सरफेस माउंट टेक्नोलॉजी (एसएमटी) क्या है?

सरफेस माउंट टेक्नोलॉजी (एसएमटी)मुद्रित सर्किट बोर्डों (पीसीबी) की सतह पर सीधे इलेक्ट्रॉनिक घटकों को जोड़ने की प्रमुख विधि है। थ्रू-होल तकनीक (टीएचटी) की तरह ड्रिल किए गए छिद्रों में लंबी लीड डालने के बजाय, एसएमटी सपाट, सघन घटकों का उपयोग करता है जिन्हेंसतह माउंट डिवाइस (एसएमडी)जो पीसीबी सतह पर पैड से जुड़े होते हैं।

इस नवाचार ने सक्षम बनाया हैछोटे, हल्के और तेज़ इलेक्ट्रॉनिक्सस्मार्टफोन और लैपटॉप से ​​लेकर ऑटोमोटिव कंट्रोल सिस्टम और मेडिकल उपकरण तक, लगभग हर आधुनिक उपकरण अपने उत्पादन के लिए SMT पर निर्भर करता है। इसके फायदे इस प्रकार हैं:

• उच्च घटक घनत्व(सर्किट का लघुकरण)

• तेज़ उत्पादन गतिस्वचालन के साथ

• कम विनिर्माण लागतप्रति यूनिट

• बेहतर विश्वसनीयतापरजीवी प्रभाव को कम करके

सामान्य शर्तों में:एसएमटी के बिना, आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स जैसा कि हम जानते हैं, अस्तित्व में नहीं होता।

सरफेस माउंट तकनीक का इतिहास

एसएमटी रातोंरात नहीं आया। इसका विकास इलेक्ट्रॉनिक्स के तेज़ विकास से जुड़ा है:

• 1960 का दशक - एयरोस्पेस और सैन्य क्षेत्र में शुरुआतअमेरिका और जापान में हुए प्रारंभिक प्रयोगों से पता चला कि सतह पर माउंट करने से वजन और आकार कम हो सकता है - जो उपग्रहों और रक्षा प्रणालियों के लिए महत्वपूर्ण है।

• 1970 का दशक – औद्योगिक अपनावआईबीएम और फिलिप्स जैसी कंपनियों ने उच्च घनत्व वाले कंप्यूटिंग अनुप्रयोगों के लिए एसएमटी को अपनाना शुरू कर दिया।

• 1980 का दशक – उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स में उछालसोनी और पैनासोनिक जैसी जापानी कंपनियों ने उपभोक्ता उत्पादों में एसएमटी का बीड़ा उठाया, जिससे वॉकमैन, कैमकोर्डर और शुरुआती मोबाइल फोन का बाजार नाटकीय रूप से सिकुड़ गया।

• 1990 का दशक – मानकीकरणघटक पैकेजिंग (एसओआईसी, क्यूएफपी, बीजीए) वैश्विक स्तर पर मानकीकृत हो गई, जिससे एसएमटी मुख्यधारा बन गई।

• 2000 का दशक – लघुकरण की लहरस्मार्टफोन, टैबलेट और IoT उपकरणों के उदय ने 0201 और 01005 आकार के निष्क्रिय घटकों को बड़े पैमाने पर उत्पादन में ला दिया।

• 2020 का दशक - एआई और उद्योग 4.0: आज, एसएमटी एकीकृत करता हैमशीन लर्निंग, रोबोटिक्स और स्मार्ट मैन्युफैक्चरिंगवास्तविक समय गुणवत्ता निगरानी और पूर्वानुमानित रखरखाव प्राप्त करने के लिए।

एसएमटी असेंबली के मूल सिद्धांत

मूलतः, एसएमटी तीन स्तंभों पर निर्भर है:

1. एसएमटी के लिए पीसीबी डिजाइन- भूमि पैटर्न और सोल्डर पैड लेआउट का मिलान होना चाहिएएसएमडीपैकेज आवश्यकताएँ.

