1.1 表面组装技术概述

表面组装技术（SMT）也称表面装配技术或表面安装技术，它是一种将表面贴装微型元器件贴焊到印制电路板或其他基板表面规定位置上的电子装联技术，一般在表面组装过程中无须对印制电路板钻插装焊孔。

1.1.1 表面组装技术的演变发展

表面组装技术是突破了传统的印制电路板（PCB）通孔插入式组装工艺而发展起来的第四代电子装联技术，也是目前电子产品能有效地实现“轻、薄、短、小”和多功能、高可靠性、优质、低成本的主要手段之一。

表面组装技术是从厚薄膜混合电路发展演变过来的。美国是世界上表面组装元件（Surface Mount Component，SMC）和表面组装器件（Surface Mount Device，SMD）的起源国家，并且一直重视在此类电子产品的投资开发。在军事装备领域，表面组装技术充分发挥了高组装密度和高可靠性方面的优势。

早在1957年，美国就成功研制出了被称为片状元件（Chip Components）的微型电子组件，这种电子组件是安装在印制电路板表面上的。20世纪60年代中期，荷兰飞利浦公司开发研究表面组装技术获得成功，引起世界各发达国家的极大重视；美国很快就将SMT应用于IBM 360电子计算机。此后宇航和工业电子设备也开始采用表面组装技术。1977年6月，日本松下公司推出厚度为12.7mm的超薄型收音机，取名叫“Paper”，引起了轰动效应。当时，松下公司把其中所用的片状电路组件以“混合微电子电路（Hybrid Microcircuits）”命名。20世纪70年代末，表面组装技术大量应用于民用消费类电子产品，并开始出现片状电路组件的商品供应市场。进入20世纪80年代以后，由于微电子产品的需要，表面组装技术作为一种新型装配技术在微电子组装中得到了广泛的应用，被称为电子工业的装配革命，标志着电子产品装配技术进入第四代，同时引发了电子装配设备的第三次自动化高潮。据国外资料报道，进入20世纪90年代以来，全球采用通孔组装技术的电子产品正以11%的速率下降，而采用表面组装技术的电子产品正以8%的速率递增。到目前为止，日本、美国等发达国家已有80%以上的电子产品采用了表面组装技术。20世纪90年代，我国的大型电子企业几乎也有80%以上的电子产品采用了表面组装技术。表面组装技术将是未来电子产品装配的主流。

以日本为例，表面组装技术的发展历经了以下三个阶段。

第一阶段（1970－1975年）：这一阶段表面组装技术的主要技术目标是把小型化的片状元件应用在混合电路（HIC，我国称为厚膜电路）的生产制造之中。从这个角度来说，表面组装技术对集成电路的制造工艺和技术的发展作出了重大的贡献。同时，表面组装技术开始大量应用在民用的石英电子表和电子计算器等产品中。

第二阶段（1976－1980年）：表面组装技术在这个阶段促使电子产品迅速小型化、多功能化，并被广泛用于摄像机、耳机式收音机和电子照相机等产品中。同时，用于表面装配的自动化设备被大量研制开发出来，片状元件的安装工艺和辅助材料的生产技术也已经成熟，为表面组装技术的下一步大发展打下了基础。

第三阶段（1981—现在）：表面组装技术的主要目标是降低成本，进一步提高电子产品的性价比。大量涌现的自动化表面装配设备及工艺手段，使片状元器件在PCB上的使用量高速增长，加速了电子产品总成本的下降。

在1982年，日本共使用片状电阻器45亿只，片状陶瓷电容器61.2亿只；到1985年，已经使用片状电阻170亿只，片状电容器159亿只，差不多是每年递增50%的使用量。在美国，表面组装技术主要用于汽车、计算机、通信设备、工业设备等电子产品，目前仍处于发展的高峰阶段。

据不完全统计，2010年我国有上百家企业从事表面组装元件和表面组装器件的生产，约有几千家企业引进了表面组装技术生产线，几十万种产品不同程度地采用了表面组装技术。随着我国改革开放的深入以及加入WTO，欧洲、日本、新加坡、韩国和我国台湾地区的一些企业已经将表面组装加工厂搬到了中国内地，每年引进相关设备上千台（套）。我国已成为表面组装产品的世界加工基地，表面组装技术发展前景是广阔的。

