Son illərdə yarımkeçirici qablaşdırma, daha çox funksionallıq, daha kiçik ölçü və əlavə faydalılıq tələbinin artması ilə inkişaf etmişdir. Müasir PCBA dizaynında komponentləri PCB-yə quraşdırmaq üçün iki əsas üsul var: Dəlikli Montaj və Səthə Montaj.
Dəlikli Montaj (Through-Hole Mounting–THM):
Dəlikli montaj komponent uclarının çılpaq PCB üzərində deşilmiş dəliklərə yerləşdirildiyi prosesdir. Bu proses 1980-ci illərdə səthə montaj texnologiyasının (SMT) yüksəlişinə qədər standart təcrübə (tətbiq) idi və bu zaman onun dəlikdən tamamilə mərhələli çıxarılması gözlənilirdi. Bununla belə, illər ərzində populyarlığın kəskin azalmasına baxmayaraq, achıq-dəlik texnologiyası SMT dövründə möhkəmliyini sübut etdi və bir sıra üstünlüklər və niş (niche) tətbiqlər təklif etdi: daha doğrusu, etibarlılıq qazandı.
Dəlikli komponentlər təbəqələr arasında daha güclü əlaqələr tələb edən yüksək etibarlı məhsullar üçün ən yaxşı şəkildə istifadə olunur. SMT komponentləri yalnız lövhənin səthində lehimlə bərkidilirsə, deşikli komponentlər lövhədən keçir və komponentlərə daha çox kənar stresə tab gətirməyə imkan verir. Buna görə dəlikdən keçən texnologiya həddindən artıq sürətlənmələr, toqquşmalar və ya yüksək temperaturlarla qarşılaşa bilən hərbi və aerokosmik məhsullarda geniş istifadə olunur. Delikli texnologiya bəzən əl ilə düzəlişlər və dəyişdirmələr tələb edən sınaq və prototipləmə tətbiqlərində də faydalıdır.
Ümumiyyətlə, PCB montajından dəliyin tamamilə yox olması geniş bir yanlış fikirdir. Dəlikli texnologiya üçün yuxarıda göstərilən istifadələri xaric tutaraq, həmişə mövcudluq (istifadəlilik) və qiymət amillərini yadda saxlamaq lazımdır. Bütün komponentlər SMD paketləri kimi mövcud deyil və bəzi deşikli komponentlər daha ucuzdur.
Bununla belə, bu, müasir montaj qurğusunda dəliyin ikinci dərəcəli əməliyyat hesab edildiyini inkar etmir.
Axial və Radial ayaqlı komponentlər
Dəlikli komponentlərin iki növü var: aksial və radial ayaqlı komponentlər. Aksial ayaqlar (uclar) komponentdən düz xətt (“ox istiqamətində”) keçir, ayaq telin hər ucu komponentdən hər iki tərəfdən çıxır. Hər iki uc daha sonra lövhədə iki ayrı deşik vasitəsilə yerləşdirilir ki, bu da komponentin daha yaxın, daha düz oturmasına imkan verir. Radial ayaq komponentləri isə lövhədən çıxır, çünki onun aparatları komponentin bir tərəfində yerləşir.
Hər iki deşikdən keən komponent növü “əkiz” aparıcı komponentlərdir (“twin” lead components) və hər ikisinin fərqli üstünlükləri var. Aksial ayaqlı komponentləri lövhəyə uyğunluğu üçün istifadə edilsə də, radial ayaqlılar daha az səth sahəsi tutur və onları yüksək sıxlıqlı lövhələr üçün daha yaxşı hala gətirir. Ümumiyyətlə, aksial ayaq konfiqurasiyası karbon rezistorları, elektrolitik kondansatorlar, qoruyucular və işıq yayan diodlar (LED) şəklində ola bilər. Radial ayaq komponentləri keramik disk kondansatorları kimi mövcuddur.
Üstünlüklər: THM, SMT-dən daha güclü mexaniki bağlar təmin edərək, bağlayıcılar (konnektorlar) və ya transformatorlar kimi mexaniki gərginliyə məruz qala bilən komponentlər üçün dəliyi ideal hala gətirir. Test və prototipləmə üçün yaxşıdır.
