جدول المحتويات
الأجهزة المثبتة على السطح (SMD): نظرة عامة تقنية شاملة
التعريف والتطور
تمثل SMD (الأجهزة المثبتة على السطح) فئة مهمة ضمن مكونات SMT (تقنية التركيب السطحي). في المراحل المبكرة من تصنيع ثنائي الفينيل متعدد الكلور، كان التجميع من خلال الثقب يدويًا بالكامل. في حين أن الأتمتة الأولية يمكن أن تتعامل مع المكونات ذات الدبابيس البسيطة، إلا أن الأجزاء المعقدة كانت لا تزال تتطلب وضعًا يدويًا قبل إعادة اللحام.
التصنيفات الأولية لتصنيفات شريحة البيانات الصغيرة والمتوسطة
- حسب الشكل المادي:
- مكونات الرقاقة المستطيلة
- مكونات البُرادة الأسطوانية
- مكونات الرقاقة المركبة
- مكونات ذات شكل خاص
- حسب الفئة الوظيفية:
- مكونات التوصيل البيني:
- الوظيفة: توفير التوصيل/التوصيل الميكانيكي/الكهربائي/الفصل الميكانيكي
- أمثلة على ذلك:موصلات من لوحة إلى لوحة، موصلات FPC
- الميزة الرئيسية:يجب استخدام ملامسات مثبتة على السطح
- المكونات النشطة:
- التعريف: التحكم في الجهد/التيار لإنتاج الكسب/التبديل في الدوائر الكهربائية
- الخصائص:تتطلب طاقة خارجية، وتغيير الخصائص الأساسية
- أمثلة على ذلك:الدوائر المتكاملة والترانزستورات والصمامات الثنائية
- المكونات السلبية:
- التعريف: توفير استجابات متسقة وقابلة للتكرار للإشارات
- الخصائص:لا حاجة إلى طاقة خارجية
- أمثلة على ذلك:المقاومات, المكثفاتالمحاثات
- المكونات ذات الشكل الفردي:
- التعريف: تكوينات هندسية غير قياسية
- التجميع:يتطلب عادةً التجميع يدويًا
- أمثلة:المحولات، والدوائر الهجينة، والمفاتيح الكهروميكانيكية
أنواع الحزمة IC
- SOP (حزمة مخطط تفصيلي صغير)
- SOJ (مخطط تفصيلي صغير على شكل حرف J-lead)
- PLCC (ناقل الرقاقة البلاستيكية المحتوية على رقاقة بلاستيكية)
- LCCC (ناقل رقاقة السيراميك الخالي من الرصاص)
- QFP (حزمة مسطحة رباعية (QFP)
- BGA (مصفوفة الشبكة الكروية)
- CSP (حزمة مقياس الرقاقة (CSP))
- رقاقة قلاب (FC)
- وحدة MCM (وحدة متعددة الرقائق)
المواصفات الموحدة
| نوع المكون | مواصفات الحجم | الميزات البارزة |
|---|---|---|
| رقاقة R/ج/ل | 0201,0402,0603,0805,1206,1210,2010 | ±1% tolerance available |
| مكثفات التنتالوم | تانا، تانا، تانب، تانك، تاند | مستقطبة، عالية السعة |
| الترانزستورات | سوت 23،سوت 143،سوت 89 | تكوينات مختلفة للدبابيس |
| مكونات MELF | الثنائيات والمقاومات | عامل الشكل الأسطواني |
| الدوائر المتكاملة SOIC | SOIC08-32 | تباعد المسامير 1.27 مم |
| الدوائر المتكاملة QFP | أعداد دبوس مختلفة | خيارات درجة 0.4-1.0 مم |
| حزم BGA | 1.27،1.00،1.00،0.80 مم مصفوفة | كثافة إدخال/إخراج عالية |
| باقات CSP | <0.50 مم | عبوات بحجم الرقاقة |
ملاحظة خاصة: متوسط قطر سوتر (SMD)
في تطبيقات فوهة الرذاذ، يشير SMD إلى قطر الكرة التي لها نفس نسبة الحجم/مساحة السطح مثل مجموع القطرات بالكامل. هذا القياس مهم بشكل خاص من أجل:
- أنظمة حقن الوقود
- تطبيقات الطلاء
- توليد الهباء الجوي
تتضمن طرق الحساب ما يلي:
- المتوسط الحسابي للقطر
- المتوسط الهندسي للقطر الهندسي
- متوسط قطر سوتر (الأكثر استخدامًا)
يسمح هذا النهج الموحد بتوصيف دقيق لتوزيعات حجم القطرات في التطبيقات الصناعية المختلفة.
