Com a demanda global por eletrônicos mais leves e tolerantes ao calor, como laptops e smartphones, fabricantes de pequeno e grande porte continuam a recorrer à montagem SMT para a produção em massa desses produtos. A previsão é de que o tamanho do mercado para essa tecnologia aumente em mais de 8.1% entre 2023 e 2032.
Então, o que é montagem SMT? Como ela difere dos métodos tradicionais de montagem? Neste blog, explicaremos em detalhes o que é SMT, o processo SMT e as vantagens de usar a montagem de PCB SMT.
O que é SMT: o básico
SMT significa tecnologia de montagem em superfície. É uma técnica de união de componentes eletrônicos menores.
Montagem SMT significa montar componentes SMD, como diodos, resistores e capacitores, em um substrato laminado (PCB). Esse design permite o posicionamento compacto dos componentes, possibilitando o uso eficiente do espaço da PCB.
O papel da montagem SMT na indústria atual é enorme. Por exemplo, ela reduz o tamanho dos dispositivos em mais de 50%. Além disso, melhora a dissipação de calor e reduz o consumo de energia dos dispositivos.
O que é SMD?
SMD significa dispositivos de montagem em superfície. São os componentes montados ou fixados em uma placa de circuito impresso (PCB). Possuem terminais curtos que os prendem firmemente ao plano da placa de circuito. Alguns exemplos são capacitores, LEDs, transistores e resistores.
Processo de montagem SMT chave
Há seis etapas principais a serem seguidas ao realizar a montagem SMT de componentes. São elas:
a. Esquema e Design
O projeto de layout consiste em encontrar um espaço utilizável na placa onde os SMDs possam se encaixar. Para garantir a correta colagem de cada componente, são feitos cálculos para determinar um tamanho, formato e espessura fixos na placa. Posteriormente, os técnicos decidem as posições e orientações ideais para os componentes.
b. Fabricação de PCB
A fabricação começa com a seleção de materiais de sílica à base de epóxi adequados, como FR4 e FR5. Em seguida, a camada de cartão impresso é fabricada. Em seguida, a camada de folha de cobre é criada usando técnicas de gravação e laminação, seguida pela camada de serigrafia, que é aplicada por serigrafia e cura com tinta.
Após as camadas se alinharem corretamente, o cobre fundido é depositado no layout projetado anteriormente no PCB, e o excesso de cobre é removido ao longo dos caminhos da placa.
c. Design e fabricação de estênceis
A seleção dos materiais está incorporada neste procedimento, por exemplo, decidindo os melhores materiais, como aço inoxidável, para a renderização. Em seguida, o estêncil é criado por corte a laser ou gravação química.
d. Aplicação de pasta de solda
Isso inclui o pré-aquecimento da solda até formar uma pasta antes da aplicação do revestimento na placa de circuito impresso (PCB) a uma temperatura que varia de 220 a 250 °C. Em seguida, a pasta é estampada na placa de circuito impresso (PCB) por meio de um estêncil. Ao final do processo, a placa e a pasta são deixadas em temperatura ambiente.
e. Posicionamento de componentes
O foco é a aplicação de máquinas de pegar e colocar para fixar os módulos de circuito à placa. Antes de colocar as peças no lugar certo, elas são classificadas em rolos ou bandejas. Em seguida, a máquina levanta cada peça e as coloca na posição correta.
Em seguida, o operador realiza uma verificação visual para garantir que todos os componentes estejam posicionados corretamente.
f. Teste e Inspeção
Isso é feito para verificar a integridade dos elementos montados. Para isso, os operadores utilizam máquinas de Inspeção Automatizada de Raios X (AXI) ou Inspeção Óptica Automatizada (AOI) para verificar as juntas soldadas.
Os projetistas realizam esse teste para detectar defeitos como pontes de solda ou posicionamento incorreto dos dispositivos do circuito.
g. Limpeza
Essa abordagem é adotada para desintoxicar a PCB, explorando técnicas de limpeza de superfície, como limpeza ultrassônica ou limpeza com solvente. Isopropanol ou água deionizada são empregados para limpar as superfícies da placa para esse fim.
Vantagens da montagem SMT
Na indústria, os fabricantes geralmente estão interessados em aplicar essa tecnologia na produção em massa de componentes devido às inúmeras vantagens que ela oferece. Alguns desses méritos são discutidos a seguir.
a. Possui boa eficiência térmica
A montagem SMT permite um melhor gerenciamento térmico, pois reduz o tamanho dos SMDs fixados na placa de circuito. As linhas de montagem contam com almofadas térmicas, vias e outras técnicas de redução de calor para equilibrar a dissipação de calor no sistema.
b. Custo-efetividade
A tecnologia SMT reduz os custos de mão de obra por meio de unidades de produção automatizadas que reduzem os problemas de qualidade do produto causados por erros humanos.
c. Suporta projetos complexos de PCB
Graças à montagem SMT, é possível colocar padrões complexos de dispositivos sobre a placa, pois os componentes podem ser posicionados em uma área mais compacta da placa.
d. Oferece maior durabilidade e confiabilidade
Devido à alta adesão dos dispositivos montados na superfície do PCB, o que evita danos causados por choque, estresse térmico e mecânico, o processo de fixação SMT torna possíveis PCBs altamente duráveis.
e. Menores requisitos de espaço
As técnicas de montagem em superfície ocupam menos espaço do que a tecnologia convencional de furo passante. O principal motivo é a redução no tamanho dos Dispositivos de Montagem em Superfície (SMDs), que podem ser fixados diretamente à placa de circuito impresso (PCB) sem a necessidade de furos.
Desvantagens da montagem SMT
Embora utilizada diariamente na indústria eletrônica, a tecnologia SMT ainda está associada a problemas/dificuldades, tornando o processo indesejável para fabricantes de pequena escala. Alguns desses desafios incluem:
a. É difícil e caro de consertar
A maioria dos circuitos SMT é difícil de reparar devido à compactação dos componentes. Devido à alta densidade de compactação, o espaço disponível para os técnicos trabalharem na substituição de componentes defeituosos é muito limitado. Isso torna o trabalho de reparo demorado e caro.
b. Requer alto investimento inicial
O custo inicial do equipamento e o treinamento da equipe são muito altos na configuração de uma linha de produção SMT. Devido a essa alta intensidade de capital, a tecnologia é menos atraente para pequenas empresas que operam com orçamentos limitados.
c. Complexidade nos testes
Os componentes eletrônicos menores usados em SMT estão aumentando os desafios para os técnicos que realizam inspeções visuais, em comparação com a tecnologia tradicional de furo passante.
d. É altamente sensível ao calor
Vários dispositivos SMT são suscetíveis a efeitos térmicos durante sua fabricação, o que resulta em uma vida útil mais curta.
e. Dificulta a aplicação da pasta de solda
A presença de solda no processo de fabricação SMT cria vários problemas, incluindo molhagem inadequada, oxidação e desalinhamento dos componentes. Esses defeitos podem resultar em problemas de conectividade elétrica que degradam a integridade do produto final.
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Conclusão
As vantagens da montagem SMT, como economia de espaço e bom desempenho operacional, não podem ser ignoradas, apesar dos problemas que ela levanta. Em particular, o alto custo dos reparos torna o sistema muito caro para pequenas empresas. Apesar disso, a SMT ainda é a escolha preferida para a fabricação de eletrônicos, mesmo com a expansão da fabricação de dispositivos de economia de energia.
Para estudantes, engenheiros ou fabricantes em treinamento, conhecer os benefícios e as desvantagens do SMT é fundamental para utilizar a tecnologia de forma eficaz.
