7．1 表面贴装技术
表面贴装技术（surface mount technology，SMT）是将表面贴装元器件贴装并焊接到印制电路板上的电子组装技术。由于该技术具有产品体积小、重量轻、可靠性高、成本低等一系列优点，因此成为当今电子产品生产中最先进的组装技术，已在国防、军事、通信、计算机、工业自动化、民用电子产品等领域获得广泛应用。
7．1．1 表面贴装技术的特点
表面贴装技术是先在印制电路板的焊盘表面涂上锡膏，再将元器件的金属化端子准确贴放到焊盘的锡膏上，然后将印制电路板与元器件一起放入回流焊炉中整体加热直至锡膏熔化，然后锡膏经过冷却固化，实现元器件与印制电路板之间的机械与电气连接的技术。元器件与印制电路板的连接如图7－1所示。
图7－1 表面贴装元器件与印制电路板的连接
表面贴装技术与传统的插装技术相比有以下五大特点。
1．元器件微型化
表面贴装元器件比传统插装元器件所占面积和重量都小，一般采用表面贴装技术可使电子产品体积缩小60%，重量减轻75%。
2．产品的可靠性高
由于表面贴装元器件的可靠性高、元器件小而轻，因此产品的抗振能力强，自动化生产程度高。采用表面贴装技术可使产品的不良焊点率小于百万分之十，并具有良好的耐机械冲击和耐振动能力。
3．抗干扰性好
由于表片贴装元器件贴装牢固，通常为无引脚或短引脚，因此减小了寄生电感和寄生电容的影响，有利于降低电路的高频干扰。
4．高效率高可靠性
由于表面贴装元器件外形尺寸标准化，适于用自动贴装机进行组装，提高了生产效率。另外，通过该技术生产的产品失败率很低，而且产品的平均无故障时间为250000h，因此目前几乎有90%的电子产品都采用该技术生产。
5．生产成本降低
表面贴装元器件无引线或采用短引线，在印制电路板上安装时，元器件的引线不用打弯、剪短，表面贴装不需要在印制电路板上钻孔，使整个生产过程缩短，提高了生产效率，有效地降低了生产成本。
7．1．2 表面贴装印制电路板基板及焊料
1．印制电路板基板
表面贴装技术对印制电路板要求比插装式的高。采用表面贴装工艺的印制电路板，布线的细密度是主要的技术要求。由于电极间距日益缩小，要求在2．54mm的间距内能通过2条或3条印制导线，并向通过5条印制导线发展，其导线宽度从0．23mm减为0．18mm左右，并正向0．05mm发展。为提高安装密度，要求印制电路板的层数越多越好，现已发展为68层，这些发展都要求基板材料要有更好的机电性能和耐温性能。
由于表面贴装元器件是通过贴装设备来完成安装的，因此为使贴片定位准确，就需要印制电路板平整，不能有微小的翘曲现象，要求印制电路板热膨胀系数要小，同时在印制电路板焊接时，元器件及焊点在热应力作用下不会损坏。
适用于表面贴装技术的基板材料主要有有机基材、金属芯基材、柔性层材料、陶瓷基材。选择基板材料时，应考虑材料的转化温度、热膨胀系数（CTE）、热传导性、介电常数、体积电阻率、表面电阻率、吸湿性等因素。实用的表面贴装印制电路板基板按材料分为无机材料和有机材料两大类。
无机材料的电路基板主要为陶瓷电路基板。这种基板耐腐蚀、耐高温、热膨胀系数较小，适应于厚膜、薄膜集成电路和多芯片高密度微组装电路。
有机材料的电路基板使用增强材料，如玻璃纤维，浸以树脂合剂，然后覆上铜箔，经高温高压而制成。
目前，应用最广泛的是玻璃纤维和环氧树脂电路基板，玻璃纤维板具有强度高的特点，环氧树脂具有韧度高的特点。
2．焊料1）焊膏
膏状焊料（solder paste）是表面贴装元器件生产中最重要的材料之一。焊膏的主要作用，一是在表面贴装元器件时，作为元器件引线（或电极）与印制电路板焊盘之间的黏结材料，使元器件在印制电路板上定位；二是在回流焊时，焊膏中的合金粉末熔化，以后在元器件引线和焊盘之间形成焊点，完成电气连接与机械连接。
焊料粉末是构成焊膏的主体成分。焊料粉末的成分、形状、粉末粒度的分布和金属的质量分数是表示焊料粉末特征的四大要素。
绝大多数的电子产品均使用铅锡合金体系的焊膏焊接，尤其是Sn63／Pb37共晶合金的使用最为普遍。该合金具有较低的熔点和良好的流动性，是十分理想的焊接材料。在通信类电子产品中，更倾向于采用Sn62／Pb36／Ag2合金，以改善焊点的电气连接性能。这种含Ag的铅锡合金具有更宽的焊接温度范围，有利于焊接工艺参数的选择。焊料粉末的形状、粉末粒度和金属的质量分数对焊膏的抗塌陷能力有很大的影响。当精度和密度要求不高时，对这三者的要求可以不太严格，但当对精度和密度要求很高时，应选择焊料粉末为球形、粒度较细且分布均匀、金属质量分数高一些的焊膏，以减少焊接以后产生桥接的机会。粒度粗大的焊料粉末，焊接时形成焊球的可能性也会增加。常用焊膏的金属成分、物态范围、性质与用途见表7－1，其中S表示固态；L表示液态；E表示共晶态。S、L、E前的数值是温度值（单位：℃）。
表7－1 常用焊膏的金属成分、物态范围、性质与用途
2）贴片胶
在表面贴装过程中，为了避免贴片元器件在进行焊接时发生位移，要用贴片胶将贴片元器件固定在印制电路板焊接面上，当焊接完成后，贴片胶便不再起作用。
贴片胶通常由基本树脂、固化剂和固化促进剂、增韧剂及无机填料等组成，其核心部分为基本树脂。目前普遍采用的基本树脂有丙烯酸酯和环氧树脂。在进行表面贴装时所使用的贴片胶应满足下列要求。
（1）在常温或低温下易保存，使用寿命长。
（2）有一定的黏度，适用于手工和自动涂敷的要求，滴胶时不拉丝，涂敷后能保持轮廓，形成足够的高度，且不漫流到有待焊接的部位。
（3）固化后贴片胶无收缩，在焊接过程中无释放气体现象。
（4）固化后有一定的黏结强度，能经受印制电路板的移动、翘曲，焊剂和清洗剂的作用及焊接温度的作用，在波峰焊时元器件不掉落。
（5）应与后续工艺过程中的化学制品相容，不发生化学反应，在任何情况下都具有非导电性，抗潮和抗腐蚀能力强，应有颜色。
3）清洗剂
清洗剂用于清洗焊接后的印制电路板，应满足以下条件：化学和热稳定性好，在贮存和使用期间不发生分解，不与其他物质发生化学反应，对接触材料弱腐蚀或无腐蚀，具有不燃性和低毒性，操作安全，清洗操作过程中损耗小，必须能在给定温度及时间内进行有效清洗。选定的清洗剂除可以清洗印制电路板外，还可以用于清洗印制焊膏用的丝印网版或漏版。
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