المزايا الرئيسية لتقنية SMT
- تكامل عالي الكثافة للغاية
- تقليل حجم المكونات بنسبة 90% (مقارنة بمكونات DIP التقليدية)
- نتائج التطبيق النموذجية:
✓ 40-60% reduction in end product volume
✓ 60-80% reduction in overall weight
✓ 300%+ improvement in PCB area utilization
- أداء موثوقية استثنائي
- معدل عيوب اللحام <0.02% (معيار IPC-A-610 من الفئة 3)
- خواص ميكانيكية محسّنة:
✓ 10x improvement in vibration resistance
✓ 5x better shock resistance
✓ MTBF extended to 50,000 hours
- خصائص كهربائية فائقة
- أداء مُحسَّن عالي التردد:
✓ Parasitic inductance reduced to 0.1nH level
✓ Parasitic capacitance controlled within a 0.01pF range - تحسين أداء EMC المحسّن:
✓ 30dB reduction in electromagnetic interference
✓ 40% better RF noise suppression
- فوائد التصنيع الذكي
- كفاءة الإنتاج الآلي:
✓ Placement speed up to 200,000 CPH
✓ Line changeover time reduced to 15 minutes - مزايا التكلفة الشاملة:
✓ 30-50% lower production costs
✓ 45% improvement in material utilization
✓ 40% energy savings
✓ 70% reduction in labor requirements
- ميزات التصنيع الأخضر
- الفوائد البيئية:
✓ Lead content compliant with RoHS 2.0
✓ 60% reduction in waste generation
✓ 35% lower energy consumption - التنمية المستدامة:
✓ 50% higher product recyclability
✓ 40% smaller carbon footprint
بيانات مقارنة التكنولوجيا:
| متري | تقنية THT التقليدية | SMT | التحسينات |
|---|---|---|---|
| Component density (pcs/cm²) | 2-4 | 10-16 | 400% |
| دورة الإنتاج (بالأيام) | 7-10 | 2-3 | 70% |
| مردود وصلة اللحام | 98.5% | 99.98% | 1.5% |
| التكلفة لكل وحدة مساحة | $1.2/cm² | $0.6/cm² | 50% |
ملاحظة: تستند البيانات إلى معايير الصناعة. قد تختلف النتائج الفعلية حسب التطبيق. تستمر تكنولوجيا SMT في التقدم نحو المكونات الدقيقة 0201/01005 والتغليف المكدس ثلاثي الأبعاد، مما يؤدي إلى استمرار الابتكار في تصنيع الإلكترونيات.
تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور للمكونات المثبتة على السطح
1. مواصفات تصميم الوسادة
يوجد تكوينان أساسيان للوسادة للأجهزة المثبتة على السطح:
- محدد القناع غير الملحوم (NSMD)
- التكوين المفضل لمعظم التطبيقات
- المزايا:
✓ 15% better copper etching control
✓ 30% reduction in stress concentration points
✓ Improved solder joint reliability - SMD (قناع اللحام المحدد)
- تُستخدم في تطبيقات محددة عالية الكثافة
- تتطلب ضوابط عملية أكثر صرامة
2.توصيات سماكة النحاس
- Optimal copper thickness: <30μm (1oz)
- يوفر النحاس الرقيق:
✓ 20% greater standoff height
✓ Better solder joint formation
✓ Reduced thermal stress during reflow - For >30μm copper:
- يتطلب تعديل حجم معجون اللحام
- قد تحتاج إلى ملف تعريف إعادة التدفق المعدل
3.قواعد تصميم التوصيل
- عرض التتبع بين وسادات NSMD:
- كحد أقصى: 2/3 من قطر الوسادة
- موصى به:1/2 من قطر الوسادة
- الوسادة عبر الهياكل:
- يجب استخدام تكوين NSMD
- يضمن مساحة لحام كافية قابلة للحام
- يحافظ على قابلية اللحام للبلل بنسبة 100%
