SMT(英文：Surface-mount technology)，即表面貼裝技術(shù)，是一種將元器件貼裝或直接放置在印刷電路板表面的電子線(xiàn)路生產(chǎn)技術(shù)。在SMT貼片加工行業(yè)，有SMD（surface-mount device，表面貼裝器件）和THT（through-hole technology穿孔插裝技術(shù)）兩種方法。兩種技術(shù)可以在同一塊PCB板上應用，只不過(guò)穿孔插裝技術(shù)應用在哪些不適合表面貼裝的元器件（比如大的變壓器、連接器、電解電容等）。SMT元件通常比穿孔插裝元件小，因為它的引腳更小甚至是沒(méi)有引腳，它可能是各種類(lèi)型、接觸方式的短腳或者短引線(xiàn)，或者是球狀矩陣排列（BGA）等。


　　SMT歷史


　　表面貼裝技術(shù)起源于60年代，最初由美國IBM公司進(jìn)行技術(shù)研發(fā)，之后于80年代后期漸趨成熟。起初被IBM在1960年設計應用于一款小型電腦中，這款電腦后來(lái)被作為土星IB和土星五號運載火箭的儀器組件。元器件被重新進(jìn)行機械設計，具有極小的金屬分頁(yè)或端蓋，以至于可以直接焊接到PCB表面。元器件變得更小，并在PCB板的兩面采用表面方式進(jìn)行元器件的貼裝，從而替代穿孔插裝方式，允許更高的線(xiàn)路密度。通常只有焊接連接處將器件固定在板上，在極少情況下，如果一些元器件很大或者很重的時(shí)候，需在另外一面使用一些粘合劑防止元器件在回流焊的時(shí)候脫落。如果SMT貼片加工和穿孔插裝工藝同時(shí)進(jìn)行時(shí)，粘合劑有些時(shí)候被用作將另一面的SMT元件的固定。在替代方式下，SMT和穿孔插裝元件可以一起焊接，無(wú)須借助粘合劑，如果SMT元件是第一次經(jīng)過(guò)回流焊的話(huà)，從而選擇性的焊接涂層將用作在回流焊過(guò)程中阻止元件的焊接以及元件在波峰焊接時(shí)浮動(dòng)。表面貼裝本身引領(lǐng)一定程度上的自動(dòng)化，減少人工成本并且顯著(zhù)提升生產(chǎn)效率。SMD元件的大小和重量只有穿孔插裝元件的1/4到1/10，并且成本只有1/2到1/4。


　　SMT術(shù)語(yǔ)


　　因為表面貼裝是一種生產(chǎn)科技，因而有很多不同的術(shù)語(yǔ)，尤其是當處于不同生產(chǎn)環(huán)境中時(shí)，需要顯著(zhù)區分一些生產(chǎn)的元件、科技、設備。主要包含如下表格中的術(shù)語(yǔ)：


　　術(shù)語(yǔ)  解釋


　　SMD：表面貼裝元件（主動(dòng)、被動(dòng)以及機電元件）


　　SMT：表面貼裝技術(shù)（組裝和焊接技術(shù)）


　　SMA：表面組裝工藝（使用SMT模塊化組裝）


　　SMC：表面貼裝元件（即用于SMT的元件）


　　SMP：表面貼裝封裝（SMD元件的封裝方式）


　　SME：表面貼裝設備（SMT組裝設備等）


　　SMT表面貼裝技術(shù)


　　smt生產(chǎn)線(xiàn)需要表面貼裝元器件的位置都需要平整，通常焊錫、沉銀或者沉金并沒(méi)有通孔的焊接位置被稱(chēng)為“焊盤(pán)”。錫膏，一種由鉛錫成分和助焊混合物組成具有粘性的物質(zhì)，借助錫膏印刷機，滲透過(guò)不銹鋼或鎳制鋼網(wǎng)附著(zhù)到焊盤(pán)上，也可通過(guò)噴印原理來(lái)完成，類(lèi)似于噴墨打印機。錫膏印刷完畢后，電路板將經(jīng)過(guò)拾取和放置設備，通過(guò)相應的傳送帶進(jìn)行貼裝。將要被貼裝的元器件一般放置在紙質(zhì)或塑料的管道中，并借助飛達安裝在SMT貼片機器上。一些個(gè)頭比較大的集成電路將通過(guò)防靜電托盤(pán)傳送。SMT設備從飛達中取出相應的元器件并將其貼裝到PCB上，由于PCB上的錫膏具有一定的粘性，因而在焊盤(pán)上的元器件有很好的附著(zhù)效應。


