Nei primi anni '1980, la tecnologia a montaggio superficiale (SMT) iniziò ad essere applicata all'industria manifatturiera elettronica. Si differenzia dalla tradizionale tecnologia a foro passante (THT), che inserisce i componenti nei fori del circuito stampato, mentre la SMT monta direttamente i componenti SMD sulla superficie del circuito stampato. Poiché il processo SMT è più efficiente, più leggero e più economico, questo metodo divenne presto una nuova direzione per lo sviluppo del settore.

Oggigiorno, i prodotti elettronici stanno diventando sempre più piccoli, leggeri e con requisiti prestazionali sempre più elevati, il che ha favorito l'ampia applicazione della tecnologia a montaggio superficiale. Questa tecnologia consente di alloggiare più componenti in uno spazio limitato, offre una maggiore velocità di assemblaggio e consente anche l'automazione. Pertanto, la tecnologia SMT è ampiamente utilizzata in settori come l'elettronica di consumo, le apparecchiature medicali e l'industria automobilistica.

Questo articolo vi aiuterà a comprendere cos'è la tecnologia a montaggio superficiale, il suo significato, i suoi vantaggi, il processo di assemblaggio di PCB a montaggio superficiale, le tecniche di saldatura più comuni e le differenze tra questa e il tradizionale assemblaggio a foro passante. Inoltre, vi spiegherà come produttori come l'azienda di SMT PCBasic forniscano soluzioni affidabili per il processo di tecnologia a montaggio superficiale.

Cos'è la tecnologia a montaggio superficiale?

SMT è l'acronimo di Surface Mount Technology. Nella tecnologia SMT, i componenti vengono montati direttamente sulla superficie di un circuito stampato. I componenti utilizzati per il montaggio diretto sulla superficie del PCB sono noti come dispositivi a montaggio superficiale (SMD). Al contrario, nella tecnologia Through Hole (THT), i componenti vengono inseriti direttamente nel circuito stampato. Questa tecnologia richiede molto tempo ed è più soggetta a errori dovuti all'intervento umano. La tecnologia SMT, invece, è un processo completamente automatizzato che riduce costi e tempi e aumenta la qualità e l'efficienza. Tuttavia, sia la tecnologia a montaggio superficiale che quella through-hole possono essere utilizzate sulla stessa scheda elettronica. Questo perché alcuni componenti elettronici non sono adatti alla tecnologia SMT, come i componenti ad alta potenza come i convertitori CC-CC e i trasformatori.

Pacchetti di componenti SMD comuni

I componenti utilizzati nella tecnologia a montaggio superficiale per il montaggio sulla superficie dei circuiti stampati sono noti come dispositivi a montaggio superficiale (SMD). Questi dispositivi a montaggio superficiale includono diversi componenti elettronici come resistori, condensatori e circuiti integrati (IC). Tutti questi SMD sono disponibili in varie dimensioni e lunghezze, note come package.

Sul mercato sono disponibili diversi package di resistori, condensatori, induttori, diodi e circuiti integrati. Alcuni dei package SMD più comunemente utilizzati sono:

Pacchetti di resistori, induttori, condensatori e diodi
tipo di pacchetto	Dimensioni in mm	Descrizione
0201	0.6 x 0.3	Dimensioni ridotte, utilizzato principalmente nei circuiti RF
0402	1.0 x 0.5	Utilizzato principalmente nei sensori e nell'elettronica di consumo
0603	1.5 x 0.8	Utilizzato principalmente in dispositivi audio, applicazioni di difesa
0805	2.0 x 1.3	Utilizzato principalmente in applicazioni militari e industriali
1206	3.0 x 1.5	Spesso utilizzato nei dispositivi elettronici di potenza

Pacchetti di circuiti integrati (IC).
tipo di pacchetto	Descrizione
DIP	Il pacchetto Dual In-Line è semplice da utilizzare e viene spesso impiegato nei progetti di prototipi.
SOP	Il formato Small Outline Package è compatto e spesso utilizzato nell'elettronica di consumo.
TSOP	Pacchetto sottile e di piccole dimensioni, utilizza principalmente RAM e ha un volume ridotto.
QFP	Il pacchetto Quad Flat viene utilizzato per aumentare la densità della scheda.
QFN	I cavi Quad Flat No Leads sono utilizzati principalmente negli smartphone e nell'elettronica industriale.
BGA	Il Ball Grid Array è utilizzato principalmente per microprocessori e controllori.
LQFP	Il package Quad Flat a basso profilo è ampiamente utilizzato nel settore della produzione di circuiti integrati.
TQFP	Il Thin Quad Flat Package è spesso utilizzato nei piccoli dispositivi elettronici.
SEC	Circuito integrato di piccole dimensioni, spesso utilizzato nei dispositivi di dissipazione del calore come LDO e dissipatori di calore.
TSSOP	Pacchetto sottile e compatto, utilizzato nell'elettronica di consumo
PBGA	Il Plastic Ball Grid Array, un tipo di BGA, è utilizzato principalmente nello sviluppo di microprocessori.