2. सटीक घटक प्लेसमेंट- पिक-एंड-प्लेस मशीनें प्रति मिनट हजारों एसएमडी की स्थिति निर्धारित करती हैं।

3. नियंत्रित सोल्डरिंग प्रक्रिया- रिफ्लो ओवन सोल्डर पेस्ट को पिघलाकर मजबूत, विश्वसनीय जोड़ बनाते हैं।

इन चरणों को निरीक्षण और परीक्षण के साथ संयोजित करके, निर्माता लक्ष्य प्राप्त करते हैंसटीकता और स्थिरताबड़े पैमाने पर इलेक्ट्रॉनिक्स उत्पादन के लिए आवश्यक है।

सतह माउंट डिवाइस (एसएमडी)

सतह पर लगाने के लिए डिज़ाइन किए गए विशेष घटकों के बिना एसएमटी का अस्तित्व नहीं होता:

निष्क्रिय घटक

• प्रतिरोधों(उदाहरण के लिए, 0402, 0603 पैकेज)

• संधारित्र(सिरेमिक बहुपरत संधारित्र एसएमटी पर हावी हैं)

• कुचालक(आरएफ सर्किट, फिल्टर, बिजली आपूर्ति में प्रयुक्त)

सक्रिय घटक

• ट्रांजिस्टर और डायोड(एसओटी-23 पैकेज)

• एकीकृत सर्किट (ICs)– माइक्रोकंट्रोलर से लेकर ASIC तक

एसएमटी में सामान्य आईसी पैकेज

• SOIC (लघु रूपरेखा एकीकृत सर्किट)- कॉम्पैक्ट, व्यापक रूप से इस्तेमाल किया।

• क्यूएफपी (क्वाड फ्लैट पैकेज)- चारों तरफ लीड, उच्च पिन गिनती के लिए अच्छा।

• क्यूएफएन (क्वाड फ्लैट नो-लीड)- सीसा रहित, उत्कृष्ट थर्मल प्रदर्शन।

• बीजीए (बॉल ग्रिड एरे)- सोल्डर बॉल का उपयोग करता है; प्रोसेसर और FPGAs के लिए लोकप्रिय।

• सीएसपी (चिप स्केल पैकेज)- लगभग पासे के समान आकार का।

📌 रुझान: उद्योग पैकेज के आकार को छोटा करना जारी रखता है, 0603 से बढ़कर01005 (0.4 × 0.2 मिमी)घटकों, उपकरण और मानव हैंडलिंग दोनों को चुनौती दे रहा है।

एसएमटी असेंबली लाइन और उपकरण

आधुनिक एसएमटी उत्पादन लाइनें अत्यधिक स्वचालित हैं। इनमें मुख्य उपकरण शामिल हैं:

1. सोल्डर पेस्ट प्रिंटर- स्टेंसिल का उपयोग करके पैड पर सोल्डर पेस्ट लगाना।

2. पिक-एंड-प्लेस मशीनें - उच्च गति वाले रोबोट जो फीडरों से घटकों को उठाते हैं और उन्हें पीसीबी पर रखते हैं।

• अग्रणी ब्रांड:एएसएम (सीमेंस), फ़ूजी, पैनासोनिक, यामाहा, जुकी, सैमसंग.

• उच्च-स्तरीय मॉडलों में प्रति घंटे 100,000 से अधिक घटक लगाए जाते हैं।

एसएमटी असेंबली प्रक्रिया चरण दर चरण

1. सोल्डर पेस्ट प्रिंटिंग

• एक स्टेंसिल को पीसीबी के साथ संरेखित किया जाता है, और पेस्ट को पैड पर लगाया जाता है।

• सोल्डर पेस्ट की गुणवत्ता सीधे तौर पर उपज को प्रभावित करती है।

2. घटक प्लेसमेंट

• पिक-एंड-प्लेस हेड घटकों को चुनने के लिए वैक्यूम नोजल का उपयोग करते हैं।

• उच्च परिशुद्धता की आवश्यकता है (±0.05 मिमी सटीकता)।

3. रिफ्लो सोल्डरिंग

• पीसीबी निम्नलिखित क्षेत्रों से होकर गुजरता है:पहले से गरम करना, भिगोना, पुनः प्रवाहित करना, ठंडा करना.

