Vale la pena recordar la segunda mitad del siglo XX. El nacimiento de las computadoras electrónicas, la madurez del control inteligente y la prosperidad de las comunicaciones en red indican que la alta tecnología representada por la tecnología de la información se ha convertido en una nueva fuerza en el desarrollo social y económico y en la transformación de las industrias tradicionales. Basado en el rápido desarrollo de la tecnología de semiconductores y circuitos integrados a gran escala, como portavoz de la nueva generación de tecnología de ensamblaje electrónico, el desarrollo y la popularización de la tecnología de montaje superficial tiene una importancia de gran alcance para esta revolución de la información.
La tecnología de montaje superficial, al igual que Internet, se originó en la fabricación de equipos en el campo de la electrónica y aviónica militar en los Estados Unidos a principios de la década de 1960. Debido a su inmadurez y su alto costo, esta tecnología solo es utilizada por un sector. Para algunos fabricantes, como Boeing y Hughes, el desarrollo estuvo muy restringido. Pero a finales de la década de 1970, el rápido desarrollo de placas de circuito impreso de alta densidad y la tecnología de circuitos integrados a gran escala hicieron posible la popularización de la tecnología de montaje en superficie. Como resultado, la tecnología de montaje en superficie reemplazó rápidamente a la tecnología tradicional de montaje con orificios pasantes con sus ventajas incomparables y entró en los productos de información y de consumo. Los portátiles y teléfonos móviles más populares de hoy en día se benefician de esto. Como tipo de producto electrónico, los instrumentos de control automático están atrayendo gradualmente la atención de esta tecnología emergente.
Segundo, concepto
¿Qué es la tecnología de montaje en superficie? El nombre proviene del inglés Surface Mount Technology, por lo que también se le conoce como SMT. En consecuencia, se trata de la tecnología de inserción a través de orificios, abreviada como THT. La tecnología de inserción de orificios pasantes consiste en insertar las clavijas de las piezas electrónicas en los orificios pasantes de la placa de circuito impreso y luego rellenarlas con soldadura para metalizarlas en un todo. La tecnología de montaje en superficie consiste en colocar las piezas electrónicas en la superficie de la; placa de circuito impreso y luego conecte las piezas electrónicas. Las piezas están metalizadas integralmente con las clavijas de las almohadillas de PCB. Dado que la placa de circuito impreso tiene dos lados, obviamente el montaje en superficie se puede soldar a ambos lados de la placa al mismo tiempo, pero la inserción a través del orificio no.
3. Flujo del proceso
Los diferentes fabricantes tienen diferentes diseños y condiciones de productos, y el proceso de montaje en superficie también es más o menos diferente. Sin embargo, los pasos clave que difieren de la tecnología de inserción por orificios pasantes consisten principalmente en los siguientes aspectos.
●La impresión de soldadura en pasta se refiere a la impresión de material de soldadura similar a una pasta en la placa de circuito de acuerdo con la distribución de las piezas electrónicas en el producto.
●Montaje de componentes: se refiere al uso de programación de software "CAD" de diseño asistido por computadora para instalar componentes electrónicos en placas de circuito impreso con pasta de soldadura.
●La soldadura por reflujo se refiere al ajuste de la temperatura de soldadura, la velocidad y otros parámetros de acuerdo con la curva de temperatura de fusión típica del material de soldadura en pasta para metalizar las piezas electrónicas y las almohadillas en la placa de circuito impreso impresa con soldadura en pasta. Integración.
●Las pruebas en línea se refieren a escribir software de prueba especial y diseñar dispositivos de prueba basados en la distribución y las relaciones lógicas de los componentes electrónicos en el producto, y probar la posición, dirección, rendimiento y conexiones lógicas de todos los componentes electrónicos en el producto.
Por supuesto, todo el proceso de producción también implicará la preparación del material, reparación, inspección, pruebas funcionales, etc., pero como es similar a la tecnología tradicional de inserción de orificios pasantes, no entraremos en detalles aquí. .
Cuarto, características
En lo que respecta a la tecnología de montaje en superficie, es solo una nueva tecnología de ensamblaje electrónico. Sin embargo, en comparación con la tecnología tradicional de conexión por orificio pasante, tiene sus propias características distintivas, que pueden atribuirse a los componentes electrónicos, las placas de circuito impreso y los métodos de ensamblaje, respectivamente.