Dezavantajlar: Çılpaq PCB tərəfində THM dəlmə dəliklərini tələb edir, bu da bahalı və vaxt aparan işdir. THM həmçinin istənilən çox qatlı lövhələrdə mövcud marşrutlaşdırma(yönləndirmə) sahəsini məhdudlaşdırır, çünki dəlinmiş deşiklər bütün PCB təbəqələrindən keçməlidir. Montaj tərəfində, THM üçün komponent yerləşdirmə dərəcələri səthə montaj yerləşdirmə dərəcələrinin bir hissəsidir və THM-ni olduqca bahalı edir. Bundan əlavə, THM səthə montaj üçün istifadə olunan yenidən axın sobalarından daha az etibarlı və təkrarlana bilir olan dalğa, seçici və ya əl ilə lehimləmə üsullarının istifadəsini tələb edir. Ən əsası, dəlik texnologiyası, yalnız (əksər hallarda) lövhənin bir tərəfinə diqqət tələb edən yerüstü montajlardan fərqli olaraq, lövhənin hər iki tərəfində lehimləmə tələb edir.
Səthə Montaj Texnologiyası (Surface Mount Technology-SMT):
Komponentlərin birbaşa PCB səthinə quraşdırıldığı prosesi SMT-dir. Əvvəlcə “planar montaj” kimi tanınan bu üsul 1960-cı illərdə işlənib hazırlanmış və 1980-ci illərdən bəri getdikcə populyarlaşır. Hal-hazırda, demək olar ki, bütün elektron avadanlıqlar SMT istifadə edərək istehsal olunur. Ümumilikdə PCB-lərin keyfiyyətini və performansını yaxşılaşdıraraq, PCB dizaynı və istehsalı üçün vacib hala gəldi və emal və emal xərclərini əhəmiyyətli dərəcədə azaldıb.
SMT ilə dəlikli montaj arasındakı əsas fərqlər (a) SMT PCB vasitəsilə deliklərin açılmasını tələb etmir, (b) SMT komponentləri daha kiçikdir və (c) SMT komponentləri lövhənin hər iki tərəfinə quraşdırıla bilər. . Çox sayda kiçik komponentləri PCB-yə yerləşdirmək imkanı daha sıx, daha yüksək performanslı və daha kiçik PCB-lərə imkan verdi.
Lövhədən keçən və lövhənin təbəqələrini birləşdirən deşikli komponent ucları — PCB-nin müxtəlif təbəqələri arasında keçirici əlaqə yaratmağa imkan verən və mahiyyətcə achıq dəlikli kabel kimi çıxış edən kiçik komponentlər olan yollarla (“vias”larla) əvəz edilmişdir . BGA kimi bəzi səth montaj komponentləri daha yüksək sürətə imkan verən daha qısa ayaqlara və daha çox qarşılıqlı əlaqə pinləri olan yüksək performanslı komponentlərdir.
Nomenklatura
Səthə montaj texnologiyasının müxtəlif aspektlərini təsvir edən bəlkə də çoxlu terminlər var. Onlar nə mənaya gəlir:
SMA (surface-mount assembly-səthə montaj edilmiş) – SMT istifadə edərək yığılmış quruluş və ya modul.
SMC (surface-mount components-səthə montaj komponentləri) – SMT üçün komponentlər.
SMD (surface-mount devices-səthə montaj cihazları) – aktiv, passiv və elektromexaniki komponentlər.
SME (surface-mount equipment-səthə montaj avadanlığı) – SMT üçün istifadə olunan maşınlar.
SMP (surface mount packages-səthə montaj paketləri) – SMD qutu formaları.
SMT (surface-technology-səth texnologiyası) – elektron texnologiyanın yığılması və quraşdırılmasının aktı və üsulu.
Ümumi Səthə Montaj Cihazları (SMD)
Səthə montaj cihazlarının (SMDs) sinifləndirilməsi o qədər geniş və daim dəyişir ki, onu tam əhatə etmək qeyri-mümkündür. Ancaq burada çox yayılmış və bilmək çox vacib olan bir neçə növ var.
MELF (Metal Electrode Face Bonded): Silindrik gövdəyə bağlanmış iki terminaldan ibarət olan bu SMD komponentləri düz çiplərdən daha ucuzdur, lakin montaj zamanı xüsusi ələ alınması tələb olunur. Bundan əlavə, onların ən böyük çatışmazlıqlarından biri montaj zamanı lehim yastıqlarının yuvarlanmasıdır. Ümumiyyətlə, onlar diodlar, rezistorlar və kondansatorlar şəklində gəlirlər.
SOT tranzistorları və diodları: Bunlar adətən düzbucaqlıdır və bir qədər köhnəlmiş olsalar da yerləşdirmək asandır. Ən çox yayılmış SOT-lar SOT 23, SOT 89, SOT 143 və SOT 223-dür. Ən çox yayılmış qablaşdırma lent və çarxdır.
