Tecnologia a montaggio superficiale

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Porzione di un circuito stampato con il montaggio superficiale di una chiave USB

In elettronica la tecnologia a montaggio superficiale (in inglese surface mount technology, in acronimo SMT) è una tecnica utilizzata per l'assemblaggio di un circuito stampato che prevede l'applicazione dei componenti elettronici sulla sua superficie, senza perciò la necessità di praticare dei fori, come è invece richiesto nella tecnica classica, la cosiddetta tecnologia a fori passanti o pin-through-hole (PTH).

I componenti costruiti tramite montaggio superficiale sono definiti con la sigla SMD, in inglese surface mounting device, cioè "dispositivo a montaggio superficiale".

Caratteristiche

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Alcuni circuiti integrati SMD

Il montaggio superficiale offre diversi vantaggi:

  • notevole riduzione delle dimensioni dei componenti e quindi minori dimensioni degli apparati;
  • massima automazione e velocizzazione delle procedure di montaggio;
  • nessuno scarto dovuto alla necessità di taglio dei reofori eccedenti;
  • i componenti possono essere montati su entrambe le facce del circuito stampato;
  • minimizzazione di parassitismi grazie alla poca distanza dal piano della PCB

La possibilità di montare componenti su entrambe le facce non esclude la possibilità di realizzare schede assemblate sia con la tecnologia SMT sia con quella PTH. In tal caso, il processo per la loro lavorazione si suddivide in due fasi distinte: è possibile sia saldare i componenti montati sulla stessa faccia della scheda, sia soltanto incollarli (attraverso un processo di polimerizzazione di colle), per poi saldarli attraverso una macchina denominata saldatrice ad onda, che in un unico passaggio salda sia quei componenti montati superficialmente sia quelli con i fori passanti.

Un esempio di questa soluzione è il package TQFP, che sfrutta tutti questi vantaggi.

Storia

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Confronto tra condensatori SMD (a sinistra) e due condensatori classici
Condensatori SMD sulla punta di un dito.

La tecnologia a montaggio superficiale è stata sviluppata negli anni sessanta e si è diffusa alla fine degli anni ottanta, grazie anche al lavoro pionieristico svolto all'IBM. I componenti sono stati dotati di piccoli terminali (o estremità) metalliche per saldarli direttamente al circuito stampato. Sul circuito stampato viene prima depositata una pasta saldante nei punti dove verranno appoggiati i terminali dei componenti SMD, quindi i componenti vengono montati tramite macchinari pick and place, ed infine il tutto viene passato in un forno ventilato avente un preciso profilo termico, con delle fasi prestabilite secondo dei parametri temperatura-tempo

Sigle comuni

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Diverse sigle identificano i componenti, le tecniche e le attrezzature utilizzate:

Sigla Termine inglese Significato
SMD Surface-mount devices Dispositivi a montaggio superficiale (Componenti attivi, passivi e elettromeccanici)
SMA Surface-mount assembly Modulo-Assieme creato con montaggio superficiale
SMC Surface-mount components Componenti a montaggio superficiale
SMP Surface-mount packages Package a montaggio superficiale
SME Surface-mount equipment Macchine per il montaggio superficiale

Packages (Formato)

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Resistori SMD nella confezione originale - questa confezione consente l'uso in una macchina di montaggio

I componenti a montaggio superficiale sono generalmente più piccoli delle loro controparti con reofori e sono progettati per essere gestiti da macchine piuttosto che da esseri umani. L'industria elettronica ha standardizzato forme e dimensioni del package (i componenti a fori passante rispondono lo standard JEDEC).

