SMT贴装工艺简介

SMT即表面贴装技术（Surface Mount Technology），是电子产品制造中常用的一种工艺。它通过将无引脚或短引线的表面组装元器件（SMC - Surface Mount Components / SMD - Surface Mount Device）直接安装在印刷电路板（PCB - Printed Circuit Board）的表面或其它基板的表面上，然后通过回流焊接或浸焊等方法加以焊接组装的电路装连技术。相较于传统的穿孔工艺，SMT工艺具有尺寸小、重量轻、性能稳定、生产效率高等优势，成为现代电子制造的主流工艺。SMT贴装工艺主要分为手工贴装和自动化贴装两种。手工贴装灵活性高，适用于小批量生产或样品制作，但生产效率相对较低且可能存在人工操作误差；自动化贴装则利用自动贴装设备实现元器件的高速贴装，确保了生产效率和质量 。

SMT贴装工艺流程环节

钢网制作

这是SMT工艺流程的起始步骤。钢网是印刷电路板表面焊膏印刷过程中的重要生产工具。制作钢网时，首先要根据电路板的尺寸和结构要求进行设计。制作钢网的材料一般为金属丝网，期间需要经过清洗加工、冲孔和网板张力校验等工序。钢网制作的精准度直接影响后续焊膏印刷的质量等环节，如果钢网存在问题，可能导致焊膏印刷不均匀或者不准确等情况，进而影响整个SMT贴装的质量 。

基板涂覆

基板涂覆在SMT工艺流程里极为重要。先将制作好的钢网放置在PCB板上，要让焊膏均匀涂布在钢网上。接着把电路板放在覆盖钢网的位置，借由压力和摩擦使焊膏黏附到电路板上。在这个过程中，需要注意使焊膏均匀地覆盖在需要焊接元器件的焊盘上，以保证后续元器件贴装和焊接的稳定性。例如，如果焊膏涂布不均匀，可能出现部分焊盘上焊膏过多或过少的情况，过多焊膏可能在回流焊时造成短路等问题，过少则可能导致虚焊等不良现象 。

元件贴装

此阶段要用到钢网和基板涂覆的焊膏进行电子元件的贴装。电子元件贴装一般使用自动化贴装机，这种设备能根据元件的形状和位置自动完成定位、贴装。在这一流程里，元件的位置和贴装方向相当关键，直接关系到电路的连接性和完整性。例如在一些精密电路板中，一个元件贴装的位置如果出现极小的偏差，都可能使电路无法正常工作。当然，对于小批量或者特殊需求的情况，也可采用手动贴装，操作员使用显微镜和真空吸笔将元件放置在PCB上，但这种方式对操作员的技能要求较高且效率相对较低 。

回流焊

回流焊是SMT工艺流程中不可或缺的关键步骤。在此阶段，已经贴装的电子元件和PCB板需通过焊接进行牢固连接，通常采用热风回流焊炉来进行操作。在高温环境下，电子元件和PCB板之间的焊膏会熔化，进而形成牢固的焊点。回流焊过程中的温度控制非常重要，不同的元件和焊膏对温度的要求不尽相同，如果温度控制不当，例如温度太低，焊膏熔化不了，就会出现冷焊现象；温度太高，FPC（柔性印制电路）容易起泡，元件也会被烧坏。同样，预热温度也要适当，太低助焊剂挥发不完全，回流后有残留影响外观；太高则会造成助焊剂过早挥发掉，导致回流时虚焊现象，并且有可能产生锡珠等问题 。

清洗工序

回流焊完成后便进入清洗工序。在SMT贴装过程中，可能会有焊膏溢出或者存在其他杂质，这些杂质会对电路的正常工作产生影响，因此需要清洗。清洗可以使用专门的清洗机去除贴装过程中残留在电路板上的有害物质，如助焊剂等。清洗机的位置没有严格固定，可以在线或者不在线。如果不进行清洗，助焊剂残留可能会导致电路出现腐蚀等问题，影响产品的可靠性和使用寿命 。

