Palestra Tecnologia SMD (SMT) - 27/09/2013

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  • Parabéns! Muito bom o seu material. Deu uma resumida teórica e foco primordial na parte real(Prática).
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  • That's all I want to know about ! Very good.
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Palestra Tecnologia SMD (SMT) - 27/09/2013

  1. 1. Tecnologia SMD (SMT) Pelotas, 27 de setembro de 2013
  2. 2. Quem sou eu ? 2
  3. 3. Quem sou eu ? Gustavo dos Santos Fernandes ● ● ● Estudante de graduação em Engenharia Elétrica UFRGS (2013-) Bolsista do Laboratório de Prototipação e Testes (LaProT) - DELET- UFRGS Técnico em Eletrônica Integrado IFSUL (2009-2013) 3
  4. 4. Quem são vocês ? 4
  5. 5. Quem são vocês ? ● Professores ? 5
  6. 6. Quem são vocês ? ● Professores ? ● Ex-alunos ? 6
  7. 7. Quem são vocês ? ● Professores ? ● Ex-alunos ? ● Alunos da Eletrônica ? 7
  8. 8. Quem são vocês ? ● Professores ? ● Ex-alunos ? ● Alunos da Eletrônica ? ● Alunos de outro curso? 8
  9. 9. Quem são vocês ? ● Professores ? ● Ex-alunos ? ● Alunos da Eletrônica ? ● Alunos de outro curso? Quantos de vocês já tiveram contato com SMT ? 9
  10. 10. SMD ou SMT ? 10
  11. 11. SMD ou SMT ? SMT – surface-mount technology Tecnologia de montagem em superfície SMD – surface-mount device Dispositivo de montagem (montável) em superfície SMT se refere à tecnologia SMD se refere aos componentes 11
  12. 12. SMD ou SMT ? SMT – surface-mount technology Tecnologia de montagem em superfície SMD – surface-mount device Dispositivo de montagem (montável) em superfície SMT se refere à tecnologia SMD se refere aos componentes 12
  13. 13. Outros termos SM* SMA - surface-mount assembly (Montagem) SMC - surface-mount components (Componentes) SMP - surface-mount packages (Encapsulamentos) SME - surface-mount equipment (Equipamentos) 13
  14. 14. Exemplos de componentes SMT 14
  15. 15. … e os componentes que não são SMT ? 15
  16. 16. … e os componentes que não são SMT ? THT - through-hole technology PTH - pin through hole Possuem terminais que atravessam a PCI através de furos passantes 16
  17. 17. … e os componentes que não são SMT ? THT - through-hole technology PTH - pin through hole Possuem terminais que atravessam a PCI através de furos passantes 17
  18. 18. SMT x THT: vantagens da SMT 18
  19. 19. SMT x THT: vantagens da SMT ● Tamanho (“densidade de componentes”) Ausência de furos na PCI (“densidade de pinos”) Maior proximidade com o componente ideal Montagem automatizada Custo 19
  20. 20. SMT x THT: vantagens da SMT ● Tamanho (“densidade de componentes”) ● Ausência de furos na PCI (“densidade de pinos”) Maior proximidade com o componente ideal Montagem automatizada Custo 20
  21. 21. SMT x THT: vantagens da SMT ● Tamanho (“densidade de componentes”) ● Ausência de furos na PCI (“densidade de pinos”) ● Maior proximidade com o componente ideal Montagem automatizada Custo 21
  22. 22. SMT x THT: vantagens da SMT ● Tamanho (“densidade de componentes”) ● Ausência de furos na PCI (“densidade de pinos”) ● Maior proximidade com o componente ideal ● Montagem automatizada Custo 22
  23. 23. SMT x THT: vantagens da SMT ● Tamanho (“densidade de componentes”) ● Ausência de furos na PCI (“densidade de pinos”) ● Maior proximidade com o componente ideal ● Montagem automatizada ● Custo 23
  24. 24. SMT x THT: desvantagens da SMT 24
  25. 25. SMT x THT: desvantagens da SMT ● Aplicações de alta tensão ou alta potência Manutenção e retrabalho Montagem de protótipos 25
  26. 26. SMT x THT: desvantagens da SMT ● ● Aplicações de alta tensão ou alta potência Manutenção e retrabalho 26
