1980 के दशक की शुरुआत में, सरफेस माउंट टेक्नोलॉजी (SMT) को इलेक्ट्रॉनिक्स विनिर्माण उद्योग में लागू किया जाने लगा। यह पारंपरिक थ्रू-होल टेक्नोलॉजी (THT) से अलग है, जो सर्किट बोर्ड पर छेद में घटकों को सम्मिलित करता है, जबकि SMT सीधे सर्किट बोर्ड की सतह पर SMD घटकों को माउंट करता है। क्योंकि SMT प्रक्रिया अधिक कुशल, वजन में हल्की और लागत में कम है, यह विधि जल्द ही उद्योग के विकास के लिए एक नई दिशा बन गई।

आजकल, इलेक्ट्रॉनिक उत्पाद छोटे, हल्के होते जा रहे हैं और उनकी प्रदर्शन आवश्यकताएं अधिक होती जा रही हैं, जिसने सरफेस माउंट तकनीक के व्यापक अनुप्रयोग को बढ़ावा दिया है। यह सीमित स्थान में अधिक घटकों को समायोजित कर सकता है, इसकी असेंबली गति तेज़ है, और स्वचालन भी प्राप्त कर सकता है। इसलिए, उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स, चिकित्सा उपकरण और ऑटोमोबाइल जैसे क्षेत्रों में एसएमटी तकनीक का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

यह लेख आपको बताएगा कि सरफेस माउंट तकनीक क्या है, इसका अर्थ, लाभ, सरफेस माउंट पीसीबी असेंबली की प्रक्रिया, सामान्य सोल्डरिंग तकनीक और इसके और पारंपरिक थ्रू-होल असेंबली के बीच अंतर क्या है। इस बीच, यह भी बताएगा कि एसएमटी कंपनी पीसीबेसिक जैसे निर्माता कैसे विश्वसनीय सरफेस माउंट तकनीक प्रक्रिया समाधान प्रदान करते हैं।

सरफेस माउंट टेक्नोलॉजी क्या है?

एसएमटी का मतलब है सरफेस माउंट टेक्नोलॉजी। एसएमटी में, घटकों को सीधे मुद्रित सर्किट बोर्ड की सतह पर लगाया जाता है। पीसीबी की सतह पर सीधे माउंट करने के लिए उपयोग किए जाने वाले घटकों को सरफेस माउंट डिवाइस (एसएमडी) के रूप में जाना जाता है। इसके विपरीत, थ्रू होल टेक्नोलॉजी (टीएचटी) में, घटकों को मुद्रित सर्किट बोर्ड में डाला जाता है। यह तकनीक समय लेने वाली है और मानवीय भागीदारी के कारण त्रुटियों के लिए अधिक प्रवण है। दूसरी ओर, एसएमटी एक पूरी तरह से स्वचालित प्रक्रिया है जो लागत और समय को कम करती है और गुणवत्ता और दक्षता को बढ़ाती है। हालाँकि, सरफेस माउंट तकनीक और थ्रू-होल तकनीक दोनों का उपयोग एक ही इलेक्ट्रॉनिक बोर्ड पर किया जा सकता है। ऐसा इस कारण से है कि कुछ इलेक्ट्रॉनिक घटक एसएमटी के लिए उपयुक्त नहीं हैं जैसे कि डीसी-डीसी कन्वर्टर्स और ट्रांसफार्मर जैसे उच्च-शक्ति घटक।

सामान्य एसएमडी घटक पैकेज

प्रिंटेड सर्किट बोर्ड की सतह पर माउंट करने के लिए सरफेस माउंट तकनीक में इस्तेमाल किए जाने वाले घटकों को सरफेस माउंट डिवाइस (SMD) के रूप में जाना जाता है। इन सरफेस माउंट डिवाइस में कई इलेक्ट्रॉनिक घटक शामिल होते हैं जैसे कि प्रतिरोधक, कैपेसिटर और इंटीग्रेटेड सर्किट (IC)। ये सभी SMD विभिन्न आकारों और लंबाई में आते हैं जिन्हें पैकेज के रूप में जाना जाता है।

बाजार में रेसिस्टर्स, कैपेसिटर्स, इंडक्टर्स, डायोड्स और आईसी के अलग-अलग पैकेज उपलब्ध हैं। सबसे ज़्यादा इस्तेमाल किए जाने वाले कुछ SMD पैकेज इस प्रकार हैं:

