SMT概述.pdf

1 什么是SMT？ 2 有什么优点？ 4 涉及到哪些学科知识？ 3 经历了哪些发展历程？ 2 什么是什么是SMTSMT？ 3 THT是是Through Hole Packaging Technology的缩写，即通孔插装技术。的缩写，即通孔插装技术。 是一种将元器件的引脚插入印制电路板是一种将元器件的引脚插入印制电路板 （PCB）的通孔中，然后在电路板的引脚）的通孔中，然后在电路板的引脚 伸出面上进行焊接的组装技术。伸出面上进行焊接的组装技术。 4 SMTSMT是是Surface Mount TechnologySurface Mount Technology的缩写的缩写 ，即，即 表面组装技术，是先进的电子制造技术。表面组装技术，是先进的电子制造技术。 是一种无需在印制板上钻插装孔，直接将表是一种无需在印制板上钻插装孔，直接将表 面贴装元器件贴、焊到印制电路板（面贴装元器件贴、焊到印制电路板（PCBPCB， Printed Circuit BoardPrinted Circuit Board）或其他基板表面规定）或其他基板表面规定 位置上的电子装联技术。位置上的电子装联技术。 5 6 元器件和焊点在电路基板同侧元器件和焊点在电路基板同侧 元器件和焊点在电路基板两侧元器件和焊点在电路基板两侧 THT SMT 7 特特 点点 结构紧凑，组装密度高、产品体积小、重量轻结构紧凑，组装密度高、产品体积小、重量轻 高频特性好，抗振能力强，可靠性高高频特性好，抗振能力强，可靠性高 工序简单，焊接缺陷率低工序简单，焊接缺陷率低 适合自动化生产，生产效率高，劳动强度低适合自动化生产，生产效率高，劳动强度低 生产成本低生产成本低 8 电子电子 产品产品 9 更新越来越快 成本越来越低 电 子 产 品 功能越来越强 体积越来越小 SMT SMT 经历经历了哪些发展了哪些发展 历程？历程？ 10 起源于美国、成熟于日本、应用于中国起源于美国、成熟于日本、应用于中国 美国是世界上SMD与SMT起源最早的国家，并一直重视在电 子产品和军事装备领域发挥SMT在高组装密度和高可靠性方 面的优势。 日本在上世纪70年代从美国引进SMD和SMT，首先用于消费 类电子产品领域，从80年代中后期开始用于电子设备，逐渐 超过美国居于世界领先地位。 欧洲各国SMT的起步较晚，但他们重视发展并有较好的工业 基础，发展速度也很快，其发展水平和整机中SMC/SMD的 使用效率仅次于日本和美国。 80年代以来，新加坡、韩国、香港和台湾省亚洲四小龙不惜 投入巨资，纷纷引进先进技术，使SMT获得较快的发展。 中国SMT的应用起步于上世纪80年代初，目前处于快速发展 阶段。 11 我国最初从美、日等国成套引进了SMT生产线用于彩电调 谐器生产。随后应用于录像机、摄像机及袖珍式高档多波 段收音机、随身听等生产中，近几年在计算机、通信设备、 航空航天电子产品中也逐渐得到应用。 一些美、日、新加坡、台商逐渐将SMT加工厂搬到了中国， SMT主要集中在广东、福建、浙江、上海、江苏、天津、 北京、大连；其中珠三角最强，长三角次之，环渤海第三， 但发展潜力巨大，会吸引国外及港台SMT企业北上。 我国将成为SMT世界加工厂的基地。我国SMT发展前景是 广阔的。 元器件的发展元器件的发展 窄间距技术的发展窄间距技术的发展 印制电路板的发展印制电路板的发展 工艺技术的发展工艺技术的发展 无铅焊接的应用和推广无铅焊接的应用和推广 13 SMT SMT 涉及到哪些学涉及到哪些学 科知识？科知识？ 