آرشیو بلاگ, الکترونیک

آشنایی با قطعات SMD

تکنولوژی قطعات SMD – آشنایی با قطعات نصب سطحی ، مزایا و معایب آنها

montaggio circuiti smd1

معرفی تکنولوژی قطعات SMD

استفاده از تکنولوژی SMD در پی تمایل بسیار زیاد مصرف کنندگان برای داشتن تکنولوژی ای کوچک تر، سریع تر و بهتر ایجاد شده است. اصطلاح SMD مخفف  Surface Mount Device و به معنی قطعات نصب شده روی سطح می باشد. قطعات نصب سطحی ؛ قطعات الکترونیکی هستند که به مدار چاپی به روش فناوری نصب سطحی  SurfaceMount Technology = SMT  متصل شده اند.

 

فناوری SMT

امروزه، تقریبا بسیاری از سخت افزارهای تولید انبوه الکترونیک با استفاده از فناوری SMT‏ تولید می شوند. به زبان ساده اصطلاح SMT به شیوه نصب قطعات الکترونیکی روی سطح یک برد الکترونیکی اطلاق می شود.

تجهیزات با تکنولوژی قطعات SMD که در فناوری مذکور بکار می رود، مزایای بسیاری از نظر ساخت و عملکرد بر قطعات معمول دارند.

در این تکنولوژی، قطعات الکترونیکی همچون LED ، مقاومت و … به سبکی تولید می گردند که مونتاژ آنها به صورت سطح به سطح باشد؛ به شکلی که هیچ پایه ای به صورت سیمی به قطعه متصل نبوده و محل اتصال به برد مدار چاپی به شکل تخت باشد. در تولیدات عمده، این قطعات را از طریق هوای گرم با خمیر قلع مونتاژ و توری استنسیل مونتاژ می کنند.

این تکنولوژی با سبک مونتاژ منحصر بفرد خود باعث کاهش حجم قطعات و در نتیجه کاهش هزینه تولید و افزایش کیفیت مونتاژ شده است.

تاریخچه تکنولوژی قطعات  SMD

استفاده از پتانسیل های موجود در جهان و ایجاد توانایی های جدید ، تعداد قطعات بیشتری را جهت ساخت دستگاههای پیشرفته امروزی لازم کرده است. بنابراین برای جلوگیری از بزرگتر شدن ابعاد و حجم ماشین ها و ساخت سیستم های سبک تر، ریزتر، کوتاهتر و کوچک تر ساختار قطعات می بایست تغییرمی کرد و قطعات در حال استفاده معروف به      THC با نوع جدیدی از قطعات جایگزین می شد.

در دهه 1960 اولین پیشگامان برای شناخت تکنولوژی جدید در IBM شروع به فعالیت کردند، مکانیک قطعات الکترونیکی دوباره طراحی شدند به صورتی که پایه قطعات قبلی حذف و در انتهای قطعه سطح فلزی جهت اتصال مستقیم آنها به سطح بردهای الکترونیکی در نظر گرفته شد. در تکنولوژی قطعات SMD قطعات بسیار کوچکتر شدند؛ با این حال به مراتب بیشتر از تکنولوژی های قبل از آن با سطح برد اتصال برقرار می کردند و به حجم زیادی از مدارها نیز اجازه حضور می دادند.

قطعات نصب سطحی شامل رنج وسیعی از قطعات نوری همچون LED و الکترونیکی همچون مقاومت – آی سی و … و سوکت های الکترونیکی می باشند.

