表面貼裝技術(shù)（SMT）是一種將電氣元件直接安裝在印刷電路板（PCB）表面的方法。以這種方式安裝的電氣元件被稱為表面貼裝器件（SMD）。在工業(yè)上，這種方法已經(jīng)在很大程度上取代了安裝元件的通孔技術(shù)結(jié)構(gòu)方法，這在很大程度上是因?yàn)楸砻尜N裝技術(shù)可以提高制造的自動(dòng)化程度，從而降低成本并提高質(zhì)量。它還允許在一定面積的基材上安裝更多的元件。這兩種技術(shù)都可以用在同一塊電路板上，通孔技術(shù)通常用于不適合表面安裝的元件，如大型變壓器和熱沉式功率半導(dǎo)體。

一個(gè)SMT元件通常比它的通孔元件要小，因?yàn)樗休^小的引線或根本沒有引線。它可能有短引腳或各種樣式的引線、平觸點(diǎn)、焊球矩陣（BGA）或元件主體上的端點(diǎn)。

SMT技術(shù)的歷史

表面安裝最初被稱為 “平面安裝”[1]。

表面貼裝技術(shù)是在20世紀(jì)60年代發(fā)展起來(lái)的。到1986年，表面貼裝元件最多只占市場(chǎng)的10%，但迅速得到普及。[2] 到90年代末，絕大多數(shù)的高科技電子印刷電路組件都由表面貼裝器件主導(dǎo)。這項(xiàng)技術(shù)的大部分開創(chuàng)性工作是由IBM完成的。IBM于1960年在一臺(tái)小型計(jì)算機(jī)上首次展示的設(shè)計(jì)方法后來(lái)被應(yīng)用于運(yùn)載火箭數(shù)字計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)被用于指導(dǎo)所有土星IB和土星V運(yùn)載工具的儀器單元。元器件變得更小了，元件放置在電路板的兩邊，表面安裝比通孔安裝更普遍，允許更高的電路密度和更小的電路板，反過(guò)來(lái)，包含電路板的機(jī)器或子組件。

通常情況下，焊料的表面張力足以將零件固定在電路板上；在極少數(shù)情況下，如果零件的焊盤面積超過(guò)每平方英寸30克的限制，電路板底部或 “第二 “面的零件可以用一點(diǎn)粘合劑固定，以防止零件在回流爐中掉落。另外，如果首先對(duì)SMT部件進(jìn)行回流焊接，然后使用選擇性焊接掩模來(lái)防止固定這些部件的焊料在波峰焊中回流和部件漂浮，那么SMT和通孔部件可以在電路板的同一面進(jìn)行焊接，而不需要粘合劑。表面貼裝技術(shù)可以很好地實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化，減少勞動(dòng)力成本并大大提高生產(chǎn)效率。

相反，表面貼裝技術(shù)并不適合手工或低自動(dòng)化制造，對(duì)于一次性原型設(shè)計(jì)和小規(guī)模生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，手工或低自動(dòng)化制造更經(jīng)濟(jì)、更快捷，這也是許多通孔元件仍在生產(chǎn)的原因之一。一些SMD可以用溫度控制的手動(dòng)烙鐵進(jìn)行焊接，但不幸的是，那些非常小的或引線間距太細(xì)的SMD不可能在沒有昂貴的熱風(fēng)焊接回流設(shè)備的情況下進(jìn)行手動(dòng)焊接[可疑-討論]。SMD的尺寸和重量可達(dá)四分之一至十分之一，成本為同等通孔零件的二分之一至四分之一，但另一方面，某個(gè)SMT零件和同等通孔零件的成本可能相當(dāng)接近，不過(guò)很少有SMT零件更昂貴的情況。

SMT技術(shù)如何實(shí)現(xiàn)的？

貼片

在需要放置元件的地方，印刷電路板通常有平坦的、通常是錫鉛、銀或鍍金的無(wú)孔銅墊，稱為焊盤。錫膏，一種粘性的助焊劑和微小焊料顆粒的混合物，首先用不銹鋼或鎳網(wǎng)板用絲網(wǎng)印刷工藝涂在所有焊墊上。它也可以通過(guò)一個(gè)噴射打印機(jī)制來(lái)應(yīng)用，類似于噴墨打印機(jī)。粘貼后，電路板進(jìn)貼片機(jī)，被放置在傳送帶上。要放置在電路板上的元件通常以料盤的形式運(yùn)送到生產(chǎn)線上。一些大型的集成電路被裝在無(wú)靜電托盤中運(yùn)送。數(shù)控取放機(jī)將零件從帶子、管子或托盤上取下，并將它們放在PCB上。

焊接

然后，電路板被輸送到回流焊爐中。它們首先進(jìn)入預(yù)熱區(qū)，在那里，電路板和所有部件的溫度被逐漸均勻地提高，以防止熱沖擊。然后，電路板進(jìn)入一個(gè)溫度足夠高的區(qū)域，以熔化焊膏中的焊料顆粒，將元件引線與電路板上的焊盤結(jié)合起來(lái)。熔化的焊料的表面張力有助于保持元件的位置，如果焊墊的幾何形狀設(shè)計(jì)正確，表面張力會(huì)自動(dòng)使元件在其焊墊上對(duì)齊。

