فناوری نصب سطحی (SMT) چیست و چگونه کار می‌کند؟

SMT یا Surface Mount Technology به سادگی به معنای نصب قطعات کوچک مانند مقاومت‌ها و تراشه‌ها روی بردها است. این فناوری باعث می‌شود دستگاه‌ها مانند تلفن‌های همراه کوچک‌تر، سریع‌تر و کارآمدتر شوند. در این مقاله به توضیح عملکرد SMT و دلایل اهمیت آن در بهبود دستگاه‌ها می‌پردازیم.

مطالب مرتبط: مونتاژ برد smd

معنای SMT

SMT مخفف Surface Mount Technology است و در چیدمان قطعات کوچک مانند مقاومت‌ها و خازن‌ها روی بردها کاربرد دارد. این قطعات با استفاده از دستگاه‌های Pick-and-Place دقیقاً در جای خود قرار می‌گیرند.

یکی از ویژگی‌های مهم SMT سرعت بالا است؛ دستگاه‌ها می‌توانند هزاران قطعه را تنها در یک ساعت نصب کنند. همچنین، استفاده از این فناوری باعث می‌شود دستگاه‌ها کوچک‌تر، نازک‌تر و بادوام‌تر شوند. برای مثال، فاصله بین قطعات ممکن است تنها ۱.۲۷ میلی‌متر باشد.

SMT از قطعاتی مانند IC و SMD استفاده می‌کند و با کاهش مصرف مواد و کوچک‌تر شدن اندازه قطعات، دستگاه‌ها را سریع‌تر و کارآمدتر می‌سازد.

تاریخچه SMT

فناوری SMT از دهه ۱۹۶۰ آغاز شد و برای نصب قطعات کوچک روی PCB (برد مدار چاپی) توسعه یافت.
این فناوری با استفاده از مقاومت‌های کوچک (مانند سایزهای 0402 و 0603) و ربات‌ها، قطعاتی مانند LED، دیود و IC را با سرعت و دقت بالا روی برد نصب می‌کند.
خمیر قلع روی پدها قرار گرفته و در دمای ۲۵۰ درجه سانتی‌گراد ذوب می‌شود تا قطعات به خوبی به برد بچسبند.

مزیت دیگر SMT این است که می‌توان قطعات پیچیده مانند BGA را بدون نیاز به سیم نصب کرد، که باعث کوچکی و کارآمدی دستگاه‌ها می‌شود.

مراحل اصلی فرآیند SMT

۱. اعمال خمیر قلع

نقاط کوچکی از خمیر لحیم روی برد قرار می‌گیرد تا قطعات به خوبی بچسبند و جریان برق برقرار شود. این خمیر با استفاده از شابلون SMT دقیقاً در مکان‌های مورد نیاز قرار می‌گیرد.

۲. قرار دادن قطعات

قطعات SMD با استفاده از دستگاه‌های Pick-and-Place روی برد نصب می‌شوند. این دستگاه‌ها با سرعت بالا قطعات را در جای مناسب قرار می‌دهند و آن‌ها را روی خمیر لحیم ثابت می‌کنند.

۳. لحیم‌کاری ریفلاو (Reflow)

برد وارد یک کوره گرم می‌شود تا خمیر قلع ذوب شده و قطعات به صورت دائمی به برد بچسبند. پس از سرد شدن، قطعات محکم و آماده عملکرد می‌شوند.

ویژگی‌ها و مزایای SMT

• کاهش هزینه‌ها: استفاده از ماشین‌آلات باعث کاهش نیروی انسانی و مواد مصرفی تا ۳۰٪ می‌شود. برخی ماشین‌ها می‌توانند ۸۰,۰۰۰ قطعه در ساعت نصب کنند.
• بهبود سیگنال‌دهی: انتقال سیگنال تا ۱۰ گیگاهرتز ممکن است و مصرف توان تا ۱.۵ وات بر میلی‌متر مربع مدیریت می‌شود.
• صرفه‌جویی در فضا: مساحت برد تا ۷۰٪ کاهش یافته و قطعات کوچک‌تر مانند 01005 نصب می‌شوند.
• افزایش سرعت تولید: نصب ۷۰ قطعه در ثانیه، تولید سریع‌تر و دقیق‌تر دستگاه‌ها را ممکن می‌سازد.
• پشتیبانی از قطعات متنوع: SMT می‌تواند انواع قطعات، حتی قطعات با شکل و تعداد پین پیچیده مانند FPGA با ۱۰۰۰ پین را نصب کند.

