表面実装コンポーネントは、電子カードを製造するための技術を指し、ひいてはエレクトロニクス産業で使用されるコンポーネントの一種を指します。この技術は、カードにピンを通すのではなく、カードのコンポーネントをカードの表面にはんだ付けすることで構成されています。
歴史的
表面実装コンポーネント (SMD)テクノロジーは1960 年代に開発され、1980 年代に広く普及し始めました。この分野の初期の研究の多くはIBMによって行われました。
コンポーネントは機械的に再設計されており、端に小さな金属端子やピンが付いているため、回路基板の表面に直接はんだ付けできるようになりました。
したがって、サイズが徐々に小さくなっていることがわかります (現在では、0.6 の抵抗器が一般的に見られます)
時間の経過とともに、SMT は従来のコンポーネントよりも一般的になり、電子カードの統合率が向上しました。
したがって、製造における高度な自動化に適しており、生産コストを削減し、生産性を向上させます。 CMS は従来の CMS に比べて最大 10 倍小さく、コストは 25 ～ 50% 削減できます。
メリットとデメリット
前世代の電子部品 (従来型またはスルーホールと呼ばれる) は非常に大きく、プリント回路を通過するためのピンが装備されており、ピンをプリント回路に電気的に接続するためにカードの反対側で半田付けが行われていました。回路。
電子カードの絶え間ない小型化により、このシステムはほとんど時代遅れになりました。
- コンポーネントはより小さく、より軽くなります。
- プリント回路に穴を開ける必要はもうありません。
- 組み立ては簡単に自動化できます。
- 表面張力により、はんだ付けステップ中にコンポーネントがランドの中心に自動的に配置されます。したがって、投資利益率が増加します。
- コンポーネントはカードの両面に配置できます。
- 電気抵抗とインダクタンスが減少し、高周波性能が向上します。
- 振動時の機械的特性が優れています。
- 全体的なコストが削減されます。
唯一の欠点はメンテナンスであり、特にコンポーネントを変更する必要がある場合に、トラブルシューティングを行う技術者にとってさらなる問題を引き起こします。
はんだ付け方法
リフローはんだ付け
リフローは、SMT コンポーネントのみを含むカード、またはこの技術 (BGA) でのみはんだ付けが可能な SMT コンポーネントを含むカードに使用されます。 SMT コンポーネントを基板に取り付けるのは、スルーホール コンポーネントに比べて非常に簡単で信頼性が高くなります。裸のプリント回路基板は最初にスクリーン印刷され、金属ステンシルを通してプリント回路ランド、つまりコンポーネントの端子の位置にはんだペーストが塗布されます。次に、実装機によってコンポーネントが回路上に配置されます。最後に回路はオーブンに入れられ、そこで堆積されたペーストが熱で溶けてはんだが形成されます。
現在の電子カードには、両面にコンポーネントが装備されていることが非常に多いです。したがって、生産ラインでは各側に 1 つずつ、合計 2 つのパスが必要になります。これは、コンポーネントの表面とタブの間の表面張力、およびコンポーネントの下の接着点の可能性により、2 回目の融合中にコンポーネントが落下するのを防ぎます。
ウェーブはんだ付け
この方法は、CMS と従来のコンポーネントが混在する場合に使用されます。これは、領域をスクリーン印刷する代わりに、コンポーネントの将来の位置に接着剤のドットを配置することで構成されます。次に、オーブンまたはオーブン内で接着剤を重合させる前に、コンポーネントを以前と同じ方法で配置します。これにより、従来のコンポーネント (プリント基板を通過する) を基板の反対側に配置できるようになります。
次に、溶融錫の波を使用してはんだ付けが行われ、カードが上を通過します。錫と接触し、毛細管現象によって、SMT コンポーネントの端子とスルーホール コンポーネントのピンが回路にはんだ付けされます。
これは 2 つのテクノロジーを混合する方法であり、興味深い点は 2 つあります。
- すべてのコンポーネントが CMS バージョンに存在するわけではありません。
- 一部のコネクタは、SMT テクノロジーが提供できる以上の機械的抵抗を持たなければなりません (たとえば、引き裂きに対する耐性の問題のための特定のコネクタの場合)。
欧州指令 2002/95/EC – ROHS
欧州指令 2002/95/EC – ROHS –鉛、六価クロム、水銀、カドミウム、PBB および PBDE の禁止適用への移行 ==
小型化と、ますます強力になる電子機能のコンポーネントへの統合は言うまでもなく、現在進行中の主要な開発は、エレクトロニクス業界の「鉛フリー」への移行です。実際、最近まではんだは錫鉛 (SnPb) から作られていました。しかし、欧州指令により、2006 年から鉛、六価クロム、水銀カドミウム、PBB および PBDE が禁止されました (RoHS 指令 2002/95/EC)。
鉛の利点は、特に錫合金の再融点を下げることでした。新しい合金は通常、スズ、銀、銅(SnAgCu) をベースにしており、再溶解温度は数十度上昇しています (現在 260°C を超えています)。
この温度上昇により、次のような影響が生じます。
- 部品メーカーにとっては、より高い温度とより大きな熱衝撃に耐えることができる必要があるため、技術的な問題が発生します。
- 感湿レベル（MSL）を従来よりも厳格に管理する義務。実際、リフロー段階の前にコンポーネント内の湿度が上昇すると、コンポーネントが破壊される可能性があります。真空包装、乾燥キャビネットでの保管、作業場での湿度レベルの調整はすべて、企業にとって統合すべき新たな制約です。
- 「ウィスカー」（短絡を引き起こす可能性のある数マイクロメートルの結晶繊維の成長）を除去する方法を見つけてください。後者は鉛と混合すると存在しません。
- 移行段階を管理するために実装する複雑な管理、つまり「鉛フリー」などのコンポーネントの組み合わせを計画する必要があります。
- 市販のアウトレットがないために「鉛フリー」に適さないコンポーネントの耐用年数が終わると陳腐化するという問題。
- 生産設備をこれらの新しい制約に適応させるには、新たな投資を行う必要があります。
- リフロー温度の上昇を考慮すると、エネルギー消費量が増加します (10 ～ 20%)。
- 製造プロセスの体系的な再認定も必要です。