　　此時(shí)，PCB板將被傳送至回流焊錫爐中�；亓骱赶阮^擁有一個(gè)預熱區，電路板和元器件的溫度逐漸上升，然后進(jìn)入高溫區，錫膏會(huì )融化并綁定焊盤(pán)和元器件，融化的錫膏表面張力會(huì )讓元器件保留在所處位置，不發(fā)生偏移，甚至該表面張力會(huì )自動(dòng)將略有偏位的元器件拉回到正確位置�；亓骱附蛹夹g(shù)有很多種，一種是使用紅外燈（被稱(chēng)為紅外回流焊），另一種是使用熱氣對流，還有一種是最為流行的技術(shù)，便是采用特殊的高沸點(diǎn)碳氟化合物液體（被稱(chēng)為蒸汽回流焊）。鑒于環(huán)境考慮，這種技術(shù)在無(wú)鉛法規出臺后，逐漸放棄。2008年之前，采用標準空氣或者氮氣對流回流焊是主流。每種方法都有其優(yōu)劣勢。紅外照射方式，板設計者必須注意：短元器件不會(huì )被高的元件所遮擋，但是如果設計者知道生產(chǎn)過(guò)程中使用蒸汽回流焊或者對流回流焊的話(huà)，元件位置便不會(huì )是需要考慮的因素。在回流焊階段，一些非常規或者熱敏感元器件需要手工焊接，但對于大量的這種元件，就需要通過(guò)紅外光束或者對流設備來(lái)完成相應的回流焊接工藝。


　　如果PCB板是雙面設計，那么所有的錫膏印刷、貼裝和回流焊過(guò)程需要重復一次，通過(guò)錫膏或者紅膠將元件粘附在指定位置。如果需要機型波峰焊工藝，元件需要借助紅膠進(jìn)行粘附，以防止元件在波峰焊受熱過(guò)程中由于焊錫融化而造成的脫落。


　　完成焊接過(guò)程后，板面需要經(jīng)過(guò)清洗，以去除松香助焊劑以及一些錫球，防止他們造成元件之間的短路。松香助焊劑通過(guò)碳氟化合物溶劑、高燃點(diǎn)碳氫化合物溶劑或者低燃點(diǎn)溶劑（比如從橙皮中提取的檸檬油精）進(jìn)行清除。水溶性助焊劑通過(guò)離子水和清潔劑清除，然后利用風(fēng)刀快速移除表面水分。但是，絕大不分的貼裝執行無(wú)清洗過(guò)程，即松香助焊劑將留在PCB板的表面，這將節約清洗成本、提高生產(chǎn)效率、減少浪費。


　　一些SMT貼裝生產(chǎn)標準，比如IPC（Association Connecting Electronics Industries）需要執行清洗標準，以便確保PCB板的清潔，甚至一些無(wú)須清理的助焊劑也必須被清除。正確的清晰將清理掉線(xiàn)路之間的肉眼無(wú)法識別的助焊劑、臟污和雜質(zhì)等。但是，并不是所有廠(chǎng)商會(huì )嚴格遵從IPC標準并顯示在板面上，或者客戶(hù)根本不在意。事實(shí)上，很多廠(chǎng)家的制作標準是比IPC標準更加的嚴格。


　　最后，PCB板需要經(jīng)過(guò)目檢，查看是否元件漏貼、方向錯誤、虛焊、短路等。如果需要，有問(wèn)題的板需要送至專(zhuān)業(yè)的返修臺進(jìn)行維修，比如經(jīng)過(guò)ICT測試或者FCT功能測試環(huán)節，直至測試PCB板工作正常。


