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SMT技术的发展现状与发展趋势
2021/4/16 16:40:50 769

摘要:随着社科技术的发展,微电子产业和计算机技术的不断改建和发展,在电子组装中的贴片元件也开始在行业中被广泛应用。在这样的大背景下,集优点于一身的SMT在过去的几十年里呈现出的繁荣的发展趋势。基于SMT当今的发展情况,对其今后的发展前景做出相应理性的预测和展望。

关键字:SMT 表面贴装 基本工艺 发展前景

SMT是目前电子组装行业里最流行的一种技术和工艺。自70年代初推向市场以来,SMT已逐渐替代传统“人工插件”的波焊组装方式,已成为现代电子组装产业的主流,人们称为电子组装技术的第二次革命。在国际上,这种安装技术已形成了世界潮流,它导致了整个电子设备的生产的社科变化。

SMT不仅推动和促进了电子元器件向片式化、小型化、薄型化、轻量化、高可靠、多功能方向发展,同时也是一个国家科技进步程度的标志。

进入21世纪以来,中国电子信息产品制造业加快了发展步伐,每年都以20%以上的速度高速增长,成为国民经济的支柱产业,整体规模连续三年居全球第2位。随着中国电子制造业的高速发展,中国的SMT技术及产业也同步迅猛发展,整体规模也居世界前列。


            

                

            

1、SMT技术概述

1.1什么是SMT技术

SMT(Surface Mount Technology)是表面安装技术的缩写或简称,它是指通过一定的工艺、设备、材料将表面安装器件(SMD)贴装在PCB(或其它基板)表面,并进行焊接、清洗、测试而最终完成组装。


1.2 SMT工艺

1)按焊接方式,可分为再流焊和波峰焊两种类型。

2)按组装方式,可分为全表面组装、单面混装、双面混装三种方式

SMT工艺流程一般为:PCB质量检查→PCB预烘→丝印锡焊膏→检查丝印质量→贴装元件→检查贴装质量→回流焊→检查焊接质量。


1.3 SMT的特点

(1)组装密度高、电子产品体积小、重量轻,贴片元件的体积和重量只有传统插装元件的1/10左右,一般采用SMT之后,电子产品体积缩小40%~60%,重量减轻60%~80%。

(2)可靠性高、抗振能力强,焊点缺陷率低。

(3)高频特性好,减少了电磁和射频干扰。

(4)易于实现自动化,提高生产效率。

(5)降低成本达30%~50%。节省材料、能源、设备、人力、时间等。


            

                

            

2、SMT的发展现状与应用

2.1 SMT技术在现代通信设备上的应用

21世纪是信息时代,通信设备已经成为普通大众必备用具,包括手机电话、电脑等各类电子产品种类已经层出不穷。而电子通信设备研制开发的进步很大程度上依赖于组装技术的进步。之所以能够制造出各种各样体积小、功能强的现代通信设备,其中一个重要条件就是先进的电路组装技术,即表面安装技术。



2.2 SMT技术在超标量处理器中的应用

超标量技术是指CPU在每个时钟周期内可以完成一条以上指令的并行执行技术。以超标量处理器为基础,引入SMT技术,在基本不改变内部结构大小、不增加执行功能部件、沿用其大部分硬件资源为前提下,性能最大获得约50%的提升。然而,超标量处理器中一些结构或资源(如执行部件、取指带宽等)的沿用会使得这些资源被过度利用,变成新的瓶颈。SMT技术还有很大的改进空间,通过进一步优化SMT技术在超标量处理器中的应用规范,将会进一步提高处理器性能。

            

                

            

                

2.3 SMT技术在航空航天上的应用

我国航天事业的蓬勃发展,航空航天器的研究也日趋多样化、智能化、高精化。而SMT技术具有使电子器件组装密度高、稳定性好等优点,在航天电子产品中的得到了很大的应用。航天遥感器今后向小型化、智能化、高可靠、长寿命方向发展的趋势与SMT的特点相吻合SMD/SMC?产品,必然并应该作为我们设计时选择的产品之例。广泛推广和应用SMT技术及其产品必将把航天产品性能和质量提高到更高的水平。

            

                

            

2.4 SMT技术在雷达设备上的应用

雷达作为一种防空侦查设备,在制导、空中打击等方面的应用具有重要的地位,而雷达的工作环境日渐恶化,防雷达武器的层出不穷,将雷达设设备的研制需求提出了更多的要求。SMT技术具备多种优点,其再雷达上的应用可以解决很多技术上的难题。重量轻、可靠性高的表面安装电路模块,是雷达整机更轻、更小、性能指标更优。

            

                

            

2.5 SMT技术在智能断路器上的应用

断路器是一种能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流,并能关合、在规定的时间内承载和开断异常回路条件(包括短路条件)下的电流的开关装置。在保护电路,防止突发事件上起到了很大的作用。SMT技术的应用促使了现代断路器的智能化、小型化和多样化发展。将SMT组装工艺应用到智能型断路器的生产制造,是一个必然趋势。

