Vantagens e desvantagens do SMT

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A Tecnologia de Montagem em Superfície faz parte do conjunto eletrônico que trata da montagem de componentes eletrônicos na superfície do PCB. Os componentes eletrônicos montados dessa forma são chamados de dispositivos montados em superfície (SMD). O SMT foi desenvolvido para minimizar os custos de fabricação e, ao mesmo tempo, fazer uso eficiente do espaço do PCB. A introdução da tecnologia de montagem em superfície possibilitou serviços de design de PCB para circuitos eletrônicos altamente complexos com montagens menores. Existem várias vantagens e desvantagens da tecnologia de montagem em superfície, que discutiremos ao longo deste artigo.

Ao longo deste artigo, cobriremos os seguintes tópicos:

  • O advento da tecnologia de montagem em superfície
  • Principais diferenças entre a tecnologia de furo passante e a Tecnologia de montagem em superfície (SMT)
  • Vantagens da tecnologia de montagem em superfície
  • Desvantagens da tecnologia de montagem em superfície
  • Quando usar a tecnologia de montagem em superfície?
  • Pacotes de dispositivos de montagem em superfície (SMD)
  • Tamanhos SMD em polegadas ou sistema métrico
  • Conclusão

O advento da tecnologia de montagem em superfície

A tecnologia de montagem em superfície foi desenvolvida na década de 1960 e amplamente utilizada na década de 1980. Na década de 1990, eles eram usados ​​na maioria dos conjuntos de PCBs de última geração. Os componentes eletrônicos convencionais foram reprojetados para incluir abas de metal ou tampas de extremidade que podem ser fixadas diretamente na superfície da placa. Isso substituiu os condutores de fio típicos que precisavam passar por orifícios perfurados. SMT levou a componentes muito menores e permitiu a colocação de componentes em ambos os lados da placa com mais freqüência do que com a montagem através do orifício. A montagem em superfície permite um maior grau de automação, minimizando os custos de mão de obra e expandindo as taxas de produção, resultando em design e desenvolvimento de PCB avançados.

A seguir estão as principais características da Tecnologia de Montagem em Superfície e Através de Orifícios:

Tecnologia de montagem em superfície (SMT)

O SMT permite que os componentes elétricos sejam montados na superfície de um PCB sem qualquer perfuração. Esses componentes têm condutores menores ou nenhum condutor e são menores do que os componentes do orifício. Como os componentes de montagem em superfície não requerem muitos orifícios perfurados, eles são mais compactos e adequados para maior densidade de roteamento.

Resistor de componente de tecnologia de montagem em superfície

SMD e resistor de passagem

Tecnologia Through-Hole

A tecnologia through-hole tem sido usada por quase todos os PCBs há anos. Essa montagem envolve a inserção dos terminais do componente eletrônico nos orifícios perfurados no PCB e a soldagem dos mesmos nas almofadas localizadas no outro lado do PCB. Como a montagem através do furo oferece fortes ligações mecânicas, é altamente confiável. No entanto, a perfuração de PCBs durante a produção tende a aumentar os custos de fabricação. Além disso, a tecnologia through-hole limita a área de roteamento para traços de sinal abaixo da camada superior em placas multicamadas.

Capacitor de componente de tecnologia de montagem em superfície

SMT e capacitor de passagem

Principais diferenças entre a tecnologia de furo passante e a Tecnologia de montagem em superfície (SMT)

Existem várias diferenças entre a tecnologia de montagem em superfície e através de orifícios. Aqui estão algumas distinções principais entre eles:

  • O SMT libera a limitação de espaço da placa representada pelo processo de fabricação de montagem através do orifício
  • Os componentes de passagem envolvem custos de fabricação mais elevados do que os componentes SMT
  • Os componentes SMT não possuem condutores e são montados diretamente no PCB. Os componentes do orifício de passagem requerem fios condutores que são colocados em orifícios perfurados e soldados.
  • Você precisa de habilidades avançadas de projeto e produção para usar o SMT em comparação com a tecnologia de furo passante.
  • Os componentes SMT podem ter maior contagem de pinos em comparação com os componentes do orifício
  • Ao contrário da tecnologia de furo passante, o SMT permite a automação da montagem, que é adequada para altos volumes de produção a custos mais baixos quando comparada à produção de furo passante.
  • Os componentes SMT são mais compactos levando a uma densidade de componente mais alta em comparação com a montagem através do orifício.
  • Enquanto o SMT leva a custos de produção mais baixos, o investimento de capital para máquinas é maior do que o necessário para a tecnologia de furo passante
  • A montagem através do orifício é mais adequada para a produção de componentes grandes e volumosos que são submetidos a tensões mecânicas periódicas ou mesmo peças de alta tensão e alta potência.
  • O SMT torna mais fácil atingir velocidades de circuito mais altas por causa de seu tamanho reduzido e porque menos orifícios são usados, a capacitância parasita e a indutância são reduzidas.