प्रतिरोधक, प्रेरक, संधारित्र और डायोड पैकेज
पैकेज टाइप	मिमी में आकार	विवरण
0201	0.6 एक्स 0.3	छोटा आकार, ज्यादातर आरएफ सर्किट में उपयोग किया जाता है
0402	1.0 एक्स 0.5	अधिकतर सेंसर और उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स में उपयोग किया जाता है
0603	1.5 एक्स 0.8	अधिकतर ऑडियो उपकरणों, रक्षा अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है
0805	2.0 एक्स 1.3	अधिकतर सैन्य और औद्योगिक अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है
1206	3.0 एक्स 1.5	अक्सर बिजली इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में उपयोग किया जाता है

एकीकृत सर्किट (आईसी) पैकेज
पैकेज टाइप	विवरण
डुबकी	डुअल इन-लाइन पैकेज का उपयोग करना आसान है और इसका उपयोग अक्सर प्रोटोटाइप परियोजनाओं में किया जाता है।
शराबी	लघु आउटलाइन पैकेज कॉम्पैक्ट है और अक्सर उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स में उपयोग किया जाता है।
टीएसओपी	पतला छोटा आउटलाइन पैकेज, अधिकतर RAM का उपयोग करता है और इसका आकार छोटा होता है।
QFP	क्वाड फ्लैट पैकेज का उपयोग बोर्ड घनत्व बढ़ाने के लिए किया जाता है।
क्यूएफएन	क्वाड फ्लैट नो लीड्स का उपयोग ज्यादातर स्मार्टफोन और औद्योगिक इलेक्ट्रॉनिक्स में किया जाता है।
BGA	बॉल ग्रिड ऐरे का उपयोग ज्यादातर माइक्रोप्रोसेसरों और नियंत्रकों के लिए किया जाता है।
LQFP	लो प्रोफाइल क्वाड फ्लैट पैकेज का उपयोग आईसी विनिर्माण उद्योग में बड़े पैमाने पर किया जाता है।
टीक्यूएफपी	पतले क्वाड फ्लैट पैकेज का उपयोग अक्सर छोटे इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों पर किया जाता है।
सेकंड	लघु बाह्यरेखा एकीकृत परिपथ, अक्सर एलडीओ और हीट सिंक जैसे ऊष्मा अपव्यय उपकरणों में उपयोग किया जाता है।
टीएसएसओपी	पतला सिकुड़ा हुआ छोटा आउटलाइन पैकेज, उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स में उपयोग किया जाता है
पीबीजीए	प्लास्टिक बॉल ग्रिड ऐरे, जो कि BGA का एक प्रकार है, का उपयोग अधिकतर माइक्रोप्रोसेसरों के विकास में किया जाता है।

   

सरफेस माउंट तकनीक का उपयोग कब करें

आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक उपकरण, जैसे कि मोबाइल फोन, लैपटॉप और अन्य इलेक्ट्रॉनिक गैजेट, हर गुजरते साल के साथ स्मार्ट और हल्के होते जा रहे हैं। यह बदलाव वैज्ञानिकों के लिए कम प्रिंटेड सर्किट बोर्ड क्षेत्रों में अधिक जटिल डिजाइन बनाने की एक नई चुनौती के रूप में उभरा है। सरफेस माउंट टेक्नोलॉजी (SMT) इन चुनौतियों को शामिल करने के लिए सबसे अच्छे समाधान के रूप में उभरी है, क्योंकि यह कम क्षेत्र में अधिकतम सरफेस माउंट डिवाइस (SMD) फिट करने की क्षमता रखती है, जिसके परिणामस्वरूप हल्के और स्मार्ट इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस बनते हैं। यही कारण है कि सरफेस माउंट तकनीक का उपयोग लगभग हर इलेक्ट्रॉनिक उद्योग जैसे कि चिकित्सा उपकरण, विमानन, रक्षा और उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स में बड़े पैमाने पर किया जा रहा है।

