திண்ணை

முனைவர். கதிரவன் கிருஷ்ணமூர்த்தி

Surface Mount Technology: An Introduction in Tamil with Technical Terminology

Kathiravan Krishnamurthi, PhD

சுருக்கம்: சிறிய மின்னணுவியற் கருவிகளைத் தயாரிக்க வழி செய்யும் தொழில் நுட்பத்தை இக்கட்டுரையில் நீங்கள் தெரிந்துகொள்ளலாம். தொழில் நுட்ப கலைச் சொற்களுக்கு வரைபடங்களோடு விளக்கம் தரப்பட்டுள்ளது.

முன்னுரை:

மின்னணுவியல் சாதனங்களின் இயலளவு குறுகிக்கொண்டே போவதைப் பார்க்கிறோம். வடிவளவு சிறிதாகும் போக்குக்கு மற்றும் ஒரு பெயர்தான் சிற்றளவாக்கம். உள்ளங் கையளவு பெற்றனுப்பிகள் (transceivers) இன்று நம் சட்டைப் பையில் அடங்குகின்றன. இருபது ஆண்டுகளுக்கு முன், ஒரு பெரிய மேசையளவில் பரவிக் கிடந்த பெற்றனுப்பிகள் தான், இன்று நாம் கையில் எடுத்து நடமாடும் செல்லிடத் தொலைபேசிகள்! இதெல்லாம் எப்படி நடந்துள்ளது என்பதை மின்னணுவியல் கூறுகளின் பொதிவாக்கம் (Packaging) மற்றும் உற்பத்தித் தொழில்நுட்பக் (Manufacturing) கண்ணோட்டத்தில் பார்க்கலாம்.

சிற்றளவாக்கத்தில் பெரிய பங்களிப்பை “தளப்பரப்பில் ஏற்றும் தொழில்நுட்பம் (Surface Mount Technology)” ஆற்றியுள்ளது. மின்னணுவியல் உற்பத்தியாளர்களின் தேவைகளான 1)சிறிய அளவு, 2)நம்பகத்தன்மை, 3) குறைந்த செலவு என மூன்றையும் SMT யால் பூர்த்திசெய்ய முடிகிறது. புதிய வகையான தானியங்கு ஒருங்கிணைக்கும் (assembling) மற்றும் பற்றவைக்கும் (soldering) ஏந்திரங்களை,கூறுகளை பலகைமேல் வேகமாக வைக்கவும் ஒட்டவும் உற்பத்தியகங்கள் பயன்படுத்துகின்றன.

வரைபடம் 1. அ) காம்புள்ள கொண்மி (மின்பகுப்பான் கொண்மி-Electrolytic Capacitor) ஆ) காம்பில்லா, மேற்பரப்பில் ஏற்றவல்ல டான்டலம் (Tantalum) கொண்மி.

வரைபடம் 2. தளப்பரப்பில் ஏற்றவல்ல தடுப்பான்கள், கொண்மிகள், டிரான்சிஸ்டர்கள் மற்றும் தொகுப்புச் சுற்றுகள் (Integrated Circuits).

தளப்பரப்பில் ஏற்றும் தொழில்நுட்பம் SMT (Surface Mount Technology)

மின்னணுவியல் கூறுகளின் (components) உற்பத்தி களத்தில் மிகவும் விரைவாக மின்னேறி வருவது, தளப்பரப்பில் ஏற்றும் தொழில்நுட்பம் (Surface Mount Technology). இந்த நுட்பம், இணைக்கும் கம்பி அல்லது காம்பு இல்லாத டிரான்சிஸ்டர்கள், தொகுப்புச் சுற்றுகள் மற்றும் கொண்மிகள், தடுப்பான்கள், தூண்டுச் சுருள்கள் சம்பந்தப்பட்டது.

கருவிகளின் முனைக்காம்புகள் (leads) அவற்றின் அங்கத்தோடு அமைந்துள்ளதால் (வரைபடம்: 1. ஆ) நேரடியாக பலகையில் ஏற்ற ஏதுவாக இருக்கிறது.

மாறாக, காம்புள்ள கருவிகள் (வரைபடம் 1: அ) எவ்வாறு பலகையில் ஏற்றப்படுகின்றன ?

துளைக்கப்பட்டு (drill) , பிறகு உலோக முலாம் பூசப்பட்ட (plated) துளைகளில் நுழைக்கப்பட்ட பிறகு தான் இணைக்கப்படுகின்றன. மேற்பரப்பில் ஏற்றப்படும் கூறுகள், நிகரான காம்புள்ள கருவிகளைக் காட்டிலும் வடிவளவில் சிறியதாக அமைந்துள்ளது. சுற்றுகளை இணைக்கும் அச்சிட்ட பலகையின் பரப்பளவு சிக்கனமாக பயன்படுத்தப்படுகிறது. SMT கூறுகளைப் பயன்படுத்தும் போது பலகையின் மேற்புரமும், கீழுப்புரமும் கூறுகளை ஏற்றமுடிகிறது.

தொழிலகங்கள் SMT யை பயன்படுத்துவது ஏன் ?

காம்புள்ள கருவிகளை இணைக்கும் வெளிவரும்-துளை (Thru-Hole) தொழில்நுட்பத்தைக் காட்டிலும் சில முக்கியமான நன்மைகள் SMT யால் விளைகின்றன.

1. தானியங்கு இயந்திரங்களால் மின்சுற்றுகளின் கூறுகளை பலகையில் துரிதமாக ஏற்ற முடிகிறது. துளையிடும் (drilling) வேலை மற்றும் முலாம் பூசும் (plating) பணி இல்லை.

2. ஒரே மின்னியற் செயற்பணியாற்ற சிறிய வடிவளவு.

3. பாகங்களின் குறைந்த விலை.

4. உற்பத்தி செலவும் குறைகிறது.

5. அட்டையின் மேலும் கீழும் கூறுகளை ஏற்றலாம்.

கூறுகள் பொதுவாக சிறிய உலோகத் திண்டு (pad) அல்லது அட்டை மேடை உள்ளதாக அமைக்கப்பட்டுள்ளன. இதனால் அச்சிட்ட மின்சுற்றுப் பலகையின் மேற்பரப்பில் உள்ள திண்டில் நேரடியாகப் பற்றவைக்க முடிகிறது. பொதுவாக பற்றாசை ஒட்டவைத்தாலே போதும்! கூறுகளை பலகை மேல் பிடிப்பாக வைக்க முடிகிறது. இந்த முறைவழிக்கு ஏதுவாக, இயலளவு சிறிதாகவும் எடை மிகவும் குறைவாகவும் SMT கூறுகள் வடிவமைக்கப்படுகின்றன.

வரைபடம் 3. அச்சிடப்பட்ட பலகையில் SMT கூறுகள் மேற்பரப்பில் ஏற்றப்படுகின்றன. RF இணைப்பி . தரவு இணைப்பி மட்டும் வெளிவரும்-துளைகளில் இணைக்கப்படுகின்றன.

SMT முறைவழி (SMT Process)

தானியங்கு ஏந்திரம் பாகங்களை சுருளிலிருந்து எடுத்து, அச்சிடப்பட்ட சுற்றுப் பலகையில் (PCB-Printed Circuit Board) ஒட்டுகிறது. பற்றாசுப் பசை (solder paste) , பாகங்களை உரிய இடத்தில் பிடிப்பாக வைக்கிறது. பலகை முன் -சூடுபடுத்தப்பட்டு அகச்சிவப்பு விளக்குகள் பொருத்தப்பட்ட உலைக்குள் செல்கிறது. அகச்சிவப்பு விளக்கிலிருந்து வரும் சூடு, பற்றாசுப் பசையை உருக்குகிறது. பிறகு பலகை குளிர்படுத்தப்படுகிறது. கூறுகளின் ஒரு விளிம்பு குளிராகவும், மற்ற விளிம்பு உருகும் பற்றாசினால் சூடாகும் போது, வெடிப்புகள் வரக்கூடும். முன் – சூடாக்கமும், கட்டுப்படுத்தப்பட்ட குளிப்படுத்தமும், கூறுகளில் வெடிப்பு வருவதைத் தடுக்கிறது.