检测

检测环节是对组装好的电路板进行检测，以确保其功能和外观能符合相关要求。检测通常分为自动检测和手动检测两种方式。

• 自动检测：主要采用设备进行。例如AOI（Automatic Optical Inspection - 自动光学辨识系统），目前已经在电子业的电路板组装生产线的外观检查方面被普遍应用，用于替代以往的人工目检作业。AOI能够检查锡膏印刷后是否符合标准以及电路板上的零件焊锡组装后的质量状况，不过AOI也存在一定的局限性，像有些灰阶或是阴影明暗不明显的地方比较容易出现误判的情况，并且被其他零件遮盖到的组件以及位于组件底下的焊点往往检测不到。此外，还有X - Ray检测系统、功能测试仪等设备可以从不同角度对电路板进行检测。比如X - Ray检测可用于检查组件底下焊点（如BGA）的质量，来保证电路板达到较高的测试涵盖率 。

• 手动检测：则是由操作员借助测试设备和显微镜等工具来进行检测。在这里需要检查电路板的电气性能、机械性能和外观质量等多方面是否满足要求，如检查是否存在焊接开路、短路、偏移、缺件、错件等问题 。如果发现问题，要对故障的PCB板进行返工，这个过程称为返修。返修使用的工具一般为烙铁、返修工作站等，其可以配置在生产线中的任意位置。

SMT贴装工艺的操作要点

印刷环节操作要点

印刷作为SMT贴片工艺流程中的首个步骤，涉及焊膏的涂敷工作，其方式众多，像丝网印刷、点胶和喷射等。

• 在印刷过程中，保证焊膏均匀地涂敷在PCB的焊盘上至关重要。例如使用丝网印刷时，如果丝网与PCB对位不准或者丝网存在破损等情况，会使焊膏印刷不均匀。

• 严格控制焊膏的量也不容忽视，既不能过多也不能过少。若焊膏过多，可能在回流焊过程中造成短路；而焊膏过少则可能导致虚焊。如果是新购的焊膏，未及时使用时需要放在5 - 10度的环境下存放，绝不能放置在低于零度的环境下，以免影响焊膏的性能 。

贴片环节操作要点

贴片环节可采用手动或自动方式。

• 自动贴片中需要按照预设程序利用贴片机将元件放置在PCB上。在此过程中要确保元件放置准确，不发生错位和倾斜等状况。同时贴片机设备需要经常检查，如果设备出现老化，或者部分零器件损坏的话，为避免贴片被贴歪和出现高抛料情况，必须及时对设备进行修理或者更换新的设备 。

• 在手动贴片中，操作人员运用显微镜和真空吸笔来放置元件。这就要求操作人员技术熟练，并且要仔细地将元件按照规定位置和方向准确放置，因为手动操作的人为因素影响较大。例如在贴装微型元器件时，如果操作人员稍有不慎就可能贴错位置或者贴歪元件。

焊接环节操作要点

焊接主要是通过熔融焊料将电子元件与PCB连接起来，通常采用热风焊或激光焊等方式。

• 在热风焊中，热风枪的操作需要谨慎，比如要控制好热风的温度、风速和出风方向等参数。设定合理的热熔温度曲线非常关键，它会因不同的元件和PCB类型而有所差异。再者，热风枪的喷头要与焊接部位保持适当距离和角度，如果距离过近、角度不当或者温度过高，很可能会烤坏元件或者造成PCB板面损坏。

• 激光焊的情况下，要精确控制激光束的功率、脉冲频率、照射时间等参数，以确保焊料能均匀完整地熔化并形成可靠焊点。激光束的焦点位置也需要精准控制，一旦焦点偏移就会造成焊接不良。另外，无论是哪种焊接方式，焊接操作对工作环境的温度和湿度也有一定要求，如果环境湿度过大，可能会引起焊接处受潮，影响焊接质量。

检测环节操作要点

检测环节是确保产品质量的重要把关步骤。

• 自动检测设备（如AOI、X - Ray等）的使用方面，需要定期进行校准和维护，以确保检测结果的准确性。例如AOI设备，其检测的参数（如零件的外形尺寸标准、焊点形状和尺寸标准等）要根据产品要求进行合理设定，并且要随着产品的更新进行调整优化。

• 在手动检测环节，操作人员需要具备丰富的经验和技能。检测时要仔细查看每一个元件的焊接状况，对于外观检查不易发现的内部焊接问题（如引脚内部虚焊等）要借助相关工具（如探针、显微镜等）进行检查。而且对于检测出的问题，要准确地进行记录和分类，以便后续进行有效的返修处理。