İnteqrasiya edilmiş sxemlər (ICs):
Kiçik kontur İnteqrasiya edilmiş Dövrə (Small outline Integrated Circuit-SOIC) – Bunlar önəmli şəkildə azaldılmış ölçülərinə görə duel in-line paketinə (DIP) yaxşı SMT alternativləridir. Ümumiyyətlə, onlar orta DIP-dən 30-50% az yer və 70% daha az qalınlıq tuturlar.
İncə Kiçik Kontur Paketi (Thin Small Outline Package-TSOP) – TSOP-lar incə aralıqlı uclara malik aşağı profilli paketlərdir. TSOP-lar aşağı həcmi/yüksək pin sayına görə adətən yüksək sıxlıqlı paketlərdə (RAM və ya flash yaddaş IC) böyük silikon çipləri yerləşdirmək üçün nəzərdə tutulur.
Quad Flat Pack (QFN) – QFNs yüksək ayaq (uc) sayı paketləridir (44 – 304). Onun ayaqları adətən qağayı qanadıdır. QFN-lərin bir çox növləri var və onlar ən çox yayılmış səth montajlı IC-lərdən biridir.
Plastic Leaded Chip Carrier (PLCC) – Bağlantılar nisbətən yüksək pin sayı ilə kvadrat paketin bütün dörd kənarında edilir. PLCC-lərdə təxminən 18-100 ayaq ola bilər (adətən J-ucları). Onların bir çoxu IC yuvalarına uyğunlaşa bilər və sahədə asanlıqla dəyişdirilə bilər. PLCC-lər uzun zamandır məşhur bir seçim olmuşdur.
Ayaqsız Çip Daşıyıcısı (Lead-less Chip Carrier-LCC) – PLCC ilə qarışdırılmamalıdır, LCC-lərin ayaqları yoxdur. Əksinə, LCC-lər birbaşa PCB-lərə (katelasiya) lehim yastıqları ilə lehimlənir. Bunlar adətən Mil Spec üçün nəzərdə tutulub, çünki heç bir ziyana səbəb olmazalr və onlar olduqca “möhkəmdir”. LCC-lər yüksək temperatur və aerokosmik tətbiqlər üçün əladır.
Pin Grid Array (PGA) – PGA-lar adətən kvadrat və ya düzbucaqlıdır, pinlər paketin altında yerləşdirilmişdir. Onların dizaynı indi hər yerdə olan BGA-da çox təsirli idi.
Flip Chip – Flip çipləri çılpaq qəlib paketləridir, alt tərəfdə ayaq rolunu oynayan kiçik lehim ucları var. Onlar birbaşa PCB-yə lehimlənirlər.
Ball Grid Array (BGA) – BGA-lar yüksək sıxlıqlarına görə bəlkə də bu gün istifadə edilən ən yaxşı performans göstərən SMT paketlərindən biridir. BGA PGA-nın nəslindəndir, lakin pinlər əvəzinə birbaşa PCB-yə yerləşdirilə bilən lehim toplarına malikdir. Yüksək sıxlığa görə BGA-lar adətən mikroprosessorları yerləşdirmək üçün istifadə olunur.
Üstünlüklər: SMT daha kiçik PCB ölçüsü, daha yüksək komponent sıxlığı və daha çox “real estate”-lə işləməyə imkan verir. Daha az dəlmə dəlikləri tələb olunduğundan, SMT daha aşağı qiymətə və daha sürətli istehsal müddətinə imkan verir. Quraşdırma zamanı SMT komponentləri THM üçün mindən az olduğu halda, saatda minlərlə, hətta on minlərlə yerləşdirmə nisbətində yerləşdirilə bilər. Lehim birləşməsinin formalaşması, THT texnikləri ilə müqayisədə ,proqramlaşdırılmış reflow sobalarından istifadə etməklə daha etibarlı olur və təkrarlana bilir. SMT sarsıntı və vibrasiya şəraitində daha stabil və daha yaxşı performans göstərdiyini sübut etdi.
Dezavantajlar: SMT mexaniki gərginliyə məruz qalan komponentlər üçün (yəni tez-tez qoşulan və ya ayrılan xarici qurğular) yeganə qoşma üsulu kimi istifadə edildikdə etibarsız ola bilər.
Ümumilikdə, səthə montaj demək olar ki, həmişə deşik vasitəsilə montajdan daha səmərəli və sərfəli olacaqdır. Bu gün PCBA-ların 90 faizindən çoxunda istifadə olunur. Bununla belə, xüsusi mexaniki, elektrik və istilik mülahizələri THM-ni tələb etməyə davam edəcək və onu gələcəkdə də aktual tutacaq.
