现在看看任何一件商业制造的电子设备，里面都装满了微型设备。这些组件不是像那些可能用于家庭建筑和套件的那样使用带引线的传统组件，而是安装在电路板的表面上，而且许多组件的尺寸很小。
这种技术被称为表面贴装技术、SMT 和 SMT 元件。事实上，当今所有商业制造的设备都使用表面贴装技术，SMT，因为它在 PCB 制造过程中提供了显着的优势，并且考虑到尺寸，使用 SMT 组件可以将更多的电子产品封装到更小的空间中。
除了尺寸之外，表面贴装技术还允许使用自动化 PCB 组装和焊接，这带来了可靠性的显着提高以及成本的巨大节省。
什么是表面贴装技术？
在 1970 年代和 80 年代，用于各种设备的电路板的 PCB 组装自动化水平开始提高。事实证明，使用带引线的传统元件对 PCB 组装来说并不容易。电阻器和电容器需要预先形成引线，以便它们可以穿过孔，甚至集成电路也需要将引线设置为精确正确的间距，以便可以轻松地将它们穿过孔。
这种方法总是被证明是困难的，因为引线经常错过孔，因为确保它们准确穿过孔所需的公差非常严格。因此，经常需要操作员干预来解决组件未正确安装和停止机器的问题。这减慢了 PCB 组装过程并显着增加了成本。
对于 PCB 组装，实际上不需要元件引线穿过电路板。相反，将组件直接焊接到电路板上就足够了。结果，表面贴装技术 SMT 诞生了，随着 SMT 元件的优势被看到和意识到，其使用迅速上升。
如今，表面贴装技术是电子制造中用于 PCB 组装的主要技术。SMT 组件可以做得非常小，并且可以使用数十亿种类型，特别是 SMT 电容器和 SMT 电阻器。
SMT设备
表面贴装元件不同于含铅元件。SMT 组件不是设计用于在两点之间接线，而是设计用于放置在板上并焊接到板上。
它们的引线不会像传统引线元件那样穿过电路板中的孔。不同类型的组件有不同风格的封装。大体上，封装样式可分为三类：无源元件、晶体管和二极管以及集成电路，这三类 SMT 元件如下所示。
- 无源 SMD： 有多种不同的封装用于无源 SMD。然而，大多数无源 SMD 是 SMT 电阻器或 SMT 电容器，其封装尺寸已相当标准化。其他组件，包括线圈、晶体和其他组件，往往有更多的个性化要求，因此有自己的封装。
电阻器和电容器具有多种封装尺寸。它们的名称包括：1812、1206、0805、0603、0402 和 0201。这些数字表示以数百英寸为单位的尺寸。换句话说，1206 的尺寸为 12 x 6 百分之一英寸。较大尺寸（例如 1812 和 1206）是最先使用的一些。它们现在没有广泛使用，因为通常需要更小的组件。然而，它们可能会在需要更大功率水平或其他考虑因素需要更大尺寸的应用中找到用途。
通过封装两端的金属化区域连接到印刷电路板。 - 晶体管和二极管： SMT 晶体管和 SMT 二极管通常包含在小型塑料封装中。这些连接是通过从封装中引出并弯曲以接触电路板的引线进行的。这些封装始终使用三根引线。通过这种方式，很容易识别设备必须走哪条路。
- 集成电路： 有多种封装用于集成电路。使用的封装取决于所需的互连级别。许多芯片如简单逻辑芯片可能只需要 14 或 16 个引脚，而其他如 VLSI 处理器和相关芯片可能需要多达 200 个或更多。鉴于要求的广泛差异，有许多不同的包可用。
对于较小的芯片，可以使用诸如 SOIC（小外形集成电路）的封装。这些实际上是用于熟悉的 74 系列逻辑芯片的熟悉的 DIL（双列直插）封装的 SMT 版本。此外还有更小的版本，包括 TSOP（薄小外形封装）和 SSOP（收缩小外形封装）。
VLSI 芯片需要不同的方法。通常使用称为方形扁平封装的封装。它有一个正方形或长方形的占地面积，并且在所有四个侧面都有引脚。引脚再次以所谓的鸥翼形式从封装中弯曲出来，以便它们与电路板接触。引脚间距取决于所需的引脚数量。对于某些芯片，它可能接近千分之二英寸。封装和处理这些芯片时需要格外小心，因为引脚很容易弯曲。
其他包也可用。一种被称为 BGA（球栅阵列）的技术被用于许多应用中。它们不是在包装的侧面有连接，而是在下面。连接焊盘具有在焊接过程中熔化的焊球，从而与电路板形成良好的连接并机械连接。由于可以使用整个封装的底面，因此连接间距更宽，而且可靠性更高。
BGA 的较小版本，称为 microBGA，也被用于某些 IC。顾名思义，它是 BGA 的缩小版。
随着表面贴装技术的采用水平，可用的组件种类繁多。表面贴装封装中可用的组件选择远远超过传统含铅封装中可用的组件数量。这纯粹是因为需求。
然而，流行的基本元件（如晶体管）和许多逻辑和模拟 IC（如运算放大器）通常有作为传统引线元件和表面贴装元件的版本。例如，BC109 晶体管可以两种形式获得，许多运算放大器和基本逻辑芯片也可以。
设计中的表面贴装技术
