SMT(Surface Mount Technology)是表面安装技术的缩写或简称, 它是指通过一定的工艺、设备、材料将表面安装器件(SMD)贴装在PCB(或其它基板)表面,并进行焊接、清洗、测试而完成组装。
1.1 SMT工艺
1)按焊接方式,可分为再流焊和波峰焊两种类型。
2)按组装方式,可分为全表面组装、单面混装、双面混装三种方式
SMT 工艺流程一般为:PCB 质量检查→PCB预烘→丝印锡焊膏→检查丝印质量→贴装元件→检查贴装质量→回流焊→检查焊接质量。
1.2 SMT的特点
(1)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%。
(2)可靠性高、抗振能力强,焊点缺陷率低。
(3)高频特性好,减少了电磁和射频干扰。
(4)易于实现自动化,提高生产效率。
(5)降低成本达30%~50%。节省材料、能源、设备、人力、时间等。
2、SMT的发展现状与应用
2.1 SMT技术在现代通信设备上的应用
21世纪是信息时代,通信设备已经成为普通大众必备用具,包括手机电话、电脑等各类电子产品种类已经层出不穷。而电子通信设备研制开发的进步很大程度上依赖于组装技术的进步。之所以能够制造出各种各样体积小、功能强的现代通信设备,其中一个重要条件就是先进的电路组装技术,即表面安装技术。
2.2 SMT技术在超标量处理器中的应用
超标量技术是指CPU 在每个时钟周期内可以完成一条以上指令的并行执行技术。以超标量处理器为基础,引入SMT 技术,在基本不改变内部结构大小、不增加执行功能部件、沿用其大部分硬件资源为前提下,性能很大获得约50%的提升。然而,超标量处理器中一些结构或资源(如执行部件、取指带宽等)的沿用会使得这些资源被过度利用,变成新的瓶颈。SMT 技术还有很大的改进空间,通过进一步优化SMT 技术在超标量处理器中的应用规范,将会进一步提高处理器性能。
2.3 SMT技术在航空航天上的应用
我国航天事业的蓬勃发展,航空航天器的研究也日趋多样化、智能化、高精化。而SMT 技术具有使电子器件组装密度高、稳定性好等优点,在航天电子产品中的得到了很大的应用。航天遥感器今后向小型化、智能化、高可靠、长寿命方向发展的趋势与SMT 的特点相吻合SMD/SMC 产品,必然并应该作为我们设计时选择的产品之例。广泛推广和应用SMT 技术及其产品必将把航天产品性能和质量提高到更高的水平。
2.4 SMT技术在雷达设备上的应用
雷达作为一种防空侦查设备,在制导、空中打击等方面的应用具有重要的地位,而雷达的工作环境日渐恶化,防雷达武器的层出不穷,将雷达设设备的研制需求提出了更多的要求。SMT 技术具备多种优点,其再雷达上的应用可以解决很多技术上的难题。重量轻、可靠性高的表面安装电路模块,是雷达整机更轻、更小、性能指标更优。
2.5 SMT技术在智能断路器上的应用
断路器是一种能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流,并能关合、在规定的时间内承载和开断异常回路条件(包括短路条件)下的电流的开关装置。在保护电路,防止突发事件上起到了很大的作用。SMT技术的应用促使了现代断路器的智能化、小型化和多样化发展。将SMT组装工艺应用到智能型断路器的生产制造,是一个必然趋势。
3、SMT技术的发展趋势
SMT技术由SMT生产线、SMT设备、SMT封装元器件、SMT工艺材料等因素相辅相成的,所以SMT技术的发展则需要各个因素综合发展。
3.1 SMT 生产线的发展
3.1.1 SMT生产线朝信息集成的柔性生产环境方向发展