3、SMT技术的发展趋势

SMT技术由SMT生产线、SMT设备、SMT封装元器件、SMT工艺材料等因素相辅相成的,所以SMT技术的发展则需要各个因素综合发展。

            

                

            

3.1 SMT生产线的发展

 3.1.1 SMT生产线朝信息集成的柔性生产环境方向发展

目前电子产品正向更新、更快、多品种、小批量的方向发展,这就要求SMT的生产准备时间尽可能短,为达到这个目标就需要克服设计环节与生产环节联系相脱节的问题,而CIMS(计算机集成制造系统)的应用就可以完全解决这一问题。CIMS是以数据库为中心,借助计算机网络把设计环境中的数据传送到各个自动化加工设备中,并能控制和监督这些自动化加工设备,形成一个包括设计制造、测试、生产过程管理、材料供应和产品营销管理等全部活动的综合自动化系统。

CIMS能为企业带来非常显著的经济效益:提高产品质量、设备有效利用率和柔性制造能力,大大缩短产品设计周期和投入市场时间等。正因为CIMS?具有这么多优点,所以可以预见?CIMS?在SMT?生产线中的应用将会越来越广泛。

            

                

            

3.1.2 SMT生产线朝连线高效方向发展

高生产效率是衡量SMT生产线的重要性能指标,SMT生产线的生产效率体现在产能效率和控制效率。如今市场竞争异常激烈,高效是每一个行业都必须追求的目标。

            

                

3.1.3 SMT生产线向“绿色”环保方向发展

当今人们生活的地球已经遭到人们不同程度的损坏,以SMT设备为主的SMT生产线作为工业生产的一部分,毫无例外地会对我们的生存环境产生破坏。从电子元器件的包装材料、胶水、焊膏、助焊剂等SMT工艺材料,到SMT生产线的生产过程,无不对环境存在着这样或那样的污染,SMT生产线越多、规模越大,这种污染也就越严重,因此,最新SMT生产线正朝绿色生产线(green line)方向发展。这就提示我们,SMT生产线不仅要考虑生产规模和生产能力,还要考虑SMT生产对环境的影响,从SMT建线设计、SMT设备选型、工艺材料选择、环境与物流管理、工艺废料的处理及全线的工艺管理,全面考虑环保的要求。绿色生产线同样是SMT生产线未来的发展方向。

            

                

            

3.2 设备的发展

SMT设备的更新和发展代表着表面组装技术的水平,新的SMT设备的发展朝高效、灵活、智能、环保等方向发展,这是市场竞争所决定的,也是科技进步所要求的。

            

                

3.3 SMT封装元器件的发展

SMT封装元器件主要有表面贴装元器件(SMC)、表面贴装器件(SMD)和表面贴装电(SMB)。

(1)SMC朝微型化大容量方向发展。最近SMC的规格为01005,在体积微型化的同时向大容量方向发展。

(2)SMD朝小体积、多引脚方向发展。SMD经历了由大体积、少引脚朝大体积、多引脚方向发展,现在已经开始由大体积、多引脚朝小体积、多引脚方向发展,例如BGA向CSP方向发展。FC的应用将越来越多。

(3)SMB朝多层、高密度、高可靠性方向发展。随着电子组装朝更高密度方向发展,SMB?朝多层、高密度、高可靠性方向发展,许多SMB的层数已多达十几层甚至更多,多层的柔性SMB也有较快的发展。

            

                

3.4 SMT工艺材料的发展

常用的SMT工艺材料包括:条形焊料、膏状焊料、助焊剂等。对于焊料,目前提出比较高的呼声是使用无铅焊料,这主要的原因是因为铅对人体有害。处于环保考虑,无铅焊料是目前乃至将来一段时间内的主流。

助焊剂的作用是清除金属表面的氧化物、保持干净表面不再氧化、热传导等。基于环保和成本等各方面因素考虑,免清洗焊接技术是一项将材料、设备、工艺、环境和人力因素结合在一起的综合性技术,它的产生推动了制造工艺技术的变革,而它的推广则影响着相关产业的方方面面。将管理因素和技术因素有机结合,是这项技术投入实施的重要一环。随着相关技术的发展和研究人员的不懈努力,必将为21世纪的免清洗焊接技术赋予新的内容。也为SMT技术注入新的力量。


4、结束语

从前面的介绍中我们不难发现,?SMT?技术总体趋势正朝着更高效率、多功能、智能化方向发展,?随着电子工业的飞速发展,?更多激动人心的新技术必将应用到SMT技术领域中,反过来SMT技术的新发展又有力地推动着电子组装业的发展,进而推动着电子技术的发展,从而形成一种相互促进、协调发展密不可分的关系。


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