เทคโนโลยีการติดตั้งบนพื้นผิว (SMT)

บทความนี้จะกล่าวถึงลักษณะของเทคโนโลยีการติดตั้งบนพื้นผิว (SMT) ข้อดี และฟังก์ชันของอุปกรณ์การติดตั้งบนพื้นผิว (SMD) หรือส่วนประกอบ SMT

การตรวจสอบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เชิงพาณิชย์ในยุคปัจจุบันจะเผยให้เห็นว่าอุปกรณ์เหล่านี้ประกอบด้วยส่วนประกอบเล็กๆ น้อยๆ มากมาย ต่างจากส่วนประกอบแบบดั้งเดิมที่ใช้สายไฟในโครงการและชุดอุปกรณ์ภายในบ้าน ส่วนประกอบเหล่านี้ติดตั้งบนพื้นผิวโดยตรงบนแผงวงจร และมักมีขนาดเล็กมาก

เทคโนโลยีการติดตั้งบนพื้นผิว (SMT) และส่วนประกอบ SMT ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในอุปกรณ์เชิงพาณิชย์ยุคใหม่ SMT มีข้อได้เปรียบที่สำคัญในการผลิต ช่วยให้สามารถผสานรวมอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ได้มากขึ้นในพื้นที่จำกัด นอกจากนี้ยังช่วยอำนวยความสะดวกในการผลิตและการบัดกรีแบบอัตโนมัติ ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือ

SMT คืออะไรกันแน่?

ในช่วงทศวรรษ 1970 และ 1980 การใช้ระบบอัตโนมัติในการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัด การใช้ส่วนประกอบแบบดั้งเดิมที่มีขานำทำให้เกิดความท้าทายหลายประการ ตัวต้านทานและตัวเก็บประจุต้องใช้ขานำที่ขึ้นรูปไว้ล่วงหน้าเพื่อให้สอดผ่านรูได้ ในขณะที่วงจรรวมต้องใช้ขานำที่จัดเรียงอย่างแม่นยำเพื่อให้สอดเข้าไปได้อย่างถูกต้อง

ในเทคโนโลยีแผงวงจรพิมพ์ สายไฟของส่วนประกอบไม่จำเป็นต้องผ่านแผงวงจร เพียงแค่บัดกรีส่วนประกอบลงบนพื้นผิวโดยตรงก็เพียงพอแล้ว ส่งผลให้เกิดการพัฒนาเทคโนโลยีการติดตั้งบนพื้นผิว (Surface Mount Technology: SMT) ซึ่งได้รับความนิยมอย่างรวดเร็วเนื่องจากข้อได้เปรียบ ปัจจุบัน SMT เป็นเทคโนโลยีหลักในการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ทำให้สามารถผลิตชิ้นส่วนขนาดเล็กมากได้หลายพันล้านชิ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งตัวเก็บประจุและตัวต้านทาน

SMT ที่ใช้อยู่

การใช้เทคโนโลยีการติดตั้งบนพื้นผิว (SMT) แพร่หลายในการผลิตแผงวงจรอิเล็กทรอนิกส์ ส่วนประกอบเหล่านี้มีขนาดเล็กลง มักให้ประสิทธิภาพที่เหนือกว่า และสามารถประกอบได้โดยใช้เครื่องหยิบและวางอัตโนมัติ ซึ่งบ่อยครั้งไม่จำเป็นต้องประกอบด้วยมือ ในทางกลับกัน การวางส่วนประกอบแบบมีสายเป็นกระบวนการที่ท้าทายเนื่องจากจำเป็นต้องขึ้นรูปสายไฟล่วงหน้าเพื่อให้พอดีกับรูเฉพาะ ซึ่งมักทำให้เกิดความยากลำบากในกระบวนการวาง

แม้ว่าตัวเชื่อมต่อและส่วนประกอบบางอย่างยังคงจำเป็นต้องวางด้วยมือ แต่โดยทั่วไปแล้วแผงวงจรพิมพ์ได้รับการออกแบบมาเพื่อลดความจำเป็นนี้โดยปรับให้เข้ากับส่วนประกอบที่สามารถวางได้โดยอัตโนมัติ นอกจากนี้ ผู้ผลิตส่วนประกอบยังได้พัฒนารุ่นติดตั้งบนพื้นผิวแบบพิเศษที่ช่วยให้การประกอบแผงวงจรส่วนใหญ่เป็นระบบอัตโนมัติเกือบสมบูรณ์

แอปพลิเคชัน SMT

แม้ว่าส่วนประกอบเทคโนโลยีการติดตั้งบนพื้นผิว (SMT) บางชนิดจะเหมาะสำหรับใช้ในโครงการบ้านพักอาศัย แต่จำเป็นต้องใช้เทคนิคการบัดกรีที่พิถีพิถันและแม่นยำ วงจรรวมที่มีระยะห่างของพินกว้างอาจยังคงมีปัญหาในการบัดกรี และวงจรรวมที่มีพินมากกว่าห้าสิบพินมักต้องใช้อุปกรณ์บัดกรีเฉพาะทาง ส่วนประกอบเหล่านี้ส่วนใหญ่ออกแบบมาสำหรับการใช้งานด้านการผลิตขนาดใหญ่ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้ความระมัดระวังเป็นพิเศษเมื่อทำงานกับแผงวงจรที่ประกอบเสร็จแล้ว