1. Piezas electrónicas
En comparación con los complementos de orificio pasante, el volumen y el peso de las piezas electrónicas montadas en superficie se reducen considerablemente, por lo que la densidad de las piezas electrónicas montadas en superficie Se pueden colocar en una misma placa de circuito impreso una densidad superior a 10 veces el número de piezas electrónicas, pero sus funciones son cada vez más complejas. Por ejemplo, las resistencias de inserción suelen ocupar un área de 10 MMX (2-3) mm, mientras que las resistencias de montaje en superficie normalmente solo ocupan un área de 3 mm. Múltiples pines, mientras que los circuitos integrados montados en superficie pueden tener cientos de pines en el misma área, y sus funciones se pueden aumentar considerablemente.
En segundo lugar, los pines de los componentes electrónicos montados en superficie están muy acortados, lo que no solo acelera la transmisión de la señal, sino que también mejora la interferencia mutua: al mismo tiempo, debido a su pequeño tamaño y bajo centro de gravedad. , generalmente tiene una fuerte resistencia a los terremotos .
En tercer lugar, con la mejora de la integración de dispositivos electrónicos y el nivel de proceso, el consumo de energía se ha reducido considerablemente.
2. Placa de circuito impreso
Dado que la tecnología de montaje en superficie instala componentes electrónicos en la superficie de la placa de circuito impreso en lugar de insertarlos en los conectores, los orificios pasantes de la placa de circuito impreso Las cantidades se reducen considerablemente, mitigando así la interferencia radiada, y también se pueden mitigar y mejorar los esfuerzos de blindaje adicionales necesarios para EMI y RFI.
Más importante aún, la tecnología de circuitos impresos se ha desarrollado con el auge de la tecnología de montaje en superficie, y las placas simples y dobles han sido reemplazadas gradualmente por placas multicapa. De esta manera, los diseñadores suelen colocar la capa de señal en la capa interior y dejar la capa de tierra en el exterior. Esta protección de líneas finas y densas en la capa interior hace que el tablero sea más ventajoso en términos de confiabilidad y viabilidad de producción. Además, el espesor de la línea de la placa interior es uniforme, lo que puede lograr un mejor control de la impedancia y de la radiación.
3. Método de ensamblaje
Como se mencionó anteriormente, la tecnología tradicional de enchufe pasante inserta piezas electrónicas en la placa de circuito impreso, por lo que las piezas solo se pueden instalar en un lado. , mientras que el montaje en superficie Los componentes electrónicos de la tecnología están unidos a la superficie de la placa de circuito, por lo que los componentes se pueden instalar en ambos lados, lo que mejora enormemente la integración y funcionalidad del producto.
Además, en el proceso de producción de la tecnología de montaje superficial, se debe realizar soldadura por reflujo y todos los componentes deben soldarse a una temperatura de 150 °C durante 3 a 5 minutos, y la temperatura máxima instantánea es hasta 210°C, por lo que la mayoría de los proveedores de componentes de montaje superficial han mejorado su nivel técnico para adaptarse a este cambio, lo que también asegura el funcionamiento normal de los equipos que utilizan tecnología de montaje superficial en ambientes de alta temperatura en base a componentes.
Finalmente, debido al pequeño tamaño y la alta densidad de los componentes electrónicos, la tecnología de montaje en superficie debe utilizar líneas de montaje automatizadas y el montaje manual ya no puede cumplir con los requisitos. De esta manera, gracias al montaje totalmente automático, no sólo se mejoran el rendimiento y la eficiencia, sino que también se elimina el factor humano, lo que facilita el control de la producción y mejora la calidad.
En resumen, la tecnología de montaje en superficie tiene las siguientes ventajas en comparación con la tecnología de montaje tradicional con orificios pasantes.
●La densidad de las piezas del producto ha aumentado;
●La integración de las piezas ha aumentado y las funciones se han vuelto más complejas;
●Multi-pin se pueden utilizar piezas:
●Los pasadores cortos y el cableado de las piezas pueden aumentar la velocidad de transmisión;
●No se requiere ningún trabajo de preparación, como el moldeado de pasadores de las piezas, antes del montaje;
●Reducir el espacio de almacenamiento de piezas;
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●Tener capacidades de producción automatizadas, alta eficiencia y buena calidad.
●El costo total se reduce;
●El producto tiene una fuerte capacidad antiinterferente.
●El producto tiene una función antisísmica.
