы қазіргі заманғы басылған электр тақтасының дизайнындағы ең негізгі құрылымдық элементтердің бірі схема тақтасының дизайны . Ескі типтегі өткізгіштік компоненттерден айырмашылығы, олардың қосымша өткізгіштерін тесілген тесіктерге енгізу керек болса, беттік орнатылатын құрылғылар тікелей PCB бетіне орнатылады, бұл тақтаның өлшемін әлдеқайда азайтады, сигналдың сапасын жақсартады және жоғары жылдамдықты автоматтандырылған жинақтау процесін қамтамасыз етеді. Беттік орнатылатын құрылғының PCB схемасында қалай жұмыс істейтінін түсіну қазіргі уақытта электроника саласында жұмыс істейтін кез келген инженер, сатып алу маманы немесе өнім әзірлеушісі үшін маңызды.
Әрбір беттік орнатылатын құрылғы (SMD) печаттық платаның (PCB) барлық бетімен дәл механикалық, электрлік және жылулық механизмдер арқылы өзара әрекеттеседі. Беттік орнатылатын құрылғының мыс падтарға қалай орнатылуы, электрлік сигналдарды қалай өткізуі және тізбекке қалай интеграциялануы өнімнің соңғы сенімділігі мен өнімділігін анықтайды. Бұл мақала беттік орнатылатын құрылғының печаттық платаның құрылуының толық циклы бойынша — компоненттің орналасу орнын жасаудан бастап, пастаны қолдану, рефлоу пайындау және қызмет көрсету режиміне дейін — қалай жұмыс істейтінін толықтай түсіндіреді.
Беттік орнатылатын құрылғының физикалық құрылымы
Компоненттің анатомиясы және пад геометриясы
Әрбір беттік орнатылатын құрылғы (SMD) белсенді немесе пассивті элемент орналасқан компактты корпус мен печаттық платаның бетіне жанасатын металдық аяқтардан (шығыстардан) тұрады. Беттік орнатылатын құрылғының аяқтары платадағы сәйкес мыс алаңдарымен дәл келу үшін құрастырылған. Бұл алаңдар компоненттің аяқтарының нақты өлшемін, арақашықтығын және орналасу бағытын көрсететін компоненттің аяқтарының шаблонын пайдаланып, печаттық плата дизайны кезінде анықталады. Аяқтар шаблонын дәл құру маңызды, өйткені беттік орнатылатын құрылғының аяғы мен оған сәйкес алаң арасындағы кез келген сәйкессіздік нашар қосылыс, «тастанба» немесе ашық тізбекке әкелуі мүмкін.
Беттік орнатылатын құрылғы (SMD) көптеген қораптау пішімдерінде болады, мысалы, резисторлар, конденсаторлар, индуктивтіліктер, QFP немесе BGA пішімдеріндегі интегралды схемалар және дискретті жартылай өткізгіштер. Әрбір беттік орнатылатын құрылғының қорабына арналған жер үлгісі талаптары оның құрамына қандай түрде қолданылатынын және қайта балқыту кезінде компонент қалай өзін-өзі туралауын анықтайды. 0402 немесе 0201 сияқты кіші беттік орнатылатын құрылғылардың қораптары үлкен қораптарға қарағанда дәлірек допустимдіктерді талап етеді, сондықтан жоғары дәлдікті шаблонды басып шығару мен орналастыру жүйелері қажет.
Материалдың құрамы мен электрлік рөлі
Беттік орнатылатын құрылғының ішкі құрылымы оның қызметіне байланысты өзгереді. Кедергілі беттік орнатылатын құрылғы керамикалық негізге жағылған кедергілі қабатты пайдаланады, ал сыйымдылықты беттік орнатылатын құрылғы өткізгіш пластинкалар арасында қабатталған диэлектрлік материалдарды пайдаланады. Индуктивті беттік орнатылатын құрылғы магниттік өзекке орамды оралдырады. Әрбір жағдайда беттік орнатылатын құрылғы тізбектегі кернеуді реттеу, сигналдарды сүзгілеу, зарядты сақтау немесе токты қосу үшін өзінің ішкі материалдық қасиеттеріне сүйенеді. Беттік орнатылатын құрылғының электрлік әрекеті оның корпусының өлшемі, дәлдік класы және жұмыс істеу жиілігі ауқымымен тығыз байланысты.
