ماذا يعني SMT؟ دليل تفصيلي

تقنية التثبيت على السطح (SMT) هو حجر الزاوية في تصنيع الإلكترونيات الحديثة، مما يسهل إنتاج الأجهزة الإلكترونية المدمجة والفعالة والموثوقة. يتطلب فهم SMT استكشاف تاريخها ومقارنتها بالتقنيات الأخرى وفحص تطبيقاتها وأجهزتها المختلفة. يقدم هذا الدليل نظرة عامة شاملة على SMT، بدءًا من تطورها وحتى تطبيقاتها في تجميع ثنائي الفينيل متعدد الكلور.

تطور تكنولوجيا التركيب السطحي

تقنية التركيب السطحي: تاريخ

تقنية التثبيت السطحي (SMT) ظهرت في أواخر الستينيات كحل لقيود تقنيات التركيب التقليدية عبر الفتحات. في البداية، تم تطوير SMT لتلبية الطلب المتزايد على التصغير في الإلكترونيات، مدفوعًا بالتقدم السريع للتكنولوجيا والحاجة إلى أجهزة إلكترونية أصغر وأكثر كفاءة.

في الثمانينيات، اكتسبت تقنية SMT اعتماداً واسع النطاق بسبب التقدم في المواد وعمليات التصنيع. كانت مكونات SMT المبكرة أكبر حجمًا وأقل موثوقية، ولكن مع مرور الوقت، تطورت التكنولوجيا مع الابتكارات في معجون اللحام، وتغليف المكونات، وعمليات التجميع الآلية. أدى تطوير مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالية الكثافة (HDI) وإدخال آلات الالتقاط والمكان المتقدمة إلى تسريع اعتماد SMT.

اليوم، تعد تقنية SMT هي الطريقة السائدة المستخدمة في تصنيع الإلكترونيات، مما يسمح بإنتاج أجهزة معقدة وعالية الأداء أصغر حجمًا وأكثر فعالية من حيث التكلفة مقارنة بالتكنولوجيا التقليدية عبر الثقوب.

مستقبل SMT

يستعد مستقبل SMT للابتكار المستمر، مدفوعًا بالطلب على الأجهزة الإلكترونية الأصغر حجمًا والأقوى والأكثر كفاءة. تشمل الاتجاهات الناشئة ما يلي:

• المواد المتقدمة: تطوير مواد وركائز لحام جديدة لتعزيز الأداء والموثوقية.

• التصغير: مزيد من التخفيض في أحجام المكونات لاستيعاب الاتجاه المتزايد للإلكترونيات المصغرة.

• الطباعة ثلاثية الأبعاد: دمج تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد لتمكين تصميمات PCB أكثر تعقيدًا وقابلة للتخصيص.

• الأتمتة والذكاء الاصطناعي: زيادة استخدام الأتمتة والذكاء الاصطناعي في خطوط إنتاج SMT لتحسين الدقة والكفاءة ومراقبة الجودة.

من المرجح أن تؤدي هذه التطورات إلى دفع الموجة التالية من الابتكار في تصنيع الإلكترونيات، مما يزيد من ترسيخ دور SMT في الصناعة.

المقارنة مع التقنيات الأخرى

من خلال الفتحة مقابل التركيب السطحي

تقنية الفتحة (THT) يتضمن إدخال أسلاك المكونات من خلال الثقوب الموجودة في PCB ولحامها على الجانب الآخر. كانت هذه الطريقة سائدة قبل SMT وهي معروفة بوصلاتها الميكانيكية القوية. ومع ذلك، فإن مكونات THT تشغل مساحة أكبر وتكون أقل ملاءمة للتطبيقات عالية الكثافة.

تقنية التثبيت السطحي (SMT)ومن ناحية أخرى، يتضمن وضع المكونات مباشرة على سطح PCB، مما يلغي الحاجة إلى الثقوب. وينتج عن ذلك:

• كثافة المكونات الأعلى: يسمح SMT بتصميم أكثر إحكاما، ويستوعب المزيد من المكونات على PCB واحد.

