什么是SMT技术？SMT工艺流程介绍

在印刷电路板制造/组装的早期，所有元器件，无论是微处理器、电阻器、电容器、连接器等，都被插入电路板上的孔中，然后焊接上去，即通孔技术。在这种情况下，组件具有引线或端子，并且它们被插入电路板上的孔中，因此得名“通孔”。一旦插入，就可以焊接引线以形成永久接触。

但是，随着半导体制造技术的突飞猛进，导致制造更小的元件已成为行业发展趋势。因此，为了实现这一点，如今并不是将元件插入PCB上的孔中，而是将它们放置在电路板的表面上并进行焊接，这种技术简称为表面组装技术，英文Surface Mount Technology，简称SMT。

基本概念

SMT是表面贴装技术的缩写。在这种技术中，电子元件固定在印刷电路板 (PCB) 的表面上，而它们的引线或端子留在待焊接的电路板表面上。这种设计主要用于表面贴装技术的组件，称之为表面贴装器件 (SMD)。

SMD是Surface Mounted Devices的缩写，中文为表面贴装器件，它是SMT中的一种。SMD包括CHIP、SOP、SOJ、PLCC、LCCC、QFP、BGA、CSP、FC、MCM等封装形式。

事实上，表面贴装技术并不是最近才开发出来的，它已经存在了接近10年了。如今，SMT在电子元器件、PCB组装或制造技术、焊接等方面已经取得了多项技术改进。

随着电气系统设计变得越来越复杂，在相同PCB尺寸上集成更多功能显得尤为重要。如果选择的组件是较旧的通孔式设备，那么由于通孔组件的尺寸较大，因此很难放置更多的组件。

所以，这就是表面贴装器件和相应的SMT所用到的地方。由于SMD元件与其通孔对应部件相比非常小，因此可以在相同面积内放置更多元件。

此外，SMT的另一个主要好处是PCB组装的自动化。一旦PCB设计和制造完成，SMD元件的组装就可以在精确的贴片机的帮助下实现自动化。由于所有元件都位于PCB表面，贴片机不必担心任何孔洞，只需对齐元件并将它们正确放置在指定位置即可。

放置所有组件后，使用回流焊炉对它们进行焊接。整个组装过程可以自动化，包括测试，只需最少的人工干预。，这实际上减少了错误并显着增加了产量。

发展历史

在SMT开发的最初几年内，它主要用于军事应用。但表面贴装设备的广泛发展促使日本投资于SMT以生产微型和便携式电子产品。

转向SMT的另一个主要因素是集成电路的尺寸，因为早期的双列直插式封装IC非常大。但随着集成电路功能的增加，引脚或引线的数量也在增加。因此，半导体制造商选择了球栅阵列和四方扁平封装等表面贴装封装，而不是常规的双列直插封装，这不仅减小了IC的尺寸，而且还封装了更多的引脚。

随着更小的IC和SMD器件形式的组件，SMT成为PCB制造中的主导技术。SMT还具有在电路板两侧安装元件的优势，这意味着PCB可以做得更小更紧凑。

进入20世纪80年代以来，电子行业在SMT方面投入巨资，以开发更小的SMD设备、更好的焊接技术和机器以及作为一个整体的紧凑型PCB。

当然，SMT增长的另一个主要原因是电子产品的大规模生产。由于带有通孔元件的PCB涉及大量手工工作，因此在PCB上花费的时间要多得多。这对于大规模生产是不可行的，因为它提高了产品的整体成本。而通过使用SMT元件，安装元件和焊接过程可以完全自动化，甚至查找故障的工作也是自动化的，这将大大减少产品的制造时间和成本。

主要类型

根据电路的设计以及在PCB中的安装设置，SMT分为三种基本类型。

在第一类SMT类型中，所有元件都是SMD，元件可以安装在PCB的单面或双面，如下图所示：

在第三类SMT组件当中，电阻器、电容器和晶体管等分立SMD组件仅安装在PCB的底部，如下图所示：

最后，第二类是一类和三类的组合，这种SMT类型分类的一个重点是没有关于这种命名法的标准。

主要优势

以下是SMT相对于通孔技术的一些优势：

• 组件体积小，重量轻。
• 由于组件安装在表面上，因此无需在PCB上钻孔。
• 易于组装SMD组件。
• 全自动安装和焊接。
• 易于检测和纠正元件放置错误。
• 可以让PCB更小而紧凑。
• SMD元件可以安装在PCB的两侧。
• SMD组件的成本低于通孔组件。

主要缺点

SMT也有一些缺点，这里简单逻辑一些：

• 小组件意味着难以手动处理。
• 维修/返工非常困难，尤其是在球栅型组件中。
• 采用SMT装配的成本相对较高。

工艺流程

电子制造业正以指数级增长的速度向SMT迈进，主要原因之一是与SMT组装相关设备的的重大发展。凭借基于整机的组装，SMT具有低成本快速制造的优势，同时完全实现了流程自动化。