4.خيارات تشطيب السطح
| نوع التشطيب | السُمك | الاعتبارات الرئيسية |
|---|---|---|
| OSP | 0.2-0.5μm | الأفضل للمكونات ذات الرقائق الدقيقة |
| ENIG | Ni 3-5μm/Au 0.05-0.1μm | Avoid >0.5μm Au to prevent brittleness |
| HASL | غير موصى به | ضعف الاستواء المشترك للدرجات الدقيقة |
5.ممارسات التخطيط الحرجة
- توجيه التتبع المتماثل
- آثار الاتجاه X/Y المتوازنة
- يمنع دوران المكوّن أثناء إعادة التدفق
- يحافظ على محاذاة اللحام المناسبة
- تصميم الإغاثة الحرارية
- استخدام وصلات السماعة للوسادات الأرضية
- يضمن توزيع الحرارة بشكل متساوٍ
- يمنع التحجير في المقابر
- اعتبارات قناع اللحام
- Clearance: 50μm minimum around pads
- تجنب الضمادات المحددة القناع إلا عند الضرورة
- توجيه المكونات
- محاذاة المكونات المتشابهة في نفس الاتجاه
- يسهل الفحص الآلي
- يحسن تناسق اللحام
مثال على التنفيذ:
For a 0402 component (1.0×0.5mm):
- NSMD pad size: 0.6×0.3mm
- عرض التتبع: 0.2 مم (كحد أقصى)
- Solder mask opening: 0.7×0.4mm
- تباعد بين الوسادة والوسادة: 0.4 مم
ملاحظة: تنطبق هذه الإرشادات بشكل خاص على التطبيقات ذات الموثوقية العالية، بما في ذلك إلكترونيات السيارات والطب والفضاء.تحقق دائمًا من إمكانيات الشركة المصنعة لثنائي الفينيل متعدد الكلور&8217’ قبل وضع اللمسات الأخيرة على التصميمات.
الفرق بين SMD و تجميع SMT
تعريفات المفاهيم الأساسية
- SMD (الأجهزة المثبتة على السطح)
- التعريف التقني: المكونات الإلكترونية المصغرة المتوافقة مع معايير JEDEC المتوافقة مع معايير JEDEC
- أنواع الحزم النموذجية:
✓ Basic components: 0201/0402/0603 CHIP elements
✓ ICs: QFP (0.4mm pitch), BGA (0.5mm ball pitch), CSP, etc.
✓ Special devices: Leadless packages like QFN, LGA
- SMT (تقنية التركيب على السطح)
- نطاق العملية: تدفق التصنيع الكامل من طباعة عجينة اللحام إلى إعادة اللحام بإعادة التدفق
- التطور التكنولوجي:
الجيل الأول (الثمانينيات): وضع مكونات الرقاقة الأساسية
الجيل الثاني (التسعينيات):مكونات دقيقة الملعب (درجة ميل 0.65 مم)
الجيل الثالث (2000s):01005 مكونات متناهية الصغر/0.3 مم BGA
ثانياً. الخصائص التقنية المقارنة
| بُعد الميزة | SMD | SMT |
|---|---|---|
| الطبيعة الأساسية | المكونات المادية | نظام عملية التصنيع |
| ميزة الحجم | أصغر بنسبة 90% من الثقب النافذ | 200,000 عملية تنسيب/ساعة |
| التطبيق النموذجي | تغليف الدوائر المتكاملة عالية الكثافة | إنتاج آلي بالكامل |
| مقاييس الجودة | قابلية اللحام ومقاومة الحرارة | إنتاجية وصلة اللحام (>99.99%) |
| اتجاه التنمية | التعبئة والتغليف ثلاثي الأبعاد/التكامل غير المتجانس | المصنع الذكي/التوأم الرقمي |
آلية العمل التعاونية
- التكامل التقني
- SMD provides hardware foundation: Modern 0402 components measure just 0.4×0.2mm
- SMT enables manufacturing breakthroughs: Latest placers achieve ±15μm@3σ accuracy
- مسار تحسين العملية
- تآزر التصميم: قواعد سوق دبي المالي تضمن قابلية التصنيع في سوق دبي المالي
- ابتكار المواد:لحام بدرجة حرارة منخفضة للملحقات الصغيرة والمتوسطة الحساسة للحرارة
- ترقيات المعدات3D SPI تفحص معجون لحام المكونات 01005