• تحسين الأداء: تعمل المسارات الكهربائية الأقصر في SMT على تقليل تأخير الإشارة والتداخل.

• الإنتاج الآلي: SMT متوافق بشكل كبير مع عمليات التصنيع الآلية، مما يعزز كفاءة الإنتاج.

في حين أن SMT يقدم مزايا كبيرة، إلا أن THT لا يزال يستخدم في بعض التطبيقات التي تكون فيها المتانة والقوة الميكانيكية أمرًا بالغ الأهمية، كما هو الحال في الموصلات ومكونات الطاقة الكبيرة.

SMT مقابل تقنية Chip-on-Board (COB).

رقاقة على متن الطائرة (COB) تتضمن التكنولوجيا تركيب رقائق أشباه الموصلات العارية مباشرة على لوحة PCB ثم توصيلها بروابط سلكية أو نتوءات لحام. على عكس SMT، الذي يستخدم المكونات المعبأة مسبقًا، يوفر COB:

• التكامل العالي: يسمح COB بتصميمات أكثر إحكاما ويمكن استخدامه لإنشاء دوائر عالية الكثافة مع عدد أقل من الوصلات البينية.

• كفاءة التكلفة: يمكن أن يقلل COB من تكلفة التعبئة والتغليف والتجميع مقارنة بـ SMT، خاصة بالنسبة للإنتاج على نطاق واسع.

ومع ذلك، فإن تقنية COB لها أيضًا قيود، مثل:

• الجمعية المعقدة: تعد عملية COB أكثر تعقيدًا وتتطلب معالجة دقيقة للرقائق العارية.

• الإدارة الحرارية: غالبًا ما تتطلب تصميمات COB حلول إدارة حرارية محسنة بسبب التركيب المباشر للرقائق.

يظل SMT أكثر شيوعًا نظرًا لسهولة استخدامه وتوافقه مع العمليات الآلية وتعدد الاستخدامات في التعامل مع مجموعة واسعة من أنواع المكونات.

اختصارات شائعة أخرى

يتضمن فهم SMT أيضًا التعرف على الاختصارات المختلفة ذات الصلة:

مصلحة الارصاد الجوية

جهاز التثبيت على السطح (SMD) يشير إلى أي مكون إلكتروني مصمم لتقنية التثبيت على السطح. تتضمن SMDs المقاومات والمكثفات والدوائر المتكاملة التي يتم تركيبها مباشرة على سطح ثنائي الفينيل متعدد الكلور.

سما

محول التثبيت السطحي (SMA) هو نوع من المحولات يستخدم لتوصيل المكونات المثبتة على السطح بمعدات الاختبار القياسية أو مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور الأخرى. تُستخدم موصلات SMA بشكل شائع في تطبيقات الترددات اللاسلكية والميكروويف.

SMC

موصل التثبيت على السطح (SMC) هو نوع من الموصلات المصممة لتجميع SMT. توفر موصلات SMC اتصالات موثوقة للتطبيقات عالية التردد وعالية السرعة.

SMP

حزمة التثبيت على السطح (SMP) يشير إلى نوع التغليف المستخدم لمكونات SMT. تم تصميم SMPs لتحسين حجم وأداء الأجهزة الإلكترونية من خلال تقليل أثر العبوة.

الشركات الصغيرة والمتوسطة

المعدات المثبتة على السطح (SME) يشمل الآلات والأدوات المستخدمة في إنتاج SMT، بما في ذلك طابعات معجون اللحام، وآلات الالتقاط والمكان، وأفران إعادة التدفق.

أجهزة سمت

أجهزة SMT تأتي في أشكال مختلفة، كل منها يخدم وظائف مختلفة في الدوائر الإلكترونية:

الكهروميكانيكية

الأجهزة الكهروميكانيكية تشمل المكونات التي تجمع بين الوظائف الكهربائية والميكانيكية. ومن الأمثلة على ذلك المرحلات والمفاتيح والموصلات. في SMT، يتم تركيب هذه الأجهزة مباشرة على PCB، مما يوفر اتصالات موثوقة ووظائف تحكم.

