SMD 組裝 vs THT 組裝：實用指南

每一個 PCB 設計最終都會面臨同樣的分岔點：這個零件應該使用 SMD 還是 THT？而這個選擇對製造產線實際代表什麼？

SMD 與 THT 組裝的差異，遠不只是元件選型而已。它們需要兩套完全不同的製造工具鏈，也會引入截然不同的缺陷模式。

對混合技術佈局而言，一個關鍵的中間步驟是底面點膠製程。這個階段會點塗精準的熱固性環氧樹脂膠點，將表面黏著元件固定在基板上，確保電路板進入波峰焊前元件保持穩固。若沒有這一步，劇烈流動的熔融焊錫波會把元件沖掉。

本指南將說明每種組裝流程實際如何運作、鋼網在 SMD 良率中扮演什麼角色、混合技術板暗中依賴哪些關鍵步驟，以及該如何在兩者之間做出選擇。

SMD vs THT 組裝快速總覽

1. SMD 組裝使用表面黏著技術，透過錫膏、精密鋼網與回焊，將元件安裝到表面焊盤上。
2. THT 組裝會將有引腳元件插入電鍍孔中，再透過波峰焊、選擇性焊接或手工焊接形成接點——不需要錫膏鋼網。
3. 現代電路板幾乎都是混合技術：SMD 用於高密度設計，THT 則用於連接器、變壓器與較重的零件。
4. 混合板底面的 SMD 元件需要使用 SMD 點膠鋼網，在波峰焊前固定元件——這是多數文章會略過的步驟。
5. 60–70% 的 SMD 組裝缺陷源自錫膏印刷步驟（IPC 資料），因此鋼網品質是影響良率的主導變數。
6. THT 沒有等效的單點瓶頸；電鍍孔壁與波峰焊製程可自行補償小幅變異。

SMD 與 THT 組裝流程有何不同

什麼是 SMD 元件

表面黏著技術定義的是一類沒有金屬引腳穿過電路板的元件。連接點是平面焊盤、land 或焊球陣列——從離散被動元件（01005、0201、0402 尺寸）到 SOIC、QFN、LGA、BGA 與 CSP 封裝的積體電路都包含在內。所有這些元件都需要正確的錫膏鋼網定位、取放機器人組裝，以及受控回焊曲線，才能形成可靠焊點。

什麼是 THT 元件

通孔元件具有堅硬金屬引腳，會完全穿過電路板上的電鍍孔。常見通孔元件包括 DIP IC、電晶體（TO-220）、徑向電解電容、端子台與大型電感。插入後，接點會透過波峰焊、選擇性焊接或手工焊接形成——不需要錫膏鋼網。

SMD 組裝流程

標準 SMT 產線是一套高度同步的線性熱力系統：

1. 錫膏印刷：

   自動刮刀會將錫膏推過雷射切割不鏽鋼鋼網的開孔，將錫膏印刷到 PCB 焊盤上。

2. 真空取放：

   高速機器人貼裝頭透過真空吸嘴，從料帶或托盤中取出元件，並將其放置到濕錫膏上。

3. 回焊爐熱曲線：

   已放置元件的電路板會通過多溫區輸送式回焊爐。熱曲線可分為四個關鍵冶金階段：

   • 預熱區：組裝件以 1–3°C/s 的速率均勻升溫，以避免熱衝擊，並開始活化助焊劑化學反應。
   • 恆溫區：助焊劑活化劑化學成分——免洗助焊劑中的有機酸、RMA 中的松香酸——會化學還原銅焊盤與合金粉末顆粒表面的氧化物。恆溫平台也會讓高熱質量 THT 連接器或連接散熱片的焊盤，與小型被動元件達到熱平衡，在進入回焊前將整體 ΔT 降至 <10°C。
   • 回焊區：合金越過液相線（Sn63Pb37 為 183°C，SAC305 為 217°C），並短暫達到峰值溫度。典型峰值目標為 SnPb 的 205–215°C，以及 SAC305 的 235–250°C。液相線以上時間（TAL）通常控制在 45–75 秒。TAL 不足會產生冷焊、顆粒狀焊點，且金屬間化合物（IMC）形成不完整，例如銅介面處的 Cu₆Sn₅、Cu₃Sn。TAL 過長則會形成厚且脆的 IMC 層（>3 µm Cu₃Sn），降低焊點在熱循環下的疲勞壽命。
   • 冷卻區：強制對流冷卻會以 3–6°C/s 的速率將電路板溫度拉低到液相線以下。較快冷卻可形成更細緻、抗疲勞能力更好的微結構。若 SAC305 焊點冷卻過慢，會形成大型 β-Sn 晶粒群，在熱循環下更容易提早產生裂紋。