　　SMT優(yōu)勢


　　SMT相比傳統的過(guò)孔插裝技術(shù)具有如下主要優(yōu)勢：


　�。�1）更小的元器件。2012年即實(shí)現0.4*0.2mm（0.016*0.008 in: 01005），并有更小型化的發(fā)展趨勢


　�。�2）更高的元件密度（單位面積內的元件數）以及單個(gè)元件更多的連接數


　�。�3）更高的連接密度


　�。�4）更低的成本和時(shí)間（上線(xiàn)生產(chǎn)）


　�。�5）PCB設計和制作中更少的孔


　�。�6）更加簡(jiǎn)單快速的貼裝


　�。�7）元件貼裝中的微小錯誤會(huì )因為融化錫膏的表面張力自動(dòng)拉伸修復


　�。�8）元件可以在板的上下兩面進(jìn)行貼裝焊接


　�。�9）更低的電阻和電感效應，導致更少的RF信號效應


　�。�10）在振動(dòng)和跌落情況下更好的機械性能


　�。�11）很多SMT元件相比插件元件要更加便宜


　�。�12）更好的EMC性能，鑒于更小的電磁線(xiàn)圈從而產(chǎn)生更低的電磁輻射


　　SMT劣勢


　�。�1）因為更小尺寸和SMD引線(xiàn)間距，貼裝或者元件層面的手工維修更加困難，需要專(zhuān)業(yè)熟練工人和更貴的返修工具進(jìn)行操作


　�。�2）SMD元件不能直接用于插入式母板（一種快速測試打樣工具），需要定制一塊PCB或者將SMD元件焊接到引腳載具上。


　�。�3）SMD焊錫連接可能在熱力循環(huán)中被灌注成分損壞


　�。�4）SMT焊接連接處變得更小，間距越來(lái)越小，導致SMT工藝要求精度更高


　�。�5）SMT不適于大體積、高能、高電壓元件，例如電源電路中的變壓器等，將SMT和插件工藝融合在一起，是比較常見(jiàn)的。


　�。�6）SMT不適用于頻繁機械應力的應用中，比如一些連接器，作為接口同外部連接，頻發(fā)拔插對于焊接的穩定性提出了挑戰


　　SMT返修


　　SMT貼片加工維修在整個(gè)PCBA加工工藝過(guò)程中，SMT問(wèn)題元件經(jīng)常采用電烙鐵或者非接觸式返修系統進(jìn)行維修。在通常情況下，返修系統是更好的選擇，因為SMD元件的維修需要相當熟練技能，并且不太容易。非接觸式焊接返修方法：紅外焊接和熱氣焊接。


　　紅外方式


　　通過(guò)紅外焊接方式，焊接處經(jīng)過(guò)長(cháng)短波的電磁感應而受熱融化。優(yōu)勢有：


　�。�1）建議安裝


　�。�2）無(wú)須加壓空氣


　�。�3）無(wú)須針對不同元件的吸嘴，減少更換吸嘴的成本


　�。�4）快速紅外源的反應


　　劣勢


　�。�1）中央區域相比外圍區域受熱更多


　�。�2）溫度控制不夠精確，極易達到峰值


　�。�3）周?chē)�元件需要覆蓋，避免損害，需要更多的時(shí)間


　�。�4）表面溫度取決于元件的反射率


　�。�5）溫度取決于表面形狀，對流能量損耗將減少元件的溫度


　�。�6）沒(méi)有回流氛圍可能性


　　熱氣方式


　　在熱氣方式的焊接中，連接處的能量受熱通過(guò)熱氣傳輸，通常借助空氣或者氮氣。優(yōu)勢


　�。�1）模仿回流焊接中的場(chǎng)景


　�。�2）一些系統允許在熱空氣和氮氣中進(jìn)行切換


　�。�3）標準元件吸嘴，擁有更高的穩定性和快速處理過(guò)程


　�。�4）允許可再生焊接


　�。�5）足夠的熱能，大量元件均可以受熱


　�。�6）受熱均勻


　�。�7）元件受熱溫度不會(huì )超過(guò)設定的氣體溫度


　�。�8）回流之后的快速冷卻，導致更小的焊接紋路


　　劣勢：熱發(fā)生器的熱力性能導致較慢的反應。返修通常能夠更正一些由于人工或者機器引致的錯誤，包含如下步驟


　　融化焊錫并且移動(dòng)元件


　　移動(dòng)殘余焊錫


　　直接或分發(fā)式印刷錫膏在PCB板上


　　貼裝新的元件并回流焊

　　一些情況下，成百上千個(gè)相同的元件需要維修。這種錯誤經(jīng)常在貼裝過(guò)程中發(fā)生并被捕獲。但是，當發(fā)現過(guò)晚時(shí)，就要面臨大批量的維修，此時(shí)需要有針對性的維修策略，確保維修的品質(zhì)。

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