ELEMENTOS DE MONTAJE SUPERFICIAL

COMPONENTES SMD

Desde hace ya algunos años, la tendencia general en la electrónica es que se abandonan los componentes tradicionales y se hace uso extensivo de componentes SMD
Un componente SMD (Surface Mounting Device) es un componente electrónico que se suelda directamente en la superficie de la PCB. Tradicionalmente, los componentes se montaban introduciendo sus patas por un agujero y sedándolas al otro lado de la placa. Ahora no hay agujero, sólo hay dos cuadraditos de cobre sobre los que se suelda directamente el componente.

Ventajas de los componentes SMD

Las ventajas principales de los componentes SMD se basan en su reducido tamaño y en la ausencia de hilos.
Son bastante pequeños (resistencias de 2mm de largo x 1 de ancho, y menos, y transistores e ICs incluso con 0.6mm entre las patas), y ahorran básicamente espacio y longitud de pistas de cobre. Esto es una gran ventaja porque se pueden hacer placas que ocupan la cuarta parte de espacio, reduciendo la longitud de las pistas.
Por otro lado, el hecho de eliminar el paso del hilo a través de un agujero supone lo siguiente: si existen 180 agujeros y la placa mide 1.5mm de espesor, se está ahorrando mínimo 27 cm de pistas, que son como cable malo sin apantallar. Hay que añadir la porción de hilo doblado que sobresale entre la PCB y llega al componente, por lo que pueden ser más, y que esta porción está expuesta a la oxidación.

Desventajas de los componentes SMD

Las principales desventajas están relacionadas con aspectos térmicos. El reducido tamaño implica que la superficie de disipación también es menor, y normalmente la resistencia térmica entre el interior del componente y el exterior es más grande.
Afortunadamente, estos efectos son perfectamente predecibles y con un buen diseño no tienen por qué afectar a la calidad del producto.

Empezaremos diciendo que los componentes siempre sufren modulaciones térmicas en su valor. En todos se pueden medir, habitualmente se miden en ppm/ºC (partes por millón por cada grado Centígrado). Y la resistencia térmica también se puede medir, tanto en comportamiento estático como dinámico. Se mide en ºC/W, o para el caso de baja potencia, en ºC/mW.

Vamos a poner el ejemplo de una resistencia metal-óxido de carga de una etapa clase A en un amplificador de válvulas. Sufren variaciones de potencia bastante importantes, ya que pueden pasar de disipar 3W a disipar 1W en condiciones completamente normales. Las variaciones suponiendo Rita(interior-ambiente) de 35ªC/W, (dato de resistencias de 4.3W de Welwin), la diferencia de temperatura entre reposo y máximo consumo son de 70ºC, esto unido a una deriva térmica de 350ppm/ºC suponen una tolerancia por motivos térmicos de un 24.5%, pudiendo causar una distorsión del mimo valor. Para altas frecuencias esto no tendrá grandes efectos porque la inercia térmica es grande, a pesar de que también la resistencia térmica es mayor que en estático (¿deberíamos decir...inductancia térmica?) Pero a frecuencias suficientemente bajas producirá una distorsión más que notable.

El caso de los componentes SMD es semejante. Los coeficientes térmicos dependen exclusivamente del material, tendrá el mismo coeficiente una resistencia de mal en SMD que en through hole, pero estos componentes tienen mayores resistencias térmicas entre el interior y el ambiente.

La tecnología de montaje superficial

Más conocida por sus siglas en inglés SMT (Surface Mount Technology) es el método de construcción de dispositivos electrónicos más utilizado actualmente. Se usa tanto para componentes activos como pasivos, y se basa en el montaje de los mismos (SMC, en inglés Surface Mount Component) sobre la superficie misma del circuito impreso. Tanto los equipos así construidos como los componentes de montaje superficial pueden ser llamados dispositivos de montaje superficial, o por sus siglas en inglés, SMD (Surface Mount Device).

Un componente SMT es usualmente más pequeño que su análogo de tecnología through hole, en donde los componentes atraviesan la placa de circuito impreso, en componentes SMT no la atraviesan ya que no posee pines o, si tiene, son más cortos. Otras formas de proporcionar el conexionado son mediante contactos planos, una matriz de bolitas en la parte inferior del encapsulado, o terminaciones metálicas en los bordes del componente.

Este tipo de tecnología ha superado y remplazado ampliamente a la through hole (por ejemplo, la DIP). Las razones de este cambio son económicas, ya que los encapsulados SMD al no poseer pines y ser más pequeños son más baratos de fabricar, y tecnológicas, ya que los pines actúan como antenas que absorben interferencia electromagnética.

Ventajas de esta tecnología

Reducir el peso y las dimensiones.
Reducir los costos de fabricación.
Reducir la cantidad de agujeros que se necesitan taladrar en la placa.
Permitir una mayor automatización en el proceso de fabricación de equipos.
Permitir la integración en ambas caras del circuito impreso.
Reducir las interferencias electromagnéticas gracias al menor tamaño de los contactos (importante a altas frecuencias).
Mejorar la performance ante condiciones de vibración o estrés mecánico.
En el caso de componentes pasivos, como resistencias y condensadores, se consigue que los valores sean mucho más precisos

Desventajas de esta tecnología

El proceso de armado de circuitos es más complicado que en el caso de tecnología through hole, elevando el costo inicial de un proyecto de producción.
El reducido tamaño de los componentes provoca que sea irrealizable, en ciertos casos, el armado manual de circuitos, esencial en la etapa inicial de un desarrollo.