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SMT与通孔组装技术对比:如何为PCB选择正确的贴装方式

对比表面贴装技术(SMT)和通孔插装技术——了解元件类型、焊接工艺、机械强度的差异,以及何时使用哪种方式。

对比表面贴装技术(SMT)和通孔插装技术——了解元件类型、焊接工艺、机械强度的差异,以及何时使用哪种方式。

PCB组装中两种基本的元件安装技术是表面贴装技术(SMT)和通孔插装技术(THT)。各有明显优势,许多现代电路板同时使用两种技术。本指南帮助您理解何时使用哪种技术。


表面贴装技术(SMT)

工作原理

元件直接放置在PCB表面焊盘上已印刷的锡膏上,然后在回流焊炉中加热形成焊点。元件引脚无需钻孔。

工艺流程

  1. 锡膏印刷: 使用钢网将锡膏涂覆到焊盘上
  2. 贴片: 自动化贴片机以每小时20,000-80,000个元件的速度放置元件
  3. 回流焊: 电路板通过具有控温区段的回流焊炉(预热→恒温→回流峰值235-250°C→冷却)
  4. AOI/X射线检测: 自动化检测发现缺陷

元件类型

  • 贴片电阻/电容(0201、0402、0603、0805、1206)
  • QFP(四侧扁平封装)—— 0.4-1.0mm间距
  • BGA(球栅阵列封装)—— 0.4-1.27mm间距
  • QFN/DFN(无引脚封装)
  • SOT-23、SOT-223、SOIC、SSOP、TSSOP

优点

  • 更小的板面积: 元件比THT等效器件小50-80%
  • 更高密度: 板的两面都可贴装元件
  • 更快的组装: 全自动高速贴装
  • 更好的高频性能: 更短的引脚意味着更小的寄生电感
  • 批量成本更低: 自动化降低单位组装成本
  • 减轻重量: 更小的元件更轻

缺点

  • 机械脆弱性: 焊点在机械应力(振动、弯曲)下较弱
  • 热循环应力: 反复加热/冷却导致焊料疲劳
  • 维修困难: 返修细间距元件需要专业设备
  • 不适合大功率连接器: 无法承受线缆插拔的机械力

通孔插装技术(THT)

工作原理

带有引线的元件插入PCB上钻的孔中,然后从背面焊接。焊点包裹着电镀通孔内的引脚。

工艺流程

  1. 元件插入: 手工或半自动化插入引脚式元件
  2. 波峰焊: 电路板底面经过熔融焊料波
  3. 选择性焊接: 对于混合工艺板,可编程喷嘴仅对THT元件施加焊料
  4. 检查和修补: 目视检查和手工焊接修正

元件类型

  • DIP(双列直插封装)IC
  • 轴向电阻和电容
  • 电解电容(径向)
  • 连接器(USB、HDMI、DC电源、排针)
  • 变压器和电感器
  • 继电器
  • 通孔功率半导体(TO-220、TO-247)

优点

  • 卓越的机械强度: 引脚穿孔焊接提供更强的机械键合
  • 原型制作容易: 手工焊接简单直接
  • 大功率处理能力: 大型元件适合大电流和高电压
  • 耐热循环: 热循环下焊点可靠性更好
  • 连接器耐久性: 承受反复插拔力

缺点

  • 更大的占板面积: 元件占用更多板面空间
  • 基本单面贴装: 元件通常只在一面;过孔占用所有层的布线空间
  • 组装速度慢: 手工或半自动化插件更慢
  • 组装成本高: 更多人工
  • 需要钻孔: 每个通孔元件都需要钻孔和电镀

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对比表

特性SMT通孔
元件尺寸极小(0201=0.6x0.3mm)较大(DIP-8=10x7mm)
板密度极高低-中
组装速度20,000-80,000 CPH500-3,000 CPH
机械强度中等优秀
高频性能优秀(低寄生参数)差(引脚长)
功率处理有限优秀
返修困难(细间距)容易(手工焊接)
成本(大批量)
成本(小批量)低(手工)
双面贴装有限

混合工艺组装

大多数现代PCB使用混合工艺——SMT用于大多数元件,通孔用于需要机械强度或功率处理的特定部件:

  • SMT: IC、被动元件、LED、小型半导体
  • THT: 连接器、大电容、变压器、功率器件、安装硬件

混合组装流程

  1. 先SMT: 印刷锡膏→贴装SMD→回流焊(顶面)
  2. 底面SMT(如需要): 点胶→贴装→回流或波峰焊
  3. 最后THT: 插入通孔元件→选择性焊或波峰焊

何时选择SMT

  • 高密度、空间受限的设计
  • 高速或高频电路
  • 大批量生产(>1,000件)
  • 消费电子和便携设备
  • 重量和尺寸很重要时

何时选择通孔

  • 高机械应力环境(汽车、工业)
  • 电力电子(每个连接>5A)
  • 连接器和机械接口
  • 原型制作和小批量生产
  • 教育和业余项目

总结

SMT凭借尺寸、速度和规模成本优势主导现代电子制造。通孔在机械强度、功率处理和特定连接器需求方面仍不可替代。最佳设计策略是结合两种技术——尽可能使用SMT,必要时使用通孔。

  • SMT
  • through-hole
  • pcb assembly
  • soldering
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