Automatisk overflademontage

Hvad er SMD-montage og hvordan virker den?

SMD-montage (ang. Surface-Mount Devices) er en metode til montering af behørigt tilpassede elektroniske komponenter, som bliver påmonteret en printplade. Disse dele er relativt små. SMD-montage medfører en betydelig automatisering af produktionsprocesser. Den medvirker til såvel miniaturisering af udstyrene som øgning af fordelingstætheden for de enkelte dele.

Komponenter kan monteres på begge sider af printpladen, og en forholdsvis lav impedans medvirker til forbedring af egenskaberne ved høje frekvenser. På grund af, at vægten af delene er mindre, er denne løsning yderst effektiv selv ved vibrationer el. stød. Montage udføres meget hurtigt, mens produktionsomkostningerne til de ekelte komponenter er forholdsvis lave.

SMD-montage foregår i vid udstrækning automatisk og er opdelt i flere etaper. I begyndelsen påføres der en loddepasta, som indeholder et loddemiddel og et flusmiddel, på alle steder, der skal loddes. I den forbindelse anvendes der sigteformede skabeloner - oftest udført i metal.

Efter at en skabelon anbringes på printpladen, er åbningerne i sigten placeret lige nøjagtigt således, at de kun eksponerer smd-loddepunkter på printpladen. Dernæst monteres elektroniske komponenter på printpladen. De enkelte dele placeres ved anvendelse af pick&place maskiner. Hovedet transporterer den „indsugede” komponent fra fødeapparatet til det sted, hvor den skal placeres på printpladen. Dernæst bliver komponenten placeret, undertrykket i sugekoppen slukkes således, at komponenten forbliver på det pågældende sted, og hovedet kører hen imod en næste komponent.

De fleste moderne automater er udstyret med et par hoveder, som kører sideløbende, hvilket medvirker til, at placering af smd-dele foregår adskillige gange hurtigere. Ved tosidede printplader kan komponenter på topsiden også forudgående fastgøres med lim.

En printplade m. monterede komponenter bliver dernæst anbragt i ovnen, hvor tinnet og loddepastaen smeltes. Efter at de opnåede loddemateriale tages ud af ovnen og nedkøles, størkner det og danner en holdbar elektrisk forbindelse.

Ved hvilke temperaturer og hvordan monteres printplader?

Printplader m. monterede SMD-komponenter, som er placeret på loddepastaen, kører ind i ovnen. De kører på et transportbånd og passerer de enkelte ovnzoner, hvor de forbliver over den passende tid. I hver enkel zone fastholdes der passende temperatur. Jo flere zoner i ovnen, jo mere glidende temperaturprofilen for ovnen kan indstilles.

Initialzonerne har til opgave at øge temperaturen for printpladen og komponenterne til en værdi, der nærmer sig smeltepunktet og stabilisere denne temperatur - det er vigtigt, da de enkelte komponenter har forskellige størrelser, forskellig vægt og forskelligt dækmateriale. Nogen af dem opvarmes dermed hurtigere, mens de andre opvarmes langsommere. Derfor skal komponenterne overfladebehandles i forholdsvis lang tid, således at de alle sammen opnår den ønskede temperatur.

Derefter kører printpladen ind i reflowzonen. Her overstiger temperaturen loddepastaens smeltepunkt og den smelter. Loddet størkner og printpladen gradvist nedkøles i de efterfølgende zoner. En printplade m. påloddede komponenter kører ud i den anden side af ovnen. I tilfælde af lodning med blyfrie lageringer opnås der en temperatur på ca. 250ᵒC.