palestra tecnologia smd (smt) - 27/09/2013

Tecnologia SMD (SMT)

Pelotas, 27 de setembro de 2013

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Quem sou eu ?

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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)

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Quem são vocês ?

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Quem são vocês ?

● Professores ?

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Quem são vocês ?

● Professores ?● Ex-alunos ?

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Quem são vocês ?

● Professores ?● Ex-alunos ?● Alunos da Eletrônica ?

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Quem são vocês ?

● Professores ?● Ex-alunos ?● Alunos da Eletrônica ?● Alunos de outro curso?

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Quem são vocês ?

● Professores ?● Ex-alunos ?● Alunos da Eletrônica ?● Alunos de outro curso?

Quantos de vocês já tiveram contato com SMT ?

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SMD ou SMT ?

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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

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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

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Outros termos SM*

SMA - surface-mount assembly (Montagem)

SMC - surface-mount components (Componentes)

SMP - surface-mount packages (Encapsulamentos)

SME - surface-mount equipment (Equipamentos)

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Exemplos de componentes SMT

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… e os componentes que não são SMT ?

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THT - through-hole technology

PTH - pin through hole

Possuem terminais que atravessam a PCI através de furos passantes

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THT - through-hole technology

PTH - pin through hole

Possuem terminais que atravessam a PCI através de furos passantes

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SMT x THT: vantagens da SMT

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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

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● Ausência de furos na PCI (“densidade de pinos”)

Maior proximidade com o componente ideal


Custo

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● Maior proximidade com o componente ideal


Custo

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● Montagem automatizada

Custo

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● Montagem automatizada

● Custo

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SMT x THT: desvantagens da SMT

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● Aplicações de alta tensão ou alta potência

Manutenção e retrabalho

Montagem de protótipos

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● Manutenção e retrabalho

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● Manutenção e retrabalho

● Montagem de protótipos

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Encapsulamentos SMT (SMP)

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Sistema Métrico x Sistema Imperial

● 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.

S. Imperial S. Métrico1 Polegada 25,4 mm

1 Mil (0.001 Pol) 25,4 µm

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Tipos de encapsulamentos

● Existe uma infinidade de encapsulamentos SMT

● Exemplos que serão apresentados:

- Passivos: LW, MELF, específicos

- Ativos: SOT, DPAK, DUAL-IN-LINE, QUAD-IN-LINE, GRID ARRAYS

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Componentes Passivos

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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

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Encapsulamento MELF

● MELF - Metal Electrode Leadless Face● Existem versões menores chamadas de

MiniMelf e MicroMelf

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Resistores

● 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

0402 0603 0805 1206

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Capacitores de cerâmica

● Não apresentam o valor de capacitância impresso no corpo.

● O tamanho indica a relação C-V (carga)

Ex: 100nF/50V (0805), 100nF/16V (0603)

Verde claro C < 100 pF

Cinza médio 10 pF < C < 10 nF

Marrom claro 1 nF < C < 100 nF

Marrom médio 10 nF < C < 1 μF

Marrom escuro 100 nF < C < 10 μF

Cinza escuro 0.5 μF < C < 50 μF

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Capacitores de tântalo

● Apresentam o valor de capacitância impresso no corpo em pF

● Ex: 226 → 22x10 p⁶ F = 22 μF

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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.

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Indutores

● Normalmente apresentam o valor de indutância impresso no corpo em μH.

Ex: 471 → 47x10¹ μH = 470 μH

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LEDs

0402 0603 0804 1206 3528

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Outros tipos de diodos

SMA SOD

MELF MiniMELF

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Componentes Ativos

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SOT

● SOT - Small Outline Transistor● Encapsulamento usado para transistores,

diodos e CIs.● SOT23 → T092 SMT● Ex: BC848, LM317

SOT143

SOT23

SOT23

SOT89

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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

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Dual In Line

SOIC1,27 mm

SOJ1,27 mm

TSOP0.5 mm

SSOP0.65 – 0.8 mm

DIP/DIL2,54 mmDFN

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Quad In Line

PLCC1.27 mm

QFP0,4 - 1,0 mm

QFN

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Grid Arrays

BGA – Ball Grid Array

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Linhas de Produção

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Linha SMT x Linha THT

Qual dos componentes acima uma máquina montaria com maior facilidade ?