1.1.2 表面组装技术特点

表面组装技术（SMT）是新一代电子组装技术，被誉为电子组装技术的一次革命。表面组装技术是一门包括电子元器件、装配设备、焊接方法和装配辅助材料等内容的综合技术。表面组装技术与传统的通孔插入式组装技术（Through-hole Mounting Technology，TMT或THT）相比，其生产的产品具有体积小、质量轻、信号处理速度快、可靠性高、成本低等优点。它的出现动摇了传统通孔插入式组装技术的统治地位。当前，工业化国家在军事、工业自动化、消费类电子等领域的新一代电子产品中，几乎都采用了SMT技术。表面组装技术已经成为20世纪90年代电子工业的支柱技术。

表面组装元器件与传统的通孔插装元器件比较，具有以下特点。

1.结构紧凑、组装密度高、体积小、质量轻

表面组装元器件（SMC/SMD）比传统通孔插装元器件体积和质量都大为减小，而且贴装时不受引线间距、通孔间距的限制，从而可大大提高电子产品的组装密度。如采用双面贴装时，元器件组装密度可达到5～30个/cm2，为插装元器件组装密度的5倍以上，从而使印制电路板面积节约60%以上，质量减轻90%以上。

2.高频特性好

表面组装元器件（SMC/SMD）无引线或短引线，从而可大大降低引线间的寄生电容和寄生电感，减少了电磁干扰和射频干扰；电磁耦合通道缩短，改善了高频性能。

3.抗振动冲击性能好

表面组装元器件比传统插装元器件质量小，因而在受到振动冲击时，元器件对印制电路板（PCB）上焊盘的动反力较插装元器件大为减少，而且焊盘焊接面积相对较大，故改善了抗振动冲击性能。

4.可靠性高

表面组装元器件（SMC/SMD）比传统通孔插装元件质量小很多，应力大大降低。焊点为面接触，焊点质量容易保证，且应力状态相对简单，多数焊点质量容易检查，减少了焊接点的不可靠因素。

5.工序简单，焊接缺陷极少

由于表面组装技术的生产设备自动化程度较高，人为干预少，工艺相对简单，所以工序简单，焊接缺陷少，容易保证电子产品的质量。

6.适合自动化生产，生产效率高、劳动强度低

由于表面组装设备（如焊膏印刷机、贴装机、再流焊机、自动光学检验设备等）自动化程度很高，工作稳定、可靠，生产效率很高。

表面组装生产线的生产效率主要体现在产能效率方面。产能效率是表面组装生产线上各种设备的综合产能，较高的产能来自于各种设备合理的配置。由于表面组装设备智能化程度较高，容易进行合理的协调和配置，因此，容易提高生产效率，降低劳动强度。

高效表面组装线体已从单路连线生产向双路连线生产发展，在减少占地面积的同时，也提高了生产效率。

7.降低生产成本

采用表面组装工艺生产的产品，双面贴装减少了PCB的层数；印制电路板使用面积减小，其面积为采用插装元器件技术生产的PCB的面积的1/10，若采用CSP安装，则其面积还可大幅度减小；印制电路板上钻孔数量减少，节约加工费用；元件不需要成型，工序简单；节省了厂房、人力、材料、设备的投资；频率特性提高，减少了电路调试费用；片式元器件体积小、质量轻，减少了包装、运输和储存费用；而且目前表面组装元器件的价格已经与插装元器件相当，甚至还要便宜，所以一般电子产品采用表面组装技术后可降低生产成本30%左右。

当然，SMT在生产中也存在一些问题。例如，元器件与印制电路板之间热膨胀系数（CTE）一致性差，受热后易引起焊接处开裂；采用SMT的PCB单位面积的功率密度大，散热问题复杂；塑封器件的吸潮问题难以解决；元器件上的标称数值看不清，维修工作困难；维修调换元器件困难，拆装有些器件需专用工具等。随着专用拆装设备及新型的低膨胀系数印制电路板的出现，以上问题已不再是表面组装技术深入发展的障碍。