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一文读懂SMT：到底什么是表面组装技术？

2020.10.05

表面组装技术，英文名称为Surface Mount Technology，缩写为SMT，是一种将表面组装元器件（SMD）安装到印制电路板（PCB）上的板级组装技术，它是现代电子组装技术的核心，如图1为采用SMT制造的印制板组件。

一文读懂SMT：到底什么是表面组装技术？

图1表面组装印制板组件

表面组装技术，在电子工程业界，也称之为“表面安装技术”、“表面组装技术”。它最早起源于20世纪60年代的厚膜电路外贴元件技术，在20世纪80年代随着彩色电视机电子调谐器的大规模生产而得到迅速发展，到了20 世纪90年代中期基本成熟，成为现代主流的电子组装技术。

一、SMT的优势

相对于THT（插装技术），SMT带给电子产品四大优势：

（1）高密度由于表面组装元器件采用了无引线或短引线、I／O端面阵布局等封装技术，元器件的尺寸大大减小，I／O引出端大大增加，从而使PCB的组装密度得到大幅度的提高。

（2）高性能表面组装元器件的无引线或短引线特点，降低了引线的寄生电感和电容，提高了电路的高频高速性能以及器件的散热效率。

（3）低成本由于表面组装元器件封装的标准化和无孔安装特点，特别适合自动化组装，大幅度降低了制造成本。

（4）高可靠性自动化的生产技术，保证了每个焊点的可靠连接，从而提高了电子产品的可靠性。

二、SMT的技术组成

SMT是一个系统工程技术，包括工艺技术、工艺设备、工艺材料与检测技术，如图2所示。

一文读懂SMT：到底什么是表面组装技术？

图2 SMT的组成需要

指出的是，虽然我们把SMD与PCB分别作为表面组装的对象和基板看待，但SMD的封装结构、PCB的制造质量，是与表面组装的直通率有直接紧密的相关性的。从控制SMT焊接质量的角度出发，广义上的SMT，应该包括电子元器件的封装技术和PCB的制造技术。

三、SMT的核心

俗话讲“内行看门道，外行看热闹”。就SMT来讲，技术核心是什么？是设备还是工艺？在国内的学术交流会上，大家讨论最多的往往是设备，比的也是设备；其实，设备只是实现工艺的手段而已，真正核心的是工艺，它是实现高品质生产的保证。

SMT工作的目标是制造合格的焊点，良好焊点的形成有赖于合适的焊盘设计、合适的焊膏量、合适的再流焊接温度曲线，这些都是工艺条件。使用同样的设备，有些厂家焊接的直通率比较高，有些却比较低，差别就是工艺不同，它体现在“科学化、精细化、规范化”上，比如，钢网厚度与开窗的设计、印刷的支撑与参数调整、贴片的程序设定、温度曲线的设置以及进炉间隔、装配时的工装配备情况等，这些往往需要企业花很长的时间探索、积累并规范化，而这些经过验证并固化的技术文件、工艺方法、工装设计就是“工艺”，就是SMT的核心。

四、表面组装基本工艺流程

表面组装印制电路板组件（Print Circiut Board Assembly，PCBA）的焊接，主要有再流焊接和波峰焊接两种工艺，它们构成了SMT组装的基本工艺流程。

1．再流焊接工艺流程再流焊接是指通过熔化预先印刷在PCB焊盘上的焊膏，实现表面组装元器件焊端或引脚与PCB焊盘之间机械和电器连接的一种软钎焊工艺。

1）工艺特点（1）焊料（以焊膏形式）的施加与加热分开进行，焊点大小可控；（2）焊膏通过印刷的方式分配，每个焊接面一般只采用一张钢网进行焊膏印刷；（3）再流焊炉主要的功能就是对焊膏进行加热，它是对置于炉内的PCBA整体加热，在进行第二次焊接时，第一次焊接好的焊点会重新熔化。

2）工艺流程印刷焊膏→贴片→再流焊接，如图3所示。

image.png

图3 再流焊接工艺流程

2．波峰焊接工艺流程波峰焊接是指将熔化的软钎焊料（含锡的焊料），经过机械泵或电磁泵喷流成焊料波峰，使预先装有元器件的PCB通过焊料波峰，实现元器件焊端或引脚与PCB插孔／焊盘之间机械和电器连接的一种软钎焊接工艺。

1）工艺特点（1）对PCB施加焊料与热量。（2）热量的施加主要通过熔化的焊料传导，施加到PCB上的热量大小主要取决于熔融焊料的温度和熔融焊料与PCB的接触时间（焊接时间）。（3）焊点的大小、填充性主要取决于焊盘的设计、孔与引线的安装间隙。换句话说，就是波峰焊接焊点的大小主要取决于设计。（4）焊接SMD，存在“遮蔽效应”，容易发生漏焊现象。所谓“遮蔽效应”，是指片式SMD的封装体阻碍焊料波接触到焊盘／焊端的现象。

2）工艺流程点胶→贴片→固化→波峰焊接，如图4所示。

image.png

图4 波峰焊接工艺流程


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