SMT制造你需要知道的全部

简介

表面贴装技术（SMT）是电子制造的一个方面，在这个过程中，电子元件，也称为表面贴装器件（SMD），直接安装在印刷电路板（PCB）的表面上。由于其成本和质量效率，SMT在行业中变得备受追捧。

什么是表面贴装技术（SMT）？ 表面贴装技术（SMT）是一种装配和生产方法，将电子元件直接应用到印刷电路板（PCB）的表面上。这个过程允许自动化生产完成更多所需的组装工作以创建一个工作板。通过这种方法安装的任何电气元件都被称为表面贴装器件（SMD）。与传统装配不同，SMT不需要将元件插入孔中，而是直接通过回流焊接将元件焊接在板上。

最初被称为平面安装技术（Planar Mounting），SMT在1960年代由IBM首次开发和应用于构建小型计算机，成为其前身——插针式技术的替代品。不过，直到1986年表面贴装元件实现10%的市场份额时，SMT才开始起飞。到了1990年，表面贴装元件或SMD已经可以在绝大多数高科技印制电路组件（PCA）中找到了。


SMT组件设计成有小选项卡，焊锡可以应用于将SMD附加到PCB的表面上。在插针式技术时代，成分通过在PCB上钻孔得到装配。孔的大小设计成适合每个成分以将每个零件紧密地固定，然后用熔融的氧化铅进行镀锡以固定。目前SMT中孔钻的过程被绕过，因为SMD可以快速进行分类并附加到PCB的顶层，几乎不需要钻孔的引脚。这显著缩短了设备组装的过程。

如果手动完成，由于需要准确度来创建高质量的表面贴装组件（SMA），表面贴装装配过程可能会很麻烦且耗时。因此，在大规模生产时，大多数SMT制造都是通过自动化装配机器完成的，以提高效率。

SMT组件比插针式组件显著小一些，这使得生产适合现代时代的时尚和有吸引力的电子设备变得容易。因此，现在SMT被广泛应用于从玩具到厨房电器，再到笔记本电脑和智能手机等几乎每个电子设备中。

SMT制造过程

SMT制造过程被广泛分为三个阶段，即：焊膏印刷、元件安装和回流焊接。由于SMT生产过程的要求，这些阶段在以下概述中得到了进一步分析：

1.SMC和PCB准备

这是在SMCs进行选择和PCB设计的初步阶段。该板通常包含平坦的、通常是银色、锡铅或镀金的无孔铜垫片，称为焊垫。焊垫支撑元件的引脚，如晶体管和芯片。
另一个重要的工具是模板，用于根据PCB上焊垫的预定位置，为下一阶段的过程（焊膏印刷）提供固定位置。这些材料以及制造过程中使用的其他材料必须进行适当的检查。

2.焊膏印刷

这是SMT过程中的关键阶段。在这个阶段，印刷机使用预制模板和挤压板（用于印刷中清洗的工具）以45°至60°的角度应用焊膏。焊膏是一种由金属焊料和粘性助焊剂组成的膏状混合物。助焊剂用作暂时胶水，以将表面贴装元件固定在位置上，并清洁含氧和杂质的焊接表面。
另一方面，焊膏用于连接SMC和PCB上的焊垫。很重要的是，每个焊垫都要涂覆正确数量的焊膏。否则，当在回流炉中熔化焊料时，就不会建立连接。在电子制造行业中，回流炉是一种用于将电子元件放置在印刷电路板（PCBs）上的电子加热设备，用于表面贴装技术（SMT）。

3.组件安置

接下来，使用拾放机在 PCB 上安装组件。每个组件使用真空或夹爪喷嘴从其包装中取出，并将其放置在其设计位置。 PCB 被运送在传送带上，同时电子元器件由快速准确的机器放置在上面，其中一些机器可以每小时放置 80,000 个单独的组件。
在这个过程中需要精度，因为放错位置的元器件会导致昂贵和耗时的重新修复。

4.热风焊接

在 SMC 被放置之后，PCB 然后被传送到回流焊接烤箱中，其中经过以下区域以进行焊接过程：
预热区：这是烤箱中的第一个区域，其中板和所有附加的元器件的温度同时逐渐上升。温度以每秒 1.0℃-2.0℃ 的速率增加，直到进入 140℃-160℃。
浸泡区：在这里，板将保持在 140℃ 和 160℃ 之间的温度下 60-90 秒。
回流区：然后，板进入一个区域，该区域的温度以每秒 1.0℃-2.0℃ 的速率升高到最高 210℃-230℃，以融化焊膏中的锡，将元件引线焊接到 PCB 上的垫片上。在此过程中，通过熔融焊料的表面张力来保持元件的位置。
冷却区：这是最后的部分，确保焊料在离开加热区后冻结，以避免接头缺陷。
如果印刷电路板是双面的，则可以使用焊膏或胶水重复这些过程，以保持 SMC 的位置。

5.清洗和检查

焊接后，电路板将被清洗并检查是否存在缺陷。如果发现任何缺陷，就会修复这些缺陷，然后将产品存储。用于 SMT 检查的常见方法包括使用放大镜、自动光学检测、飞针测试仪、X-ray 检测等。 机器代替肉眼进行有效快速的结果。

SMT：优点和缺点
SMT 已经在 PCB 组装 (PCBA)、PCB 制造和电子生产等方面证明了许多好处，包括：
允许更小的组件。
SMT 过程鼓励增加自动化。
在构建 PCB 时具有最大的灵活性。
性能和可靠性提高。
减少了用于元件摆放的人工干预。
板子更小，更轻。
使用传统方法所存在的孔的限制之外，更容易组装 PCB，同时使用板的两侧。
即使在同一板上，可以与通孔元件共存。
相同空间内具有更多的 SMD 组件，或者在更小的框架中使用相同数量的组件，从而提高了密度。
材料成本低廉。
简化了生产过程，降低了生产成本。

相反，SMT 对电子制造的不利影响包括：

小规模的生产。
易于因脆弱而破裂。
对焊接技术有高要求。
安装组件时很容易掉落或损坏。
非常难以进行目测检查。
由于微型化和数量众多的焊接点类型，使得过程和检查变得更加复杂。
需要大量投资于设备，如 SMT 机器。
技术复杂性需要高的培训和学习成本。
快速发展需要持续跟进。

SMT vs SMD SMT 和 SMD 经常被误解并同时使用。实际上，任何技术及其实际组件都可以深度交织，从而造成混乱。这就是 SMT 和 SMD 的情况。因此，了解 SMT 组装和单个 SMD 元件之间的区别非常重要。
简单来说，SMT 是技术中的过程，而 SMD 是技术中涉及的设备。SMT 是一种使用将电子元件直接放置和焊接在 PCB 上的方法的技术。这些元件有时也被称为表面贴装器件或 SMD。它们被设计成安装在印刷电路板 (PCB) 上。
SMD 构件使得设备生产更快、更灵活和成本更低，而不会牺牲功能性。它们承诺提供更多的功能性，因为更小的元件允许在较小的板空间上实现更多电路。这种微型化是 SMD 的主要特点。
SMT 和 SMD 一起工作，为用户提供更快、更节能和更可靠的 PCB。

更小的尺寸、更快的生产速度和更轻的重量是 SMT 的主要吸引力，从而导致电子电路设计和生产变得更加容易，尤其是在复杂电路中至关重要。这种更高水平的自动化在整个电子制造业中节省了时间和资源。因此，即使存在开发新技术的可能性，SMT 无疑已经确立了其相关性。