SMT贴装工艺的质量控制方法

原材料采购质量控制

原材料的选取与采购对SMT贴片生产加工质量有着根本的影响。SMT贴片过程中的原材料主要包含电子元器件和印刷电路板材料等。

• 选择电子元器件时，要挑选符合贴片加工要求的产品，包括元器件的尺寸精度、电气性能、可焊性等方面都要满足相关标准。例如对于一些高精度要求的电子产品，所选用的电阻、电容等元器件的标称值精度应该在极小的误差范围内，并且在焊接过程中要具有良好的可焊性，不会出现虚焊等现象。

• 对于印刷电路板材料，其材质特性（如绝缘性能、散热性能等）、铜箔厚度、表面平整度等指标都要符合加工要求。例如在高频电路的PCB设计中，需要使用具有低介电常数和低损耗角正切的板材，以保证信号传输的质量。在采购过程中，要选择有信誉的供应商，同时建立稳定的供应链管理系统，确保原材料能够按时供应，并做好有效的库存管理工作，另外还需要对原材料进行严格的质量检验，比如外观检查、尺寸测量、性能测试等 。

设备维护与校准

SMT贴片生产加工依赖多种设备，像贴片机、印刷机、回流焊等设备的正常运行是保障贴片加工质量的重要因素。

• 定期对设备进行维护保养是必不可少的。例如贴片机，长时间运行可能会出现吸嘴磨损、传送装置松动等情况。吸嘴磨损会影响对元器件的吸取和放置精度，传送装置松动可能导致PCB传送位置偏差。对于印刷机来说，刮刀的磨损、钢网的清洁程度等都会影响焊膏印刷质量。回流焊设备则需要检查加热元件是否正常工作、热风循环系统是否畅通等。

• 设备校准方面，要对设备的关键参数进行定期校准。如贴片机的坐标定位系统需要校准以确保元件贴装位置准确；印刷机的印刷厚度、对位精度等参数也要定期校准；回流焊炉的温度控制参数更要精确校准，因为温度对焊接质量有着最为直接的影响，一旦温度控制不准，就可能在焊接过程中出现诸多质量问题，像冷焊、虚焊、元件损坏等 。

前期样品确认

在进行大批量的SMT贴片生产以前，样品确认是保障批量生产质量的重要步骤，是通过制作少量样品来验证SMT贴片加工工艺的可行性和稳定性。

• 在样品确认环节，需要对样品的贴片位置、尺寸、贴片高度等参数进行检验和测试。如贴片位置的检验，要检查每个元件是否按照设计要求的精确位置贴装，偏差范围应在允许的公差之内；贴片尺寸方面，要查看元件的实际贴装大小是否与设计相符；贴片高度的检查可以通过专门的测量工具进行，确保元件与PCB板面的高度关系符合设计标准。

• 通过详细的检验和测试，如果样品符合要求则表明工艺可行，可以进行后续的批量生产。而如果样品存在问题，则需要对工艺进行调整优化，直至样品合格为止，这样才能有效避免在批量生产时出现大量质量问题，保证产品质量稳定可靠 。

光学检测（AOI）

AOI是一种通过光学原理对贴片进行全自动检测的方法。

• AOI能够迅速且精确地检测贴片是否正确贴附、位置是否准确、焊接是否良好等诸多情况。在AOI检测过程中，设备会依据预先设定的标准对电路板的图像进行分析比对。例如对贴片位置的检测，AOI设备可以精确到极小的误差范围，一旦贴片位置超出这个范围就会判定为不合格；对于焊接质量的检测，可以识别焊点的形状、大小、亮度等特征，来判断焊点是否存在虚焊、短路、少锡等异常情况。

• 通过使用AOI，可以及时发现贴片过程中的问题，从而大大提高贴片生产加工的质量和效率。不过AOI也存在一定的局限性，像对于一些颜色相近、光影复杂的部位可能会出现误判现象，并且AOI难以检测位于元件底部被遮挡部分的焊点情况，这时往往需要配合其他检测手段（如X - Ray检测）来保证产品检测质量 。

