電子元件的快速小型化導(dǎo)致了越來越小的設(shè)備幾何形狀，即使性能和計(jì)算能力不斷提高。

表面安裝技術(shù)（又名SMT）使半導(dǎo)體工程師能夠?qū)⒏嗟慕M件安裝到同一塊印刷電路板（PCB）上。本文將概述這些組件的工作方式以及它們的好處，應(yīng)用領(lǐng)域和局限性。

什么是SMT？

SMT是一種電子組裝技術(shù)，其中的組件直接安裝到PCB上，而不是將它們插入到板上的插槽中（也稱為“通孔技術(shù)”或THT）。IBM在1960年代率先使用表面安裝組件來為NASA航天飛機(jī)的運(yùn)載火箭數(shù)字計(jì)算機(jī)（LVDC）進(jìn)行開創(chuàng)性工作。如今，SMT幾乎用于所有類型的電子應(yīng)用中。

表面貼裝器件（SMD）是使用SMT工藝生產(chǎn)的電子組件。示例包括無源元件，例如電阻器，芯片電感器，瞬態(tài)電壓抑制（TVS）二極管和陶瓷電容器。與通孔器件不同，SMD的引線端子最少，從而允許制造商進(jìn)一步縮小它們的尺寸。

SMD設(shè)計(jì)與制作

選擇所需的組件后，該過程從設(shè)計(jì)工程師開始制定原理圖或布局，以顯示每個(gè)組件在板上的位置。PCB設(shè)計(jì)是使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）工具的基于軟件的過程。經(jīng)過多次迭代，工程師將最終原理圖發(fā)送給PCB制造商進(jìn)行制造，并提供所需的組件。

打包

SMD附帶多種包裝。最常見的類型是標(biāo)準(zhǔn)卷帶包裝或切割帶包裝。對于前者，制造商將SMD的單位裝入纏繞在底座上的連續(xù)壓紋帶上的小口袋中，以便于運(yùn)輸。

EIA標(biāo)準(zhǔn)481包含此包裝類型的規(guī)范。另一方面，切割帶包裝可將SMD用短條帶交付。替代包裝包括管和托盤。

安裝樣式

表面安裝元件通常包含從包裝的側(cè)面或在主體上延伸的各種樣式（例如“ J”形和“鷗翼”類型）的小型引線觸點(diǎn)（引腳）。在某些變型中（例如，球柵陣列或BGA SMD），引線觸點(diǎn)以網(wǎng)格圖案的形式位于設(shè)備下方。安裝技術(shù)取決于不同封裝的SMD的引腳配置和引腳數(shù)。

SMT焊接

將SMD焊接到PCB上的兩種標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)是回流焊接和波峰焊接。

回流焊

回流焊接是將SMD附著到PCB上最廣泛采用的技術(shù)之一。這個(gè)想法是通過四個(gè)階段創(chuàng)建高完整性焊點(diǎn)：

將PCB，焊膏（焊劑和助焊劑的混合物）和SMD本身預(yù)熱到特定溫度（即“浸泡”或“保持”溫度）

使預(yù)熱的材料進(jìn)入特定溫度的第二個(gè)60到120秒的均熱區(qū)，直到整個(gè)組件達(dá)到熱平衡

組件進(jìn)入“回流區(qū)”，在此過程中，SMD周圍的焊料會(huì)在過程的最高允許溫度（即峰值）下熔化，而不會(huì)對任何組件造成熱損壞。使用具有獨(dú)特?zé)崆€設(shè)置的回流焊爐進(jìn)行回流焊接，以精確且可預(yù)測的方式分配熱量。

以特定速率冷卻整個(gè)組件，以使焊接點(diǎn)固化。

波峰焊

波峰焊是大規(guī)模PCB制造的理想選擇，適用于表面安裝和通孔組件。它通常涉及以下階段：

在PCB上噴焊劑以消除PCB表面的氧化物，防止熱處理過程中的二次氧化，并降低焊膏的表面張力。

預(yù)熱PCB

將PCB穿過波峰焊機(jī)以施加焊料

控制PCB到室溫的冷卻

檢驗(yàn)與質(zhì)量控制

在將SMD焊接到PCB上之后，必須測試焊接接頭的完整性。自動(dòng)光學(xué)檢查（AOI）機(jī)器適用于此目的。AOI機(jī)器具有側(cè)面和朝下的攝像頭，用于查看PCB，以識(shí)別常見的焊接問題，例如焊料或間隙不足，焊料橋接，焊球，抬起的銷釘。工程師還可以進(jìn)行目視檢查以發(fā)現(xiàn)焊接問題。

SMT的優(yōu)勢

與THT相比，SMT具有許多優(yōu)點(diǎn)，包括：

降低制造成本

高度重復(fù)性，減少錯(cuò)誤

優(yōu)化板空間

SMT組件的兩面均可焊接

由于板上的組件密度更高，因此實(shí)現(xiàn)了更高的PCB復(fù)雜性

表面安裝元件比通孔類型便宜

表面貼裝技術(shù)的局限性

盡管在電子工業(yè)中提供了許多好處，但表面貼裝技術(shù)仍存在一些局限性。首先，SMT不適合承載高電能或產(chǎn)生大量熱量的組件，因?yàn)榭赡軙?huì)損害焊料的完整性。而且，它不適用于大批量或中試規(guī)模的制造。而且，由于SMT組件的尺寸很小，因此很難維修，通常需要專門的技術(shù)知識(shí)，昂貴的停機(jī)時(shí)間和復(fù)雜的設(shè)備。

表面貼裝技術(shù)的意義

表面貼裝技術(shù)是一種突破性方法，將在未來很多年繼續(xù)影響電子設(shè)計(jì)。它的主要好處是，它可以將大量組件集成到同一塊PCB中，同時(shí)保持高度的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性。與通孔元件一起使用時(shí)，SMD有助于增加設(shè)計(jì)復(fù)雜度，同時(shí)節(jié)省寶貴的電路板空間。
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