قطعات SMC

با توجه به طراحی جدید، قطعات فوق  Surface Mount Component = SMC نام گذاری شدند و بردهایی که این قطعات بر روی آنها نصب می شد را بردهای SMD نامیدند. با توجه به مزایای فراوان، این تکنولوژی در دهه 1980 شروع به گسترش و پیشرفت نمود.

cpu pwm 34

قطعات  SMC دارای پایه های بسیار ریزی هستند که با توجه به نوع وابعاد هندسی قطعه، پایه ها به شکل ها و انواع متفاوت زیر طراحی شده اند:

  • پایه های بسیار ریز هم چون پین های بسیار کوچک
  • پایه های کوتاه به شکل بال پرنده یا آبشار
  • پایه های کوتاه و کم حجم در انتهای قطعات به شکل حرف J انگلیسی
  • آرایه ای از دیسکهای بسیار ریز (●) قرار گرفته در انتها یا برروی بدنه قطعات (BGA)

مقایسه قطعات SMC و قطعات THC

همانطور که اشاره شد در گذشته از قطعات THC در مدارهای الکترونیک استفاده می شد. قطعات THC یا DIP دارای پایه های سیمی بودند که این پایه ها درون سوراخ هایی که بر روی بردها موجود بود قرار می گرفتند؛ بنابراین لازم بود در زمان طراحی و ساخت بردهای الکترونیکی، علاوه بر پیش بینی فضای لازم برای این سوراخ ها در دو سمت برد هزینه های ناشی از سوراخ کاری و نیز متالیزه کردن دیواره سوراخ ها جهت اتصال دو طرف برد به یکدیگر نیز در نظر گرفته شود.

قطعات SMC نسبت به قطعات DIP مزیتهایی دارند که بخشی از آنها عبارتند از:

  • کوچک و سبک بودن قطعات SMC
  • اشغال فضای کمتر
  • نصب اتوما تیک ساده تر
  • سرعت مونتاژ بالاتر
  • امکان مونتاژ این قطعات در هردو طرف بردها
  • کاهش بسیار زیاد مقاومت و اندوکتانس پایه ها ( در نتیجه طیف وسیعی از امواج با فرکانس بالا را به راحتی هدایت می کنند)
  • تغییر ناپذیری در برابر شرایط تنش زا و هم چنین لرزش زا به خاطر طرح فیزیکی قطعات SMC
  • به حداقل رسیدن امکان خرابی قطعات بواسطه تماس حداقل انسان با آنها (با توجه به اینکه قطعات SMC از قطعات الکترونیکی هم نوع خود کوچکتر هستند حرکت و نصب آنها توسط ماشین صورت می گیرد و نه انسان

برد های SMD

مدارچاپی یا PCB که یکی از مهمترین قطعات کارهای الکترونیکی است به عنوان قلب هر محصول الکترونیکی شناخته می شود که پایه و اساس اتصال قطعات الکترونیکی به یکدیگر است. مدار چاپی ها به صورت یک طرفه و یا دو طرفه ساخته می شوند. پیشرفت تکنو لوژی و نیازهای جدید امکان ساخت بردهای چند لایه را نیز فراهم آورده است.

در بردهای چند لایه، لایه هایی در وسط مدارهای مربوط به قطعات غیرفعال مثل: مقاومت ها، خازن ها و سلف ها در نظر گرفته می شود و این لایه ها از طریق سوراخ هایی که VIAS نامیده می شوند به یکدیگر متصل می گردند.

مراحل ساخت یک برد

  • بردهای الکترونیکی همواره دارای یک Layout هستند که اطلاعات لازم در مورد برد را به همراه دارد، این اطلاعات مکان قرار گرفتن قطعات و نوع قطعه و همچنین ابعاد آنرا مشخص می کند.
  • برای ساخت PCB ، لایه ای از مس بر تمام یک لایه مبنا یا زیرلایه ساخته شده از laminate چسبانده می شود؛ در بعضی موارد لایه مس در هر دو سمت زیرلایه چسبانده می شود که به آن PCB سفید می گویند.
  • سپس زیرلایه با یک لایه نازک از مواد حساس به نور که Photo Resist نامیده می شود پوشیده می گردد.
  • بعد از آن فیلم شفاف یا Photo Tool که شامل الگوی مطلوب مدار است بر روی Photo Resist لایه گذاری می شود.
  • سپس لایه های مسی غیر لازم با حکاکی درون یک محلول اسیدی از روی آن جدا شده و اثر یا رد مس های مورد نیاز طبق Layout در آن باقی می ماند.
  • سوراخ های درون یک PCB توسط دریل با تیغه های کاربید سوراخکاری می شوند.
  • مکان و اندازه سوراخ ها توسط ماشین های اتوماتیکی که توسط برنامه کامپیوتری هدایت می شوند مشخص می گردد.
  • برای سوراخ های ریز و کوچک از لیزر استفاده می شود(این سوراخ ها Microvias نامیده می شوند(.
  • دیواره سوراخ ها برای اتصال لایه ها به یکدیگر می بایست فلز پوش ( متالیزه ) شود.