X - Ray检测

X - Ray检测是利用X射线照射贴片，凭借贴片内部结构的变化来检测贴片的焊接和连接状况。

• 这种检测方法能够非常精准地检测贴片焊点的质量，尤其适用于检测隐藏在元件下方的焊点，如BGA（球栅阵列封装）封装元件底部的焊点情况。在X - Ray检测设备下，焊点内部结构清晰可见，可以准确判断焊点是否存在空洞、短路等缺陷。例如在一些高密度的多层电路板中，由于元件排列密集且多层结构复杂，常规的检测方法很难检测到内部焊点情况，而X - Ray检测就能有效地解决这个问题。

• 常规质量检测中，X - Ray检测常与其他检测手段结合使用，以此来避免因焊点质量不良而导致的一系列质量问题，确保电路板整体焊接质量达到较高水平。

人工检验（品质检测）

人工检验在贴片生产加工过程中的品质控制方面占据重要位置。

• 人工检验时，操作人员可以通过目视检查贴片的贴附质量、焊接质量和尺寸等参数。例如查看贴片是否有偏移、倾斜，焊点表面是否光滑、圆润等。对于一些精细部件，还可以通过使用显微镜进行微观检查；使用千分尺等工具可以对贴片的尺寸、间距等进行精确测量。

• 不过人工检验对操作人员的素质要求较高，需要操作人员经过专门的培训，具备丰富的经验，能够准确判断贴片的质量。同时，人工检验虽然能够发现一些问题，但也存在误判、漏判的可能性，一般也需要结合其他检测方法一起使用，从而保证检验结果的可靠性和准确性 。

SMT贴装工艺的常见问题及解决办法

元器件未能完成正确的位置校正

问题分析

在加工贴片时，对于小尺寸或高精度要求的元器件，通常需根据文件制作钢网进行位置校正，这一过程中可能出现元器件位置校正失败的问题。这可能是由于所采用的校正设备精度不够或者校正方法不合理等因素导致的。

解决办法

在贴片生产过程中，采用高精度和高分辨率的开环平移机来完成位置配对，以此确保元器件的位置校正达到精准度要求，保证其准确贴装在指定位置上，从而保障电路功能的正常实现 。

无法在指定位置上完成SMT贴片

问题分析

设备磨损或者操作员的人为误差，可能造成有些贴片不能在指定的正确位置上被加工。在大规模生产中，设备长时间运行难免出现磨损现象，例如贴片机的吸嘴磨损会影响取放元件的精度；操作员操作失误如PCB板放置位置偏差等情况也较为常见。

解决办法

采用手工方式来校准工作台的位置属于一种较为基础的解决方案，但这种方式精度较为有限。更加理想的方法是运用自动化的校准方法，如采用触发器切换的方式，通过触发器准确控制贴片加工的位置，有效提高贴片位置的准确性，避免因位置偏差而产生电路性能问题或者返工情况的发生 。

元件的上下构造弹力无法均匀调整

问题分析

SMT加工过程中经常会面临上下构造的弹性不均匀的问题。这可能是由于电路板设计布局或者元件本身的结构特性等因素导致的，这种不均匀的弹力会影响元件的贴装稳定性和焊接质量等。

解决办法

可以通过增加平衡调整措施来解决这个问题。在制作钢网时，在相应的区域增加电路板的支撑要素，由此减少相邻元件间的影响，提高元件贴装区域的平整度和稳定性。在粘贴元器件时，可以启用全息定位方式，使元件能在平衡的位置上发挥正常的功能，从而保障电路工作状态的正常性和可靠性 。

元件的极性或方向问题

问题分析

在SMT贴片加工环节中，有时会出现元器件自身的标志与其在钢网中的标志不一致的情况，即元器件的方向或极性不正确。这可能由多种因素造成，例如元器件的初始安装错误、在钢网设计制作环节中误标等。

解决办法

采用视觉匹配的方法同时配合增加增量传感器的控制，可以有效解决这个问题。视觉匹配能够准确识别元器件的实际标志和正确方向，增量传感器则能为校正工作提供精确的控制参数，保证长安城烟雾和极性正确，确保电路连接正常并且避免因方向、极性错误而出现的电路故障或者元件损坏等问题 。