下面简单介绍下SMT技术组装和焊接的抽象过程，具体的步骤包括以下内容：

• PCB装载
• 印刷焊膏
• 检查焊膏
• 安装组件
• 回流焊
• 光学检测
• 取下PCB

1、PCB装载

最初，在制造PCB后，它们以垂直堆叠的形式放置在装载机中，并将每个PCB放在传送带上以将其转移到下一步操作。

目前有不同类型的PCB装载机，一些常用的是包括Magazine Loader、Vacuum Loader、Gate Conveyer。当然，设置PCB流的速度很重要，因为下一个PCB不应在当前PCB仍在处理时到达。

2、印刷焊膏

使用丝网印刷技术将焊膏涂在PCB上，模板放置在PCB的顶部，这个必须在应用焊膏的所有位置都有切口/开口，然后滚筒将在PCB顶部滚动以涂上焊膏。

3、焊膏检查

SMT组装中的这一步骤至关重要，因为焊膏应用不当会导致PCB出现缺陷。因此，丝网印刷完成后，PCB将移至焊膏检测机。

在这种自动测试中，设备会寻找丝印缺陷，如漏焊、焊锡不均匀、焊锡过多、无焊锡等。焊膏检测及其有两种类型：在线SPI，用于 100%缺陷检测，离线SPI，仅用于样本检查。

4、安装组件

下一步是将组件安装到PCB上，组件贴片机或拾放机用于此目的。不同组件的卷轴连接在机器的背面。一旦PCB在通过焊膏检查后到达，拾放机器人就会从卷轴上取下元件并将它们放置在PCB上的指定位置。

目前也有不同类型的贴片机。一些常用的机器是：逐一贴装机、旋转贴装机和模块贴装机。顾名思义，逐一贴装机一次贴装一个元件。这是三者中最慢的，通常用于放置少量大尺寸组件，如LCD、Wi-Fi模块等。

对于中小型PCB制造中不太复杂的组装，使用旋转安装机。旋转鼓放置元件，同时PCB在XY轴上相应移动。最后，模块安装机器有能力成为三者中速度最快、效率最高的机器，提供多个组件卷轴以减少取放时间。

5、回流焊

一旦所有组件都正确放置在PCB上，现在就可以焊接它们了。为此，使用了回流焊炉，它向PCB加热以熔化焊膏并牢固地焊接元件。实际上，回流焊炉不是一次施加最大热量，而是具有多个加热区域/阶段。

第一阶段称为预热区，PCB的温度逐渐升高并保持在稳定的预热温度。然后，PCB进入高温区，温度迅速上升到峰值，在这个阶段，焊料熔化并扩散到元件和焊盘上时会发生“回流”。最后，迅速降低温度以密封接合。当PCB在传送带上移动时，所有这些加热阶段都会发生。

根据产生热量的方法，有不同类型的回流焊炉，比较常用的包括：

• 红外线回流炉
• 激光回流炉
• 热回流炉
• 气相回流炉
• 氮气回流焊炉

在红外线型回流焊中，石英被施加电压并辐射红外线能量。这种红外辐射产生的热量用于焊接。激光类型的回流焊使用0CO₂或Nd:YAG（钕:钇铝石榴石）激光来产生热量。

热回流炉是最简单的一种，因为它们使用风扇加热器通过对流来提高空气温度。在气相回流焊中，热化学蒸汽吹过PCB进行焊接。

另外，为防止材料氧化，基于氮气的回流焊在内部气氛中使用氮气代替氧气。随着无铅焊接的广泛应用，N₂气氛回流焊炉开始流行。

6、光学检测

一旦PCB从回流焊炉出来，它们就会被送去进行SMT焊接的自动检测。一个摄像头在检测过程中拍摄多张照片，即使是很小的故障也能发现。有两种类型的自动光学检测机：离线和在线。在线检测机非常复杂，有很多设置和选项，因此价格昂贵。

SMT、PCB、PCBA的区别什么？

通过以上的介绍，大家应该可以很清楚的SMT、PCB、PCBA直接的区别关系。

1、SMT，又称表面贴装技术，它是当前流行的一种工艺技术，通过一道道工序将电子元器件贴装在PCB上。

2、PCB又称电路板、线路板、印制电路板等，在电子工业中具有很大的作用，是电子元器件的支撑体，也是电子元器件的电连接载体，能够使各个电子元器件之间可以形成一个完整的电路。

3、PCBA代表印刷电路板+组件，意味着PCBA由印刷电路板SMT组件组成，整个制造过程由DIP插件组成。其实，SMT和DIP都集成了PCB板上的部件，主要区别在于SMT不需要在PCB上钻孔，而零件的PIN需要插入DIP的钻孔中。

PS：PCBA通常指的是一个加工过程，也可以理解为成品电路板，PCBA只能在PCB板上的所有工艺完成后计数。而PCB是一块空的印刷电路板，上面没有零件。简单来说，PCBA是成品板；PCB为裸板。

结论

Surface Mount是一种电子封装技术，将元件安装在PCB（印刷电路板）的表面，而不是将它们插入孔中，而此类设备称为表面贴装设备 (SMD)。将元器件安装在PCB表面并进行焊接的技术称为表面贴装技术（SMT）。

自1950年代发展以来，SMT一直在随着当今的超细间距SMD组件和球栅阵列 (BGA) 不断发展，让众多电子设备整体布局和尺寸也变得越来越小。