Беттік орнатылатын құрылғыны белсендіретін жинақтау процесі
Қолданылатын қалайы пастасын басып шығару және компоненттерді орналастыру
Беттік орнатылатын құрылғыны (SMD) печаттық платада (PCB) жинау солдаттық пастаны басып шығарудан басталады. Таза печаттық плата үстіне орналастырылған төсем арқылы әрбір контакт аймағына дәл мөлшерде солдаттық паста жеткізіледі. Пастаның дәл мөлшері маңызды, себебі пастаның аз болуы беттік орнатылатын құрылғы үшін әлсіз қосылыс тудырады, ал көп болуы көршілес контакт аймақтары арасында қысқа тұйықталуға (bridging) әкелуі мүмкін. Басып шығарғаннан кейін автоматтандырылған компоненттерді орналастыратын құрылғы әрбір беттік орнатылатын құрылғыны микрон деңгейіндегі дәлдікпен белгіленген орнына орналастырады. Солдаттық пастаның жабысығыш қасиеті беттік орнатылатын құрылғыны пайдалануға дейін уақытша орнында ұстайды.
Орналастыру кезінде пик-энд-плейс машинасындағы көру жүйелері әрбір беттік орнатылатын құрылғының бағыты мен орнын тексереді. Бұл кезеңде беттік орнатылатын құрылғыдағы кез келген дұрыс емес орналасу рефлоу кезінде пайда болатын өзіндік туралы күш арқылы түзетілуі мүмкін, бірақ тек шектеулі толеранция терезесінде ғана. Беттік орнатылатын құрылғының ауыр дұрыс емес орналасуы өзіндік түзетілмейді және автоматтандырылған оптикалық бақылау немесе лазерлік биіктік өлшеу сияқты рефлоудан бұрынғы бақылау жүйелері арқылы анықталуы тиіс.
Рефлоу қосылуы және қосылыс түзілуі
Барлық беттік орнатылатын құрылғы (Surface-Mount Device) компоненттері орналастырылғаннан кейін, печаттық платалар (PCB) қатаң бақыланатын температуралық режиммен жұмыс істейтін рефлоу пешінен өтеді. Бұл режим платаға алдын-ала қыздыру, тұрақтандыру, рефлоу және салқындату аймақтары арқылы өтуін қамтамасыз етеді. Температураның көтерілуімен қолданылатын қосылғыш қоспасындағы флюс белсенділенеді және беттік орнатылатын құрылғылардың шығыстары мен мыстың падтарындағы тотығуды жояды. Рефлоу кезіндегі ең жоғарғы температурада қосылғыш балқиды және беттік орнатылатын құрылғы мен PCB пады арасында металлургиялық байланыс қалыптасады. Салқындату кезінде қосылғыш механикалық және электрлік тұрақты қосылыс түзіп, қатаяды.
Беттік орнатылатын құрылғы үшін пайдаланылатын қосылу сапасы тізбектің ұзақ мерзімді сенімділігіне тікелей әсер етеді. Падтың жабылуы, қосылым құрамы, рефлоу профилін оптималдау және беттік орнатылатын құрылғының жылу массасы сияқты факторлар қосылу сапасына әсер етеді. Дұрыс қосылған беттік орнатылатын құрылғы қосылуы ойық филлетті, толық пад ылғалдануын және көрінетін кеңістіктер мен сызықтардың болмауын көрсетуі тиіс. Рефлоудан кейін автоматтандырылған оптикалық бақылау немесе рентген суретін пайдаланып бақылау әрбір беттік орнатылатын құрылғы дұрыс орнатылғанын растау үшін қолданылады.
Беттік орнатылатын құрылғының PCB тізбегінде қалай жұмыс істейтіндігі
Сигналдың таралуы және импедансты бақылау
Бір рет пайындалғаннан кейін, беттік орнатылатын құрылғы (SMD) печаттық платаның электрлік желісіндегі белсенді түйінге айналады. Ток пен сигналдың жолдары әрбір беттік орнатылатын құрылғыны басқа компоненттер мен қосқыштарға қосатын мыс іздері арқылы өтеді. Беттік орнатылатын құрылғының орналасу орны сигналдың сапасына тікелей әсер етеді, әсіресе жоғары жиілікті дизайндарда. Беттік орнатылатын құрылғының орналасуы оның байланыстырылған интегралдық схемасы немесе қуат жазықтығынан аса қашықтықта болса, сигнал сапасын төмендететін паразитті индуктивтілік немесе сыйымдылық пайда болуы мүмкін. Инженерлер компоненттерді орналастыру кезінде әрбір беттік орнатылатын құрылғының паразитті әсерлерді азайту үшін қандай орынға қойылатынын қамтамасыз ету үшін симуляциялық құралдарды қолданады.