4. AOI 與 X-ray 檢查：

   自動光學檢查使用多角度相機與斜向 LED 照明，評估焊腳幾何、元件是否存在、極性與共面性。對於 BGA、LGA 與 QFN 這類焊點完全隱藏在元件本體下方的封裝，則需要使用 X-ray（2D 或 3D CT）。X-ray 可顯示空洞比例、焊球之間的橋接，以及缺球問題。

這個流程中所有後續步驟，都完全依賴第一個錫膏印刷步驟的準確性。如果錫膏量或對位錯誤，後續任何製程都無法完全補救焊點。

THT 組裝流程

THT 組裝依賴完全不同的機械與流體動力階段：

1. 插裝：

   有引腳零件會從電路板上方（元件面）插入通孔。這可透過自動軸向／徑向插件設備完成，也可由操作員手工放置。

2. 波峰焊的流體力學

   已插裝元件的電路板會以特定角度沿輸送帶，通過波峰焊機中的三個連續階段：

   1. 助焊劑塗佈：

      電路板底面會經過噴霧式或泡沫式助焊劑塗佈機。精準體積的液態助焊劑會被塗佈到電鍍孔壁內，以分解表面氧化物。固含量沉積必須受到嚴格管理，以避免過量腐蝕性殘留。

   2. 熱預熱：

      強制對流或紅外線（IR）預熱器會將組裝件升溫至底面約 100°C 至 130°C。這個階段會揮發助焊劑中的液態揮發載體（酒精或水）、避免接觸熔融金屬時產生熱衝擊，並活化松香或有機酸化學成分。

   3. 波峰動態：

      電路板會接觸維持在 250°C 至 260°C 的熔融錫槽。它會先通過擾流波（chip wave），以高垂直流速迫使焊錫進入緊密幾何結構，並排出被困住的助焊劑氣泡。接著立即通過平滑層流波。第二道波提供穩定、低流速接觸區，使合金能從引腳上乾淨回收。此機制依賴受控的剝離角，以避免橋接。兩道波的總接觸時間限制在 2–4 秒。

3. 剪腳與檢查：

   若元件引腳未預先剪短，突出引腳會被修剪至所需長度。焊點品質會依 IPC-A-610 等嚴格標準評估，確保焊錫完整填滿垂直孔壁，並形成可接受的頂面與底面焊腳。

區分兩者的製造設備

SMT 工具鏈：錫膏印刷機、3D 錫膏檢查（SPI）設備、高速貼片機、多溫區回焊爐，以及 3D AOI／AXI 系統。這條產線需要較高初始資本支出，但可擴展到極高元件密度。

THT 工具鏈：軸向／徑向插件機、大型波峰焊錫槽、自動選擇性焊接工作站（使用針對單個引腳的小型焊錫泵），以及手工重工工作站。

可靠性、強度與可維修性

THT 焊點可像堅固的機械鉚釘一樣運作。穿過電鍍孔壁的引腳，會將結構應力分散到 PCB 內部整個圓柱孔壁上。這使 THT 非常適合需要承受劇烈振動、熱衝擊或高機械插拔力的組裝件，例如連接器與功率級。

SMD 的可靠性完全依賴表面附著力。較重元件可能需要額外環氧結構補強。不過，由於 SMD 具有較低寄生電感與電容，因此在高頻應用中表現優異。

在重工方面，THT 可使用標準吸錫線或專用熱拆除工具解焊。相對地，BGA 與 CSP 等細間距 SMD 元件，需要專用熱風重工站、精準熱曲線與客製對位光學系統。

量產成本與產能

在高產量下，SMT 可提供更高吞吐量。自動貼片系統可超過每小時 50,000 顆元件（CPH）。

對低量、單件原型而言，THT 有時可避開客製鋼網製作的前置時間與工程成本。當混合技術板每月產量落在 100 至 1,000 件時，平衡兩條產線的經濟效益就會成為核心製造優先事項。

為什麼 SMT 依賴鋼網精度

SMD 組裝缺陷真正來自哪裡

產業分析指出：60–70% 的 SMD 缺陷源自錫膏印刷步驟，而不是貼裝，也不是回焊。一旦錫膏量或對位失敗，後續製程就無法補救焊點。高產量產線會在印刷後幾秒內使用 3D 錫膏檢查（SPI）設備偵測異常，避免在貼裝後或回焊後才進行昂貴重工。