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Linha THT

● Inserção dos componentes normalmente de forma manual

● Soldagem manual ou automática (solda onda)

A THT é mais acessível às pessoas

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Linha THT

● Inserção dos componentes normalmente de forma manual

● Soldagem manual ou automática (solda onda)

A THT é mais acessível às pessoas

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Linha SMT

● Inserção de componentes de forma automática

● Soldagem automática

A SMT é mais acessível às máquinas

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Linha SMT

● Inserção de componentes de forma automática

● Soldagem automática

A SMT é mais acessível às máquinas

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Materiais

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Fluxo de solda

Usado para melhorar a soldabilidade da superfície

Pasta de solda Fluxo de solda

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Solda em pasta

A solda em pasta é uma mistura homogênea de pó metálico de solda, fluxo de solda e um agente espessante.

Atenção: não confundir solda em pasta

com pasta de solda

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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 oucola em uma PCI

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O chumbo (Pb) é perigoso

● 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

A solda usada na eletrônica é uma

liga Sn-Pb

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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

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RoHS

RoHS - Restriction of Certain Hazardous SubstancesRestrição de certas substâncias perigosas

Diretiva europeia que proíbe que certas substâncias (entre elas o chumbo) sejam usadas em produtosfabricados na Europa ou importados

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Montagem SMTautomática

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Tipos de PCIs SMT

SMT em uma face

SMT nas duas facese PTH uma delas

SMT em uma face

SMT em uma facee PTH na outra


SMT nas duas faces

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Tipos de PCIs SMT

SMT em uma face


SMT em uma face

SMT em uma facee PTH na outra


SMT nas duas faces

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Processo de montagem de uma PCI SMT

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1 - Preparação do substrato

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2 – Aplicação da solda em pasta


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3 – Inserção doscomponentes


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4 – Secagem da solda em pasta

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5 – Refusão dasolda em pasta

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5 – Refusão dasolda em pasta

6 – Limpeza

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Preparação do substrato● Aplicação de gotas de cola

● Os componentes SMT devem ser colados com adesivos para não se movimentarem durante o processo

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Preparação do substrato

● Os adesivos podem ser aplicados com dispensadoresde seringa ou por serigrafia usando estêncil

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Aplicação da solda em pasta

Estêncil Dispensador

● O método que utiliza o estêncil necessita de um rodo

● Esse processo pode ser manual ou automático

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Inserção dos componentes

Sistema de Torre

● As cabeças de posicionamento são mantidas fixas (apenas giram)

● PCI e alimentadores se movimentam

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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

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Inserção dos componentes● Bicos

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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

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Curva de temperatura para liga Sn-Pb

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Curva de temperatura para liga Lead-Free

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Montagem SMTManual

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Por que vocês devem aprender ?

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● Montagem de projetos pessoais ou para o curso em casa.

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● Montagem de projetos pessoais ou para o curso em casa.

● Manutenção, retrabalho, montagem de protótipos no emprego/estágio

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Ferramentas básicas

Ferro de Solda30,40 ou 60 W

Sugador de Solda Pinça para SMD

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Ferramentas complementares

Estaçãode Solda

Estaçãode Ar Quente

Jogo de Pinças

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Material de consumo

Solda comum(Liga Sn-Pb)

Malha paradessolda

Fluxo de solda

Soldaem pasta

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Material de consumo

Solda comum(Liga Sn-Pb)

Malha paradessolda

Fluxo de solda

Soldaem pasta

Básico

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Exemplos de placas SMT artesanais

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Mais exemplos

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Vídeos

● Vídeo 1: Montagem de um CI com encapsulamento SOIC e outro com QFP

● Vídeo 2: Remoção de um CI com encapsulamento QFP

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Dicas para soldagem com ferramentas básicas

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● Limpar a superfície da placa

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● Limpar a superfície da placa● Estanhar os pads

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● Limpar a superfície da placa● Estanhar os pads● Posicionar o componente sobre os pads

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● 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

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terminais necessários ● Soldar os demais terminais

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terminais necessários ● Soldar os demais terminais● Inserir mais solda caso necessário

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Dicas para remoção de componentes com ferramentas básicas

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● Aquecer da forma mais uniforme possível a solda de todos os terminais do componente

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● No caso de CIs é conveniente inserir mais solda

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● Retirar o componente

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● Retirar o componente● Remover o excesso de solda do componente

e da PCI

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O que vocês precisam lembrar ?

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SMT – Tecnologia de montagem em superfície

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SMT – Tecnologia de montagem em superfície

Existem diversos tipos deencapsulamentos SMT

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Existem máquinas que podem fazer todo (ou quase todo)

processo de montagem

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É possível montar placasSMT de forma artesanal

Existem máquinas que podem fazer todo (ou quase todo)

processo de montagem

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FIM!

Dúvidas?

Contato: [email protected]

mailto:[email protected]

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