有許多回流焊料的技術(shù)。一種是使用紅外線；這被稱為紅外線回流。另一種是使用熱氣對(duì)流。另一種技術(shù)是具有高沸點(diǎn)的特殊氟碳液體，它使用一種叫做氣相回流的方法，這種技術(shù)又開始流行起來(lái)。由于對(duì)環(huán)境的關(guān)注，這種方法逐漸失寵，直到無(wú)鉛立法出臺(tái)，要求對(duì)焊接進(jìn)行更嚴(yán)格的控制。在2008年底，對(duì)流焊接是最流行的回流技術(shù)，使用標(biāo)準(zhǔn)空氣或氮?dú)?。每種方法都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。使用紅外線回流焊，電路板設(shè)計(jì)者必須將電路板鋪設(shè)好，使短的元件不會(huì)落入高的元件的陰影中。如果設(shè)計(jì)者知道生產(chǎn)中會(huì)使用氣相回流焊或?qū)α骱?，那么元件的位置就不?huì)受到太多限制。在回流焊之后，某些不規(guī)則的或熱敏感的元件可以通過(guò)手工安裝和焊接，或者在大規(guī)模自動(dòng)化生產(chǎn)中，通過(guò)聚焦紅外光束（FIB）或局部對(duì)流設(shè)備進(jìn)行焊接。

如果電路板是雙面的，那么這個(gè)印刷、放置、回流焊的過(guò)程可能會(huì)重復(fù)進(jìn)行，使用焊膏或膠水來(lái)固定元件的位置。如果使用波峰焊工藝，那么在加工前必須將部件粘在電路板上，以防止它們?cè)诠潭ㄋ鼈兊暮父嗳诨瘯r(shí)浮出。

清洗

在焊接之后，可以對(duì)電路板進(jìn)行清洗，以去除助焊劑的殘留物和任何可能使間隔較近的元件引線短路的雜散焊球。松香助焊劑是用碳氟化合物溶劑、高閃點(diǎn)碳?xì)浠衔锶軇┗虻烷W點(diǎn)溶劑，如檸檬烯(從橘子皮中提取)去除的，這需要額外的沖洗或干燥循環(huán)。水溶性助焊劑是用去離子水和洗滌劑去除的，然后用空氣噴灑來(lái)快速去除殘留的水。然而，大多數(shù)電子組件是采用 “免清洗 “工藝制造的，其中助焊劑的殘留物被設(shè)計(jì)為留在電路板上，因?yàn)樗鼈儽徽J(rèn)為是無(wú)害的。這節(jié)省了清洗的成本，加快了制造過(guò)程，并減少了浪費(fèi)。然而，一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)應(yīng)用使用非常高頻率的時(shí)鐘信號(hào)（超過(guò)1GHz）時(shí)，即使使用 “免清洗 “工藝，也建議對(duì)組件進(jìn)行清洗。另一個(gè)清除 “免清洗 “殘留物的原因是為了提高保形涂料和底部填充材料的附著力。[6] 不管這些PCB是否清洗，目前的行業(yè)趨勢(shì)表明，要仔細(xì)審查采用 “免清洗 “的PCB組裝工藝，因?yàn)闅埩粼谠蜕漕l屏蔽下的焊劑可能會(huì)影響表面絕緣電阻（SIR），特別是在高元件密度板上。

某些制造標(biāo)準(zhǔn)，如IPC–連接電子工業(yè)協(xié)會(huì)編寫的標(biāo)準(zhǔn)，要求清潔，無(wú)論使用何種焊劑類型，以確保徹底清潔電路板。正確的清潔可以去除所有的焊劑痕跡，以及肉眼看不見的灰塵和其他污染物。免清洗或其他焊接工藝可能會(huì)留下 “白色殘留物”，根據(jù)IPC的說(shuō)法，這些殘留物是可以接受的，”只要這些殘留物被鑒定和記錄為良性。”[8] 然而，雖然符合IPC標(biāo)準(zhǔn)的商店被期望遵守該協(xié)會(huì)關(guān)于電路板狀況的規(guī)則，但并非所有生產(chǎn)設(shè)施都適用IPC標(biāo)準(zhǔn)，也沒有要求它們這樣做。此外，在一些應(yīng)用中，如低端電子產(chǎn)品，這種嚴(yán)格的制造方法在費(fèi)用和時(shí)間上都是過(guò)剩的。

最后，對(duì)電路板進(jìn)行目視檢查，看是否有丟失或錯(cuò)位的元件和焊料橋接。如果需要，它們會(huì)被送到一個(gè)返工站，由人類操作員修復(fù)任何錯(cuò)誤。然后，它們通常被送到測(cè)試站（在線測(cè)試和/或功能測(cè)試），以驗(yàn)證它們是否正常運(yùn)行。

自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)（AOI）系統(tǒng)通常用于PCB制造。這項(xiàng)技術(shù)已被證明對(duì)工藝改進(jìn)和質(zhì)量成就非常有效