I codici indicati nella tabella seguente in genere indicano la lunghezza e la larghezza dei componenti in decimi di millimetri o centesimi di pollice. Ad esempio, un componente metrico 2520 è 2,5 mm per 2,0 mm che corrisponde approssimativamente a 0,10 pollici per 0,08 pollici (quindi, la dimensione imperiale è 1008). Si verificano eccezioni per l'imperiale nelle due dimensioni passive rettangolari più piccole. I codici metrici rappresentano ancora le dimensioni in mm, anche se i codici delle dimensioni imperiali non sono più allineati. Problematicamente, alcuni produttori stanno sviluppando componenti metrici 0201 con dimensioni di 0,25 mm × 0,125 mm (0,0098 pollici × 0,0049 pollici),[1] ma il nome imperiale 01005 è già in uso per 0,4 mm × 0,2 mm (0,0157 pollici × 0,0079 pollici). Queste dimensioni sempre più piccole, in particolare 0201 e 01005, possono talvolta rappresentare una sfida dal punto di vista della fattibilità o dell'affidabilità.[2]

Esempio di dimensione dei componenti, comparazione codici metrici e imperiali

Package a 2 terminazioni

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Componenti passivi rettangolari

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Principalmente resistori e condensatori.

Package dimensioni approssimative

lunghezza × larghezza

Potenza tipica

resistori [W]

Metrico Imperiale
0201 008004 0.25 mm × 0.125 mm 0.010 in × 0.005 in
03015 009005 0.3 mm × 0.15 mm 0.012 in × 0.006 in 0.02[3]
0402 01005 0.4 mm × 0.2 mm 0.016 in × 0.008 in 0.031[4]
0603 0201 0.6 mm × 0.3 mm 0.02 in × 0.01 in 0.05[4]
1005 0402 1.0 mm × 0.5 mm 0.04 in × 0.02 in 0.062[5]–0.1[4]
1608 0603 1.6 mm × 0.8 mm 0.06 in × 0.03 in 0.1[4]
2012 0805 2.0 mm × 1.25 mm 0.08 in × 0.05 in 0.125[4]
2520 1008 2.5 mm × 2.0 mm 0.10 in × 0.08 in
3216 1206 3.2 mm × 1.6 mm 0.125 in × 0.06 in 0.25[4]
3225 1210 3.2 mm × 2.5 mm 0.125 in × 0.10 in 0.5[4]
4516 1806 4.5 mm × 1.6 mm 0.18 in × 0.06 in [6]
4532 1812 4.5 mm × 3.2 mm 0.18 in × 0.125 in 0.75[4]
4564 1825 4.5 mm × 6.4 mm 0.18 in × 0.25 in 0.75[4]
5025 2010 5.0 mm × 2.5 mm 0.20 in × 0.10 in 0.75[4]
6332 2512 6.3 mm × 3.2 mm 0.25 in × 0.125 in 1[4]
6863 2725 6.9 mm × 6.3 mm 0.27 in × 0.25 in 3
7451 2920 7.4 mm × 5.1 mm 0.29 in × 0.20 in [7]

Condensatori al tantalio

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Lo stesso argomento in dettaglio: Condensatore al tantalio.
Un condensatore al tantalio da 1 µF

Di seguito i condensatore al tantalio:[8][9]

Package lunghezza × larghezza × altezza (massima)
EIA 2012-12 (KEMET R, AVX R) 2.0 mm × 1.3 mm × 1.2 mm
EIA 3216-10 (KEMET I, AVX K) 3.2 mm × 1.6 mm × 1.0 mm
EIA 3216-12 (KEMET S, AVX S) 3.2 mm × 1.6 mm × 1.2 mm
EIA 3216-18 (KEMET A, AVX A) 3.2 mm × 1.6 mm × 1.8 mm
EIA 3528-12 (KEMET T, AVX T) 3.5 mm × 2.8 mm × 1.2 mm
EIA 3528-21 (KEMET B, AVX B) 3.5 mm × 2.8 mm × 2.1 mm
EIA 6032-15 (KEMET U, AVX W) 6.0 mm × 3.2 mm × 1.5 mm
EIA 6032-28 (KEMET C, AVX C) 6.0 mm × 3.2 mm × 2.8 mm
EIA 7260-38 (KEMET E, AVX V) 7.2 mm × 6.0 mm × 3.8 mm
EIA 7343-20 (KEMET V, AVX Y) 7.3 mm × 4.3 mm × 2.0 mm
EIA 7343-31 (KEMET D, AVX D) 7.3 mm × 4.3 mm × 3.1 mm
EIA 7343-43 (KEMET X, AVX E) 7.3 mm × 4.3 mm × 4.3 mm

