Công nghệ gắn bề mặt SMT Dòng sản xuất

Công nghệ ThroughHole THT Dòng sản xuất

1- Thông tin tổng quan về quy trình và sự khác biệt cơ bản

Công nghệ gắn bề mặt (SMT) là một phương pháp tiên tiến trong đó các thành phần điện tử được gắn trực tiếp lên bề mặt của bảng mạch in (PCB).đặt chính xác các thành phần bằng cách sử dụng thiết bị tự độngCác thành phần SMT thường nhỏ hơn và nhẹ hơn, cho phép mật độ thành phần cao hơn và thiết kế nhỏ gọn hơn.Công nghệ loại bỏ nhu cầu khoan lỗ trong PCB cho mỗi phần dẫn, hợp lý hóa quy trình sản xuất.

Công nghệ ThroughHole (THT) là phương pháp truyền thống trong đó các dây dẫn thành phần được chèn qua các lỗ thủng trước trong PCB và hàn vào các pad ở phía đối diện.Kỹ thuật này cung cấp các liên kết cơ học mạnh mẽ và đặc biệt phù hợp với các thành phần đòi hỏi độ tin cậy cao trong môi trường khắc nghiệtCác thành phần THT thường lớn hơn và đòi hỏi nhiều không gian hơn trên PCB, dẫn đến mật độ thành phần thấp hơn so với SMT.

2Thiết bị và cấu hình dây chuyền sản xuất

Dòng sản xuất SMT:

Ứng dụng phao hàn:Thiết bị như máy in stencil hoặc máy phao phao áp dụng phao phao cho các tấm PCB.

Đặt thành phần:Máy chọn và đặt tự động tốc độ cao với hệ thống hình ảnh xác định vị trí các thành phần với tốc độ lên đến hàng ngàn thành phần mỗi giờ.

Lò phản dòng:Các lò phản phồng đa vùng với hồ sơ nhiệt độ chính xác làm tan băng hàn để tạo ra các kết nối điện đáng tin cậy.

Xử lý tự động:Hệ thống vận chuyển vận chuyển PCB giữa các trạm với sự can thiệp tối thiểu của con người.

Hệ thống kiểm tra:Hệ thống kiểm tra quang học tự động (AOI) và X-quang xác minh độ chính xác vị trí và chất lượng hàn.

Dòng sản xuất THT:

Đặt thành phần:Máy chèn theo tay hoặc máy chèn trục / tâm bán tự động đặt các thành phần.

Lò sóng:PCB đi qua một làn sóng hàn nóng chảy tiếp xúc với mặt dưới, hàn tất cả các dây dẫn cùng một lúc.

Hoạt động bằng tay:Lao động tay đáng kể cần thiết để chèn thành phần, kiểm tra và sửa chữa.

Các hoạt động phụ:Thường đòi hỏi thêm các bước như cắt chì và làm sạch bảng.

3- So sánh các đặc điểm hiệu suất

Tính chất cơ học:

Kháng rung và tác động:Các thành phần THT nói chung cung cấp sức mạnh cơ học vượt trội do các dây dẫn vật lý đi qua bảng, làm cho chúng có khả năng chống lại lực kéo cao gấp 3 lần trong môi trường rung động cao.Các kết nối SMT dễ bị căng thẳng cơ học và mệt mỏi theo chu kỳ nhiệt hơn .

Sử dụng không gian trên bảng:SMT cho phép giảm 6075% kích thước và trọng lượng bảng thông qua mật độ thành phần cao hơn (50100 thành phần mỗi inch vuông) so với THT (1020 thành phần mỗi inch vuông).

Hiệu suất điện:

Đặc điểm tần số cao:SMT cho thấy hiệu suất tần số cao vượt trội do giảm cảm ứng ký sinh trùng và điện dung trong các kết nối ngắn hơn.

Chế độ xử lý điện:THT xuất sắc trong các ứng dụng công suất cao nơi các thành phần tạo ra nhiệt đáng kể, vì các đường dẫn xuyên lỗ cung cấp dẫn nhiệt tốt hơn từ các thành phần.

4- Hiệu quả sản xuất và chi phí

Hiệu quả sản xuất:

Mức độ tự động hóa:Các đường SMT được tự động hóa cao, đạt được tốc độ đặt lên đến 200.000 thành phần mỗi giờ, trong khi các quy trình THT liên quan đến nhiều hoạt động thủ công hơn, hạn chế thông lượng.

Khối lượng sản xuất:SMT được tối ưu hóa cho sản xuất khối lượng lớn, với công suất hàng ngày đạt hàng ngàn tấm, trong khi THT phù hợp hơn với sản xuất khối lượng nhỏ hoặc nguyên mẫu.