錫膏鋼網控制哪些因素

錫膏鋼網同時控制三個關鍵變數：

• 體積一致性：由鋼片厚度與開孔面積控制。
• 幾何保真度：由開孔壁粗糙度與角落半徑管理。
• 對位準確性：由印刷機內部對位機構控制。

錫膏是一種觸變性懸浮體。在移動刮刀的機械剪切應力下，其黏度會大幅降低，使其能流入鋼網的微小開孔中。

刮刀通過後，剪切應力立即降為零。錫膏必須立刻恢復黏度，才能保持立體形狀而不塌陷。處理細間距元件、0.4mm pitch BGA 或 0201 被動元件時，鋼網必須符合 0.01mm 的嚴格公差。

值得了解的鋼網規格

為確保鋼網離開 PCB 時能穩定釋放錫膏，工程師會使用面積比（Area Ratio）計算。依 IPC-7525B 標準，此比值必須大於或等於 0.66：

AR = 開孔面積／開孔壁面積 = W × L / 2T (W + L) ≥ 0.66

其中：W = 開孔寬度，L = 開孔長度，T = 鋼網鋼片厚度

1. 鋼片厚度：

   細間距 SMT 的標準值通常為 0.10mm 至 0.12mm；較大或混合密度封裝可使用最高 0.15mm。

2. QFN 散熱焊盤：

   這類焊盤會使用「窗格」或交叉網格開孔圖案，而不是實心 1:1 開孔。這可為揮發性助焊劑氣體提供逸散通道，防止元件浮起並減少大型焊錫空洞。

3. 0201 被動元件：

   這類元件通常使用「home-plate」或「U 形」開孔幾何。這種設計會將錫膏從內側邊緣拉開，將墓碑效應風險降到最低。

為什麼 THT 沒有等效瓶頸

THT 焊點形成於電鍍孔壁內。毛細作用可將熔融焊錫吸入孔腔，補償輕微焊錫位置誤差與助焊劑變異。製程變異不可能完全消除，也正因如此，THT 仍然存在於舊有、高可靠性與高功率應用中。

混合技術 PCB 組裝與 SMD 點膠鋼網

為什麼真實世界的電路板幾乎都是混合技術

很少有商用產品使用純 SMD 或純 THT 電路板。常見設計會將 SMD 用於所有高密度元件，例如記憶體、被動元件與高密度微處理器，同時保留 THT 給機械元件，例如 DC 插座、電解電容、變壓器與面向使用者的開關。對所有混合技術製作而言，都需要計畫如何在同一片板上依序執行兩種焊接流程。

混合技術製作順序：SMD 膠何時登場

處理雙面混合技術電路板，需要精準的組裝順序：

1. 頂面 SMT

   先在電路板頂面印刷錫膏。元件透過取放機放置，再經標準回焊爐處理。

2. 翻板

   將電路板翻轉 180°，露出尚未放置元件的底面。

3. 膠水網印

   專用 SMD 點膠鋼網會將熱固性環氧樹脂膠點（常稱為「紅膠」）直接塗佈到基板防焊層上，位置位於 SMT 銅焊盤之間、元件本體中心下方。

4. 底面貼裝與固化

   底面 SMD 被動元件與 IC 會被壓入濕膠點中。電路板接著通過熱固化爐（或 IR 產線），使膠材聚合，將元件牢固鎖定在環氧層上。

5. 再次翻板與 THT 插裝

   將電路板翻回正面朝上。THT 元件從頂面插入，使長金屬引腳從底面電鍍孔伸出。

6. 波峰焊

   整個電路板底面會通過熔融焊錫波。波峰會同時完成通孔焊點，並焊接已用膠固定的底面 SMD 元件外露端子。

若沒有這個關鍵膠材，底面 SMD 元件會熔化並直接掉入溫度達 250°C 至 260°C 的波峰焊錫槽中。

點膠鋼網與錫膏鋼網有何不同

膠點直徑目標通常為元件本體寬度的 50–70%。SOIC 與 QFP 等較大封裝需要 2–4 個膠點，以抵抗波峰焊下的旋轉。若膠材溢流到相鄰銅焊盤上，會阻礙潤濕並導致焊點失效。

常見 SMT 缺陷，以及鋼網如何避免它們

SMD 焊盤錫量不足

以下都是可能發生的錫膏印刷缺陷：鋼網與電路板貼合不良、刮刀壓力過低或過高、錫膏太冷或未充分攪拌，或焊盤表面氧化。當開孔面積比 < 0.66 時，錫膏會黏附在開孔內壁，導致鋼網堵塞並無法完整釋放錫膏。