سوال پیش رو اینست که …

مدارات SMD  یا THC

مسئله اینست …

مزایای تکنولوژی قطعات SMD

  • کاهش میزان دخالت نیروی انسانی
  • کاهش هزینه های اضافی نیروی کار و تولید
  • تکرار عملیات که باعث بالا رفتن میزان کنترل کیفیت می گردد
  • افزایش سرعت تولید (120000 قطعه در ساعت)
  • کاهش مصرف قلع و صرفه جویی در ابعاد مدار چاپی
  • کنترل کیفیت آسان
  • قابلیت عملکرد مناسب
  • کاهش تولید گرما
  • کاهش مصرف برق
  • کاهش ظرفیت خارنی و ظرفیت القایی مدار
  • ایجاد تحول و پیشرفت مداوم در روند تولید
  • قابلیت استفاده به همراه تکنیک های بکار رفته در روش جا گذاری در درون سوراخ ها بخش هایی از صنعت که امروزه از تکنولوژی SMT استفاده می کنند مثل:
    • نیروگاه های برق
    • ارتباطات از راه دور
    • کامپیوترهای شخصی
    • صنعت خودروسازی

در کنار تمام مزیتها، SMD  ها معایبی هم دارند که به شرح ذیل می باشد:

معایب تکنولوژی قطعات SMD

  • به دلیل اندازه کوچک نصب و راه اندازی نمونه اولیه دستی و یا تعمیر آنها سخت تر است و نیاز به اپراتورهای ماهر و ابزار گران تر دارد.
  • SMD ها را نمی توان به طور مستقیم مورد استفاده قرار داد، و نیاز به یک PCB سفارشی برای هر نمونه می باشد.
  • SMD برای قطعات بزرگ، با ولتاژ و جریان بالا مناسب نیست، مثلا در مدارات قدرت.
author-avatar

درباره احمد اسلامی فر

مهندس احمد اسلامی فر متولد 15 بهمن سال 1376 کارشناس الکترونیک و دبیر اسبق انجمن علمی مهندسی برق دانشکده مهندسی دانشگاه آزاد اسلامی واحد دزفول می باشد. وی از سال 1388 فعالیت تخصصی خود را در زمینه رباتیک آغاز و دارای مقام های اول تا چهارم شهرستانی ، استانی و کشوری بوده و به 3 سال نیز به عنوان مربی و سرگروه تیم رباتیک فعالیت داشت است همچنین با توجه به علاقه شخصی خود از سال 1394 نیز به صورت تخصصی در زمینه تدریس دوره های مکالمه زبان انگلیسی در موسسات آزاد و پژوهشسرای فرهیختگان به فعالیت و تربیت دانش آموزان پرداخته است. برخی از سوابق علمی ایشان به شرح زیر است - دبیر انجمن علمی دانشگاه آزاد اسلامی از سال 1395 تا 1399 - مربی و سرتیم رباتیک و پژوهشگر محصل از سال 1390 الی 1395 - شرکت مستمر در نمایشگاه های شهرستانی از سال 1389 تا سال 1395 - حضور و شرکت در مسابقات رباتیک شهرستانی ،استانی و کشوری از سال 1388 تا سال 1395 و ... همچنین ایشان در زمینه تحقیقات و مقالات نیز فعالیت داشته و دارای تعدادی مقاله در ژورنال ملی می باشد.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *