ინდუსტრია აწარმოებს კომპონენტთა ფართო სპექტრს ზედაპირზე დამაგრებული ბეჭდური მიკროსქემის დაფებისთვის(smd კომპონენტები). SMD კომპონენტების ფორმები, ზომები და მასალები მუდმივად იცვლება, მომწოდებლები სთავაზობენ ახალ მოდელებს მინიატურიზაციის, ფუნქციონალური და საიმედოობის მოთხოვნების დასაკმაყოფილებლად. ყველაზე ხშირად, SMD ზედაპირზე მონტაჟი გამოიყენება პასიური მოწყობილობებისთვის ან "ჩიპებისთვის" (კრისტალები) - რეზისტორები, კონდენსატორები, ინდუქტორები და ჩოკები. ჩიპის კონდენსატორები და რეზისტორები ხშირად აქვთ ოთხნიშნა მარკირების კოდი, რომელშიც დაშიფრულია SMD კომპონენტის სტანდარტული ზომამაგალითად, 1825, 1210 ან 0804. პირველი ორი ციფრი მიუთითებს კომპონენტის სიგრძეზე, რაც არის მანძილი ქინძისთავებს (კონტაქტებს) შორის ინჩის მეასედში. მეორე ორი ციფრი ეხება smd კომპონენტის სიგანეს, ასევე ინჩის მეასედებში (პასიური მოწყობილობებისთვის არის მსგავსი კოდის მარკირება მეტრულ სისტემაზე [მმ], რეალური მნიშვნელობები ძალიან ახლოს არის ინგლისურ მნიშვნელობებთან. და შეიძლება იყოს დაბნეულობის წყარო, განსაკუთრებით უცხოურ კომპანიებთან თანამშრომლობისას). ამრიგად, 1825 კონდენსატორის სიგრძეა 0,18 ინჩი (4,6 მმ) და სიგანე 0,25 ინჩი (6,3 მმ). სურათი 1 გვიჩვენებს სხვადასხვა ზომის პასიური ჩიპური რეზისტორების ფოტოს. ჩიპური რეზისტორები ზოგადად ძალიან საიმედოა და, შესაბამისად, შედარებით დაცულია დაზიანებისგან შეკრების დროს ზედაპირზე დამაგრების ტექნოლოგიის გამოყენებით. მრავალშრიანი SMD კონდენსატორები ტემპერატურული მგრძნობიარეა და, შესაბამისად, უფრო მიდრეკილია ბზარებისკენ ტემპერატურის სწრაფი ცვლილების პირობებში.
სურათი 1 - სხვადასხვა ზომის ჩიპური რეზისტორები
ჩიპის რეზისტორიაქვს ალუმინის-კერამიკული ბაზა, რომელზედაც დატანილია რეზისტენტული ელემენტის თხელი ფილმი. რეზისტენტული ელემენტის თავზე მის ბოლოებში და ნაწილობრივ ქვედა ნაწილში არის გამტარი ელემენტები, რომლებიც შედუღებულია ბეჭდურ მიკროსქემის დაფაზე. გამტარი ელემენტები შედგება სითბოს მდგრადი Ag-ზე დაფუძნებული სქელი ფირისგან, ნიკელის ან სპილენძის ბარიერის ფენისგან და ელექტრომოოქროვილი Sn, Sn-Pb ან Au საფარისგან.
ჩიპის კონდენსატორებიდამზადებულია სპეციალური ოქსიდის კერამიკისგან, ისინი ცვლიან კერამიკის ფენებს და ფირის თხელი ფენებს, რაც უზრუნველყოფს მოწყობილობის სიმძლავრის გარკვეულ მნიშვნელობას. ეს არის მრავალშრიანი თხელი ფირის (MLTF) ტიპის კონდენსატორი. მეორე ტიპის კონდენსატორს აქვს ელექტროდები კერამიკის ერთგვაროვანი "ბლოკის" ზედა და ქვედა ზედაპირებზე. ჩიპური კონდენსატორების დასამზადებლად გამოყენებული კერამიკა უფრო მყიფეა, ვიდრე ჩიპური რეზისტორების ალუმინის ცერმეტები. MLTF კონდენსატორების ფენიანი დიზაინი მათ უფრო მგრძნობიარეს ხდის მექანიკური და თერმული შოკის მიმართ. ჩიპის კონდენსატორები იყენებენ მსგავს ლითონის გამტარ ფენებს, რომლებიც შედუღებულია ბეჭდურ მიკროსქემზე, როგორც ეს ადრე იყო აღწერილი რეზისტორებისთვის. კერამიკული ჩიპის კონდენსატორების მაგალითი ნაჩვენებია სურათზე 2.
