SMT制造你需要知道的全部

簡介

表面貼裝技術（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。由于其成本和質量效率，SMT在行業中變得備受追捧。

什么是表面貼裝技術（SMT）？ 表面貼裝技術（SMT）是一種裝配和生產方法，將電子元件直接應用到印刷電路板（PCB）的表面上。這個過程允許自動化生產完成更多所需的組裝工作以創建一個工作板。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（Planar Mounting），SMT在1960年代由IBM首次開發和應用于構建小型計算機，成為其前身——插針式技術的替代品。不過，直到1986年表面貼裝元件實現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已經可以在絕大多數高科技印制電路組件（PCA）中找到了。


SMT組件設計成有小選項卡，焊錫可以應用于將SMD附加到PCB的表面上。在插針式技術時代，成分通過在PCB上鉆孔得到裝配。孔的大小設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。這顯著縮短了設備組裝的過程。

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

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

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生產過程的要求，這些階段在以下概述中得到了進一步分析：

1.SMC和PCB準備

這是在SMCs進行選擇和PCB設計的初步階段。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PCB上焊墊的預定位置，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行適當的檢查。

2.焊膏印刷

這是SMT過程中的關鍵階段。在這個階段，印刷機使用預制模板和擠壓板（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量的焊膏。否則，當在回流爐中熔化焊料時，就不會建立連接。在電子制造行業中，回流爐是一種用于將電子元件放置在印刷電路板（PCBs）上的電子加熱設備，用于表面貼裝技術（SMT）。

3.組件安置

接下來，使用拾放機在 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，并將其放置在其設計位置。 PCB 被運送在傳送帶上，同時電子元器件由快速準確的機器放置在上面，其中一些機器可以每小時放置 80,000 個單獨的組件。
在這個過程中需要精度，因為放錯位置的元器件會導致昂貴和耗時的重新修復。

4.熱風焊接

在 SMC 被放置之后，PCB 然后被傳送到回流焊接烤箱中，其中經過以下區域以進行焊接過程：
預熱區：這是烤箱中的第一個區域，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，直到進入 140℃-160℃。
浸泡區：在這里，板將保持在 140℃ 和 160℃ 之間的溫度下 60-90 秒。
回流區：然后，板進入一個區域，該區域的溫度以每秒 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：這是最后的部分，確保焊料在離開加熱區后凍結，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。如果發現任何缺陷，就會修復這些缺陷，然后將產品存儲。用于 SMT 檢查的常見方法包括使用放大鏡、自動光學檢測、飛針測試儀、X-ray 檢測等。 機器代替肉眼進行有效快速的結果。

SMT：優點和缺點
SMT 已經在 PCB 組裝 (PCBA)、PCB 制造和電子生產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。
板子更小，更輕。
使用傳統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。
即使在同一板上，可以與通孔元件共存。
相同空間內具有更多的 SMD 組件，或者在更小的框架中使用相同數量的組件，從而提高了密度。
材料成本低廉。
簡化了生產過程，降低了生產成本。

相反，SMT 對電子制造的不利影響包括：

小規模的生產。
易于因脆弱而破裂。
對焊接技術有高要求。
安裝組件時很容易掉落或損壞。
非常難以進行目測檢查。
由于微型化和數量眾多的焊接點類型，使得過程和檢查變得更加復雜。
需要大量投資于設備，如 SMT 機器。
技術復雜性需要高的培訓和學習成本。
快速發展需要持續跟進。

SMT vs SMD SMT 和 SMD 經常被誤解并同時使用。實際上，任何技術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 元件之間的區別非常重要。
簡單來說，SMT 是技術中的過程，而 SMD 是技術中涉及的設備。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。這些元件有時也被稱為表面貼裝器件或 SMD。它們被設計成安裝在印刷電路板 (PCB) 上。
SMD 構件使得設備生產更快、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更多電路。這種微型化是 SMD 的主要特點。
SMT 和 SMD 一起工作，為用戶提供更快、更節能和更可靠的 PCB。

更小的尺寸、更快的生產速度和更輕的重量是 SMT 的主要吸引力，從而導致電子電路設計和生產變得更加容易，尤其是在復雜電路中至關重要。這種更高水平的自動化在整個電子制造業中節省了時間和資源。因此，即使存在開發新技術的可能性，SMT 無疑已經確立了其相關性。