目前电子产品正向更新、更快、多品种、小批量的方向发展,这就要求SMT 的生产准备时间尽可能短,为达到这个目标就需要克服设计环节与生产环节联系相脱节的问题,而CIMS(计算机集成制造系统)的应用就可以完全解决这一问题。CIMS 是以数据库为中心,借助计算机网络把设计环境中的数据传送到各个自动化加工设备中,并能控制和监督这些自动化加工设备,形成一个包括设计制造、测试、生产过程管理、材料供应和产品营销管理等全部活动的综合自动化系统。
CIMS能为企业带来非常显著的经济效益:提高产品质量、设备有效利用率和柔性制造能力,大大缩短产品设计周期和投入市场时间等。正因为CIMS 具有这么多优点,所以可以预见CIMS 在SMT 生产线中的应用将会越来越广泛。
3.1.2 SMT生产线朝连线高效方向发展
高生产效率是衡量SMT生产线的重要性能指标,SMT生产线的生产效率体现在产能效率和控制效率。如今市场竞争异常激烈,高效是每一个行业都必须追求的目标。
3.1.3 SMT生产线向“绿色”环保方向发展
当今人们生活的地球已经遭到人们不同程度的损坏,以SMT 设备为主的SMT 生产线作为工业生产的一部分,毫无例外地会对我们的生存环境产生破坏。从电子元器件的包装材料、胶水、焊膏、助焊剂等SMT 工艺材料,到SMT 生产线的生产过程,无不对环境存在着这样或那样的污染,SMT 生产线越多、规模越大,这种污染也就越严重,因此,全新SMT 生产线正朝绿色生产线(green line)方向发展。这就提示我们,SMT生产线不仅要考虑生产规模和生产能力,还要考虑SMT 生产对环境的影响,从SMT 建线设计、SMT 设备选型、工艺材料选择、环境与物流管理、工艺废料的处理及全线的工艺管理,全面考虑环保的要求。绿色生产线同样是SMT 生产线未来的发展方向。
3.2 设备的发展
SMT设备的更新和发展代表着表面组装技术的水平,新的SMT设备的发展朝高效、灵活、智能、环保等方向发展,这是市场竞争所决定的,也是科技进步所要求的。
3.3 SMT 封装元器件的发展
SMT 封装元器件主要有表面贴装元器件(SMC)、表面贴装器件(SMD) 和表面贴装电(SMB)。
(1) SMC朝微型化大容量方向发展。近年来,SMC的规格为01005,在体积微型化的同时向大容量方向发展。
(2) SMD朝小体积、多引脚方向发展。SMD经历了由大体积、少引脚朝大体积、多引脚方向发展,现在已经开始由大体积、多引脚朝小体积、多引脚方向发展,例如BGA 向CSP 方向发展。FC 的应用将越来越多。
(3) SMB朝多层、高密度、高可靠性方向发展。随着电子组装朝更高密度方向发展,SMB 朝多层、高密度、高可靠性方向发展,许多SMB 的层数已多达十几层甚至更多,多层的柔性SMB也有较快的发展。
3.4 SMT工艺材料的发展
常用的SMT工艺材料包括:条形焊料、膏状焊料、助焊剂等。
对于焊料,目前提出比较高的呼声是使用无铅焊料,这主要的原因是因为铅对人体有害。处于环保考虑,无铅焊料是目前乃至将来一段时间内的主流。
助焊剂的作用是清除金属表面的氧化物、保持干净表面不再氧化、热传导等。基于环保和成本等各方面因素考虑,免清洗焊接技术是一项将材料、设备、工艺、环境和人力因素结合在一起的综合性技术,它的产生推动了制造工艺技术的变革,而它的推广则影响着相关产业的方方面面。将管理因素和技术因素有机结合,是这项技术投入实施的重要一环。随着相关技术的发展和研究人员的不懈努力,必将为21世纪的免清洗焊接技术赋予新的内容。也为SMT技术注入新的力量。
从前面的介绍中我们不难发现, SMT 技术总体趋势正朝着更高效率、多功能、智能化方向发展, 随着电子工业的飞速发展, 更多激动人心的新技术必将应用到SMT技术领域中,反过来SMT技术的新发展又有力地推动着电子组装业的发展,进而推动着电子技术的发展,从而形成一种相互促进、协调发展密不可分的关系。
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