Как создаются электронные схемы?
С развитием технологий появились разные методы соединения электронных компонентов в схемы. Самым распространённым из них являются печатные платы (PCB). Это чрезвычайно универсальный метод создания электронных цепей, который используется уже десятки лет. В настоящее время эти платы являются базовым конструктивным и функциональным элементом почти всех электронных устройств. В этой статье мы обсудим методы монтажа электронных компонентов на печатных платах PCB. Ниже вы найдете описание и характеристику самых популярных технологий в этой области.
Сквозной монтаж (THT)
THT (through-hole technology), или сквозной монтаж, является одной из старейших технологий монтажа печатных плат. Он заключается в размещении выводов компонентов в гальванизированных отверстиях, проходящих через плату, и последующей их пайке с обратной стороны платы. Хотя существуют более современные методы, THT по-прежнему предлагает ряд важных преимуществ. Одно из них — надёжное механическое соединение между компонентом и платой. Механическая стабильность важна как для крупных компонентов, так и для различных разъёмов и гнезд. Ещё одним преимуществом компонентов для сквозного монтажа является простота ручной сборки. Они не требуют большого опыта или специального оборудования, кроме обычного паяльника с жалом. Их можно легко закрепить на макетных или прототипных платах, что делает их отличным выбором для создания прототипов схем и разнообразных любительских проектов. Однако сквозные компоненты имеют и недостатки. Несмотря на существование автоматизированных методов монтажа и технологии волновой пайки, монтаж таких компонентов до сих пор часто выполняется вручную. Кроме того, большие размеры элементов не позволяют эффективно использовать пространство на печатной плате и создавать компактные устройства.
Поверхностный монтаж (SMT)
Технология SMT (surface-mount technology) в настоящее время является наиболее распространённым методом монтажа. Использование компонентов поверхностного монтажа, то есть SMD (surface-mount device), имеет множество преимуществ. Существенная миниатюризация компонентов позволяет создавать компактные схемы с высокой плотностью соединений. Более того, процесс монтажа полностью автоматизирован⟧, что обеспечивает эффективное, быстрое и дешевое производство плат в больших объемах. Наиболее часто используемым методом монтажа компонентов SMD является пайка при перенаплавлении (reflow soldering). Печатная плата оснащена правильно расположенными, открытыми медными контактными площадками (падами), на которые наносится паяльная паста. Затем компоненты SMD располагаются на соответствующих местах платы. Пайка происходит в специальных печах, где плавится припой и формируются прочные соединения. Ручной монтаж компонентов SMD, хотя и возможен, требует большого опыта и точности. Существенным затруднением является также отсутствие маркировки на корпусах некоторых компонентов, что затрудняет их идентификацию.
Chip on board и WLCSP
Глядя на типичный микросхему, мы часто не замечаем, что значительную часть её корпуса занимают тонкие провода, соединяющие чип с выводами. Сама кремниевая пластина, расположенная в центре микросхемы, значительно меньше. Отказавшись от корпуса с выводами, можно сэкономить много места и средств, особенно при больших производственных сериях. Это позволяет технологии WLCSP и COB. WLCSP (wafer-level chip scale package) заключается в создании соединений и корпуса микросхем на этапе кремниевого вафера, который затем нарезается. Полученные микросхемы имеют те же размеры, что и сами чипы. Это даёт ранее недостижимые уровни миниатюризации устройств. В свою очередь, технология COB (chip on board) подразумевает монтаж голого кремниевого чипа непосредственно на поверхность печатной платы. Затем создаются электрические соединения между ними, например, с помощью тонких проводов или пайки при перенаплавлении (метод flip-chip). Технология COB также применяется для производства высокоэффективных светодиодов LED, используемых в осветительных приборах. Однако схемы без корпуса подвержены повреждениям. Более того, соединения полупроводников при воздействии света могут работать как фотодиоды. Индуцируемые ими фототоки могут привести к неправильной работе схемы. Микросхемы без корпуса должны быть надёжно защищены. Для этого применяются специальные заливки «glob-top». Они образуют покрытие, которое защищает кремниевую пластину вместе с соединениями от света и механических повреждений.
Рис. 1. Микросхема в технологии chip on board, в чёрной защитной заливке
Какую технологию выбрать?
Выбор компонентов — важный аспект любого электронного проекта. Часто приходится выбирать один из многих доступных типов корпусов и технологий монтажа конкретного компонента. От выбора зависит, насколько хорошо компонент выполнит свою функцию. Это непростая задача, и в этом помогают наши специалисты в компании InterElcom. Мы предлагаем широкий спектр услуг и профессиональные консультации в области проектирования электронных схем, выбора компонентов и монтажа PCB. Приглашаем ознакомиться с портфолио наших услуг, а при возникновении вопросов рекомендуем связаться с нами через форму на нашем сайте.