Condensatori sali alluminio

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[10][11][12]

Package Dimensioni
Panasonic / CDE A, Chemi-Con B 3.3 mm × 3.3 mm
Panasonic B, Chemi-Con D 4.3 mm × 4.3 mm
Panasonic C, Chemi-Con E 5.3 mm × 5.3 mm
Panasonic D, Chemi-Con F 6.6 mm × 6.6 mm
Panasonic E/F, Chemi-Con H 8.3 mm × 8.3 mm
Panasonic G, Chemi-Con J 10.3 mm × 10.3 mm
Chemi-Con K 13.0 mm × 13.0 mm
Panasonic H 13.5 mm × 13.5 mm
Panasonic J, Chemi-Con L 17.0 mm × 17.0 mm
Panasonic K, Chemi-Con M 19.0 mm × 19.0 mm

Diodi SOD (Small outline diode)

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Package Dimensioni
SOD-923 0.8 × 0.6 × 0.4 mm [13][14][15]
SOD-723 1.4 × 0.6 × 0.59 mm [16]
SOD-523 (SC-79) 1.25 × 0.85 × 0.65 mm [17]
SOD-323 (SC-90) 1.7 × 1.25 × 0.95 mm [18]
SOD-128 5 × 2.7 × 1.1 mm [19]
SOD-123 3.68 × 1.17 × 1.60 mm [20]
SOD-80C 3.50 × ⌀ 1.50 mm [21]

MELF (Metal electrode leadless face)

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[22]

Principalmente resistori e diodi; componenti in cartuccia di vetro, le dimensioni non corrispondono a quelle dei riferimenti rettangolari per codici identici.

Package Dimensioni,

lunghezza × diametro

Potenza tipica resistori
Potenza [W] Potenza [W]
MicroMelf (MMU), 0102 2.2 mm × 1.1 mm 0.2–0.3 150
MiniMelf (MMA), 0204 3.6 mm × 1.4 mm 0.25–0.4 200
Melf (MMB), 0207 5.8 mm × 2.2 mm 0.4–1.0 300

DO-214

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Comunemente usato per diodi rettificatori, Schottky, ecc.

Package Dimensioni (incl. contatti)
DO-214AA (SMB) 5.30 × 3.60 × 2.25 mm[23]
DO-214AB (SMC) 7.95 × 5.90 × 2.25 mm[23]
DO-214AC (SMA) 5.20 × 2.60 × 2.15 mm[23]

Package a 3 e 4 terminali

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Small-outline transistor (SOT)