การใช้ส่วนประกอบ SMT ช่วยประหยัดต้นทุนได้อย่างมากสำหรับผู้ผลิต ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในภาคการผลิต เป็นเรื่องโชคดีที่ส่วนประกอบแบบตะกั่วแบบดั้งเดิม ซึ่งสามารถบัดกรีด้วยมือได้ ยังคงหาได้ง่ายและโดยทั่วไปแล้วใช้งานได้จริงมากกว่าสำหรับโครงการบ้านพักอาศัย อย่างไรก็ตาม ส่วนประกอบ SMT สามารถนำไปใช้ในงานก่อสร้างที่อยู่อาศัยได้ เมื่อขั้วและข้อต่อมีขนาดเพียงพอที่จะบัดกรีด้วยเครื่องมือทั่วไป

ข้อได้เปรียบของเทคโนโลยีการติดตั้งบนพื้นผิวในการออกแบบ

• ข้อดีหลักของการออกแบบคือการลดน้ำหนักและพื้นที่ลงอย่างมาก พร้อมทั้งลดสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าได้อย่างเห็นได้ชัด

• น้ำหนักของส่วนประกอบ SMT อาจลดลงได้มากถึงหนึ่งในสิบของส่วนประกอบแบบรูทะลุ ส่งผลให้โดยรวมแล้วน้ำหนักของชุดติดตั้งบนพื้นผิว (SMA) ลดลงอย่างเห็นได้ชัด

• ลักษณะกะทัดรัดของส่วนประกอบ SMT ช่วยให้สามารถใช้พื้นที่บนแผงวงจรพิมพ์ได้ค่อนข้างเล็ก โดยทั่วไปอยู่ระหว่างครึ่งหนึ่งถึงหนึ่งในสามของพื้นที่ทั้งหมด

• พื้นที่จริงที่ประหยัดบนบอร์ดจะขึ้นอยู่กับสัดส่วนของส่วนประกอบรูทะลุที่ถูกแทนที่ด้วยชิ้นส่วนติดพื้นผิว เนื่องจากชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ทุกชิ้นไม่ได้มีแบบติดพื้นผิว

ข้อดีของเทคโนโลยีการติดตั้งบนพื้นผิวในการผลิต

• นอกจากนี้ กระบวนการผลิตยังให้ข้อดีมากมาย

• ข้อได้เปรียบที่สำคัญของ SMT ในการผลิต ได้แก่ ต้นทุนบอร์ดที่ต่ำลง ค่าใช้จ่ายในการจัดการวัสดุที่ลดลง และกระบวนการผลิตที่ควบคุมได้มากขึ้น

• ด้วย SMT การกำหนดเส้นทางการติดตามจะลดน้อยลง ขนาดบอร์ดจะลดลง และจำนวนรูเจาะก็จะลดลง

• หากฟังก์ชันการทำงานของแผงวงจรแบบติดตั้งบนพื้นผิวยังคงเดิม ระยะห่างระหว่างส่วนประกอบที่เพิ่มขึ้นอันเป็นผลมาจากการใช้ชิ้นส่วน SMT ขนาดเล็กลง และการลดจำนวนรูเจาะ อาจนำไปสู่การลดจำนวนชั้นของแผงวงจรพิมพ์ลง ส่งผลให้ต้นทุนโดยรวมของแผงวงจรพิมพ์ลดลง

ข้อดีของเทคโนโลยีการติดตั้งบนพื้นผิวไม่ได้ส่งผลให้ต้นทุนการประกอบ SMT ลดลงเสมอไป ความคุ้มค่าของ SMT ขึ้นอยู่กับการใช้งานและการใช้งานเฉพาะ

ข้อเสียของเทคโนโลยีการติดตั้งบนพื้นผิว

• การใช้ระยะห่างของตะกั่วที่แคบอาจก่อให้เกิดความท้าทายที่สำคัญในกระบวนการซ่อมแซม

• ไม่สามารถรับประกันได้ว่าการเชื่อมต่อด้วยการบัดกรีจะทนทานต่อสารประกอบที่ใช้ในงานเคลือบ และอาจได้รับผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ

• ส่วนประกอบที่สร้างความร้อนสูงหรือกระบวนการที่มีภาระไฟฟ้าสูงไม่เหมาะกับเทคโนโลยีการติดตั้งบนพื้นผิว (SMT) เนื่องจากมีโอกาสที่ตะกั่วจะละลายที่อุณหภูมิสูง

• ตะกั่วบัดกรีอาจไวต่อแรงกดเชิงกล ซึ่งอาจส่งผลต่อความสมบูรณ์ของตะกั่วได้ ดังนั้น ขอแนะนำให้ติดตั้งชิ้นส่วนที่จะสัมผัสกับผู้ใช้โดยตรงโดยใช้เทคนิครูทะลุ (through-hole) เพื่อเพิ่มการรองรับทางกายภาพ

บทสรุป

Jarltechนำเสนอบริการเทคโนโลยีการติดตั้งบนพื้นผิวที่ครอบคลุม นอกเหนือจากเทคโนโลยีแบบรูทะลุ การออกแบบแผงวงจรพิมพ์ (PCB) การจัดวางแผงวงจรพิมพ์ (PCB) และความสามารถอื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง ทีมงานผู้เชี่ยวชาญที่มีประสบการณ์สูงของเรามีความเชี่ยวชาญในการพัฒนาและผลิตผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ตามความต้องการของลูกค้า และเชี่ยวชาญในการนำเสนอโซลูชันที่คุ้มค่า พร้อมกับการรักษามาตรฐานคุณภาพสูงสุด