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SMT基础知识 - 什么是SMT?SMT是什么?

发布时间:2023-08-02 16:06:56  浏览次数:

什么是表面贴装技术?


表面贴装技术 就是SMT(Surface Mount Technology 的缩写),是目前电子组装行业里最流行的一种技术和工艺。它是一种将无引脚或短引线表面组装元器件(简称SMC/SMD,中文称片状元器件)安装在印制电路板(Printed Circuit Board,PCB)的表面或其它基板的表面上,通过回流焊或波峰焊等方法加以焊接组装的电路装联技术。
表面贴装技术 Surface Mount Technology  同义词: 表面安装技术;表面组装技术 


SMT表面贴装技术的特点 :


组装密度高、电子产品体积小、重量轻,贴片元件的体积和重量只有传统插装元件的1/10左右,一般采用SMT之后,电子产品体积缩小 
40%~60%,重量减轻60%~80%。
可靠性高、抗振能力强。焊点缺陷率低。
高频特性好。减少了电磁和射频干扰。

易于实现自动化,提高生产效率。降低成本达30%~50%。 节省材料、能源、设备、人力、时间等。


SMT表面贴装技术的组成 


总的来说,SMT包括表面贴装技术、表面贴装设备、表面贴装元器件、SMT管理


为什么要用SMT 


电子产品追求小型化,以前使用的穿孔插件元件已无法缩小。
电子产品功能更完整,所采用的集成电路(IC)已无穿孔元件,特别是大规模、高集成IC,不得不采用表面贴片元件。 
产品批量化,生产自动化,厂方要以低成本高产量,出产优质产品以迎合顾客需求及加强市场竞争力 
电子元件的发展,集成电路(IC)的开发,半导体材料的多元应用。

电子科技革命势在必行,追逐国际潮流。


SMT表面贴装技术工艺流程


印刷 (红胶/锡膏) --> 检测 (可选SPI自动或者目视检测) --> 贴装 (先贴小器件后贴大器件:高速Chip贴片机+多功能集成电路贴片机) --> 检测 (可选AOI自动光学或目视检测) --> (红胶固化) --> 回流焊接 (采用热风回流焊进行表面贴装元件焊接) --> 检测 (可分AOI 光学检测外观及功能性测试检测) --> 维修 (使用工具:焊台及热风拆焊台等) --> 插件 (通孔元器件自动插件或手工插件) -->  波峰焊接  (采用波峰焊进行通孔插件焊接) --> (清洗) --> 检测 (可选AOI自动光学或目视检测) --> 维修 (使用工具:焊台及热风拆焊台等) --> 分板 (手工或者分板机进行分板) -->  检测 (可分ICT在线测试及FCT功能性测试检测) --> 维修 (使用工具:焊台及热风拆焊台等) 


工艺流程简化为:印刷 => 贴片 => 焊接 => 检修 

锡膏印刷:其作用是将焊膏或贴片胶漏印到PCB的焊盘上,为元器件的焊接做准备。所用设备为印刷机(锡膏印刷机),位于SMT生产线的最前端。

点胶:因现在所用的电路板大多是双面贴片,为防止二次回炉时投入面的元件因锡膏再次熔化而脱落,故在投入面加装点胶机,它是将胶水按需求量到PCB的固定位置上,其主要作用是将元器件固定到PCB板上,为后续波峰焊接做好准备。所用设备为点胶机,位于SMT生产线的最前端或检测设备的后面。有时由于客户要求产出面也需要点胶, 而现在很多小工厂都不用点胶机,若投入面元件较大时用人工点胶。


元件贴装:其作用是将表面组装元器件准确安装到PCB的固定位置上,精度要求比较高。所用设备一般为全自动贴片机,位于SMT生产线中印刷机的后面。


胶水固化:其作用是将贴片胶固化,从而使表面组装元器件与PCB板牢固粘接在一起,为后续波峰焊接做好准备。所用设备为固化炉,位于SMT生产线中贴片机的后面。 


回流焊接:其作用是将焊膏焊料二次融化,使表面组装元器件与PCB板牢固焊接在一起,故称回流焊接。所用设备为回流焊炉,位于SMT生产线中贴片机的后面,对于温度控制要求相当严格,需要进行温度量测管控,所量测的温度以回流曲线(reflow profile)的形式体现。