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Note

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  1. ^ Tsuneo Murata, Murata's world's Smallest Monolithic Ceramic Capacitor - 0201 <millimeter size> size (0.25 mm x 0.125 mm), su murata.com, Kyoto, Japan, Murata Manufacturing Co., Ltd., 5 settembre 2012. URL consultato il 28 dicembre 2015 (archiviato il 28 dicembre 2015).
  2. ^ White Paper 0201 and 01005 Adoption in Industry, su dfrsolutions.com. URL consultato il 7 febbraio 2018.
  3. ^ SMR Series Ultra-Compact Chip Resistors (PDF), in Datasheet, Rohm Semiconductor.
  4. ^ a b c d e f g h i j k Thick Film Chip Resistors (PDF), in Datasheet, Panasonic (archiviato dall'url originale il 9 febbraio 2014).
  5. ^ Thick Film Chip Resistor - SMDC Series (PDF), in Datasheet, electronic sensor + resistor GmbH. URL consultato il 28 dicembre 2015 (archiviato dall'url originale il 28 dicembre 2015).
  6. ^ SMD/BLOCK Type EMI Suppression Filters EMIFIL (PDF), in Catalog, Murata Manufacturing Co., Ltd.. URL consultato il 28 dicembre 2015 (archiviato il 28 dicembre 2015).
  7. ^ POLYFUSE® Resettable Fuses SMD2920 (PDF), in Datasheet, Littelfuse. URL consultato il 28 dicembre 2015.
  8. ^ TLJ Series - Tantalum Solid Electrolytic Chip Capacitors High CV Consumer Series (PDF), in Datasheet, AVX Corporation. URL consultato il 28 dicembre 2015 (archiviato il 28 dicembre 2015).
  9. ^ Tantalum Surface Mount Capacitors - Standard Tantalum (PDF), in Catalog, KEMET Electronics Corporation, 6 settembre 2011. URL consultato il 28 dicembre 2015 (archiviato dall'url originale il 26 dicembre 2011).
  10. ^ SMT Aluminum Electrolytic Capacitors (PDF), in Datasheet, Panasonic. URL consultato il 28 dicembre 2015 (archiviato dall'url originale il 1º marzo 2012).
  11. ^ Application Guide - Aluminum SMT Capacitors (PDF), in Resources, Cornell Dubilier. URL consultato il 28 dicembre 2015 (archiviato il 28 dicembre 2015).
  12. ^ Surface Mount Aluminum Electrolytic Capacitors - Alchip-MVA Series (PDF), su chemi-con.co.jp, Nippon Chemi-Con. URL consultato il 28 dicembre 2015 (archiviato dall'url originale il 28 dicembre 2015).
  13. ^ NXP SOD923 (PDF), in Datasheet, NXP Semiconductors.
  14. ^ Central SOD923 (PDF), in Datasheet, Central Semiconductor.
  15. ^ Toshiba SOD923, in Package Information, Toshiba Corporation.
  16. ^ Comchip CDSP400-G (PDF), in Datasheet, Comchip Technology Corporation. URL consultato il 28 dicembre 2015 (archiviato il 28 dicembre 2015).
  17. ^ SOD523 Package outline (PDF), su nxp.com, NXP Semiconductors, 2008. URL consultato il 28 dicembre 2015 (archiviato dall'url originale il 28 dicembre 2015).
  18. ^ Package information - SOD323 (PDF), su diodes.com, Zetex Semiconductors, 2008. URL consultato il 28 dicembre 2015 (archiviato dall'url originale il 19 novembre 2012).
  19. ^ SOD128 Package outline (PDF), su nxp.com, NXP Semiconductors, 2008. URL consultato il 28 dicembre 2015 (archiviato dall'url originale il 28 dicembre 2015).
  20. ^ Designer's™ Data Sheet - Surface Mount Silicon Zener Diodes - Plastic SOD-123 Package (PDF), su download.siliconexpert.com, Motorola. URL consultato il 28 dicembre 2015.
  21. ^ SOD 80C (LL-34) Mini MELF Hermetically Sealed Glass Package (PDF), su cdil.com, Continental Device India Limited. URL consultato il 28 dicembre 2015 (archiviato dall'url originale il 23 aprile 2012).
  22. ^ Professional Thin Film MELF Resistors (PDF), su vishay.com, Vishay Intertechnology, 22 aprile 2014. URL consultato il 28 dicembre 2015 (archiviato il 28 dicembre 2015).
  23. ^ a b c Package Outline Dimensions - U-DFN1616-6 (Type F) (PDF), su diodes.com, Diodes Incorporated. URL consultato il 28 dicembre 2015 (archiviato il 28 dicembre 2015).

Voci correlate

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Altri progetti

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