SMT制造你需要知道的全部

簡介

表面貼裝技術(shù)（SMT）是電子制造的一個方面，在這個過程中，電子元件，也稱為表面貼裝器件（SMD），直接安裝在印刷電路板（PCB）的表面上。由于其成本和質(zhì)量效率，SMT在行業(yè)中變得備受追捧。

什么是表面貼裝技術(shù)（SMT）？ 表面貼裝技術(shù)（SMT）是一種裝配和生產(chǎn)方法，將電子元件直接應(yīng)用到印刷電路板（PCB）的表面上。這個過程允許自動化生產(chǎn)完成更多所需的組裝工作以創(chuàng)建一個工作板。通過這種方法安裝的任何電氣元件都被稱為表面貼裝器件（SMD）。與傳統(tǒng)裝配不同，SMT不需要將元件插入孔中，而是直接通過回流焊接將元件焊接在板上。

最初被稱為平面安裝技術(shù)（Planar Mounting），SMT在1960年代由IBM首次開發(fā)和應(yīng)用于構(gòu)建小型計算機(jī)，成為其前身——插針式技術(shù)的替代品。不過，直到1986年表面貼裝元件實現(xiàn)10%的市場份額時，SMT才開始起飛。到了1990年，表面貼裝元件或SMD已經(jīng)可以在絕大多數(shù)高科技印制電路組件（PCA）中找到了。


SMT組件設(shè)計成有小選項卡，焊錫可以應(yīng)用于將SMD附加到PCB的表面上。在插針式技術(shù)時代，成分通過在PCB上鉆孔得到裝配。孔的大小設(shè)計成適合每個成分以將每個零件緊密地固定，然后用熔融的氧化鉛進(jìn)行鍍錫以固定。目前SMT中孔鉆的過程被繞過，因為SMD可以快速進(jìn)行分類并附加到PCB的頂層，幾乎不需要鉆孔的引腳。這顯著縮短了設(shè)備組裝的過程。

如果手動完成，由于需要準(zhǔn)確度來創(chuàng)建高質(zhì)量的表面貼裝組件（SMA），表面貼裝裝配過程可能會很麻煩且耗時。因此，在大規(guī)模生產(chǎn)時，大多數(shù)SMT制造都是通過自動化裝配機(jī)器完成的，以提高效率。

SMT組件比插針式組件顯著小一些，這使得生產(chǎn)適合現(xiàn)代時代的時尚和有吸引力的電子設(shè)備變得容易。因此，現(xiàn)在SMT被廣泛應(yīng)用于從玩具到廚房電器，再到筆記本電腦和智能手機(jī)等幾乎每個電子設(shè)備中。

SMT制造過程

SMT制造過程被廣泛分為三個階段，即：焊膏印刷、元件安裝和回流焊接。由于SMT生產(chǎn)過程的要求，這些階段在以下概述中得到了進(jìn)一步分析：

1.SMC和PCB準(zhǔn)備

這是在SMCs進(jìn)行選擇和PCB設(shè)計的初步階段。該板通常包含平坦的、通常是銀色、錫鉛或鍍金的無孔銅墊片，稱為焊墊。焊墊支撐元件的引腳，如晶體管和芯片。
另一個重要的工具是模板，用于根據(jù)PCB上焊墊的預(yù)定位置，為下一階段的過程（焊膏印刷）提供固定位置。這些材料以及制造過程中使用的其他材料必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)臋z查。

2.焊膏印刷

這是SMT過程中的關(guān)鍵階段。在這個階段，印刷機(jī)使用預(yù)制模板和擠壓板（用于印刷中清洗的工具）以45°至60°的角度應(yīng)用焊膏。焊膏是一種由金屬焊料和粘性助焊劑組成的膏狀混合物。助焊劑用作暫時膠水，以將表面貼裝元件固定在位置上，并清潔含氧和雜質(zhì)的焊接表面。
另一方面，焊膏用于連接SMC和PCB上的焊墊。很重要的是，每個焊墊都要涂覆正確數(shù)量的焊膏。否則，當(dāng)在回流爐中熔化焊料時，就不會建立連接。在電子制造行業(yè)中，回流爐是一種用于將電子元件放置在印刷電路板（PCBs）上的電子加熱設(shè)備，用于表面貼裝技術(shù)（SMT）。

3.組件安置

接下來，使用拾放機(jī)在 PCB 上安裝組件。每個組件使用真空或夾爪噴嘴從其包裝中取出，并將其放置在其設(shè)計位置。 PCB 被運(yùn)送在傳送帶上，同時電子元器件由快速準(zhǔn)確的機(jī)器放置在上面，其中一些機(jī)器可以每小時放置 80,000 個單獨(dú)的組件。
在這個過程中需要精度，因為放錯位置的元器件會導(dǎo)致昂貴和耗時的重新修復(fù)。