სურათი 2 - კერამიკული ჩიპის კონდენსატორები
ჩიპის ინდუქტორებიხელმისაწვდომია ორ ტიპად. SMD სამონტაჟო ინდუქტორები შედგება თხელი სპილენძის მავთულისგან, რომელიც დახვეულია ალუმინის ოქსიდის ბირთვის გარშემო. ბირთვის ზომები და გრაგნილების რაოდენობა განსაზღვრავს ინდუქციურობის რაოდენობას. მეორე ტიპი არის თხელი ფირის SMD ინდუქტორები. მათში, გამტარი ფილმისგან დამზადებული გრაგნილი მოთავსებულია ალუმინის ოქსიდის ბირთვზე (მიუხედავად იმისა, რომ თხელი ფენის SMD ინდუქტორები ბევრად უფრო მარტივია, მათ აქვთ მნიშვნელობების შეზღუდული დიაპაზონი). კერამიკული ჩიპის ინდუქტორების მაგალითი ნაჩვენებია სურათზე 3.
სურათი 3 - ჩიპური ინდუქტორების მაგალითები
ზედაპირზე დამაგრების (SMD) პასიური პროდუქტის კომპონენტების დაახლოებით 40% არის ჩიპის კონდენსატორები.. მათი მინიატურიზაცია გადამწყვეტია ელექტრონული პროდუქტის ზომისა და წონის შესამცირებლად. პორტატული ელექტრონიკისთვის (მაგალითად, მობილური ტელეფონები, PDA და პეიჯერები), ჩვეულებრივ გამოიყენება SMD კონდენსატორები 0603-დან 0402-მდე და 0201-მდე ზომის.
ზოგიერთი დიოდი და ყველა აქტიური მოწყობილობა მოდის სხვადასხვა პაკეტში პერიფერიული და მატრიცული მილებით. დიოდებსა და ტრანზისტორებს ჩვეულებრივ აქვთ SO პაკეტები: შესაბამისად SOD პაკეტები დიოდებისთვის და SOT პაკეტები ტრანზისტორებისთვის. კორპუსი (შეფუთვა) დამზადებულია თბოგამძლე პლასტმასისგან. SOD-პაკეტს აქვს ორი გამოსავალი, ხოლო SOT-პაკეტს აქვს სამი, შესაბამისად. ელემენტების ფეხები დამზადებულია გამძლე სპილენძის ან რკინის შენადნობებისგან და აქვს "თოლია ფრთის" ფორმა. უფრო დიდი აქტიური მოწყობილობები საჭიროებს მეტ ფეხს. ამ უჯრედებს გააჩნიათ SOIC პაკეტები მოკლე სიგრძის გუგლის ტყვიებით, რომლებიც გამოდიან SMD უჯრედის გრძელი მხარის ორივე მხრიდან.
Gullwing ქინძისთავები ძალიან გამძლეა და განლაგებულია 1,27 მმ (50 მილი) ან 0,635 მმ (20 მილი) სიმაღლეზე. მოედანი არის მანძილი ორი მიმდებარე ტერმინალის ცენტრალურ ღერძებს შორის.
ფეხების რაოდენობის შემდგომი მატება რეალიზდება მათი SMD კორპუსის ოთხივე მხარეს მოთავსებით. ფეხები თოლიას ფრთების ან J-ის ფორმისაა. J-კონფიგურაცია ამცირებს ბალიშის ფართობს ტყვიის შიგნით მოხრით, SMD პაკეტის ქვეშ. როგორც gullwing-ის ტყვიები, J-პირები ძალიან გამძლეა და განლაგებულია 1,27 მმ (50 მილი) და 0,635 მმ (20 მილი) მოედანზე.
ზედაპირული დამაგრების ელემენტებს 0,635 მმ-ზე ნაკლები ბილიკით, დაწყებული 0,5 მმ-დან და 0,4 მმ-დან, ეწოდება წვრილფეხიანი smd კომპონენტები. ზედაპირზე დამონტაჟებული მოწყობილობების პატარა ფეხები, შესაბამისად, უფრო მყიფეა, ამიტომ ისინი ადვილად ზიანდება დამუშავებისა და მონტაჟის დროს. Დამატებით SMD საბინაო ქინძისთავების თანაფარდობამცირე მატებით, უფრო მკაცრი მოთხოვნები დაწესებულია. დასკვნებს კოპლანარს უწოდებენზედაპირზე დამონტაჟების ელემენტები, რომლებიც დამონტაჟებულია ზედაპირის დამონტაჟების ტექნოლოგიის გამოყენებით, რომლის ქვედა მხარეები კორპუსიდან გასასვლელში დევს იმავე სიბრტყეში. თუ ფეხები არათანაბარია, მაგალითად, ერთი განლაგებულია საერთო სიბრტყის ზემოთ, მაშინ ის, სავარაუდოდ, არ იქნება შედუღებული, მცირე რაოდენობის შედუღების პასტის გამო, რომელიც გამოიყენება ასეთი პატარა მილების შესადუღებლად. თუ smd კომპონენტის ფეხი ძალიან დაბალია, ის დაზიანდება კომპონენტის დაყენებისას. გარდა ამისა, მან შეიძლება წაშალოს პასტის წერტილი, რის შედეგადაც ცუდი კავშირი ან მოკლე ჩართვა მიმდებარე ზედაპირის სამაგრის ქინძისთავთან.