Жылумен басқару және ұзақ мерзімді сенімділік
Қуатты шашытатын беттік орнатылатын құрылғы (Surface-Mount Device) компоненттері жұмыс істеген кезде жылу шығарады, сондықтан осы жылуды басқару — негізгі дизайндағы қиындықтардың бірі. Қуатты Surface-Mount Device корпусының астындағы жылулық салымдар (thermal pads) жылуды мыс жазықтықтарына немесе сыртқы жылу шашытқыштарына тасымалдайды. Surface-Mount Device-тің сенімділігі оның жұмыс істеу температуралық ауқымы, жылулық кедергісі және қолданыстағы күтілетін қуат циклдау жағдайлары негізінде бағаланады. Дизайнерлер әрбір Surface-Mount Device маңындағы жылулық орта ең қолайсыз жұмыс істеу жағдайларында оның белгіленген шектерінің ішінде қалатынын тексеруі тиіс. Жылуды дұрыс басқармау Surface-Mount Device-тегі қосылатын қосылыстардың (solder joint) тез жорғалуын тездетуі мүмкін және уақытынан бұрын өрістегі ақауларға әкелуі мүмкін.
Жиі қойылатын сұрақтар
Surface-Mount Device пен өткізгіш арқылы орнатылатын компоненттің айырмашылығы қандай?
Беттік орнатылатын құрылғы (SMD) басқару платасының (PCB) бетіне тікелей қолданылатын қалайы пастасы мен қайта еріту арқылы қалайыланады, ал өткізгіштік компоненттерінің қоректік сымдарын алдын ала дайындалған тесіктерге енгізіп, толқынды қалайылау арқылы орнатады. Беттік орнатылатын құрылғылар (SMD) өткізгіштік технологиясына қарағанда кішірек плата өлшемдерін, жоғары жиіліктегі жақсырақ жұмыс істеу сапасын және автоматтандырылған жинақтаудың жылдамдығын қамтамасыз етеді.
Беттік орнатылатын құрылғыны (SMD) қалайылағаннан кейін қайта өңдеуге бола ма?
Иә, беттік орнатылатын құрылғыны (SMD) қайта өңдеуге болады: ол үшін ыстық ауа қайта өңдеу станциялары, инфрақызыл жылу немесе қалайылау темірі қолданылады; бұл қайта өңдеу әдісі құрылғының типіне байланысты. Беттік орнатылатын құрылғыны (SMD) қайта өңдеу кезінде көршілес компоненттерді немесе PCB-ның контакттық аймақтарын бұзып жібермеу үшін температураны дәл реттеу қажет. BGA типті беттік орнатылатын құрылғылар (SMD) өзіндік қалайы шарларымен жасалған қосылыстарына байланысты арнайы қайта өңдеу жабдығын талап етеді.
Беттік орнатылатын құрылғының (SMD) корпусының өлшемі PCB дизайнының ережелеріне қалай әсер етеді?
Кішірек беттік орнатылатын құрылғылардың (BOD) қондырғысы үшін жердегі пластиналардың өлшемдерін, торлы тәжірибелік қалыптардың тесіктерін және орналастыру дәлдігін қатаң қолдану қажет. Беттік орнатылатын құрылғының (BOD) өлшемі кішірейген сайын, сигналдың тазалығын және жинақтау шығымын сақтау үшін жолақтың ені, аралық және өткізгіштерді орналастыру бойынша дизайн ережелері де қатаңдауы керек. Дизайнерлер BOD қорапшасының техникалық сипаттамаларын дәл сақтауы керек, өйткені бұл жинақтау ақауларын болдырмауға және тақтаның сенімді жұмыс істеуін қамтамасыз етуге көмектеседі.