4.熱風(fēng)焊接

在 SMC 被放置之后，PCB 然后被傳送到回流焊接烤箱中，其中經(jīng)過以下區(qū)域以進(jìn)行焊接過程：
預(yù)熱區(qū)：這是烤箱中的第一個區(qū)域，其中板和所有附加的元器件的溫度同時逐漸上升。溫度以每秒 1.0℃-2.0℃ 的速率增加，直到進(jìn)入 140℃-160℃。
浸泡區(qū)：在這里，板將保持在 140℃ 和 160℃ 之間的溫度下 60-90 秒。
回流區(qū)：然后，板進(jìn)入一個區(qū)域，該區(qū)域的溫度以每秒 1.0℃-2.0℃ 的速率升高到最高 210℃-230℃，以融化焊膏中的錫，將元件引線焊接到 PCB 上的墊片上。在此過程中，通過熔融焊料的表面張力來保持元件的位置。
冷卻區(qū)：這是最后的部分，確保焊料在離開加熱區(qū)后凍結(jié)，以避免接頭缺陷。
如果印刷電路板是雙面的，則可以使用焊膏或膠水重復(fù)這些過程，以保持 SMC 的位置。

5.清洗和檢查

焊接后，電路板將被清洗并檢查是否存在缺陷。如果發(fā)現(xiàn)任何缺陷，就會修復(fù)這些缺陷，然后將產(chǎn)品存儲。用于 SMT 檢查的常見方法包括使用放大鏡、自動光學(xué)檢測、飛針測試儀、X-ray 檢測等。 機(jī)器代替肉眼進(jìn)行有效快速的結(jié)果。

SMT：優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)
SMT 已經(jīng)在 PCB 組裝 (PCBA)、PCB 制造和電子生產(chǎn)等方面證明了許多好處，包括：
允許更小的組件。
SMT 過程鼓勵增加自動化。
在構(gòu)建 PCB 時具有最大的靈活性。
性能和可靠性提高。
減少了用于元件擺放的人工干預(yù)。
板子更小，更輕。
使用傳統(tǒng)方法所存在的孔的限制之外，更容易組裝 PCB，同時使用板的兩側(cè)。
即使在同一板上，可以與通孔元件共存。
相同空間內(nèi)具有更多的 SMD 組件，或者在更小的框架中使用相同數(shù)量的組件，從而提高了密度。
材料成本低廉。
簡化了生產(chǎn)過程，降低了生產(chǎn)成本。

相反，SMT 對電子制造的不利影響包括：

小規(guī)模的生產(chǎn)。
易于因脆弱而破裂。
對焊接技術(shù)有高要求。
安裝組件時很容易掉落或損壞。
非常難以進(jìn)行目測檢查。
由于微型化和數(shù)量眾多的焊接點(diǎn)類型，使得過程和檢查變得更加復(fù)雜。
需要大量投資于設(shè)備，如 SMT 機(jī)器。
技術(shù)復(fù)雜性需要高的培訓(xùn)和學(xué)習(xí)成本。
快速發(fā)展需要持續(xù)跟進(jìn)。

SMT vs SMD SMT 和 SMD 經(jīng)常被誤解并同時使用。實際上，任何技術(shù)及其實際組件都可以深度交織，從而造成混亂。這就是 SMT 和 SMD 的情況。因此，了解 SMT 組裝和單個 SMD 元件之間的區(qū)別非常重要。
簡單來說，SMT 是技術(shù)中的過程，而 SMD 是技術(shù)中涉及的設(shè)備。SMT 是一種使用將電子元件直接放置和焊接在 PCB 上的方法的技術(shù)。這些元件有時也被稱為表面貼裝器件或 SMD。它們被設(shè)計成安裝在印刷電路板 (PCB) 上。
SMD 構(gòu)件使得設(shè)備生產(chǎn)更快、更靈活和成本更低，而不會犧牲功能性。它們承諾提供更多的功能性，因為更小的元件允許在較小的板空間上實現(xiàn)更多電路。這種微型化是 SMD 的主要特點(diǎn)。
SMT 和 SMD 一起工作，為用戶提供更快、更節(jié)能和更可靠的 PCB。

更小的尺寸、更快的生產(chǎn)速度和更輕的重量是 SMT 的主要吸引力，從而導(dǎo)致電子電路設(shè)計和生產(chǎn)變得更加容易，尤其是在復(fù)雜電路中至關(guān)重要。這種更高水平的自動化在整個電子制造業(yè)中節(jié)省了時間和資源。因此，即使存在開發(fā)新技術(shù)的可能性，SMT 無疑已經(jīng)確立了其相關(guān)性。