سلبي

المكونات السلبية لا تحتاج إلى مصدر طاقة خارجي للعمل وتشمل المقاومات والمكثفات والمحاثات. إصدارات SMT من هذه المكونات مدمجة وتساهم في التصغير الشامل للأجهزة الإلكترونية.

نشيط

المكونات النشطة هي تلك التي تتطلب طاقة خارجية لتعمل، مثل الترانزستورات والثنائيات والدوائر المتكاملة (ICs). تعتبر إصدارات SMT من المكونات النشطة ضرورية لتشغيل الدوائر الإلكترونية ووظائفها، مما يتيح المعالجة المعقدة وتضخيم الإشارة.

تطبيقات سمت

يتم استخدام SMT في مختلف الصناعات نظرًا لتعدد استخداماته وكفاءته. تشمل التطبيقات الرئيسية ما يلي:

• الالكترونيات الاستهلاكية: الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية والأجهزة القابلة للارتداء.

• السيارات: أنظمة المعلومات والترفيه، وميزات السلامة، ووحدات التحكم.

• الأجهزة الطبية: معدات التشخيص وأجهزة المراقبة والأجهزة القابلة للزرع.

• الاتصالات: معدات الشبكات وأجهزة معالجة الإشارات وأنظمة الاتصالات اللاسلكية.

مزايا سمت

تقدم SMT العديد من المزايا مقارنة بتقنيات التصنيع الأخرى:

• كثافة المكونات الأعلى: يتيح إمكانية وضع المزيد من المكونات على PCB، مما يؤدي إلى أجهزة أصغر حجمًا وأكثر إحكاما.

• تحسين الأداء: تعمل المسارات الكهربائية الأقصر على تقليل تأخير الإشارة والتداخل الكهرومغناطيسي.

• التجميع الآلي: SMT متوافق بشكل كبير مع خطوط الإنتاج الآلية، مما يحسن كفاءة التصنيع ويقلل تكاليف العمالة.

• فعالة من حيث التكلفة: يقلل من تكاليف المواد والإنتاج بسبب أحجام المكونات الأصغر والاستخدام الفعال لمساحة ثنائي الفينيل متعدد الكلور.

عيوب SMT

على الرغم من المزايا العديدة التي يتمتع بها SMT، إلا أن له بعض القيود:

• الجمعية المعقدة: يتطلب تحديد موضع المكونات ومواءمتها بدقة، الأمر الذي قد يشكل تحديًا بالنسبة للأجزاء الصغيرة جدًا أو الحساسة.

• الإدارة الحرارية: قد تولد مكونات SMT المزيد من الحرارة وتتطلب حلول تبريد متقدمة.

• الإصلاح وإعادة العمل: تعد مكونات SMT أكثر صعوبة في الاستبدال أو الإصلاح مقارنة بالمكونات التي يتم ثقبها، خاصة بالنسبة للألواح عالية الكثافة.

تجميع ثنائي الفينيل متعدد الكلور باستخدام SMT

يتضمن تجميع ثنائي الفينيل متعدد الكلور باستخدام SMT عدة خطوات رئيسية:

1. تطبيق لصق اللحام: تطبيق معجون اللحام على PCB باستخدام الاستنسل.

2. موضع المكون: استخدام آلات الالتقاط والوضع لوضع المكونات على لوحة PCB.

3. لحام إنحسر: تسخين ثنائي الفينيل متعدد الكلور في فرن إنحسر لإذابة معجون اللحام وتشكيل التوصيلات الكهربائية.

4. التفتيش والاختبار: استخدام تقنيات مثل الفحص البصري التلقائي (AOI) والفحص بالأشعة السينية للتحقق من جودة التجميع.

وتضمن هذه العملية تجميع الأجهزة الإلكترونية بدقة وموثوقية، بما يلبي المعايير العالية المطلوبة للتكنولوجيا الحديثة.