SMT的核心思想可以概括为一句话：将无引脚或短引线的电子元器件，直接贴装印制电路板（PCB）的表面焊盘上，通过回流焊或波峰焊等工艺实现焊接连接。
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这与传统的通孔插装技术形成鲜明对比，THT需要将元件的引线穿过PCB上的孔,然后在另一面进行焊接。
SMT的技术原理是一个系统工程,主要由以下几个核心环节和技术组成：
核心原理：从“插入”到“贴装”的转变
要理解SMT的原理,首先要理解其与传统THT的根本区别：
| 特性 | SMT (表面贴装技术) | THT (通孔插装技术) |
|---|---|---|
| 元件形态 | 无引脚或短引线，体积小、重量轻。 | 有长引线，体积大、重量重。 |
| 安装方式 | 贴装在PCB表面。 | 插入PCB的通孔中。 |
| 焊接方式 | 回流焊（主要）、波峰焊（辅助）。 | 波峰焊（主要）。 |
| PCB设计 | 表面焊盘，无需钻孔。 | 需要钻孔，孔径与引线匹配。 |
| 电气性能 | 寄生电容/电感小，高频特性好。 | 寄生参数大，高频性能差。 |
| 生产效率 | 高密度、自动化程度高，生产效率高。 | 相对较低，手工操作多。 |
SMT的核心原理就是实现了电子元器件的微型化、PCB的布线密度最大化以及生产过程的高度自动化。
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SMT的核心技术环节与原理
SMT的生产线通常被称为SMT产线，其工艺流程清晰地展示了其技术原理,一个典型的SMT产线包括以下关键步骤：
印刷锡膏
这是SMT的第一步，也是最关键的一步，其原理类似于“盖图章”。
- 目的：在PCB的焊盘上精确地印刷一层薄薄的、具有粘性的焊膏。
- 核心材料：锡膏，它不是纯的锡，而是由焊料粉末（通常是锡铅合金或无铅锡银铜合金）和助焊剂均匀混合而成的膏状物。
- 焊料粉末：提供焊接所需的金属。
- 助焊剂：在焊接过程中起到去除氧化、防止再氧化、增加流动性和辅助焊料润湿焊盘的作用。
- 核心设备：钢网 和 锡膏印刷机。
- 钢网：一块带有开孔（孔的形状和位置与PCB上的焊盘一一对应）的金属薄片（不锈钢或黄铜）。
- 原理：PCB固定在印刷机上，钢网放在PCB上方，刮刀以一定的角度和压力将锡膏均匀地涂抹在钢网表面，当刮刀刮过后，锡膏会通过钢网的孔洞“漏”或“印”到PCB对应的焊盘上，形成焊膏图形，刮刀离开后，焊膏因其粘性会暂时停留在焊盘上,不会塌陷。
贴片
这一步的原理是“精准拾取与放置”。
- 目的：将微小的SMD元器件（如电阻、电容、芯片、BGA等）从供料器上拾取,并精确地放置到PCB涂有锡膏的焊盘上。
- 核心设备：贴片机，这是SMT产线中技术含量最高、速度最快的设备。
- 原理：
- 识别定位：贴片机通过其视觉系统（相机）对PCB上的Mark点（基准点）进行定位，确定PCB在设备工作台上的精确坐标,它也会识别元器件的拾取位置。
- 拾取：贴片机的吸嘴根据程序指令，移动到供料器（编带、托盘、卷盘等）上方,利用真空或气流将元器件吸住。
- 对中：对于高精度要求的元器件（如芯片），吸嘴可能会在拾取后进行光学对中,确保元器件方向和位置绝对准确。
- 放置：吸嘴带着元器件快速移动到目标焊盘上方，然后释放元器件，使其轻轻地落在锡膏上，放置的精度通常可以达到±0.05mm甚至更高。
回流焊
这是SMT的“心脏”，其原理是“精确控制温度曲线，让焊料熔化并凝固”。
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- 目的：通过加热，使焊膏中的焊料粉末熔化，熔融的焊料在助焊剂的帮助下润湿焊盘和元器件的端头/焊球，冷却后形成牢固、可靠的焊点。
- 核心设备：回流焊炉,它是一个多温区的隧道式加热炉。
- 原理：PCB带着贴好元器件的锡膏，通过回流焊炉的传送带，依次经过不同的温区，整个过程必须遵循一个精确的温度曲线，主要包括以下几个阶段：
- 预热区：缓慢升温，目的是将PCB和元器件安全地从室温加热到助焊剂开始激活的温度（约150-160°C），此阶段挥发掉焊膏中的溶剂和部分水分，避免焊接时“爆珠”。
- 保温区/活性区：温度保持稳定，目的是让助焊剂充分活化，有效地清除焊盘和元器件引脚表面的氧化物,为焊接做好准备。
- 回流区：温度急剧升高，达到焊料的熔点之上（对于无铅焊料，峰值温度通常在240-260°C），在这个阶段，焊料完全熔化成液态，在表面张力的作用下，润湿焊盘和引脚，并因毛细作用收缩，形成饱满、光亮的焊点。
- 冷却区：温度缓慢下降，焊料从液态冷却并凝固，形成最终的金属间化合物，焊点结构稳定下来,冷却速率会影响焊点的机械强度和可靠性。
(可选) 波峰焊
对于一些不能通过回流焊焊接的元件（如连接器、较大的插件等），或者双面板的一面元件需要通过波峰焊焊接时,会使用此工艺。
- 目的：利用熔融焊料的波浪状波峰，接触PCB底部,形成焊点。
- 原理：将PCB倾斜一定角度，其焊接面通过一个由机械泵或电磁泵产生的、平稳的焊料波峰，焊料波峰与PCB底部的焊盘和引脚接触，润湿并凝固，形成焊接连接，在SMT中，通常是先在一面贴装元件,然后通过波峰焊焊接另一面的元件或引脚。
AOI / SPI 自动光学检测
为了保证焊接质量,SMT产线集成了大量的检测技术。
- SPI (Solder Paste Inspection，锡膏检测)：在印刷锡膏后、贴片前进行，通过相机拍摄锡膏的图像，与标准图像对比，检测锡膏的体积、面积、高度、有无偏移、有无桥连等缺陷,从源头控制质量。
- AOI (Automated Optical Inspection，自动光学检测)：在回流焊后进行，通过相机拍摄焊接后的PCB图像，利用图像识别算法检测元器件的有无、偏移、立碑、错件、反向以及焊点的连锡、虚焊、少锡、多锡等缺陷。
SMT成功的关键要素
SMT技术的实现依赖于多个要素的完美配合：
- 元器件：必须是符合SMT标准的SMD（Surface Mount Device）。
- PCB：必须是专门为SMT设计的,有精确的表面焊盘。
- 锡膏：合金成分、粘度、颗粒大小等必须符合工艺要求。
- 钢网：厚度、开孔尺寸和形状直接影响锡膏的印刷量。
- 设备：锡膏印刷机、贴片机、回流焊炉的性能和精度决定了生产能力和质量。
- 工艺控制：精确的温度曲线、贴片程序、设备参数设置是保证良率的灵魂。
SMT的主要技术原理可以归结为：以“钢网印刷”精确分配焊料，以“高速贴片机”进行自动化、高精度的元器件放置，最终通过“回流焊”的精确热过程，在PCB表面形成可靠的电气和机械连接。 这一整套原理构成了现代电子制造业的基础，使得电子产品能够做得更小、更快、功能更强、成本更低。