14 SMTSMT是一项复杂的综合性系统工程技术是一项复杂的综合性系统工程技术 15 多学科多学科 综合技术综合技术 机械机械 电子电子 气气 光光 热热 物理物理 化学化学 新新 材材 料料 新新 工工 艺艺 计计 算算 机机 新管理概新管理概 念和模式念和模式 16 基板技术 表面组装元器件 组装设备 组装设计 组装工艺 组装材料 管理技术 SMT 封装技术、制造技术、包装技术封装技术、制造技术、包装技术 焊膏、粘结剂、焊焊膏、粘结剂、焊 丝、阻焊剂、助焊丝、阻焊剂、助焊 剂、清洁剂等剂、清洁剂等 单、多层印制板、单、多层印制板、 陶瓷基板、金属陶瓷基板、金属 基板等基板等 印刷设备、贴装设印刷设备、贴装设 备、焊接设备、清备、焊接设备、清 洗设备、检测设备、洗设备、检测设备、 修版设备修版设备 印刷、点胶、贴装、焊接、印刷、点胶、贴装、焊接、 清洗、检测、返修、三防等清洗、检测、返修、三防等 设备管理、工艺管理、质设备管理、工艺管理、质 量管理、防静电技术等量管理、防静电技术等 电、结构、散热、高频、电、结构、散热、高频、 布线和元器件布局、焊布线和元器件布局、焊 盘图形和工艺性设计盘图形和工艺性设计 17 18 光学光学 物理、物理化学、冶物理、物理化学、冶 金学金学 化学及化学材料化学及化学材料 电工电子技术（电工电工电子技术（电工 学、模拟电路、数字学、模拟电路、数字 电路）电路） 机械制图与金工实践机械制图与金工实践 质量管理学质量管理学 计算机及自动控制、计算机及自动控制、 传感器原理及应用传感器原理及应用 电子测量技术、单片电子测量技术、单片 机原理与应用技术、机原理与应用技术、 电子电子CAD、电子材料、电子材料 与元器件与元器件 机电一体化、气动原机电一体化、气动原 理及控制理及控制 基础课程 国家教委设置了“微电子制造工程”目录外专业， 国防科工委设置了“电子封装技术”目录外紧缺 专业。 许多高校的材料学、材料加工、机械制造方面的 研究也逐渐向电子封装的材料、工艺和装备转移。 国内已经有5家高校开始在本科生的层面大规模、 系统性地进行电子封装技术专门人才的培养。 （哈尔滨工业大学、上海交通大学、桂林电子科 技大学、北京理工大学、华中科技大学） 19 国内高校开展电子封装教育与科研情况 开展了系统级封装、微系统封装、多芯片封装等方面的研究与教育的有 北京大学、中国科学院上海微系统与信息技术研究所、清华大学和南通 大学等。 以电子封装材料、无铅化封装和无铅焊料为主的研究与教育机构有：厦 门大学、华南理工大学、北京工业大学、大连理工大学、北京科技大学、 华中科技大学、中科院沈阳金属研究所等。 在SMT工艺及设备研究和教育方面为重点的高校有：桂林电子科技大学、 哈尔滨理工大学、北华航天工业学院、深圳职业技术学院、重庆工学院 等。 开展了电子封装关键设备研究与教学的单位有：哈尔滨工业大学机器人 研究所、上海交通大学机器人研究所、华南理工大学、中南大学等。 在封装可靠性及失效分析方面开展工作的有：中科院冶金所、复旦大学 等。 在集成电路封装设备的研发和生产方面的研究所有：信息产业部45所、2 所、深圳日东电子等。 20 2006年新建SMT实验室 引进了一条全新的SMT生产线，包括 DEK248半自动印刷机 JUKI2060多功能贴片机及配套的HLC软件 HELLER1707E热风回流焊炉 购买了三套TPE-SMT-2表面贴装实习系统。 21 2006年开始进行SMT方向的工程实践训练。 带领学生到企业参观。 聘请国内资深专家到学校做学术报告、讲课以及对课 程建设和教学工作进行指导。 正在积极推进与国内SMT行业著名企业进行校企合作 的事宜。 2010年开设SMT技术选修课程。 完善实验室的建设，创造更好的实践教学环境。 22 SMTSMT工艺工艺 施加焊膏工艺、施加贴片胶工艺、贴装元器件工艺、 再流焊工艺、波峰焊工艺、检测工艺、返修工艺、 清洗工艺 SMTSMT设备设备 生产设备，包括印刷机、点胶机、贴装机、再流焊 炉和波峰焊机 辅助设备，包括检测设备、返修设备、清洗设备、 干燥设备和物料存储设备等。 