सरफेस माउंट टेक्नोलॉजी उच्च मात्रा में SMT असेंबली उत्पादन करने के लिए पिक एंड प्लेस मशीन के रूप में जानी जाने वाली एक स्वचालित मशीन का उपयोग करती है, जो इसे कई बड़े पैमाने की SMT कंपनियों और इलेक्ट्रॉनिक्स विनिर्माण उद्योगों के लिए आदर्श बनाती है। SMT की व्यापक स्वचालित प्रक्रिया इसे उच्च दक्षता और लागत-प्रभावशीलता प्राप्त करने में सक्षम बनाती है। सरफेस माउंट तकनीक में उपयोग किए जाने वाले घटक, जिन्हें सरफेस माउंट डिवाइस (SMD) के रूप में जाना जाता है, आकार में बहुत छोटे होते हैं, जो न केवल किसी दिए गए प्रिंटेड सर्किट बोर्ड (PCB) में अधिक घटकों को फिट करने में मदद करते हैं, बल्कि उच्च-आवृत्ति सर्किट के लिए भी फायदेमंद होते हैं। इन कारणों से, बड़े पैमाने पर इलेक्ट्रॉनिक विनिर्माण उद्योग कुशल सरफेस माउंट PCB असेंबली के माध्यम से कॉम्पैक्ट, हल्के, स्मार्ट और उच्च-गुणवत्ता वाले इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के निर्माण के लिए ज्यादातर SMT तकनीक का उपयोग करते हैं।

सरफेस माउंट प्रौद्योगिकी के लाभ

सरफेस माउंट टेक्नोलॉजी थ्रू-होल टेक्नोलॉजी की तुलना में कई फायदे प्रदान करती है, जिसके परिणामस्वरूप प्रिंटेड सर्किट बोर्ड निर्माण उद्योग में सरफेस माउंट टेक्नोलॉजी को चुनने के लिए एक बड़ा बदलाव आया है। इसके कुछ फायदे इस प्रकार हैं;

•  एसएमटी में, घटक सीधे इलेक्ट्रॉनिक बोर्ड की सतह पर लगाए जाते हैं, टीएचटी के विपरीत, जहां घटकों को मुद्रित सर्किट बोर्ड में ड्रिल किया जाता है। एसएमटी की यह विशेषता मुद्रित सर्किट बोर्ड के दोनों तरफ घटकों की असेंबली को सक्षम बनाती है, जिससे अधिक जटिल डिजाइन एक छोटे से क्षेत्र में फिट हो जाते हैं। 

•  थ्रू-होल घटकों के विपरीत, सतह पर लगाए जाने वाले उपकरण आकार में बहुत छोटे होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप इलेक्ट्रॉनिक बोर्ड पर अधिकतम संख्या में घटक फिट हो जाते हैं।

•  पूरी तरह से स्वचालित पिक-एंड-प्लेस मशीन के उपयोग से सतह पर लगाए जाने वाले उपकरणों की असेंबली प्रक्रिया बहुत तेज़ होती है, जिसके परिणामस्वरूप उच्च मात्रा में उत्पादन होता है। एसएमटी की स्वचालित असेंबली प्रक्रिया तेज़ उत्पादन, उच्च दक्षता और त्रुटि की न्यूनतम सीमा को भी सक्षम बनाती है।

•  आज के आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक डिज़ाइन में सिग्नल अखंडता एक महत्वपूर्ण चुनौती है। एसएमटी में, घटक छोटे होते हैं और इलेक्ट्रॉनिक बोर्ड की सतह पर लगे होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप सिग्नल को यात्रा करने के लिए कम दूरी तय करनी पड़ती है। इससे सिग्नल के बीच क्रॉसटॉक की समस्या में सुधार होता है और इंडक्शन और कैपेसिटेंस कम हो जाता है। इसलिए, सतह पर लगे उपकरण उच्च-आवृत्ति सर्किट के लिए आदर्श होते हैं।

•  स्वचालित पिक-एंड-प्लेस मशीनें उच्च मात्रा में उत्पादन को सक्षम बनाती हैं, जिसके परिणामस्वरूप समग्र विनिर्माण लागत कम हो जाती है।

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सरफेस माउंट प्रौद्योगिकी असेंबली प्रक्रिया

वह प्रक्रिया जो सरफेस माउंट डिवाइस को प्रिंटेड सर्किट बोर्ड की सतह पर माउंट करती है, उसे SMT असेंबली प्रक्रिया के रूप में जाना जाता है। SMT असेंबली प्रक्रिया में चार मुख्य चरण होते हैं। प्रत्येक चरण को इस प्रकार समझाया गया है। 

  

सोल्डर पेस्ट एक प्रकार का मिश्रण है जो सोल्डर पाउडर और फ्लक्स से बना होता है। इस मिश्रण का उपयोग प्रतिरोधक, ट्रांजिस्टर, इंडक्टर और आईसी जैसे सतह पर लगे उपकरणों को इलेक्ट्रॉनिक बोर्ड असेंबली से जोड़ने के लिए किया जाता है। पहले चरण में, सोल्डर पेस्ट को पीसीबी पर उपलब्ध पैड पर लगाया जाता है। यह एक पतली शीट द्वारा किया जाता है जिसमें पहले से कटे हुए छेद होते हैं जिन्हें स्टेंसिल कहा जाता है।