  27. 27. SMT x THT: desvantagens da SMT ● Aplicações de alta tensão ou alta potência ● Manutenção e retrabalho ● Montagem de protótipos 27
  28. 28. Encapsulamentos SMT (SMP) 28
  29. 29. Sistema Métrico x Sistema Imperial S. Imperial 1 Polegada 1 Mil (0.001 Pol) ● S. Métrico 25,4 mm 25,4 µm 100 miles (2,54 mm) é a distância entre os terminais de um circuito integrado com encapsulamento DIP e também a distância entre os furos da matriz de uma protoboard. 29
  30. 30. Tipos de encapsulamentos ● ● Existe uma infinidade de encapsulamentos SMT Exemplos que serão apresentados: - Passivos: LW, MELF, específicos - Ativos: SOT, DPAK, DUAL-IN-LINE, QUADIN-LINE, GRID ARRAYS 30
  31. 31. Componentes Passivos 31
  32. 32. Encapsulamento LW(CL) O código é formado pelas dimensões em décimos de milímetro ou em centésimos de polegada do comprimento e da largura do componente 32
  33. 33. Encapsulamento MELF ● ● MELF - Metal Electrode Leadless Face Existem versões menores chamadas de MiniMelf e MicroMelf 33
  34. 34. Resistores 0402 ● 0603 0805 1206 O código impresso indica a resistência. Ex: 472 → 47x10² = 4700 Ω = 4k7 ● O tamanho indica a potência Ex: 1206 → ¼ W 0805 → 1/8 W 0603 → 1/10 W 34
  35. 35. Capacitores de cerâmica Verde claro Cinza médio Marrom claro Marrom médio Marrom escuro Cinza escuro ● ● C < 100 pF 10 pF < C < 10 nF 1 nF < C < 100 nF 10 nF < C < 1 μF 100 nF < C < 10 μF 0.5 μF < C < 50 μF Não apresentam o valor de capacitância impresso no corpo. O tamanho indica a relação C-V (carga) Ex: 100nF/50V (0805), 100nF/16V (0603) 35
  36. 36. Capacitores de tântalo ● ● Apresentam o valor de capacitância impresso no corpo em pF Ex: 226 → 22x10⁶ pF = 22 μF 36
  37. 37. Capacitores de alumínio (eletrolítico) ● ● Apresentam o valor de capacitância impresso no corpo em μF. Exceção: são mais caros e aproximadamente do mesmo tamanho que os equivalentes PTH. 37
  38. 38. Indutores ● Normalmente apresentam o valor de indutância impresso no corpo em μH. Ex: 471 → 47x10¹ μH = 470 μH 38
  39. 39. LEDs 0804 1206 3528 0402 0603 39
  40. 40. Outros tipos de diodos MELF SMA MiniMELF SOD 40
  41. 41. Componentes Ativos 41
  42. 42. SOT SOT143 ● ● SOT89 SOT - Small Outline Transistor SOT23 Encapsulamento usado para transistores, diodos e CIs. ● SOT23 → T092 SMT ● Ex: BC848, LM317 SOT23 42
  43. 43. DPAK ● DPAK – Discrete Packaging ● DPAK(T0252), D2PAK(T0263), D3PACK(T0268) ● Transistores, Diodos, CIs. É o T0220 SMT. ● ● Criado para dispositivos que dissipam potência alta. Ex: 78XX 43
  44. 44. Dual In Line SOIC 1,27 mm SOJ 1,27 mm DFN SSOP 0.65 – 0.8 mm TSOP 0.5 mm DIP/DIL 2,54 mm 44
  45. 45. Quad In Line PLCC 1.27 mm QFP 0,4 - 1,0 mm QFN 45
  46. 46. Grid Arrays BGA – Ball Grid Array 46
  47. 47. Linhas de Produção 47
  48. 48. Linha SMT x Linha THT Qual dos componentes acima uma máquina montaria com maior facilidade ? 48
  49. 49. Linha THT ● ● Inserção dos componentes normalmente de forma manual Soldagem manual ou automática (solda onda) A THT é mais acessível às pessoas 49
  50. 50. Linha THT ● ● Inserção dos componentes normalmente de forma manual Soldagem manual ou automática (solda onda) A THT é mais acessível às pessoas 50
  51. 51. Linha SMT ● ● Inserção de componentes de forma automática Soldagem automática A SMT é mais acessível às máquinas 51
  52. 52. Linha SMT ● ● Inserção de componentes de forma automática Soldagem automática A SMT é mais acessível às máquinas 52
  53. 53. Materiais 53
  54. 54. Fluxo de solda Pasta de solda Fluxo de solda Usado para melhorar a soldabilidade da superfície 54