მეორე ტიპის ზედაპირზე სამონტაჟო IC განლაგება პერიფერიული ქინძისთავებით არის უტყვი კერამიკული ბროლის დამჭერი(LCCC). ეს მოწყობა გულისხმობს კერამიკული მასალების არსებობას; და ელემენტის ფეხები კბილების ფორმისაა; ისინი განლაგებულია სხეულის ოთხივე მხარეს. SMD კომპონენტების ფეხები დაფარულია ნიკელის ფენით, რომლის თავზე ოქროს ფენა არის გამოყენებული, რაც არის შედუღებული. ფსკერზეც (ფეხის ძირზე) წაისვით ნიკელის და ოქროს ფენები. LCCC ჩიპების დამონტაჟება შესაძლებელია მხოლოდ სუბსტრატზე წრფივი გაფართოების იგივე ან დაბალი თერმული კოეფიციენტით, ე.ი. ბეჭდური მიკროსქემის დაფის სუბსტრატის და კერამიკული ბროლის დამჭერის წრფივი გაფართოების ტემპერატურული კოეფიციენტები უნდა იყოს დაახლოებით ტოლი. წინააღმდეგ შემთხვევაში, ზედაპირული დამაგრების ელემენტების შედუღების სახსრები სწრაფად იშლება თერმომექანიკური დაღლილობის გამო თუნდაც უმნიშვნელო ციკლური ტემპერატურის რყევების პირობებში.
მატრიცის გამომავალი პაკეტები არის BGA, CSP, LGA, DCA/FC(ზედაპირზე დასამაგრებელი BGA ჩიპის მაგალითი ნაჩვენებია სურათზე 4), ისევე როგორც კერამიკული პაკეტები ცეცხლგამძლე საყრდენებით (CCGA). ამ ელემენტების საერთო მახასიათებელია ის, რომ შეფუთვის ქვედა მხარეს გამაგრილებელი ბურთულების რიგები შედუღებულია, ვიდრე პერიფერიული მილები ან კბილები. BGA და CSP პაკეტებს შორის განსხვავება იმაში მდგომარეობს, რომ ამ უკანასკნელში შეკუმშვისთვის ნაერთის ზომები უნდა იყოს 1,2-ჯერ მცირე, ვიდრე ბროლის შესაბამისი ზომები. არ არსებობს შეზღუდვები BGA პაკეტების ზომაზე.
სურათი 4 - მიკროსქემის მაგალითი BGA პაკეტში
ტიპიური სიმაღლის ზომებია 1.27 მმ და 1.0 მმ BGA და CSP პაკეტებისთვის, შესაბამისად. აქ მოედანი არის მანძილი ნებისმიერი ორი ბურთის ან ბალიშის ცენტრალურ ღერძებს შორის. ამიტომ, ზედაპირული დამაგრების ტექნოლოგიის გამოყენებით მატრიცული პაკეტების გასწორების სიზუსტის მოთხოვნები არ არის ძალიან მკაცრი. გარდა ამისა, SMD ელემენტების შედუღებისას, საკმარისი რაოდენობის შედუღება დნება, რათა უზრუნველყოს კომპონენტის სხეულისა და დაბეჭდილი მიკროსქემის საკონტაქტო ბალიშის დამოუკიდებელი განლაგება შედუღების ზედაპირული დაძაბულობის გავლენის ქვეშ.. თუმცა, როდესაც ბურთების რაოდენობა რამდენიმე ათასს აღწევს, აუცილებელია ბურთების ზომისა და მათ შორის მოედნის შემცირება, რაც თავის მხრივ იწვევს კომპონენტების დამონტაჟების ტოლერანტობის შემცირებას. იგივე სურათი შეიმჩნევა DCA პაკეტების შემთხვევაშიც, რომლებშიც შედუღების ბურთულების ზომა და მათ შორის მოედანი ჩვეულებრივ უდრის შესაბამისად 0,10 მმ და 0,25 მმ-ს.
