两种主要的电子组装方法之一：表面贴装技术 - 深圳电子元件展

在电子组装中，您通常会处理两种主要的组件组装方法：表面贴装技术 (SMT) 组装和通孔组装 (THT)。

SMT 组装是一种将元件直接放置到印刷电路板 (PCB) 上的技术。这种有效的方法可以生产出包装密集但重量更轻的最终产品。

相比之下，通孔组装已经存在了一段时间。在此，将组件插入 PCB 上预先钻好的孔中，然后从底部进行波峰焊接以填充孔并建立必要的互连。这种差异虽然看起来很小，但却改变了很多事情，例如电路板设计、使用的材料和工艺、散热以及相关的劳动力和设置成本。

这就是本指南的用武之地。它旨在帮助您了解 SMT 和 THT 之间的区别，以便您可以为下一个项目选择最佳方法。此外，它还提供了一些设计 SMT 板设计的有用技巧，以确保它们易于组装。

了解 SMT PCB 组装的基础知识

SMT 组装是指通过批量回流焊工艺将元件直接安装到印刷电路板表面来组装电子产品的过程。

该过程从在 PCB 上涂抹焊膏开始。随后，将组件战略性地放置到板上。然后通过回流焊炉以受控方式加热整个组件。热量导致焊膏熔化或“回流”，从而在元件和 PCB 之间建立连接。冷却后，焊料凝固，在元件和 PCB 之间形成牢固的结合。

SMT 组装高度自动化。这可以显着降低大批量生产的劳动力成本。然而，对于较小的操作，此方法可能效率较低。此外，需要熟练的工人来管理复杂的设备和执行任何所需的手动返工。

SMT 中使用的元件称为表面贴装器件 (SMD) 或表面贴装元件 (SMC)。与传统元件不同，SMD 具有独特的封装。它们的底面没有有线引线，而是具有小型金属或陶瓷触点，使它们能够直接焊接到 PCB 上的焊盘上。这种独特的封装赋予 SMD 某些特性：

• 它们比常规组件更小、更轻。

• 它们的引线长度较短，从而降低了电感和电容，从而提高了电气性能。

• SMD 更容易受到与湿气相关的裂纹的影响。

SMT 组装主要分为三种类型：

• I 型：该类型仅使用 SMD。元件可以安装在 PCB 的一侧（单面）或两侧（双面）。

• II 型：此类型混合使用 SMD 和通孔元件。当某些组件无法以 SMD 形式提供时，通常会使用它。这种装配类型的制造最为复杂，因为它有许多工艺步骤。

• 类型 III：此类型仅用表面贴装元件替换分立元件（如二极管或电阻器）。通常，这些分立的表面贴装元件固定在 PCB 的下侧，而 THT 元件则放置在上侧。

SMT 装配具有多种设计和制造优势，例如：

高元件密度： SMT 组装允许每平方英寸 PCB 空间容纳更多元件，因为 SMD 元件很小并且可以放置在电路板的两侧。这有利于更复杂的电路设计，而无需扩大 PCBA。

减轻重量： SMT 元件的重量比传统元件轻十倍。这种减重对于航空航天领域尤其重要，减重是关键。

改进的电气性能：表面贴装封装具有较低的寄生效应（不需要的电感和电容元件）。这会减少传播延迟并降低噪声，并且随着时钟速度的增加，这种改进的电气性能变得更加重要和关键。

更轻松的自动化： SMT 与自动化组装流程高度兼容。自动取放机器可以比人类更快、更准确地放置组件，从而大大加快装配过程。这有助于减少原型设计所需的时间并提高可扩展性。

成本效率： SMT 组装由于减少了钻孔，可以降低电路板成本。更少的钻孔也有利于板上走线的布线。

SMT组装的缺点

虽然 SMT 组装具有许多优势，但仍需牢记以下几个挑战：

质量控制挑战：由于表面贴装装配工艺的高速、自动化特性，装配线中的问题可能会在检测到问题之前导致大量有缺陷的装配。

维修或更换困难：表面贴装元件尺寸小，SMT板密度高，更换或维修困难。此外，手动目视检查具有挑战性，需要自动化检查设备，这会增加总体生产成本。

对焊点的依赖：与通孔技术相比，SMT 在机械和电气连接方面更依赖于焊点。因此，这些接头中的任何缺陷都会损害组件的可靠性。

零件识别困难：表面贴装元件较小，通常使得清晰的标记具有挑战性，特别是在无源元件上。如果设备混淆，这可能会导致问题。它们需要被积极识别或丢弃。

热和湿气敏感性增加：表面贴装封装在焊接过程中会遇到比通孔元件更高的温度，如果元件没有充分适应这些温度，则可能会导致热应力。此外，某些类型的 SMT 元件也很容易吸收水分，在焊接过程中迅速加热时，可能会导致内部损坏，出现一种称为“爆米花”的现象。

严格的清洁度要求：表面贴装元件放置在非常靠近基板表面的位置，间隙比通孔封装更小。这需要严格的过程控制，以确保清洁度并防止可能破坏组装和性能的污染。

确定 SMT 对不同应用的适用性

表面贴装技术并不能作为适用于所有情况的通用解决方案。与任何技术一样，它在特定应用中表现出色，但在其他应用中可能不是最佳选择。那么，您的项目什么时候适合考虑SMT？

高速、高密度应用： SMT 在需要高密度电子元件的情况下特别有利。此类设备显着受益于 SMT 将更多组件安装到印刷电路板上的能力，如果需要，还可以在两侧安装。

轻质、紧凑的设备：使用 SMT 元件可减少整个设备的重量和尺寸。这对于重量和外形因素很重要的应用非常有利，例如航空航天应用、无人机和便携式设备。

大批量、低成本生产：从电子制造的角度来看，SMT 装配线提供速度和精度。所涉及的自动化可以大大缩短生产时间，从而实现大批量成品板的高效制造。对于成本效益至关重要的批量生产设备，SMT 具有显着的优势。

可靠性和性能驱动的应用： SMT 组件中更小的元件和更短的信号路径可以提高速度和信号质量性能。此外，减少钻孔需求可以增强成品组件的结构完整性，从而提高其可靠性。

然而，SMT 可能并不总是最佳选择。SMT 严重依赖自动化机械，因此不太适合手动组装场景或单独的原型开发。对于业余爱好者或在原型设计环境中，通孔技术可能更方便，因为它与手动组装技术兼容。