元件进行调平

问题分析

当材料的实际压力欠佳时，需要对加工的元件进行调平处理。例如在贴片过程中，如果元件底面不平整或者贴片压力不均匀，会导致元件与PCB板之间的贴合不紧密，从而影响焊接质量和电气连接性能。

解决办法

调平可以采用多种方式实现。比如通过增加物体支撑在元件底部的适当位置，或者通过改变加工的轮廓等方式使元件底面尽量达到平整状态。进而提高元件与PCB板之间的贴合度，保证良好的焊接效果和可靠的电气连接，提高产品的质量稳定性 。

虚焊现象

问题分析

虚焊是指在SMT贴片加工过程中，电子元件与电路板焊盘之间未能形成良好的焊接，使得两者之间的连接不牢固或不导通。

• 焊盘表面污染：焊盘表面被污染（如生产过程中的手指油污、空气中灰尘、化学处理剂残留等）后会降低焊锡对焊盘的润湿性，不利于形成良好焊接。

• 焊料问题：如低质量或过期的焊料，前者可能导致焊点不牢固、润湿性差；后者则会使锡膏活性降低，影响焊接质量。

• 打印过程问题：锡膏打印不准确（如偏移）或者锡膏厚度不均匀等都可能造成焊盘上锡膏量不足，进而引发虚焊。

• 贴片元件问题：元件端面的氧化、污染或损伤都会使润湿性下降，从而影响焊接质量。

• 焊接过程问题：温度（过高或过低）、时间（过长或过短）以及炉温曲线设置不合理等因素都可能导致焊点不牢固，影响焊接效果。

• 设备问题：贴片设备的精度和稳定性不足（如设备老化、磨损、校准不准确等）会造成贴片位置偏移或者元件摆动等现象，最终影响焊接质量 。

解决办法

严格控制生产环境的洁净度，防止焊盘表面被污染。确保所使用的焊料是质量合格且在有效期内的。对锡膏印刷过程进行严格监控，优化调整锡膏印刷参数确保印刷准确和均匀。对贴片元件进行严格检验，避免使用存在端面氧化、污染或损伤情况的元件。合理设置焊接过程中的温度、时间等参数，并优化炉温曲线以适应生产需求。定期对贴片设备进行维护、校准，保证设备的精度和稳定性，从而最大程度地避免虚焊现象的发生。

立碑现象（即片式元器件发生竖立）

问题分析

立碑现象发生的主因是元件两端的湿润力不平衡，这会引发元件两端的力矩也不平衡，最终导致立碑情况。其因素包括焊盘设计与布局不合理、焊锡膏与焊锡膏印刷存在问题等。

• 如果PCB表面各处温差过大致使元件焊盘两边吸热不均匀，或者大型器件（如QFP、BGA、散热器周围）周围的小型片式元件焊盘两端出现温度不均匀，会造成焊盘湿润力不平衡。

• 焊锡膏的活性不高或元件的可焊性差，会在焊锡膏熔化后因表面张力不一样而引起焊盘湿润力不平衡；两焊盘的焊锡膏印刷量不均匀、印刷太厚、贴片压力太大等情况也会造成此现象；再者，如果焊盘开口外形不好，未做防锡珠处理，或者锡膏活性不好、干得太快、含有太多颗粒小的锡粉以及印刷偏移等都会引发立碑现象 。

解决办法

工程师应调整焊盘设计和布局，减少温差带来的影响。针对焊锡膏及印刷方面的问题，要选择活性较高的焊锡膏，保证两焊盘锡膏印刷均匀且量合适，优化贴片压力、焊盘开口外形加工处理并且要防止锡珠生成，控制刮刀速度避免塌边不良等。

桥连

问题分析

桥连是SMT生产中的常见缺陷，会引起元件之间的短路，一旦出现必须返修。造成桥连的主要原因与焊锡膏的质量有关。如果焊锡膏中金属含量偏高，或者焊锡膏的其他质量问题可能造成桥连现象。

解决办法

严格把控焊锡膏的质量，在采购时选择金属含量等各项指标符合生产标准的焊锡膏，并且对焊锡膏进行定期的质量抽检，避免使用存在质量问题的焊锡膏，从源头上防止桥连现象的发生。

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