修正方式：提高刮刀壓力、更頻繁清潔鋼網、確保面積比依 IPC-7525B 大於 0.66，並考慮升級電拋光或奈米塗層製程，以降低表面摩擦。

細間距 SMD 引腳之間橋接

細間距 SMD 引腳連在一起，可能是因為刮刀壓力過大、錫膏被擠到鋼網下方、回焊升溫速度過快，或電路板夾持不足。元件 pitch 上方的鋼網開孔過大、鋼網鬆動，或鋼網底面污染過多，也會造成橋接。

修正方式：對細間距引腳採用 10%–20% 的開孔寬度縮減，避免錫膏滲到引腳間；控制刮刀壓力，並透過自動化系統提高鋼網底面擦拭清潔頻率。

0201／0402 晶片元件墓碑效應

回焊爐中加熱不對稱、走線不均造成其中一個焊盤像散熱片一樣吸熱，或貼裝偏移，都可能導致墓碑效應。匹配焊盤上錫膏量不均，通常來自局部鋼網磨耗或堵塞。

修正方式：平衡回焊曲線，將鋼網開孔重新設計為「home-plate」或「U 形」幾何，以減少開孔內側邊緣的錫膏量，並確保印刷對位精準。

BGA 與 QFN 散熱焊盤下方空洞

大面積實心錫膏會在回焊期間把助焊劑溶劑揮發物困在整個元件本體下方，形成封閉氣泡。

鋼網端修正：避免印刷實心 1:1 錫膏塊。請使用「窗格」或交叉網格開孔圖案，並保持最小網格間距 0.3mm。這可提供揮發物乾淨逸散的通道，同時維持足夠焊錫覆蓋率。

波峰焊後元件位移（混合技術特有）

底面元件的 SMD 膠量不足、對位不準，或膠材固化不完全，都可能導致元件在波峰焊後位移。

點膠鋼網修正：增加點膠鋼網開孔直徑，對較長封裝改用多點佈局，並確認膠點與元件中心線對齊。

如何選擇正確的組裝方式

什麼時候 SMD 組裝是正確選擇

表面黏著技術最適合以下情境：

• 高密度需求：對使用細間距 BGA、QFN、LGA 或超小型被動元件的設計至關重要。
• 高頻訊號性能：降低寄生走線電感與電容，對 RF、高速數位線路與微波設計非常關鍵。
• 高產量規模：自動化 SMT 產線可最大化吞吐量，並在量產時降低單件成本。

什麼時候 THT 組裝是正確選擇

以下情況非常適合使用 THT 組裝：

• 機械應力環境：適合高頻使用的連接器、面向使用者的開關，或必須承受反覆物理插拔力的端子台。
• 高功率／高電壓系統：大型變壓器、功率電感與大電流繼電器需要穩固熱管理，以及特定爬電距離／空氣間隙安全路徑時，THT 非常重要。
• 原型製作與現場維修：適合基本實驗室原型，或設計上需要用簡單手工具輕鬆現場維修的硬體。

為什麼大多數真實電路板兩者都選——這對產線代表什麼

超過 80% 的出貨電子產品都是混合技術。問題從來不只是「SMD 或 THT」，而是如何在單一電路板上經濟地整合兩種流程，並管理兩種不同焊接製程與兩種鋼網：頂面 SMD 使用錫膏鋼網，底面被動元件進入波峰焊前則使用點膠鋼網。

成本與交期取捨

SMD 的前期 NRE 較高，包括鋼網製作與取放機程式編寫，但在量產時能明顯降低單件成本。搭配快速交付鋼網供應商，SMD 原型可在數天內完成。對真正單件手工製作而言，THT 有時更快，因為不需要鋼網。

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為什麼 MOQ 1 對混合技術原型很重要

混合技術設計同時需要錫膏鋼網與點膠鋼網。多數工業供應商會設定高最低訂購量，或將鋼網綁定到大型量產批次中。JLCPCB 對兩種鋼網都提供 1 件起訂，無 NRE 額外費用，也不會在設計仍反覆迭代時，產生多餘治具堆放在架上。

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常見問題：SMD 組裝 vs THT 組裝與混合技術

結論：以精密鋼網掌握 SMD 組裝 vs THT 組裝

SMD 組裝 vs THT 組裝很少是二選一的問題。在商用電子產品中，答案幾乎永遠是兩者都要。

SMD 在密度、吞吐量與量產單位成本上勝出。THT 則在機械固定、大電流路徑，以及表面附著力無法承受的連接器角色中無可取代。混合技術是預設現實，而它暗中依賴多數文章從不提及的點膠鋼網步驟。

組裝方式決定製造工具鏈。錫膏鋼網或點膠鋼網，則決定可達成的良率。兩者都做對，原型設計才能在第一次進入生產現場時真正存活下來。