• सही तापमान प्रोफाइल कब्र के पत्थर बनने या रिक्त स्थान जैसी त्रुटियों को रोकता है।

4. निरीक्षण और परीक्षण

• AOI गायब/गलत संरेखित भागों का पता लगाता है।

• एक्स-रे से बीजीए में छिपे दोषों की पहचान की जाती है।

• आईसीटी (इन-सर्किट टेस्ट) विद्युत निरंतरता सुनिश्चित करता है।

5. सफाई और अनुरूप कोटिंग

• उच्च विश्वसनीयता वाले इलेक्ट्रॉनिक्स (ऑटोमोटिव, एयरोस्पेस) के लिए, बोर्डों को साफ किया जा सकता है और सुरक्षा के लिए लेपित किया जा सकता है।

सामान्य एसएमटी दोष और समाधान

स्वचालन के बावजूद, दोष उत्पन्न हो सकते हैं:

• कब्र पर पत्थर मारना- छोटे प्रतिरोधक या संधारित्र असमान सोल्डर गीलापन के कारण सीधे खड़े हो जाते हैं।

• समाधान: सोल्डर पेस्ट वॉल्यूम और रिफ्लो प्रोफाइल समायोजित करें।

• ब्रिजिंग- सोल्डर आसन्न पैड को जोड़ता है, जिससे शॉर्टस होता है।

• समाधान: स्टेंसिल डिजाइन को अनुकूलित करें, पेस्ट की मात्रा कम करें।

• रिक्तियों- सोल्डर जोड़ों के अंदर फंसी गैस।

• समाधान: पेस्ट निर्माण में सुधार, हीटिंग समायोजित करें।

• ठंडे जोड़- अपर्याप्त गर्मी के कारण कमजोर सोल्डरिंग।

• समाधान: रिफ्लो वक्र को संशोधित करें, सही मिश्र धातु सुनिश्चित करें।

• घटक मिसलिग्न्मेंट- कंपन या अनुचित स्थान के कारण।

• समाधान: पिक-एंड-प्लेस कैलिब्रेशन में सुधार करें।

एसएमटी में गुणवत्ता नियंत्रण

उच्च विश्वसनीयता बनाए रखने के लिए, निर्माता निम्नलिखित कार्य करते हैं:

• एसपीआई (सोल्डर पेस्ट निरीक्षण)- सही पेस्ट मोटाई सुनिश्चित करता है।

• एओआई- गायब, गलत संरेखित, या टॉम्बस्टोन वाले भागों का पता लगाता है।

• आईसीटी (इन-सर्किट टेस्ट)- सर्किट फ़ंक्शन को सत्यापित करता है.

• उड़ान जांच परीक्षण– प्रोटोटाइप के लिए लचीला परीक्षण।

• क्रियात्मक परीक्षण- अंतिम उपयोग प्रदर्शन का अनुकरण करता है।

उद्योगों में एसएमटी के अनुप्रयोग

• उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स– स्मार्टफोन, टीवी, पहनने योग्य उपकरण।

• ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक्स– इंजन नियंत्रण इकाइयाँ (ईसीयू), एडीएएस प्रणालियाँ।

• औद्योगिक स्वचालन- पीएलसी, मोटर ड्राइवर, रोबोटिक्स।

• चिकित्सा उपकरण- एंडोस्कोपी सिस्टम, पोर्टेबल डायग्नोस्टिक्स।

• विमानन व रक्षा- एवियोनिक्स, उपग्रह प्रणालियाँ।

• दूरसंचार– 5G बेस स्टेशन, राउटर, फाइबर-ऑप्टिक सिस्टम।

सरफेस माउंट तकनीक के लाभ

• उच्च घटक घनत्व → कॉम्पैक्ट डिजाइन।

• तेज़ उत्पादन → 100,000 प्लेसमेंट/घंटा तक।

• कम लागत → कम ड्रिलिंग, कम सामग्री।

• उच्च विश्वसनीयता → कम परजीवी प्रभाव।

• मापनीयता → प्रोटोटाइपिंग और बड़े पैमाने पर उत्पादन दोनों के लिए उपयुक्त।

एसएमटी की चुनौतियाँ और सीमाएँ

• उच्च प्रारंभिक निवेश- मशीनों और ओवन की कीमत लाखों में है।

• पुनः कार्य करने में कठिनाई- छोटे घटकों को मैन्युअल रूप से मरम्मत करना कठिन है।

• थर्मल प्रबंधन– उच्च शक्ति वाले आईसी गर्मी उत्पन्न करते हैं।

• लघुकरण सीमाएँ- 01005 से नीचे मानवीय हस्तक्षेप असंभव है।

• नकली जोखिम- एसएमडी घटकों को आपूर्ति श्रृंखलाओं में नकली बनाया जा सकता है।

एसएमटी का भविष्य

एसएमटी का विकास जारी है:

• एआई और मशीन लर्निंग- प्लेसमेंट और दोष पूर्वानुमान को अनुकूलित करें।

• 3D पैकेजिंग और SiP- एक पैकेज में कई चिप्स का संयोजन।

• लचीले और पहनने योग्य इलेक्ट्रॉनिक्स- प्लास्टिक या कपड़ा सब्सट्रेट पर एसएमटी।

• पर्यावरण के अनुकूल सामग्री- सीसा रहित सोल्डर, RoHS अनुपालन।

• उद्योग 4.0 एकीकरण- वास्तविक समय डेटा के साथ स्मार्ट कारखाने।

बाजार दृष्टिकोण 2025–2035विश्लेषकों का अनुमान है कि वैश्विक एसएमटी उपकरण बाजार 2020 में 100% से अधिक हो जाएगा।15 बिलियन अमरीकी डॉलर2030 तक, ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक्स और IoT द्वारा संचालित।

सरफेस माउंट तकनीक (SMT) आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग की नींव है। यह लघुकरण, बड़े पैमाने पर उत्पादन और लागत-कुशलता को संभव बनाती है, जिससे आज की उच्च-तकनीकी जीवनशैली संभव हो पाती है।

स्मार्टफोन और 5G नेटवर्क से लेकर मेडिकल और ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक्स तक, SMT हर जगह है - और यह AI, IoT और लचीली डिवाइस जैसी नई तकनीकों के साथ विकसित होता रहेगा।

इंजीनियरों, निर्माताओं और खरीदारों के लिए, एसएमटी में निपुणता हासिल करना सिर्फ एक कौशल नहीं है - यह वैश्विक इलेक्ट्रॉनिक्स बाजार में प्रतिस्पर्धी बने रहने की कुंजी है।

सामान्य प्रश्न

1. सरफेस माउंट टेक्नोलॉजी (एसएमटी) क्या है?

   सरफेस माउंट तकनीक (SMT) एक पीसीबी असेंबली विधि है जो सरफेस-माउंट डिवाइस (SMD) को सीधे बोर्ड पर पैड पर सोल्डर करती है, जिससे उच्च घटक घनत्व, छोटे फॉर्म फैक्टर और स्वचालित उच्च-गति उत्पादन संभव होता है। थ्रू-होल तकनीक (THT) की तुलना में, SMT ड्रिलिंग को कम करता है, सिग्नल अखंडता में सुधार करता है, और बड़े पैमाने पर निर्माण के लिए इकाई लागत को कम करता है।

2. एसएमटी असेंबली चरणबद्ध तरीके से कैसे काम करती है?

   एसएमटी प्रक्रिया में सोल्डर पेस्ट प्रिंटिंग (स्टेंसिल + एसपीआई), एसएमडी का पिक-एंड-प्लेस, रीफ्लो सोल्डरिंग (प्रीहीट/सोक/रीफ्लो/कूल), निरीक्षण (एओआई/एक्स-रे) और कार्यात्मक/आईसीटी परीक्षण शामिल हैं। उचित डीएफएम पैड डिज़ाइन, पेस्ट वॉल्यूम नियंत्रण और प्रोफ़ाइल ट्यूनिंग, फ़र्स्ट-पास यील्ड को संचालित करते हैं।

3. एसएमटी बनाम टीएचटी: मुझे क्या चुनना चाहिए?

   लघुकरण, गति और लागत-कुशलता के लिए SMT का उपयोग करें; जहाँ यांत्रिक मजबूती मायने रखती है (कनेक्टर, उच्च-प्रतिबल वाले पुर्जे, बड़े पैसिव) वहाँ THT चुनें। कई डिज़ाइन मिश्रित तकनीक अपनाते हैं: अधिकांश घटकों के लिए SMT और भारी या उच्च-धारा वाले कनेक्टर्स के लिए THT।