  

2 में^nd चरण 1 में, सतह पर लगे उपकरणों जैसे प्रतिरोधक, संधारित्र और आईसी को उठाया जाता है और स्वचालित पिक-एंड-प्लेस मशीन का उपयोग करके पीसीबी के पैड पर रखा जाता है। 

 

इस बिंदु पर, घटकों को पिक-एंड-प्लेस मशीन का उपयोग करके पीसीबी की सतह पर ठीक से रखा जाता है।^rd चरण में, प्रिंटेड सर्किट बोर्ड को अब एक हीटिंग ओवन से गुजारा जाता है जिसे रिफ्लो ओवन के रूप में जाना जाता है। इससे सोल्डर पेस्ट पिघल जाता है और सोल्डर विभिन्न घटकों के बीच विद्युत कनेक्शन बनाने के लिए बन जाता है। रिफ्लो ओवन में, तापमान को इस तरह बनाए रखा जाता है कि सोल्डर पेस्ट घटकों में सटीक रूप से सोल्डर हो जाए। तापमान को रिफ्लो प्रोफाइल के अनुसार प्रोग्राम किया जाता है।

 

इस चरण में, किसी भी सोल्डरिंग दोष या अन्य दोषों की पहचान करने के लिए एक्स-रे मशीन का उपयोग करके दृश्य निरीक्षण किया जाता है।

 

अंतिम चरण में, पीसीबी को रिफ्लो सोल्डरिंग प्रक्रिया के बाद बचे किसी भी फ्लक्स अवशेष को हटाने के लिए कठोर सफाई प्रक्रिया से गुजरना पड़ता है।

पीसीबी असेंबली में प्रयुक्त सोल्डरिंग तकनीक

मुद्रित सर्किट बोर्ड विनिर्माण उद्योग में, मुख्यतः दो तकनीकों का उपयोग किया जाता है जिन्हें वेव सोल्डरिंग और रिफ्लो सोल्डरिंग के नाम से जाना जाता है।

1. वेव सोल्डरिंग

वेव सोल्डरिंग रिफ्लो सोल्डरिंग जितनी आम नहीं है। इस तकनीक का इस्तेमाल मुख्य रूप से थ्रू होल टेक्नोलॉजी के लिए किया जाता है लेकिन इसका इस्तेमाल SMT के लिए भी किया जा सकता है।

चरण 1: पीसीबी पर घटकों को माउंट करें

चरण 2: पीसीबी को पिघले हुए सोल्डर की एक लहर के ऊपर से गुजारें

चरण 3: तारों को जोड़ें और विद्युत कनेक्शन बनाएं

चरण 4: पीसीबी को ठंडा करने के लिए हवा/पानी का उपयोग करें।

यह तकनीक रिफ्लो सोल्डरिंग की तुलना में कम कुशल है तथा इसमें त्रुटि होने की संभावना अधिक होती है।

2. इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में एक लेप लगाकर टाँका लगाना

रीफ्लो सोल्डरिंग सरफेस माउंट तकनीक में सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल की जाने वाली तकनीकों में से एक है। इसका उपयोग उच्च-मात्रा उत्पादन के लिए किया जाता है और इसमें त्रुटि की संभावना सबसे कम होती है। इस तकनीक का उपयोग ज़्यादातर सरफेस माउंट तकनीक के लिए किया जाता है। रीफ्लो सोल्डरिंग प्रक्रिया में निम्नलिखित चरण होते हैं।

चरण 1:   स्टेंसिल प्रिंटिंग का उपयोग करके सोल्डर पेस्ट लगाएं

चरण 2:   घटकों को रखने के लिए पीसीबी को पिक एंड प्लेस मशीन में डालें

चरण 3:   अब प्रिंटेड सर्किट बोर्ड को एक हीटिंग ओवन से गुजारा जाता है जिसे रिफ्लो ओवन के नाम से जाना जाता है। इससे सोल्डर पेस्ट पिघल जाता है और सोल्डर अलग-अलग घटकों के बीच विद्युत कनेक्शन बनाता है। रिफ्लो प्रक्रिया में आम तौर पर चार चरण होते हैं

क) पहले से गरम करें

ख) भिगोना

ग) रिफ्लो

घ) शीतलन.