23 丝印（印刷）丝印（印刷） 作用是将焊膏或贴片胶漏 印到PCB的相应焊盘或位 置上，为元器件的焊接做 准备。 所用设备为丝印机（丝网 印刷机）， 大致有3种：手动、 半自动和全自动。 24 点胶点胶 作用是将贴片胶滴涂到PCB的 固定位置上，主要作用是将元 器件固定到PCB板上，有时也 用来滴涂焊膏。 所用设备为点胶机，有手动和 全自动2种。 25 贴装贴装 作用是将表面组装元器 件准确安装到PCB的规 定位置上。 所用设备为贴片机。 按自动化程度分有半自 动、全自动机。 按功能和速度分有多功 能机和高速机。 26 再流焊再流焊/ /回流焊回流焊 作用是将焊膏融化，使表面组装元器件与PCB 板牢固粘接在一起。 所用设备为再流焊炉，主要有红外炉、热风炉、 红外加热风炉、蒸汽焊炉等。 27 波峰焊波峰焊 主要用于传统通孔插装印制电路板电装工艺，以及表 面组装与通孔插装元器件的混装工艺。 作用是将熔化的焊料，经电动泵或电磁泵喷流成设计 要求的焊料波峰，使预先装有元器件的PCB通过焊料波 峰，实现焊端或引脚与PCB焊盘之间机械与电气的连接。 所用设备为波峰焊机，种类较多，目前应用最多的是 双波峰焊机。 28 振动波 平滑波 检测检测 作用是对组装好的PCB板进行焊接质量和装配 质量的检测。 所用设备有放大镜、显微镜、在线测试仪 （ICT）、飞针测试仪、自动光学检测（AOI）、 X-RAY检测系统、功能测试仪等。 29 30 X-RAY检测 合格 不合格 返修返修 作用是对检测出故障 的PCB板进行返工。 所用工具为修板专用 工具、返修工作站等。 31 清洗清洗 作用是将组装好的PCB板上面的由不同制造工 艺和处理方法造成的污染如助焊剂等除去。 所用设备为清洗机 超声清洗机 气相清洗机 水清洗机 32 再流焊工艺过程再流焊工艺过程 在印制板的焊盘上印刷焊膏、贴装元器件，最后 将印制板送入再流焊设备。从再流焊炉入口到出 口大约需要56分钟就可完成干燥、预热、熔化、 冷却全部焊接过程。 33 再流焊工艺过程示意图再流焊工艺过程示意图 印刷焊膏印刷焊膏 贴装元器件贴装元器件 再流焊再流焊 波峰焊工艺过程（混装）波峰焊工艺过程（混装） 先用微量的贴片胶将片式元器件粘接在印制板上， 再将印制板送入再流焊设备中进行胶固化，然后 插装分立元器件，最后与插装元器件同时进行波 峰焊接。 34 印刷贴片胶印刷贴片胶 贴装元器件贴装元器件 胶固化胶固化 插装元器件插装元器件 波峰焊波峰焊 波峰焊工艺过程示意图波峰焊工艺过程示意图 按照自动化程度可分为全自动生产线和半自动生 产线。 按照生产线的规模大小可分为大型、中型和小型 生产线。 35 回流焊接进行固化回流焊接进行固化 贴装元器件贴装元器件 印刷焊膏印刷焊膏 36 小批量多品种生产线（传统配置）小批量多品种生产线（传统配置） 方式1：1台多功能机（或1台复合机） 方式2：12台高速机+ 1台多功能（泛用）机 印刷机印刷机 + 高速贴片机高速贴片机+泛用贴片机泛用贴片机 + 回流炉回流炉 中大型生产线中大型生产线 方式1：传统配置（1台多功能机+23台高速机） 37 中大型生产线中大型生产线 方式2：复合式系统。例如Simens的HS、DX、SX系列。 由复合式贴片机（悬臂模块化）组成，由于复合式机器可通过增 加动臂数量来提高速度，具有较大灵活性，既能满足产能多变的 要求也可以做到快速的多产品切换。 38 中大型生产线中大型生产线 方式3：平行（模块化）系统。例如PHILIPS公司的FCM 系列。 由一系列的小型独立组装机组成。各自有丝杠定位系统机械手， 机械手带有摄像机和安装头。各安装头都从几个带式送料器拾取 元件，并能为多块电路板的