Verificador BOM da Sierra Circuits

Vantagens da tecnologia de montagem em superfície

As vantagens gerais do SMT são várias em número, conforme indicado abaixo:

  • O SMT permite um design de PCB menor, permitindo que mais componentes sejam colocados mais próximos uns dos outros na placa. Isso leva a designs mais leves e compactos.
  • O processo de configuração da produção é mais rápido quando se trata de SMT em comparação com a tecnologia de furo passante. Isso ocorre porque os furos não são necessários para a montagem, o que também permite custos mais baixos.
  • O SMT permite velocidades de circuito mais altas, pois os PCBs criados com o processo SMT são mais compactos.
  • Os componentes podem ser colocados em ambos os lados da placa de circuito junto com uma densidade de componente mais alta com mais conexões possíveis por componente.
  • O pacote compacto e a indutância de chumbo mais baixa no SMT significam que a compatibilidade eletromagnética (EMC) será mais facilmente alcançável.
  • SMT permite menor resistência e indutância na conexão, mitigando os efeitos indesejados dos sinais de RF, proporcionando melhor desempenho de alta frequência

Vantagens do SMT com base no design:

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  • Redução significativa de peso
  • Utilização ideal do espaço do conselho
  • Redução de ruído elétrico considerável.

Vantagens do SMT com base na fabricação:

  • Custos de placa reduzidos.
  • Custos de manuseio de material minimizados.
  • Processo de fabricação controlado.

Desvantagens da tecnologia de montagem em superfície:

Embora o SMT tenha várias vantagens, a tecnologia de montagem em superfície de um dispositivo também traz algumas desvantagens:

  • Quando você sujeita os componentes a estresse mecânico, não é confiável usar a montagem em superfície como o único método de fixação ao PCB. Esses componentes eunclui conectores usados ​​para fazer interface com dispositivos externos e que são removidos e reconectados periodicamente.
  • As conexões de solda para SMDs podem ser danificadas por meio de ciclos térmicos durante as operações
  • Você teria operadores de nível superior ou especializados e ferramentas caras para reparo em nível de componente e montagem manual de protótipo. Isso ocorre por causa dos tamanhos menores e dos espaços de chumbo.
  • A maioria dos pacotes de componentes SMT não podem ser instalados em soquetes que permitem fácil instalação e substituição de componentes com falha.
  • Você usa menos solda para juntas de solda no SMT, portanto, a confiabilidade das juntas de solda se torna uma preocupação. A formação de vazios pode levar a falhas nas juntas de solda aqui.
  • SMDs são normalmente menores do que os componentes do orifício, deixando uma área de superfície menor para marcação de IDs de peças e valores de componentes. Isso torna a identificação de componentes um desafio durante a prototipagem e reparo ou retrabalho.

Quando usar a tecnologia de montagem em superfície?

A maioria dos produtos fabricados atualmente utiliza tecnologia de montagem em superfície. Mas o SMT não é adequado em todos os casos. Como regra, SMT deve ser considerado se:

  • Você precisa acomodar uma alta densidade de componentes.
  • A necessidade é de um produto compacto ou pequeno.
  • Seu produto final precisa ser elegante e leve, apesar da densidade dos componentes.
  • O requisito especifica o funcionamento de alta velocidade / frequência do dispositivo.
  • Você precisa produzir grandes quantidades com tecnologia automatizada.
  • Seu produto deve produzir muito pouco ruído (se houver).

Pacotes de dispositivos de montagem em superfície (SMD)

Os pacotes SMD vêm em uma ampla variedade de formas e tamanhos, conforme indicado abaixo:

Componentes discretos passivos comuns

Estes componentes são principalmente resistores e capacitores e fazem parte da maioria dos dispositivos eletrônicos disponíveis hoje.

Abaixo estão os detalhes do pacote SMD para capacitores e resistores.

Transistores

Os tipos comuns de pacotes para transistores são os seguintes:

  • SOT-23 (transistor de contorno pequeno) com dimensões 3 x 1,75 x 1,3 mm
  • SOT-223 (transistor de contorno pequeno) com dimensões de 6,7 x 3,7 x 1,8 mm
Transistor SMD SOT-23

Transistor SMD SOT-23

Pacotes de circuito integrado (IC)

Os pacotes de circuitos integrados vêm em uma ampla variedade conforme abaixo:

  • Circuito Integrado de Pequeno Contorno (SOIC)
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Small Outline Package (SOP)

TSOP (Thin Small Outline Package) é mais fino que SOIC

Os pacotes planos quádruplos são pacotes de CI genéricos quadrados e planos.

Componente montado em superfície - Quad Flat Pack IC

Quad Flat Pack IC

Os pacotes BGA incluem um arranjo de bolas de solda no lado inferior do chip no lugar dos pinos. O espaçamento da esfera normalmente é 1,27, 0,8, 0,5, 0,4 e 0,35 mm

IC com Ball Grid Array

  • Porta-chips com chumbo de plástico

O chip é colocado em um molde de plástico. Pode ser quadrado ou retangular.

Tamanhos SMD em polegadas ou sistema métrico

Os padrões de componentes de montagem em superfície são especificados pela Solid State Technology Association (JEDEC.org) do Joint Electron Device Engineering Council (JEDEC). JEDEC é uma organização comercial independente de engenharia de semicondutores e órgão de padronização com sede em Arlington, Virgínia, Estados Unidos.

Você pode medir o tamanho do SMD em polegadas no sistema Imperial e em milímetros no sistema Métrico. Para os componentes imperiais 0201, as dimensões são 0,02 x 0,01 polegadas. Para o componente métrico 0201 0,2 x 0,1 mm.

Conclusão

Embora o SMT tenha suas vantagens sobre os métodos de montagem através do orifício, o método de montagem do componente a ser usado ainda precisa ser decidido na aplicação do dispositivo. Compreender as vantagens e desvantagens da tecnologia de montagem em superfície é essencial para compreender seu papel na indústria eletrônica. Tal maior compreensão sempre ajudará na otimização do projeto de PCB e recursos de montagem.

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