   

Quando utilizzare la tecnologia di montaggio superficiale

I dispositivi elettronici moderni, come telefoni cellulari, laptop e altri gadget elettronici, stanno diventando ogni anno più intelligenti e leggeri. Questa transizione si è trasformata in una nuova sfida per gli scienziati, che devono realizzare progetti più complessi in aree di circuito stampato più ridotte. La tecnologia a montaggio superficiale (SMT) si è rivelata la soluzione migliore per superare queste sfide, grazie alla sua capacità di alloggiare il maggior numero possibile di dispositivi a montaggio superficiale (SMD) in uno spazio ridotto, con il risultato di dispositivi elettronici leggeri e intelligenti. È per questo motivo che la tecnologia a montaggio superficiale è ampiamente utilizzata in quasi tutti i settori dell'elettronica, come i dispositivi medicali, l'aviazione, la difesa e l'elettronica di consumo.

La tecnologia a montaggio superficiale utilizza una macchina automatizzata, nota come pick and place, per la produzione di assemblaggi SMT ad alto volume, rendendola ideale per molte aziende SMT su larga scala e per l'industria manifatturiera elettronica. L'ampio processo automatizzato della tecnologia SMT consente di raggiungere elevati livelli di efficienza e convenienza. I componenti utilizzati nella tecnologia a montaggio superficiale, noti come dispositivi a montaggio superficiale (SMD), hanno dimensioni molto ridotte, il che non solo consente di inserire più componenti in un singolo circuito stampato (PCB), ma è anche vantaggioso per i circuiti ad alta frequenza. Per questi motivi, le industrie manifatturiere elettroniche su larga scala utilizzano principalmente la tecnologia SMT per realizzare dispositivi elettronici compatti, leggeri, intelligenti e di alta qualità attraverso un efficiente assemblaggio di PCB a montaggio superficiale.

Vantaggi della tecnologia a montaggio superficiale

La tecnologia a montaggio superficiale offre numerosi vantaggi rispetto alla tecnologia a foro passante, determinando un cambiamento radicale nel settore della produzione di circuiti stampati, che ha optato per la tecnologia a montaggio superficiale. Alcuni dei vantaggi sono:

· XNUMX€  Nella tecnologia SMT, i componenti vengono montati direttamente sulla superficie della scheda elettronica, a differenza del THT, in cui i componenti vengono forati nel circuito stampato. Questa caratteristica della tecnologia SMT consente l'assemblaggio dei componenti su entrambi i lati di un circuito stampato, consentendo di occupare uno spazio più piccolo anche per i progetti più complessi. 

· XNUMX€  A differenza dei componenti passanti, i dispositivi a montaggio superficiale hanno dimensioni molto ridotte, il che consente di inserire il massimo numero di componenti su una scheda elettronica.

· XNUMX€  Il processo di assemblaggio dei dispositivi a montaggio superficiale è rapido grazie all'utilizzo di una macchina pick-and-place completamente automatizzata, che consente una produzione ad alto volume. Il processo di assemblaggio automatizzato SMT consente inoltre una produzione rapida, un'elevata efficienza e il minimo margine di errore.

· XNUMX€  L'integrità del segnale è una delle sfide critiche nei moderni progetti elettronici odierni. Nella tecnologia SMT, i componenti sono più piccoli e montati sulla superficie della scheda elettronica, riducendo la distanza percorsa dai segnali. Questo riduce i problemi di diafonia tra i segnali e riduce induttanza e capacità. Pertanto, i dispositivi a montaggio superficiale sono ideali per i circuiti ad alta frequenza.

· XNUMX€  Le macchine pick-and-place automatizzate consentono una produzione ad alto volume, con conseguente riduzione dei costi di produzione complessivi.

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Processo di assemblaggio della tecnologia a montaggio superficiale

Il processo di montaggio dei dispositivi a montaggio superficiale sulla superficie del circuito stampato è noto come processo di assemblaggio SMT. Il processo di assemblaggio SMT si compone di quattro fasi principali. Ogni fase è spiegata di seguito. 

  

La pasta saldante è un tipo di miscela composta da polvere di saldatura e flusso. Questa miscela viene utilizzata per collegare dispositivi a montaggio superficiale come resistori, transistor, induttori e circuiti integrati alla scheda elettronica. Nella prima fase, la pasta saldante viene applicata alle piazzole disponibili sul PCB. Questa operazione viene eseguita tramite un foglio sottile con fori pretagliati, noto come stencil.

  

Nel 2^nd I dispositivi a montaggio superficiale quali resistori, condensatori e circuiti integrati vengono prelevati e posizionati sui pad del PCB mediante una macchina pick-and-place automatica. 

 

A questo punto, i componenti vengono posizionati esattamente sulla superficie del PCB utilizzando una macchina pick-and-place. In 3^rd In questa fase, il circuito stampato viene ora fatto passare attraverso un forno di riscaldamento, noto come forno di rifusione. Questo fa sì che la pasta saldante si fonda e si saldi per formare una connessione elettrica tra i diversi componenti. Nel forno di rifusione, la temperatura viene mantenuta in modo tale che la pasta saldante venga saldata accuratamente ai componenti. La temperatura è programmata in base al profilo di rifusione.