Các cân nhắc chi phí:

Đầu tư thiết bị:SMT đòi hỏi đầu tư ban đầu đáng kể vào thiết bị tự động nhưng cung cấp chi phí đơn vị thấp hơn ở khối lượng lớn (13 đô la mỗi bảng).THT có chi phí thiết bị ban đầu thấp hơn nhưng chi phí đơn vị cao hơn (510 đô la mỗi bảng) do yêu cầu lao động thủ công .

Chi phí vật liệu:Các thành phần SMT thường rẻ hơn và phong phú hơn so với các đối tác THT của chúng.

Bảng: So sánh toàn diện về đặc điểm sản xuất SMT và THT

5Các cân nhắc về chất lượng và độ tin cậy

Độ tin cậy SMT:

Cung cấp sự nhất quán khớp hàn tuyệt vời thông qua các quy trình tái chảy được kiểm soát

Hiển thị độ tin cậy cao trong điều kiện hoạt động bình thường

Thể bị tổn thương bởi mệt mỏi theo chu trình nhiệt và thất bại căng thẳng cơ học

Độ tin cậy của THT:

Cung cấp sức mạnh gắn kết cơ học vượt trội

Chống tốt hơn nhiệt độ cao và môi trường rung động cao

Ưu tiên cho các ứng dụng quân sự, hàng không vũ trụ và ô tô nơi dự kiến điều kiện khắc nghiệt

6Các lĩnh vực ứng dụng và sự phù hợp

Ứng dụng chủ đạo SMT:

Điện tử tiêu dùng:Điện thoại thông minh, máy tính bảng, thiết bị đeo nơi thu nhỏ là rất quan trọng

Thiết bị tần số cao:Thiết bị truyền thông, module RF

Sản phẩm có khối lượng lớn:Khi hiệu quả sản xuất tự động cung cấp lợi thế chi phí

 THT Ứng dụng ưa thích:

Hệ thống có độ tin cậy cao:Thiết bị hàng không vũ trụ, quân sự, y tế

HighPower Electronics:Các nguồn điện, điều khiển công nghiệp, biến áp

Bộ kết nối và thành phần:Có thể chịu căng thẳng cơ học hoặc thường xuyên kết nối / ngắt kết nối

Cách tiếp cận công nghệ hỗn hợp:

Nhiều bộ PCB hiện đại sử dụng cả hai công nghệ, với SMT cho hầu hết các thành phần và THT cho các bộ phận cụ thể đòi hỏi sức mạnh cơ học hoặc hiệu suất nhiệt.

7Các cân nhắc về môi trường và bảo trì

Tác động môi trường:

Các quy trình SMT nói chung có đặc điểm môi trường tốt hơn, thường sử dụng mốt hàn không chì và tạo ra ít chất thải hơn

Các quy trình hàn sóng THT thường tiêu thụ nhiều năng lượng hơn và có thể yêu cầu các hóa chất làm sạch hung hăng hơn

Bảo trì và Sửa chữa:

SMT đòi hỏi thiết bị chuyên dụng để sửa chữa và tái chế, bao gồm các hệ thống không khí nóng và các công cụ hàn vi mô

THT cho phép sửa chữa bằng tay dễ dàng hơn bằng cách sử dụng thiết bị hàn tiêu chuẩn

8Xu hướng trong tương lai và hướng công nghiệp

Ngành sản xuất điện tử tiếp tục xu hướng hướng tới sự thống trị của SMT do sự thúc đẩy không ngừng đối với thu nhỏ và tăng chức năng trong các yếu tố hình thức nhỏ hơn.THT duy trì tầm quan trọng trong các ứng dụng thích hợp cụ thể, nơi điểm mạnh của nó về độ tin cậy và xử lý điện vẫn có giá trị..

Các phương pháp tiếp cận lai kết hợp cả hai công nghệ trên một bảng duy nhất đang ngày càng phổ biến, cho phép các nhà thiết kế tận dụng điểm mạnh của mỗi công nghệ khi thích hợp nhất.

Kết luận: Chọn công nghệ thích hợp

Sự lựa chọn giữa các dây chuyền sản xuất SMT và THT phụ thuộc vào nhiều yếu tố:

Yêu cầu về sản phẩm:Các hạn chế kích thước, môi trường hoạt động và nhu cầu độ tin cậy

Khối lượng sản xuất:Sản xuất khối lượng lớn có lợi cho SMT, trong khi khối lượng nhỏ có thể biện minh cho THT

Các cân nhắc chi phí:Cả chi phí đầu tư ban đầu và chi phí đơn vị

Khả năng kỹ thuật:Chuyên môn và thiết bị có sẵn

Đối với hầu hết các sản phẩm điện tử hiện đại, SMT đại diện cho phương pháp tiêu chuẩn do hiệu quả, mật độ và lợi thế chi phí ở quy mô.THT vẫn rất quan trọng cho các ứng dụng cụ thể, nơi độ bền cơ học, xử lý công suất cao, hoặc hiệu suất môi trường cực kỳ là những mối quan tâm hàng đầu.