  

  

सरफेस माउंट प्रौद्योगिकी बनाम थ्रू होल प्रौद्योगिकी  

सरफेस माउंट टेक्नोलॉजी (SMT) और थ्रू होल टेक्नोलॉजी (THT) प्रिंटेड सर्किट बोर्ड निर्माण में उद्योग मानक बन गए हैं। इन दोनों तकनीकों का उपयोग मुख्य रूप से प्रिंटेड सर्किट बोर्ड पर इलेक्ट्रॉनिक घटकों को जोड़ने के लिए किया जाता है। हालाँकि, इन तकनीकों की अलग-अलग विशेषताएँ, उपयोग, प्रक्रियाएँ, लाभ और अनुप्रयोग हैं।

तालिका I: सरफेस माउंट प्रौद्योगिकी बनाम थ्रू होल प्रौद्योगिकी

पहलू	सरफेस माउंट टेक्नोलॉजी (एसएमटी)	थ्रू होल टेक्नोलॉजी (THT)
तकनीक	एसएमटी सीधे पीसीबी की सतह पर घटकों को माउंट करता है	टीएचटी, ड्रिल किए गए छिद्रों के माध्यम से घटकों को पीसीबी में डालता है।
विधानसभा की प्रक्रिया	एसएमटी एक पूर्णतया स्वचालित प्रक्रिया है जिसमें पिक-एण्ड-प्लेस मशीन नामक मशीन का प्रयोग किया जाता है।	टीएचटी ज्यादातर मैन्युअल रूप से या स्वचालित मशीन द्वारा किया जाता है
घटक प्लेसमेंट	एसएमटी पीसीबी के दोनों तरफ घटकों को रखने की अनुमति देता है	टीएचटी केवल एक तरफ घटकों को सम्मिलित करने की अनुमति देता है
बोर्ड वॉल्यूम	किसी दिए गए क्षेत्र में अधिक घटकों को फिट किया जा सकता है।	एसएमटी की तुलना में किसी निश्चित क्षेत्र में कम संख्या में घटकों को जोड़ा जा सकता है।
यांत्रिक तनाव	एसएमटी, टीएचटी की तुलना में कम यांत्रिक बंधन प्रदान करता है, क्योंकि टीएचटी घटकों को छिद्रों के माध्यम से डाला जाता है।	टीएचटी घटकों और पीसीबी के बीच एक मजबूत यांत्रिक बंधन प्रदान करता है
घटकों की उपयुक्तता	एसएमटी एसएमडी उपकरणों जैसे प्रतिरोधक, कैपेसिटर, आईसी, बीजीए, माइक्रोकंट्रोलर और माइक्रोप्रोसेसर आईसी के लिए उपयुक्त है	टीएचटी केवल उच्च शक्ति वाले घटकों जैसे डीसी-डीसी कन्वर्टर्स और ट्रांसफॉर्मर के लिए उपयुक्त है। ये घटक भारी होते हैं और एसएमटी के लिए उपयुक्त नहीं होते हैं।
लागत	पिक एंड प्लेस मशीनों जैसी स्वचालित मशीनों की खरीद के कारण एसएमटी की शुरुआती लागत अधिक है। हालांकि, कुल मिलाकर विनिर्माण लागत टीएचटी की तुलना में कम है।	मैनुअल प्रक्रिया के कारण THT की आरंभिक लागत कम है। हालाँकि, समग्र विनिर्माण लागत SMT से अधिक है।
मरम्मत और पुनः कार्य	एसएमटी में एक बार निर्माण हो जाने के बाद मरम्मत और पुनः कार्य करना कठिन होता है।	इसके विपरीत, थ्रू-होल प्रौद्योगिकी (THT) के माध्यम से मरम्मत और पुनः कार्य करना अपेक्षाकृत आसान है

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निष्कर्ष

संक्षेप में, सरफेस माउंट तकनीक प्रिंटेड बोर्ड सर्किट निर्माण उद्योग में गेम चेंजर है। सरफेस माउंट तकनीक कम क्षेत्र में अधिकतम सरफेस माउंट डिवाइस (SMD) को शामिल करने के लिए सबसे अच्छे समाधान के रूप में उभरी है, जिसके परिणामस्वरूप हल्के और स्मार्ट इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस बनते हैं। SMT उद्योगों को उच्च मात्रा में उत्पादन करने में सक्षम बनाता है, जिससे यह कम खर्चीला और दक्षता में वृद्धि करता है।