- تحسين الأداء
- استخدام المساحة: تحسن بنسبة 300% عن THT
- تكلفة الإنتاج: تخفيض بنسبة 40-60%
- الموثوقية: تم تمديد فترة تشغيل MTBF إلى 50,000 ساعة
التطبيقات المتكاملة في صناعة الإلكترونيات الحديثة
- تنفيذ التصغير
- الهواتف الذكية: اعتماد حزم CSP ذات درجة 0.25 مم
- الأجهزة القابلة للارتداء:استخدام أجهزة SMD المرنة + لفة إلى لفة SMT
- التطبيقات عالية التردد
- محطات الجيل الخامس الأساسية: أجهزة SMD عالية التردد مع إعادة التدفق الفراغي
- رادار السيارات:عمليات التنسيب الخاصة لمكونات 77 جيجا هرتز
- الحقول عالية الموثوقية
- إلكترونيات الفضاء الجوي: أجهزة SMDs المقاومة للإشعاع + اللحام الانتقائي
- الأجهزة الطبية:أجهزة SMD المتوافقة حيويًا + SMT منخفضة الحرارة
Note: Per IPC-7351 standards, modern SMT lines must accommodate full-range SMD placement from 01005 to 50×50mm BGA. Their collaborative development is driving electronics manufacturing toward sub-0402 micro-components and 3D heterogeneous integration.
مواصفات تشغيل تقنية التركيب السطحي SMD الصغيرة جداً
إجراءات التشغيل القياسية
- مرحلة طباعة معجون اللحام
- استنسل مقطوع بالليزر (سمك 0.1-0.15 مم)
- عناصر التحكم في معلمات الطباعة:
✓ Squeegee pressure: 5-10N/cm²
✓ Printing speed: 20-50mm/s
✓ Separation speed: 0.5-1.0mm/s - 3D SPI inspection (10μm resolution)
- مرحلة وضع المكونات
- متطلبات المعدات:
✓ Placement accuracy: ±25μm @3σ
✓ Minimum placement component: 01005 (0.4×0.2mm) - نظام التغذية:
✓ EIA-481-1 compliant tape packaging
✓ Compatible with 8mm/12mm/16mm reels
- مرحلة إعادة تدفق اللحام
- التحكم في ملف درجة الحرارة:
✓ Preheat slope: 1-3°C/s
✓ Peak temperature: 235-245°C (lead-free)
✓ Time above liquidus: 60-90s - Nitrogen protection (O₂<1000ppm)
تحليل المزايا الفنية
| بُعد الميزة | التنفيذ التقني | مقياس الأداء |
|---|---|---|
| التغليف الموحد | تغليف الشريط اللاصق EIA-481 | تحسين كفاءة التحميل بنسبة 40% |
| توافق المعدات | يدعم مكونات بالحجم الكامل 0402-1206 | <15 دقيقة وقت التغيير |
| استقرار العملية | مراقبة العمليات سداسية سيجما السداسية | CPK≥1.67 |
| موثوقية الجودة | معدل فراغ اللحام <15٪ | عائد التمريرة الأولى >99.5% |
نقاط التحكم الرئيسية
- الحماية من التفريغ الكهرومغناطيسي
- Work surface resistance: 10⁶-10⁹Ω
- يجب على المشغلين ارتداء أحزمة المعصم
- التحكم في الرطوبة
- MSD component storage: ≤10%RH (with desiccant)
- بيئة الورشة: 40-60% رطوبة نسبتها الرطوبة النسبية
- التحقق من صحة العملية
- فحص المادة الأولى:
✓ 100% polarity verification
✓ Solder paste thickness measurement (±10% tolerance) - عملية أخذ العينات:
✓ X-ray inspection every 2 hours (for BGA)
✓ Cross-section analysis every 4 hours
Note: For ultra-micro components below 0201 size, vacuum pick-up devices (vacuum ≥80kPa) and micro vision alignment systems (5μm resolution) are recommended. All process parameters must comply with IPC-A-610 Class 3 standards.
AR 
EN 
PT 
DE