  55. 55. Solda em pasta Atenção: não confundir solda em pasta com pasta de solda A solda em pasta é uma mistura homogênea de pó metálico de solda, fluxo de solda e um agente espessante. 55
  56. 56. Estêncil Estêncil é uma técnica usada para aplicação de tinta sobre uma superfície de maneira que seja formada a imagem vazada Na eletrônica essa técnica é utilizada para aplicar solda em pasta ou cola em uma PCI 56
  57. 57. O chumbo (Pb) é perigoso A solda usada na eletrônica é uma liga Sn-Pb ● ● O Pb se deposita no organismo humano e não é eliminado É altamente nocivo à saúde, principalmente quando fica depositado no cérebro ou no fígado 57
  58. 58. Lead-Free (LF) ● As Ligas Lead-Free utilizam elementos alternativos ao chumbo para formar a liga eutética (baixo PF) ● A liga Lead-Free mais popular é a Sn/Ag/Bi ● Uma liga Lead-Free pode ter o custo de fabricação 8 vezes maior que a Sn-Pb 58
  59. 59. RoHS RoHS - Restriction of Certain Hazardous Substances Restrição de certas substâncias perigosas Diretiva europeia que proíbe que certas substâncias (entre elas o chumbo) sejam usadas em produtos fabricados na Europa ou importados 59
  60. 60. Montagem SMT automática 60
  61. 61. Tipos de PCIs SMT SMT em uma face SMT nas duas faces e PTH uma delas SMT nas duas faces SMT em uma face e PTH na outra 61
  62. 62. Tipos de PCIs SMT SMT em uma face SMT nas duas faces e PTH uma delas SMT nas duas faces SMT em uma face e PTH na outra 62
  63. 63. Processo de montagem de uma PCI SMT 63
  64. 64. Processo de montagem de uma PCI SMT 1 - Preparação do substrato 64
  65. 65. Processo de montagem de uma PCI SMT 1 - Preparação do substrato 2 – Aplicação da solda em pasta 65
  66. 66. Processo de montagem de uma PCI SMT 1 - Preparação do substrato 2 – Aplicação da solda em pasta 3 – Inserção dos componentes 66
  67. 67. Processo de montagem de uma PCI SMT 1 - Preparação do substrato 2 – Aplicação da solda em pasta 3 – Inserção dos componentes 4 – Secagem da solda em pasta 67
  68. 68. Processo de montagem de uma PCI SMT 1 - Preparação do substrato 4 – Secagem da solda em pasta 2 – Aplicação da solda em pasta 3 – Inserção dos componentes 5 – Refusão da solda em pasta 68
  69. 69. Processo de montagem de uma PCI SMT 1 - Preparação do substrato 4 – Secagem da solda em pasta 2 – Aplicação da solda em pasta 5 – Refusão da solda em pasta 3 – Inserção dos componentes 6 – Limpeza 69
  70. 70. Preparação do substrato ● ● Aplicação de gotas de cola Os componentes SMT devem ser colados com adesivos para não se movimentarem durante o processo 70
  71. 71. Preparação do substrato ● Os adesivos podem ser aplicados com dispensadores de seringa ou por serigrafia usando estêncil 71
  72. 72. Aplicação da solda em pasta Estêncil Dispensador ● O método que utiliza o estêncil necessita de um rodo ● Esse processo pode ser manual ou automático 72
  73. 73. Inserção dos componentes Sistema de Torre As cabeças de posicionamento são mantidas fixas (apenas giram) ● PCI e alimentadores se movimentam ● 73
  74. 74. Inserção dos componentes Sistema Cartesiano (Pick&Place) A cabeça de posicionamento se movimenta em um sistema XY ● A PCI e os alimentadores são mantidos fixos ● 74
  75. 75. Inserção dos componentes ● Bicos 75
  76. 76. Secagem e refusão da solda em pasta Este processo é realizado em um forno de refusão ● Dura entre 4 e 5 minutos, seguindo uma curva de temperatura que depende do tipo de solda usada ● 76
  77. 77. Secagem e refusão da solda em pasta Curva de temperatura para liga Sn-Pb 77
  78. 78. Secagem e refusão da solda em pasta Curva de temperatura para liga Lead-Free 78
  79. 79. Montagem SMT Manual 79
  80. 80. Por que vocês devem aprender ? 80
