SMT展|表面贴装技术(SMT )元器件对 PCB 组装有何影响?
从电子电路板组装早期的发展开始,几乎所有的元器件都是用通孔技术 (through-hole technology ,THT) 连接的。这种技术确实有其优势,而且至今仍在使用。然而,随着元器件制造能力不断提高,市场对小型电子设备和产品的需求也在上升,因此需要尺寸更紧凑但功能更强的元器件。为了应对这一需求,表面贴装技术 (surface mount technology ,SMT) 应运而生,并且已经大量取代或至少可以替代 THT 元器件。今天SMT展小编就来聊一聊表面贴装技术(SMT )元器件对 PCB 组装的影响?
大量的表面贴装器件(SMD)不仅影响了电路板和最终产品的尺寸,也影响了 PCBA 开发的整个制造阶段,包括加工和组装。加工是不含元器件的印刷电路板 (PCB) 的最初实体形式;在这个阶段,要构建电路板的表面版图、堆叠和其他物理参数。组装则是最后的、将元器件连接起来的制造阶段。为了充分了解 SMT 元器件对电路板组装的影响,必须了解 SMT 元器件与 THT 元器件的区别,以及 PCB 组装包括哪些步骤。
SMT展浅谈THT 与 SMT 元器件
THT 和 SMT 元器件都包括有源和无源器件。THT和表面贴装元件之间的一个明显区别是尺寸,THT通常较大,而一些 SMD 元器件则非常小(例如,0402 电阻器的尺寸只有 1 mm x 0.5 mm)。但是,这并不一定意味着它们在电路板上需要占据更多的表面空间。例如,与类似的 SMT 电容器相比,THT 电容器通常要高得多,在垂直方向上需要更大的空间。
THT无一例外地需要更多的板内空间,因为它们需要从板的顶部表面延伸到底部(或背面)的电镀通孔 (plated through-hole ,PTH) 过孔。另一方面,SMD 可能需要也可能不需要过孔。当需要过孔时——例如使用球栅阵列 (ball grid array,BGA) 和四平无引线 (quad flat no-leads ,QFN) 零件时——这些过孔要么是微过孔,要么是盲孔,或者在焊盘上打过孔(对大多数合同制造商来说这是很难实现的过孔类型)。其他的 SMD 封装,如小外形封装 (small outline packages ,SOP) 和小外形 IC (small outline ICs ,SOIC),引脚从零件突出到电路板表面。视版图而定,可能需要也可能不需要过孔。
除上述情况外,选择元器件对以下设计考量因素有很大影响:
电路板强度
电路板层数
器件间距
外壳尺寸
这些只是必须解决的少数几个主要设计问题。具体取决于设计是选择使用THT还是SMT,另一个主要的考虑因素是电路板将如何组装。
SMT展浅谈PCB 组装过程
PCB 组装是制造电路板的关键性最后工序,因此,组装商有责任确保成品符合设计要求。这一制造阶段包括大量检查、验证以及如下基本步骤:
涂抹焊膏,为焊接做准备。
拣选正确的零件。
将元器件准确地放在 footprint 上。
将元器件焊接到位。
检查焊接质量 ,如有必要,进行修正。
清理电路板上多余的碎屑。
将电路板拆成单个单元,进行包装和运输。
上述步骤适用于所有电路板,无论使用的元器件如何。主要的差异在于合同制造商实施的焊接工艺。对于 THT,几乎总是会使用波峰焊。然而,对于 SMT 元器件来说,这个过程较为复杂。
SMT展浅谈SMD 对电路板组装有何影响
当焊接表面贴装元器件时,回流焊炉通常被用于进行波峰焊,可能无法准确覆盖尺寸较小的、细间距的元器件。回流焊工艺中,会提供足够的时间让焊料到达所有必要的区域,并进行温度控制。许多 SMT 封装需要使用过孔,这也意味着需要进行内部电路板检查,而这对 THT 元器件来说并不是特别重要。SMD 也会出现焊料桥接的情况,即元器件的一侧出现脱落,需要返工。
影响元器件技术选择的另一个重要因素是设计的类型。例如,对于高功耗应用,建议选择THT,因为这些设备往往更重而需要更强的附着力,THT则刚好可以胜任。另一方面,SMT 元器件更轻且只连接到电路板表面。这意味着它们在存在振动和/或持续运动的环境中更有可能发生位移。在这些情况下,可能有必要增加支撑物,以确保 SMD 被非常大限度地固定到位。
SMT展小编觉得,即使考虑到 PCB 组装的这些因素,由于电路板和产品尺寸更小、设计能力更复杂和成本更低等优势,SMT 元器件对 PCBA 和电子产品开发而言依然非常有吸引力。
文章来源:AR辅助PCB调试与纠错