5. Aplicación en la industria de instrumentos automatizados
Desde la década de 1970, con la aparición de sistemas de control distribuidos con computadoras como núcleo, los dispositivos de instrumentos automatizados se han vuelto más sistemáticos. un salto cualitativo en la dirección de inteligencia, alto rendimiento y bajo consumo de energía. Varios fabricantes de instrumentos automatizados en el mundo se apresuran a lanzar sus propios sistemas de control. Para satisfacer las crecientes necesidades de funcionalidad, fiabilidad e inteligencia de los usuarios, la parte de hardware de los instrumentos automatizados es cada vez más compleja. Si aún nos mantenemos en el nivel de la tecnología tradicional de enchufe pasante, eventualmente conducirá a una gran parte del hardware de todo el sistema de control y a un mayor consumo de energía, pero aún será difícil cumplir con los requisitos de inteligencia. La aplicación de la tecnología de montaje en superficie resuelve este problema de manera oportuna. Después de usar esta tecnología, el producto es de tamaño pequeño, fácil de instalar, tiene funciones más complejas y reduce en gran medida el consumo de energía. Se mejoran las funciones antiinterferencias y antiimpactos, se mejora la velocidad de cálculo y transmisión de señales; Las ricas interfaces hacen posible la apertura del sistema. Además, la reducción de los costes totales equivale a beneficios económicos para los usuarios.
Por supuesto, la aplicación de la tecnología de montaje en superficie plantea desafíos sin precedentes a los fabricantes. La inversión inicial de una línea de montaje automática es grande y el proceso complejo. En particular, la gestión de la producción juega un papel decisivo en la calidad final del producto.
Para brindar un soporte más efectivo a los usuarios de instrumentos domésticos y mejorar la calidad de los instrumentos domésticos, Shanghai Foxboro Co., Ltd. tomó la iniciativa en la introducción de líneas de ensamblaje de montaje en superficie en 1995 y comenzó a producir productos de sistemas de automatización inteligentes de la serie I/A, llenando el brecha en la producción de montaje en superficie de instrumentos automatizados domésticos en blanco. Debido a la adopción de tecnología avanzada de montaje en superficie, esta serie de productos no solo ha mejorado significativamente su funcionalidad, sino que también se ha ampliado enormemente su entorno de trabajo adaptable. Por ejemplo, el rango de trabajo del módulo de bus de campo de la serie I/A es: temperatura 0-60 °C, humedad relativa 5-95, altitud -300 ~ 12000 m y puede soportar el entorno hostil de G3 en el estándar ISA S71.04. Además, la resistencia del producto a la radiación electromagnética también aumenta considerablemente. Después de las pruebas, de acuerdo con los estándares FCC y VDE, en el rango de frecuencia de 27 ~ 500 MHz y la intensidad del campo magnético de 3 V/m, los cambios de lectura de entrada y salida analógica son inferiores a 1. Al mismo tiempo, la empresa totalmente implementa SPC (control estadístico de procesos), 6δ (seis Sigma), fabricación ajustada y otros métodos de gestión de producción líderes en el mundo, la calidad del producto alcanza el estándar general internacional IPC-A-610 y la tasa de reparación es de solo una milésima. Los productos no solo se utilizan ampliamente en todos los ámbitos de la vida en China, sino que también se venden en grandes cantidades en los Estados Unidos, Europa, Australia, Asia y otros continentes, convirtiéndose en la base de producción global de la que Foxboro Group está orgulloso.
Desarrollo y desafíos del verbo intransitivo
En el siglo XXI, la tecnología de montaje en superficie se está desarrollando en la dirección de la miniaturización y la protección del medio ambiente. La electrónica de montaje en superficie está evolucionando desde chips y QFP hasta BGA y CSP más pequeños. La tecnología sin limpieza se utiliza ampliamente en la producción y la tecnología de soldadura sin plomo se está volviendo popular gradualmente. Con el desarrollo de la tecnología de montaje en superficie, los sistemas de control automático serán más compactos, respetuosos con el medio ambiente, con bajo consumo de energía y alto rendimiento. Por supuesto, los fabricantes también se enfrentan al desafío de mejorar integralmente la tecnología de producción y los niveles de gestión.
La tecnología de montaje superficial se ha convertido en el principal medio de montaje automatizado de instrumentos líder en el mundo, y su desarrollo continuo seguramente se convertirá en una garantía confiable para la mejora e innovación de los sistemas de control automatizados.