1. Tecnologia SMD
(SMT)
Pelotas, 27 de setembro de 2013

2. Quem sou eu ?
2

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. Quem são vocês ?
4

5. Quem são vocês ?
●
Professores ?
5

6. Quem são vocês ?
●
Professores ?
●
Ex-alunos ?
6

7. Quem são vocês ?
●
Professores ?
●
Ex-alunos ?
●
Alunos da Eletrônica ?
7

8. Quem são vocês ?
●
Professores ?
●
Ex-alunos ?
●
Alunos da Eletrônica ?
●
Alunos de outro curso?
8

9. Quem são vocês ?
●
Professores ?
●
Ex-alunos ?
●
Alunos da Eletrônica ?
●
Alunos de outro curso?
Quantos de vocês já tiveram contato
com SMT ?
9

10. SMD ou SMT ?
10

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. 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. 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. Exemplos de componentes SMT
14

15. … e os componentes que não são
SMT ?
15

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. … 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. SMT x THT: vantagens da SMT
18

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. 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. 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. 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. 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. SMT x THT: desvantagens da SMT
24

25. SMT x THT: desvantagens da SMT
●
Aplicações de alta tensão ou alta
potência
Manutenção e retrabalho
Montagem de protótipos
25

26. SMT x THT: desvantagens da SMT
●
●
Aplicações de alta tensão ou alta
potência
Manutenção e retrabalho
26

27. SMT x THT: desvantagens da SMT
●
Aplicações de alta tensão ou alta
potência
●
Manutenção e retrabalho
●
Montagem de protótipos
27

28. Encapsulamentos
SMT (SMP)
28

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. 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. Componentes Passivos
31

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. Encapsulamento MELF
●
●
MELF - Metal Electrode Leadless Face
Existem versões menores chamadas de
MiniMelf e MicroMelf
33

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. 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. Capacitores de tântalo
●
●
Apresentam o valor de capacitância impresso
no corpo em pF
Ex: 226 → 22x10⁶ pF = 22 μF
36

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. Indutores
●
Normalmente apresentam o valor de indutância
impresso no corpo em μH.
Ex: 471 → 47x10¹ μH = 470 μH
38

39. LEDs
0804 1206 3528
0402 0603
39

40. Outros tipos de diodos
MELF
SMA
MiniMELF
SOD
40

41. Componentes Ativos
41

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. 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. 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. Quad In Line
PLCC
1.27 mm
QFP
0,4 - 1,0 mm
QFN
45

46. Grid Arrays
BGA – Ball Grid Array
46

47. Linhas de Produção
47

48. Linha SMT x Linha THT
Qual dos componentes acima uma máquina
montaria com maior facilidade ?
48

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. Linha THT
●
●
Inserção dos componentes normalmente de forma
manual
Soldagem manual ou automática (solda onda)
A THT é mais acessível às pessoas
50

51. Linha SMT
●
●
Inserção de componentes de forma
automática
Soldagem automática
A SMT é mais acessível às máquinas
51

52. Linha SMT
●
●
Inserção de componentes de forma
automática
Soldagem automática
A SMT é mais acessível às máquinas
52

53. Materiais
53

54. Fluxo de solda
Pasta de solda
Fluxo de solda
Usado para melhorar a soldabilidade da superfície
54

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. 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. 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. 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. 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. Montagem SMT
automática
60

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. 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. Processo de montagem de uma PCI SMT
63

64. Processo de montagem de uma PCI SMT
1 - Preparação
do substrato
64

65. Processo de montagem de uma PCI SMT
1 - Preparação
do substrato
2 – Aplicação da
solda em pasta
65

66. Processo de montagem de uma PCI SMT
1 - Preparação
do substrato
2 – Aplicação da
solda em pasta
3 – Inserção dos
componentes
66

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. 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. 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. 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. Preparação do substrato
●
Os adesivos podem ser aplicados com dispensadores
de seringa ou por serigrafia usando estêncil
71

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. Inserção dos componentes
Sistema de Torre
As cabeças de posicionamento são mantidas fixas
(apenas giram)
● PCI e alimentadores se movimentam
●
73

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. Inserção dos componentes
●
Bicos
75

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. Secagem e refusão da solda em pasta
Curva de temperatura para liga Sn-Pb
77

78. Secagem e refusão da solda em pasta
Curva de temperatura para liga Lead-Free
78

79. Montagem SMT
Manual
79

80. Por que vocês devem aprender ?
80

81. Por que vocês devem aprender ?
●
Montagem de projetos pessoais ou para o
curso em casa.
81

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. Ferramentas básicas
Ferro de Solda
30,40 ou 60 W
Sugador de Solda
Pinça
para SMD
83

84. Ferramentas complementares
Estação
de Solda
Estação
de Ar Quente
Jogo
de Pinças
84

85. Material de consumo
Solda comum
(Liga Sn-Pb)
Fluxo
de solda
Solda
em pasta
Malha para
dessolda
85

86. Material de consumo
Básico
Solda comum
(Liga Sn-Pb)
Fluxo
de solda
Solda
em pasta
Malha para
dessolda
86

87. Exemplos de placas SMT
artesanais
87

88. Mais exemplos
88

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. Dicas para soldagem com
ferramentas básicas
90

91. Dicas para soldagem com
ferramentas básicas
●
Limpar a superfície da placa
91

92. Dicas para soldagem com
ferramentas básicas
●
Limpar a superfície da placa
●
Estanhar os pads
92

93. Dicas para soldagem com
ferramentas básicas
●
Limpar a superfície da placa
●
Estanhar os pads
●
Posicionar o componente sobre os pads
93

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. 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. 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. Dicas para remoção de componentes
com ferramentas básicas
97

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. 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. 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. 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. O que vocês precisam lembrar ?
102

103. O que vocês precisam lembrar ?
SMT – Tecnologia de montagem em superfície
103

104. O que vocês precisam lembrar ?
SMT – Tecnologia de montagem em superfície
Existem diversos tipos de
encapsulamentos SMT
104

105. O que vocês precisam lembrar ?
Existem máquinas que podem
fazer todo (ou quase todo)
processo de montagem
105

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. FIM!
Dúvidas?
Contato: gustavo.fernandes@ufrgs.br
107