معایب SMT

1. شکننده بودن
   قطعات SMT بسیار کوچک و حساس هستند و به راحتی ممکن است آسیب ببینند. برای مثال، خازن‌های 0201 بسیار شکننده‌اند. این قطعات باید در دمای محیط نگهداری شوند و هنگام کار با آن‌ها باید دقت زیادی کرد، زیرا گرما یا فشار زیاد می‌تواند باعث ترک خوردن یا از کار افتادن دستگاه شود. نصب آن‌ها نیازمند ابزارهای خاص است و بررسی سلامتشان سخت است.
2. دشواری تعمیر
   تعمیر SMT به دلیل کوچک بودن قطعات و نزدیکی زیاد آن‌ها (فاصله تنها 0.5 میلی‌متر) دشوار است. قطعات بسیار کوچک مانند 01005 کار با دست را تقریباً غیرممکن می‌کنند و تعمیر نیازمند ماشین‌آلات ویژه و دقیق است.
3. تحمل کم توان الکتریکی
   قطعات SMT نمی‌توانند جریان‌های بالا را تحمل کنند. برای مثال، مقاومت‌های 0805 تنها توان 0.125 وات دارند و جریان بیش از 2 آمپر باعث داغ شدن و آسیب به برد می‌شود. به همین دلیل، SMT برای دستگاه‌های کم‌مصرف مانند گوشی مناسب است، اما برای تجهیزات پرتوان کاربرد ندارد.
4. هزینه بالای ماشین‌آلات
   ماشین‌آلات پیشرفته SMT گران‌قیمت هستند و استفاده از آن‌ها نیازمند سرمایه‌گذاری بالا، نیروی متخصص و نظارت مداوم است. این امر برای تولیدکنندگان کوچک، هزینه‌بر و چالش‌برانگیز است.
5. طراحی پیچیده
   طراحی SMT معمولاً پیچیده است زیرا پدها و مسیرها بسیار کوچک و فشرده‌اند. هر قطعه باید با دقت در خط مونتاژ قرار گیرد تا برد به درستی کار کند. این موضوع طراحی برای دستگاه‌های پرسرعت را دشوارتر می‌کند و نیازمند دقت و زمان بیشتری است.

کاربردهای SMT

• تلفن‌های همراه: ساخت گوشی‌های کوچک، سبک و با دوام با قابلیت پشتیبانی از فرکانس‌های بالا تا ۵ گیگاهرتز.
• کامپیوترها و لپ‌تاپ‌ها: نصب قطعات کوچک و پرقدرت برای عملکرد سریع CPU و مدیریت توان تا ۱۰۰ وات.
• ساعت‌های هوشمند: استفاده از مقاومت‌ها و سنسورهای کوچک برای کاهش مصرف انرژی و سبک‌سازی دستگاه.
• چراغ‌های: LED نصب LEDهای کوچک با توان جریان ۳۵۰ میلی‌آمپر و طراحی بردهای خنک‌کننده ۱۲ لایه.
• تجهیزات پزشکی: ساخت دستگاه‌های کوچک با مصرف انرژی پایین، سنسورهای دقیق و سبک برای استفاده بیماران.

جمع‌بندی

فناوری SMT با نصب قطعات کوچک روی بردها، دستگاه‌ها را کوچک‌تر، سریع‌تر و کارآمدتر می‌کند. این فناوری باعث صرفه‌جویی در فضا و مواد، افزایش سرعت تولید و امکان استفاده از قطعات پیچیده و متنوع می‌شود و در گوشی‌ها، کامپیوترها، ساعت‌های هوشمند و تجهیزات پزشکی کاربرد گسترده دارد.

بیشتر بخوانید: مونتاژ برد dip