 

In questa fase si esegue un'ispezione visiva mediante la macchina a raggi X per individuare eventuali difetti di saldatura e di altro tipo.

 

Nella fase finale, i PCB vengono sottoposti a un rigoroso processo di pulizia per eliminare eventuali residui di flusso rimasti dopo il processo di saldatura a riflusso.

Tecniche di saldatura impiegate nell'assemblaggio di PCB

Nel settore della produzione di circuiti stampati vengono impiegate principalmente due tecniche note come saldatura a onda e saldatura a rifusione.

1. Saldatura ad onda

La saldatura a onda non è comune quanto la saldatura a rifusione. Questa tecnica è utilizzata principalmente per la tecnologia Through Hole, ma può essere utilizzata anche per la tecnologia SMT.

Passo 1: Montare i componenti sul PCB

Passo 2: Passare il PCB su un'onda di saldatura fusa

Passo 3: Saldare i fili e formare una connessione elettrica

Passo 4: Utilizzare aria/acqua per raffreddare il PCB.

Questa tecnica è meno efficiente e più soggetta a errori rispetto alla saldatura a riflusso.

2. Saldatura a riflusso

La saldatura a rifusione è una delle tecniche più utilizzate nella tecnologia a montaggio superficiale. Viene utilizzata per produzioni ad alto volume e offre il minimo margine di errore. Questa tecnica è utilizzata principalmente per la tecnologia a montaggio superficiale. Il processo di saldatura a rifusione prevede le seguenti fasi.

Passo 1:   Applicare la pasta saldante utilizzando la stampa a stencil

Passo 2:   Passare il PCB alla macchina pick and place per il posizionamento dei componenti

Passo 3:   Il circuito stampato viene ora fatto passare attraverso un forno di riscaldamento, noto come forno a rifusione. Questo fa sì che la pasta saldante si fonda e si saldi per formare una connessione elettrica tra i diversi componenti. Il processo di rifusione prevede in genere quattro fasi.

a) Preriscaldare

b) Immergere

c) Riflusso

d) Raffreddamento.

  

  

Tecnologia di montaggio superficiale vs. tecnologia a foro passante  

La tecnologia a montaggio superficiale (SMT) e la tecnologia a foro passante (THT) sono diventate gli standard di settore nella produzione di circuiti stampati. Entrambe queste tecnologie vengono utilizzate principalmente per l'assemblaggio di componenti elettronici sui circuiti stampati. Tuttavia, queste tecnologie presentano caratteristiche, utilizzi, processi, vantaggi e applicazioni distinti.

Tabella I: Tecnologia di montaggio superficiale VS tecnologia a foro passante

Aspetto	Tecnologia di montaggio superficiale (SMT)	Tecnologia a foro passante (THT)
Tecnica	SMT monta direttamente i componenti sulla superficie del PCB	Il THT inserisce i componenti sul PCB tramite fori praticati.
Processo di assemblaggio	La SMT è un processo completamente automatizzato che utilizza una macchina nota come macchina pick-and-place.	Il THT viene eseguito principalmente manualmente o tramite una macchina automatizzata
Posizionamento dei componenti	La tecnologia SMT consente di posizionare i componenti su entrambi i lati del PCB	Il THT consente l'inserimento dei componenti solo su un lato
Volume del consiglio	In una determinata area è possibile inserire più componenti.	Rispetto alla tecnologia SMT, in una determinata area è possibile assemblare un numero inferiore di componenti.
Stress meccanico	La tecnologia SMT offre meno legami meccanici rispetto alla tecnologia THT perché i componenti THT vengono inseriti attraverso i fori.	Il THT offre un forte legame meccanico tra i componenti e il PCB
Idoneità dei componenti	SMT è adatto per dispositivi SMD come resistori, condensatori, circuiti integrati, BGA, microcontrollori e circuiti integrati per microprocessori	Il THT è adatto solo per componenti ad alta potenza come convertitori CC-CC e trasformatori. Questi componenti sono ingombranti e non sono adatti alla tecnologia SMT.
Costo	Il costo iniziale della tecnologia SMT è più elevato a causa dell'acquisto di macchine automatizzate come i pick and place. Tuttavia, il costo di produzione complessivo è inferiore rispetto al THT.	Il costo iniziale del THT è inferiore grazie al processo manuale. Tuttavia, il costo di produzione complessivo è superiore a quello dell'SMT.
Riparazioni e rilavorazioni	Nella SMT, è difficile riparare e rilavorare una volta completata la fabbricazione.	Al contrario, è relativamente facile effettuare riparazioni e rilavorazioni tramite la tecnologia THT (Through-Hole Technology)

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Conclusione

In sintesi, la tecnologia a montaggio superficiale (SMT) rappresenta una vera e propria svolta nel settore della produzione di circuiti stampati. Si è affermata come la soluzione migliore per integrare il maggior numero possibile di dispositivi a montaggio superficiale (SMD) in spazi ridotti, realizzando dispositivi elettronici leggeri e intelligenti. La tecnologia SMT consente alle aziende di produrre grandi volumi, riducendo i costi e aumentando l'efficienza.