இதன் பலனாக, கம்பி முனை கூறுகளோடு ஒப்பு நோக்கும் போது,1) ஒரு கால் (1/4) முதல் பத்தில் ஒரு பங்கு (1/10) வடிவளவும் எடையும் உள்ள கூறுகள், 2) அரை அல்லது கால் பங்கு செலவில் பலகையில் ஏற்றப்படுகின்றன.

வரைபடம் 4: சில விளக்கப்படங்கள்.

எழுத உதவிய ஆவணங்கள்

1. Luke Enriquez, “PCB Pictures for Surface Mount Devices”, vk3em@hotmail.com,http://www.geocities.com/vk3em/smtguide/pcbpics.ht

2. http://en.wikipedia.org/wiki/Printed_circuit_board.

3 http://www.cotorelay.com/html/reed_relay___dry_reed_switch_p.htm.

4. மணவை முஸ்தபா, “அறிவியல் தொழிநுட்ப கலைச்சொல் களஞ்சிய அகராதி”, Manavai Publications, அண்ணாநகர், சென்னை-40.

SMT கலைச் சொல் விளக்கம்

Solder paste/cream (பற்றவைக்கும் பசை/கூழ்)

Semiliquid substance made up of tiny solder balls, flux, solvent and an an antislumping agent.

பற்றாசின் சிறுபந்துகள், உருகுபொருள், கரைமம், வழிந்தோடுவதைக் கட்டுப்படுத்தும் பொருள் அடங்கிய அரைநீர்மக் கூழ்.

Reflow soldering (திரும்ப உருக்கி பற்றவைத்தல்)

The reflowing of the solder paste.cream used to solder SMC/SMDs onto the board surface. The solder paste/cream is heated until it melts and flows, usually using an infared, convection or vapor phase heating system.

கூறுகளை/கருவிகளை மேற்பரப்பில் ஒட்டவைக்க பயன்படுத்திய பசையை மறுபடி உருக்குதல். பற்றவைக்கும் பசை/கூழ் உருகியோடும் வரை அகச்சிவப்பு, ஆவி அல்லது உகைப்பியக்க அமைப்பால் சூடாக்கப்படுகிறது.

Blind via (வெளிவாரா வழித்துளை)

Surface mount connection hole where the board is multilayered and the hole is attached to the surface (top or bottom) and only goes partway through the board.

மேற்பரப்பில் ஏற்றும் நுட்பத்தில், பலபடிகைப் பலகையின் மேல் அல்லது கீழ் பரப்பிலிர்ந்து மற்றொரு படிகைக்கு இணைப்பு வழங்கும் துளை. இங்கு பலபடிகைப் பலகையில் உள்ள துளை, மேற்பரப்பிலிருந்து பலகையின் பகுதியளவு உள்ளே செல்கிறது.

Buried via (வெளித்தெரியா வழித்துளை)

Similar to a blind via, except that it connects internal layers only and is not exposed to top or bottom suraces.

வெளிவாரா துளையைப் போல பகுதியளவு செல்லும் துளை. மேல் மற்றும் கீழ்ப்பரப்பில் தெரியாத துளை. உள் படிகைகளை இணைக்கும்.

Ball grid array ( உருண்டை பற்றாசுச் சட்ட கோவை)

A large IC carrier with small solder protrusions on the bottom of the package for attaching to the appropriate pads on the circuit board. Difficult if not impossible to remove/install without the proper equipment.

ஒரு பெரிய தொகுப்புச் சுற்றின் சுமப்பி. அதனை அச்சிட்ட பலகையின் திண்டுகளில் ஒட்டவைக்க ஏதுவாக, பொதிவின் பின்புரம் பற்றவைக்கும் பசைப்புடைப்புகள் உள்ளன. பலகையில் நிறுவும்/அகற்றும் பணியை, தகுந்த உபகரணங்களில்லாமல் ஆற்ற இயலாது. 500 க்கும் மேற்பட்ட முனைகள் கொண்ட, பெரிய அதிஉயர் வேகத்தில் செயலாற்றும் சுற்றுகள் அடங்கிய சில்களை அடக்கும் பொதிவு நுட்பம். காம்பில்லாமல், பலகையில் எல்லா முனைகளையும் இணைக்கவல்ல நுட்பம்.