ჩიპები CCGA განლაგებით არის BGA-ს ვარიანტი, რომელშიც გამაგრილებელი ბურთულები შეიცვალა გამაგრილებელი სვეტებით. სვეტები საშუალებას იძლევა კერამიკული პაკეტის დამონტაჟება ორგანული ლამინატებისგან დამზადებულ ბეჭდურ მიკროსქემზე, ხაზოვანი გაფართოების მნიშვნელოვანი თერმული კოეფიციენტით, რადგან მათ შეუძლიათ შეამცირონ მაღალი სტრესები, რომლებიც წარმოიქმნება ორი მასალის თერმული გაფართოების სხვადასხვა რაოდენობით. ბოძები დამზადებულია ცეცხლგამძლე ტყვიის შენადნობებისგან (მაგალითად, 95% Pb და 5% Sn ან 90% Pb და 10% Sn), რომლებიც არ დნება ევტექტიკური კალის-ტყვიის სამაგრებით შედუღებისას. ძელებს ხანდახან ახვევენ სპილენძის მავთულს მათი გამძლეობის გასაზრდელად, რადგან დაუცველი ძელები დაზიანებულია PCB-ზე დამუშავებისა და ინსტალაციის დროს.
ზედაპირზე დამაგრების ტექნოლოგიის დაჩქარებული განვითარება (SMT ტექნოლოგია)კომპონენტებმა მოითხოვა არასტანდარტული ქეისების შექმნა და SMD კომპონენტების ქინძისთავის კონფიგურაციები, რამაც გამოიწვია რთული ფორმის მოწყობილობების შემუშავება. რთული ფორმის კომპონენტების მაგალითები მოიცავს ზედაპირზე დამაგრებულ კონცენტრატორებს და კონექტორებს, ასევე მრავალი სახის ინდუქტორებს (სურათი 2), LED-ები და ტრანსფორმატორები. როგორც წესი, ეგრეთ წოდებული ზედაპირული სამონტაჟო კონექტორები რეალურად შეიძლება დამონტაჟდეს შერეული ტექნოლოგიით, ნაწილობრივ ხვრელით, რაც უზრუნველყოფს მექანიკურ სიმტკიცეს, რომელიც საჭიროა კაბელის დამონტაჟებისა და ამოღებისთვის, ხოლო მათი ზედაპირული ტერმინალები უზრუნველყოფენ ელექტრულ კავშირს. დამზადებულია PIP ტექნოლოგიებით ან ).
რთული ფორმების SMD კომპონენტების ზედაპირზე დამონტაჟებასთან დაკავშირებული ბევრი პრობლემაა.. პირველ რიგში, აუცილებელია ბეჭდური მიკროსქემის დაფაზე ბალიშების ზუსტი ზომების მიწოდება. ისინი ასევე საჭიროა იმისათვის, რომ დაბეჭდვისას გამოყენებული იქნას შედუღების პასტის სწორი რაოდენობა. ასეთი კომპონენტების დამუშავებას შეიძლება დასჭირდეს SMT ავტომატური საინსტალაციო ხელსაწყოების სპეციალური კორექტირება. და ბოლოს, რთული ფორმის SMD კომპონენტები, როგორც წესი, უფრო დიდი და მძიმეა. ამიტომ, სავსებით შესაძლებელია, რომ ისინი დამოუკიდებლად არ გასწორდნენ დაფის ბალიშებთან .
გადასვლამ მნიშვნელოვანი გავლენა მოახდინა ზედაპირზე დამონტაჟებული პროდუქტების შესრულებაზე. პასიური მოწყობილობებისა და პერიფერიულად ტყვიის შემცველი კომპონენტების უტყვიო ტექნოლოგიის დასაყენებლად, ტრადიციული ელექტრომოოქროვილი თუნუქის ტყვიით დაფარვა შეიცვალა სუფთა თუნუქით. თუნუქის საფარის გამოყენება ქმნის პრობლემებს თუნუქის ულვაშებთან, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს მოკლე ჩართვა ინდუქტორების მუშაობის დროს. თუნუქის ტყვიის შენადნობები BGA, CSP და DCA შეფუთვის ბურთებში, რომლებსაც აქვთ დნობის წერტილი 183 °C, იცვლება Sn-Ag-Cu შენადნობებით დნობის წერტილით 217 °C. DCA/FC და CCGA პაკეტების შემთხვევაში, მაღალი Pb შენადნობები გამოიყენება შედუღების ბურთებისა და სვეტების დასამზადებლად, რომლებიც არ დნება SMD შედუღების დროს Sn-Ag-Cu შედუღებით, რომლებიც გამოიყენება მეორე დონის ურთიერთდაკავშირების შესაქმნელად.