转向表面贴装技术的主要原因是 PCB 组装过程在速度、可靠性和成本方面的巨大改进。虽然这是采用该技术的主要影响，但它也会影响新电子电路和设备的设计和开发。幸运的是，这种转移给开发和电路性能带来的好处多于坏处。
对于开发工程师来说，使用表面贴装技术有很多优势，但也有一些需要注意的地方：
- 低杂散电容和电感： 鉴于元件尺寸小，杂散电感和电容的水平要小得多 - SMT 电阻器的功能比引线电阻器更接近完美电阻器。同样，SMT 电容器会表现出低得多的寄生电感。因此，标准 SMT 组件比含铅同类组件可能实现更快的速度和更高的频率。
- 较低 的额定功率：表面贴装元件的额定功率非常重要。表面贴装电阻器就是一个特例。一个标准的含铅电阻器可以消耗至少 0.25 瓦的功率。对于表面贴装电阻器，bing 小得多，耗散也少。请注意这一点并检查制造商数据。
- 更小/更密集的电路： 随着在越来越小的体积内实现更多功能的驱动力成为整个电子行业的普遍趋势，表面贴装技术在很大程度上有助于实现小型化。这些元件可以做得更小，而且它们可以安装在印刷电路板上，比传统的引线元件更靠近。结合现在集成电路中可获得的更高级别的功能，这意味着开发工程师的任务成为可能。
尽管在新设计中使用表面贴装技术时需要注意一些额外的预防措施，但设计的大部分元素仍然非常相同，尽管设计往往要复杂得多并提供更多的功能。通过这种方式，表面贴装技术的引入和使用促进了电子产品的发展，允许更高级别的复杂性并提供更多功能。
使用表面贴装技术的 PCB 组装
如今，SMT 几乎专门用于 PCB 组装和制造。使用 SMT 可以将更多的电子产品装入更小的空间。表面贴装元件更小，通常提供更好的性能水平，它们可以与自动拾放机一起使用，在许多情况下，所有这些都消除了装配过程中手动干预的需要。
布线元件总是难以自动放置，因为需要预先成型电线以适应相关的孔间距，即使这样它们也容易出现放置问题。
如今，在 PCB 组装过程中，电路板上的大部分元件都是自动放置的。偶尔有些可能需要人工干预，但这种情况一直在减少。传统上，一些连接器和可能的一些其他组件需要辅助放置，但手动放置的水平一直在下降。今天，印刷电路板的开发通常是为了将这种情况减少到绝对最低限度，甚至改变设计以使用可以自动放置的组件。除此之外，组件制造商还开发了一些专门的表面贴装版本的组件，这些版本几乎可以为大多数电路板实现完全自动化的组装。
某些组件的问题之一是它们的耐热性。焊接过程需要将整个组件升高到高温，这导致了一些技术问题。集成电路、表面贴装电阻器和许多类型的表面贴装电容器都可以。
然而，正是由于这个原因，最初并未使用表面贴装电解电容器。取而代之的是使用表面贴装钽，但现在已经开发出能够承受焊接过程中的温度的表面贴装电解电容器。
还有其他组件需要特殊开发才能以表面贴装组件格式提供。
电路板扩展和弯曲
表面贴装电路板可能出现的问题之一是温度变化和电路板弯曲造成的。对于使用含铅组件的电路板，这不是主要问题，因为组件上的电线会承受运动并减轻可能造成的任何压力。
表面贴装元件可能并非如此。这些组件被焊接到印刷电路板上并牢固地固定到位。表面贴装晶体管和表面贴装集成电路等元件（其中有引线从设备主体连接到电路板表面）具有一些适应运动的方法，但表面贴装电阻器和电容器则没有。
对电路板上的应变最敏感的元件是表面贴装电容器 - 陶瓷 MLCC 品种。当受到拉应力时，它们往往会破裂。这显然是可靠性的主要问题。
在设计和 PCB 组装中可以采取一些预防措施，以确保将翘曲和温度膨胀等问题降至最低：
- 确保 PCB 电源和接地平面分布均匀： 当印刷电路板在 PCB 组装过程中通过焊接过程时，电路板会显着加热，这可能导致翘曲 - 一些大板的水平可能很明显。为帮助缓解此问题，接地层和电源层应尽可能覆盖整个电路板。如果它们仅出现在印刷电路板的一部分上，则会导致翘曲。
- 元器件形状：体型 短而宽的表面贴装元器件优于长而薄的元器件。如果组件又短又宽，膨胀和弯曲的影响就不太明显。
- 与最大弯曲方向成直角安装组件： 电路板往往会沿着电路板的最长长度翘曲。将组件安装在一个平面上，该平面将受到最小的弯曲或弯曲。
SMT应用
虽然可以使用一些 SMT 组件进行家庭建设，但在焊接它们时需要非常小心。此外，即使是具有宽引脚间距的 IC 也可能难以焊接。
那些有五十个或更多引脚的没有特殊设备是不能焊接的。它们仅适用于大规模制造。即使在已经建成的板上工作时也需要非常小心。然而，这些 SMT 组件为制造商节省了大量成本，这就是它们被采用的原因。对于家庭建设者来说幸运的是，可以手动焊接的传统含铅组件仍然广泛使用，并为家庭建设提供了更好的解决方案。
尽管如此，SMT 组件可用于某些适用的家庭项目 - SMT 组件引线和连接不会太小而无法使用更传统的烙铁和其他工具进行管理。
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