Як будуються електронні схеми?
Разом із розвитком технологій з’явилися різні методи з'єднання електронних компонентів у схеми. Найпоширенішим із них є друковані плати (PCB). Це надзвичайно універсальний метод створення електронних ланцюгів, що супроводжує нас уже десятки років. Наразі ці плати становлять базовий конструктивний і функціональний елемент майже всіх електронних пристроїв. У цій статті ми розглянемо методи монтажу електронних елементів на PCB. Нижче ви знайдете опис та характеристику найпопулярніших технологій у цій сфері.
Монтаж з виводами (THT)
THT (through-hole technology), тобто монтаж із виводами, — один із найстаріших методів монтажу друкованих плат. Він полягає у розміщенні виводів компонентів у гальванізованих наскрізних отворах, а потім пайці з протилежної сторони плати. Хоча існують сучасніші методи, THT і досі пропонує певні суттєві переваги. Одна з них — надійне механічне з’єднання між компонентом і платою. Механічна стабільність важлива як для більших компонентів, так і для різних типів гнізд і роз’ємів. Ще однією перевагою компонентів із виводами є їхня легкість ручного монтажу. Вони не потребують великого досвіду чи спеціального обладнання, окрім звичайного паяльника з жалом. Їх можна легко закріпити на макетних або прототипних платах, що робить їх відмінним вибором для створення прототипів схем та різних хобі-проектів. Компоненти з виводами мають і деякі недоліки. Хоч і є автоматизовані методи монтажу та технологія пайки хвилею, монтаж елементів із виводами часто все ще виконується вручну. Більше того, великий розмір деталей не дозволяє ефективно використовувати простір на друкованій платі та створювати пристрої малих розмірів.
Поверхневий монтаж (SMT)
Технологія SMT (surface-mount technology) наразі є найпоширенішим методом монтажу. Використання деталей із поверхневим монтажем, тобто SMD (surface-mount device), має багато переваг. Значна мініатюризація компонентів дозволяє створювати компактні схеми з великою щільністю з’єднань. Крім того, процес монтажу відбувається повністю автоматично, що забезпечує ефективне, швидке і недороге виготовлення плат у великих обсягах. Найчастіше застосовуваний метод монтажу SMD-компонентів — пайка плавленням (reflow soldering). Друкована плата має відповідно розташовані відкриті мідні поля (т.з. пади), на які завдається паяльна паста. Потім компоненти SMD розміщують у потрібних місцях на платі. Пайка відбувається у спеціальних печах, де сплавляється припій і утворюються міцні з’єднання. Ручний монтаж SMD-компонентів, хоча й можливий, вимагає великих навичок і точності. Значним ускладненням є відсутність маркувань на корпусах деяких компонентів, що ускладнює їх ідентифікацію.
Chip on board і WLCSP
Дивлячись на типовий мікросхему, ми часто не усвідомлюємо, що більшість корпусу займають тонкі провідники, які з'єднують кристал із виводами. Сама кремнієва пластина, розташована в центрі, значно менша. Відмовившись від корпусу та виводів, можна заощадити чимало місця та коштів, особливо у великих серіях виробництва. Цього досягають завдяки технологіям WLCSP і COB. WLCSP (wafer-level chip scale package) полягає у створенні з'єднань та корпусу схем ще на стадії кремнієвого вафля, який потім розрізають. Такі утворені мікросхеми мають точно такі ж розміри, як і кремнієві кристали. Це дозволяє досягти безпрецедентних рівнів мініатюризації пристроїв. Технологія COB (chip on board) передбачає монтаж голого кремнієвого кристала безпосередньо на поверхню друкованої плати. Потім створюють електричні з'єднання, наприклад за допомогою тонких провідників або пайки плавленням (метод flip-chip). Технологію COB також застосовують у виробництві високопродуктивних світлодіодів, що використовуються в освітлювальних продуктах. Однак схеми без корпусів вразливі до пошкоджень. До того ж, напівпровідникові з’єднання під впливом світла можуть діяти як фотодіоди. Індуковані ними фотоструми можуть зумовити некоректну роботу схеми. Тому мікросхеми без корпусу повинні бути належним чином захищені. Для цього використовують спеціальні заливки "glob-top". Вони утворюють покриття, що захищає кремнієву пластину зі з’єднаннями від світла і механічних пошкоджень.
Фото 1. Мікросхема в технології chip on board у чорній захисній заливці
Яку технологію обрати?
Вибір компонентів — важливий аспект кожного електронного проєкту. Часто доводиться обирати один із багатьох доступних типів корпусів і технологій монтажу певного елемента. Від вибору залежить, як добре компонент виконає свою функцію. Це не легке завдання, тому допомогу надають наші спеціалісти у компанії InterElcom. Ми пропонуємо широкий спектр послуг та професійне консультування у сфері проєктування електронних схем, підбору компонентів та монтажу PCB. Запрошуємо ознайомитися з портфоліо наших послуг, а у разі будь-яких запитань — звертатися через форму на нашому сайті.
