SMT (Surface Mount Technology) – технология поверхностного монтажа: используется для установки компонентов на поверхность печатной платы без необходимости сверления отверстий, позволяет значительно уменьшить размеры устройств и повысить плотность размещения элементов. Нельзя путать с SMD (Surface Mount Device) – устройствами поверхностного монтажа, которые, однако, являются ее неотъемлемой частью. Микросхемы, резисторы, конденсаторы, которые монтируются непосредственно на поверхность PCB и буквально все остальные виды компонентов. Подавляющее большинство современных устройств использует SMD-компоненты для минимизации размеров.
В дополнение к ним, тем не менее, по сей день не теряет актуальность THT (Through-Hole Technology) – технология сквозного монтажа. Это когда компоненты устанавливаются через отверстия в плате и закрепляются при помощи пайки с обратной стороны. Эта технология применяется там, где требуется высокая механическая прочность соединений – например, в промышленных контроллерах. Либо если ваш компонент тяжелый и горячий. Как я (автор этого текста).
Монтаж компонентов, за редчайшим исключением, производится на PCB (Printed Circuit Board) – печатная плата. В нашем веке, это главная основа для электронных схем, используемая во всех электронных устройствах, от бытовой техники до сложных вычислительных систем. Похожа по звучанию, но радикально отлична по всем остальным характеристикам, включая комплектность, массу и ЦЕНУ другая аббревиатура, PCBA (Printed Circuit Board Assembly) – собранная печатная плата, это конечный продукт, непосредственно перед тестированием или упаковкой готового изделия, иногда же так именуют процесс установки компонентов на PCB с последующей пайкой.
Отдельно процесс размещения компонентов имеет очень радиотехническое наименование PNP (Pick and Place) – подъем и размещение. Как правило его исполняют автоматические установщики, в таком виде этот процесс существенно ускоряет производство по сравнению с ручным монтажом.
Дабы приступить к монтажу, хотя бы на бумаге, жизненно необходим BOM (Bill of Materials) – т.н. спецификация материалов, документ, содержащий список всех компонентов необходимых для сборки устройства, используется инженерами при планировании производства. Таковое на большинстве современных производств проходит в рамках DFM (Design for Manufacturing) – проектирование для производимости. В общих чертах – это методология проектирования изделий так, чтобы они были легкоизготовляемы, помогает сократить затраты и время производства за счет оптимизации конструкции продукта под возможности конкретного производства. В свою очередь, данная методология реализуется при помощи EDA (Electronic Design Automation) – автоматизации проектирования электроники. Грубо – это набор программных инструментов, которые используются для проектирования электронных систем и интегральных схем.
Помимо неинтересного текстолита, применяются и прочие материалы, входящие в множество SMD, и это не только пылеобразная рассыпуха, но и то, что является сердцем большинства приборов от игрушек до ракет: IC, интегральные схемы. Такие как микропроцессоры, операционные усилители, преобразователи сигнала и множество прочих замечательных в своем многоногом разнообразии устройств. Раз мы упомянули пайку, выделяется такая разновидность процесса как NC (No-Clean Soldering) – безотмывная пайка, позволяющая избежать дополнительной обработки после пайки благодаря использованию специальных (неагрессивных) флюсов. Это сокращает цикл производства, часто применяется в массовом производстве потребительской электроники, либо там, где мытье не позволяют применяемые компоненты. Это же обозначение применяется для паяльных паст, задействованных по этой технологии.
Как только PNP превращает PCB со всеми SMD в PCBA, тот отправляется на AOI (Automated Optical Inspection) – автоматическую оптическую инспекцию. Системы AOI применяются после процесса пайки для проверки качества сборки путем визуального анализа изображений плат на наличие дефектов или неправильной установки компонентов. Эти системы явились революцией в области контроля качества, главным образом, за счет применения продвинутых алгоритмов. Бывают они как комплексные, так и разбитые, как в случае с SPI (Solder Paste Inspection) – инспекция нанесения паяльной пасты. Лишняя капля пасты сама по себе не так плоха – стоит пару копеек. А вот короткое замыкание на плате легко превращает штуковину за пару миллионов в ящик погорелого шлака.
И наконец, собранная и прошедшая визуальный контроль плата попадает в комнату, где ее будут колоть, ощупывать и пускать ток через самые чувствительные места: ICT ( In-Circuit Testing) – тестирование в цепи. Это нужно для проверки функциональности отдельных компонентов уже после их монтажа на плату и позволяет выявлять неисправности до окончательной сборки устройства. Сама плата в этом случае становится так называемым DUT (Device Under Test) – устройством под испытанием. Это термин, используют для обозначения конкретного электронного устройства или компонента, которое подвергается тестированию.
Здесь нынешние технологии предусматривают множество отработанных вариантов, с помощью которых может быть протестировано буквально любое устройство: например, BPT (Boundary Scan Test) – тестирование по границам. Такой метод позволяет проверять соединения между чипами и платами без необходимости физического доступа к выводам устройства. Также недешевое, но популярное FCT (Functional Circuit Testing) – функциональное тестирование схемы, включающее в себя проверку работы электрических цепей на предмет соответствия заданным функциональным требованиям. Может проводиться как через пользовательские выводы, так и посредством доступа к JTAG (Joint Test Action Group) – стандартный интерфейс для отладки и тестирования цифровых устройств с помощью последовательной передачи данных через специальные контакты. JTAG сам по себе гениальное творение, зачастую мы даже не знаем, что он есть на плате, настолько мало места нужно для его реализации, лишь бы был TAP (Test Access Port) – порт доступа для тестирования, часть стандарта JTAG. TAP предоставляет доступ к внутренним функциям устройства для выполнения операций отладки и тестирования.