  81. 81. Por que vocês devem aprender ? ● Montagem de projetos pessoais ou para o curso em casa. 81
  82. 82. Por que vocês devem aprender ? ● ● Montagem de projetos pessoais ou para o curso em casa. Manutenção, retrabalho, montagem de protótipos no emprego/estágio 82
  83. 83. Ferramentas básicas Ferro de Solda 30,40 ou 60 W Sugador de Solda Pinça para SMD 83
  84. 84. Ferramentas complementares Estação de Solda Estação de Ar Quente Jogo de Pinças 84
  85. 85. Material de consumo Solda comum (Liga Sn-Pb) Fluxo de solda Solda em pasta Malha para dessolda 85
  86. 86. Material de consumo Básico Solda comum (Liga Sn-Pb) Fluxo de solda Solda em pasta Malha para dessolda 86
  87. 87. Exemplos de placas SMT artesanais 87
  88. 88. Mais exemplos 88
  89. 89. Vídeos ● ● Vídeo 1: Montagem de um CI com encapsulamento SOIC e outro com QFP Vídeo 2: Remoção de um CI com encapsulamento QFP 89
  90. 90. Dicas para soldagem com ferramentas básicas 90
  91. 91. Dicas para soldagem com ferramentas básicas ● Limpar a superfície da placa 91
  92. 92. Dicas para soldagem com ferramentas básicas ● Limpar a superfície da placa ● Estanhar os pads 92
  93. 93. Dicas para soldagem com ferramentas básicas ● Limpar a superfície da placa ● Estanhar os pads ● Posicionar o componente sobre os pads 93
  94. 94. Dicas para soldagem com ferramentas básicas ● Limpar a superfície da placa ● Estanhar os pads ● Posicionar o componente sobre os pads ● Fixar o componente na placa soldando o nº de terminais necessários 94
  95. 95. Dicas para soldagem com ferramentas básicas ● Limpar a superfície da placa ● Estanhar os pads ● Posicionar o componente sobre os pads ● ● Fixar o componente na placa soldando o nº de terminais necessários Soldar os demais terminais 95
  96. 96. Dicas para soldagem com ferramentas básicas ● Limpar a superfície da placa ● Estanhar os pads ● Posicionar o componente sobre os pads ● Fixar o componente na placa soldando o nº de terminais necessários ● Soldar os demais terminais ● Inserir mais solda caso necessário 96
  97. 97. Dicas para remoção de componentes com ferramentas básicas 97
  98. 98. Dicas para remoção de componentes com ferramentas básicas ● Aquecer da forma mais uniforme possível a solda de todos os terminais do componente 98
  99. 99. Dicas para remoção de componentes com ferramentas básicas ● ● Aquecer da forma mais uniforme possível a solda de todos os terminais do componente No caso de CIs é conveniente inserir mais solda 99
  100. 100. Dicas para remoção de componentes com ferramentas básicas ● ● ● Aquecer da forma mais uniforme possível a solda de todos os terminais do componente No caso de CIs é conveniente inserir mais solda Retirar o componente 100
  101. 101. Dicas para remoção de componentes com ferramentas básicas ● ● ● ● Aquecer da forma mais uniforme possível a solda de todos os terminais do componente No caso de CIs é conveniente inserir mais solda Retirar o componente Remover o excesso de solda do componente e da PCI 101
  102. 102. O que vocês precisam lembrar ? 102
  103. 103. O que vocês precisam lembrar ? SMT – Tecnologia de montagem em superfície 103
  104. 104. O que vocês precisam lembrar ? SMT – Tecnologia de montagem em superfície Existem diversos tipos de encapsulamentos SMT 104
  105. 105. O que vocês precisam lembrar ? Existem máquinas que podem fazer todo (ou quase todo) processo de montagem 105
  106. 106. O que vocês precisam lembrar ? Existem máquinas que podem fazer todo (ou quase todo) processo de montagem É possível montar placas SMT de forma artesanal 106
  107. 107. FIM! Dúvidas? Contato: gustavo.fernandes@ufrgs.br 107

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