插件:其作用是将通孔元器件准确安装到PCB的固定位置上,精度要求相对较低。所用设备为自动插件机或人手插件,位于SMT生产线中回流炉的后面,可连接或分离。 


波峰焊接:其作用是让插件板的焊接面(包括已固化的红胶面)直接与高温液态锡接触达到焊接目的,其高温液态锡保持一个斜面,并由特殊装置使液态锡形成一道道类似波浪的现象,所以叫"波峰焊"。所用设备为波峰焊机,位于SMT生产线中插件线的后面。


清洗:其作用是将组装好的PCB板上面的对人体有害的焊接残留物如助焊剂等除去。早期工艺,现在因焊料基本实现了免清洗,除了在一些对清洁度要求很严格的行业如汽车或军品上仍有需求,通常此工艺基本已淘汰。所用设备为清洗机,位置可以不固定,可以在线,也可不在线。


检测:其作用是对组装好的PCB板进行焊接质量和装配质量的检测。所用设备有放大镜、显微镜、在线测试仪(ICT)、飞针测试仪、自动光学检测(AOI)、X-RAY检测系统、功能测试仪等。位置根据检测的需要,可以配置在生产线需要进行质量管控的地方。


返修:其作用是对检测出现故障的PCB板进行返工。所用工具为烙铁、返修工作站等。配置在生产线中任意适合的位置。


分板:其作用对多连板PCBA进行切分,使之分开成单独个体,一般采用V-Cut 与机器切割方式。

发展趋势

目前,封装技术的定位已从连接、组装等一般性生产技术逐步演变为实现高度多样化电子信息设备的一个关键技术。更高密度、更小凸点、无铅工艺等需要全新的封装技术,更能适应消费电子产品市场快速变化的需求。 封装技术的推陈出新,也已成为半导体及电子制造技术继续发展的有力推手,并对半导体前道工艺和表面贴装技术的改进产生着重大影响。如果说倒装芯片凸点生成是半导体前道工艺向后道封装的延伸,那么,基于引线键合的硅片凸点生成则是封装技术向前道工艺的扩展。 


在整个电子行业中,新型封装技术正推动制造业发生变化,市场上出现了将传统分离功能混合起来的技术手段,正使后端组件封装和前端装配融合变成一种趋势。不难观察到,面向部件、系统或整机的多芯片组件封装技术的出现,彻底改变了只是面向器件的概念,并很有可能会引发SMT产生一次工艺革新。


元器件是SMT技术的推动力,而SMT的进步也推动着芯片封装技术不断提升。片式元件是应用最早、产量最大的表面贴装元件,自打SMT形成后,相应的IC封装则开发出了适用于SMT短引线或无引线的LCCC、PLCC、SOP等结构。四侧引脚扁平封装(QFP)实现了使用SMT在PCB或其他基板上的表面贴装,BGA解决了QFP引脚间距极限问题,CSP取代QFP则已是大势所趋,而倒装焊接的底层填料工艺现也被大量应用于CSP器件中。 


随着01005元件、高密度CSP封装的广泛使用,元件的安装间距将从目前的0.15mm向0.1mm发展,这势必决定着SMT从设备到工艺都将向着满足精细化组装的应用需求发展。但SiP、MCM、3D等新型封装形式的出现,使得当今电子制造领域的生产过程中遇到的问题日益增多。

由于MCM技术是集混合电路、SMT及半导体技术于一身的集合体,所以我们可称之为保留器件物理原型的系统。多芯片模组等复杂封装的物理设计、尺寸或引脚输出没有一定的标准,这就导致了虽然新型封装可满足市场对新产品的上市时间和功能需求,但其技术的创新性却使SMT变得复杂并增加了相应的组装成本。


可以预见,随着无源器件以及IC等全部埋置在基板内部的3D封装最终实现,引线键合、CSP超声焊接、PoP(堆叠装配技术)等也将进入板级组装工艺范围。所以,SMT如果不能快速适应新的封装技术则将难以持续发展。