SMT贴片电路工艺设计.doc

燕山大学课 程 设 计 说 明 书题目： SMT贴片电路工艺设计 学院（系）： 理学院 年级专业： 12级电子信息科学与技术 学 号： 120108040005 学生姓名： 王欣彦 指导教师： 朱建卓 杜会静 教师职称： 讲师 副教授 燕山大学课程设计（论文）任务书院（系）： 理学院 基层教学单位：12级电子信息科学与技术 学 号120108040005学生姓名王欣彦专业（班级）12级微电子设计题目SMT贴片电路工艺设计设计技术参数（1）锡膏印刷：将焊膏或贴片胶漏印到PCB的焊盘上。（2）零件贴装：将表面组装元器件准确安装到PCB的固定位置上。（3）回流焊接：将焊膏融化，使表面组装元器件与PCB板牢固粘接在。（4）AOI光学检测：通过AOI光学仪检测以某种方法对PCB进行比较、分析等。（5）维修：对组装好的PCB板进行焊接质量和装配质量的检测（6）分板：将PCB电路板进行分板 设计要求（1）各装配位号元器件的类型、型号、标称值和极性等特征标记要符合产品的装配图和明细表要求。（2）贴装好的元器件要完好无损。（3）元器件的端头或引脚均和焊盘图形对齐、居中。（4）整个贴片过程中，要轻拿轻放，减少机械应力对电路板的影响工作量 八个工作日。 每个工作日八个小时左右。工作计划2015/6/26-2015/6/30 学习丝印和点胶，初步熟悉和了解SMT工艺流程。2015/7/1-2014/7/7 学习贴装芯片以及固化和回流焊接。学习整个SMT工艺流程设计，并实践操作。2015/7/8-2015/7/9 课设结题答辩，课设论文，成果总结。参考资料1 王天曦，王豫明.贴片工S艺与设备 M.北京电子工业出版社， 2008. 2 张文典. 实用表面组装技术（第二版）M.北京电子工业出版社2006.3 周德俭.表面组装工艺技术M.北京：电子工业出版社2002. 4李朝林. SMT制程术M.北京：天津：天津大学出版社2009.5姚有峰 .电子工艺实习教程M. 中国科学技术大学出版社2007指导教师签字基层教学单位主任签字年 月 日 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书SMT贴片电路工艺设计 王欣彦理学院12级微电子摘要： 随着信息技术的飞速发展，电子产品追求小型化，为满足这一需求，我们必须采用表面贴片元件。SMT贴片指的是在PCB基础上进行加工的系列工艺流程的简称。本文主要介绍了SMT贴片电路工艺，重点支出了在贴片过程中具体问题和注意事项，对SMT贴片电路工艺各步骤进行了具体详尽的描述，以达到熟练掌握手工贴片机巧。关键词： SMT贴片电路工艺SMT chip circuit technology designWangxinyanAbstract: With the rapid development of information technology, the pursuit of miniaturization of electronic products, in order to meet this demand, we must use surface mount components. SMT placement refers to the processing of the PCB process on the basis of the short series. This paper describes the SMT chip circuit technology, key expenditures in the placement process, specific issues and considerations for SMT chip circuit process each step of the specific detailed description, in order to achieve proficiency in manual patch ingenuity.Keywords: SMT chip circuit technology一、 引言SMT工艺技术的发展和进步主要朝着四个方向发展，一是与新型表面组装元器件的组装相适应，二是新型组装材料的发展相适应，三是与当代电子品种多相适应，四是与高密度组装、三维立体组装、微机电系统组装等新型组装形式的组装相适应。随着科学技术的发展，目前社会电子产品追求小型化，以前使用的穿孔插件元件已无法缩小。 电子产品功能更完整，所采用的集成电路(IC)已无穿孔元件，特别是大规模、高集成IC，不得不采用表面贴片元件。 要实现产品批量化，生产自动化，除引进高精尖仪器之外，厂方要以低成本高产量，我们也必须掌握手工贴片技术。二、 SM T贴片电路工艺具体内容（一） 手工贴装的目的本工序是用贴片机将片式元器件准确地贴放到印好焊膏或贴片胶的PCB表面相对应的位置上。（二） 手工贴装1、手工贴装的要求（1）、尽可能地提高生产效率,在一定的人力、物力资源条件下,通过合理的安排工序和采用最佳的操作方法达到目的。（2）、确保产品质量的优良性和稳定性。这一点具体体现在产品生产过程中的部件、半成品在生产线上的直通率高,成品的检验合格率高,技术指标一致性好;成品中不合格产品的返修故障原因没有不稳定因素或反常故障出现。 （3）、确保每个元器件在安装后能以其原有的性能在整机中正常工作。简而言二号,不能因为不合格的安装过程而导致元器件的性能降低或改变参数指标。例如:安装导致了元器件的机械损伤,划伤了机器的外壳等等。 （4）、制定详尽的操作规范。对那些直接影响整机性能的安装工序,尽可能采用专用工具进行操作,以减少手工操作的随意性。 （5）、工序的安排要便于操作,便于保持工件之间的有序排列和传递。在安装过程中,要把大型元器件、辅助部件、组合件安装在机架或底板上,安装时的内外、上下、左右要有一定规律性,还要注意各个被装器件的形状符号和标记位置,便于检查时的观察并且还要注意组合时的先后顺序。 2、手工贴装的应用范围 （1）、由于个别元器件是散件、特殊元件没有相应的供料器、或由于器件的引脚变形等各种原因造成不能实现在贴装机上进行贴装时，作为机器贴装后的补充贴装； （2）、新产品开发研制阶段的少量或小批量生产时； （3）、由于资金紧缺，还没有引进贴装机，同时产品的组装密度和难度不是很大时。3、抗好贴装的三要点（1）、元件正确要求各装配位号元器件的类型、型号、标称值和极性等特征标记要符合产品按装配图和明细表要求，不能贴错位置。（2）、位置准确、元器件的端头或引脚均和焊盘图形要尽量对齐、居中，还要确保元件焊端接触焊膏图形。、元器件贴装位置要满足工艺要求。(3)、压力(贴片高度)合适、贴片压力过小，元器件焊端或引脚浮在焊膏表面，焊膏粘不住元器件，在递和再流焊时容易产生位置移动，另外由于Z轴高度过高,贴片时元件从高处扔下，会造成贴片位置偏移；、贴片压力过大，焊膏挤出量过多，容易造成焊膏粘连，再流焊时容易产生桥接，同时也会由于滑动造成贴片位置偏移，严重时还会损坏元器件。（三）电阻、电容的识别1、贴片电阻（CHIP RES)（1）结构：一般是黑底白字，两边是焊接部分，镀锡陶瓷是非导电性的。（2）单位：欧姆（ ）、千欧（K ）、兆欧（M ）。（3）分类：普通电阻、精密电阻。、普通电阻：一般用三位数字表示=15 特殊表示方法：2K2=2.2K 1K5=1.5K 1R=1、精密电阻：用四位数字表示，有效数字是三位。例1020 2.贴片电容（CHIP CAP）（1）作用：储存电能，像电池一样。 （2）单位：皮法（PF）、纳法（NF）、法拉（F）。（3）电容值：储存电能量的大小。（4）电容有耐压值。 耐压值：表示该电容所能承受的电压值的大小，通常有16 、25 、50 。电容物体本身是没有数字的，单独识别时需使用LCR表测量。在BOM表上常用三位熟悉表示或直接给出电容值。（5）电容值与颜色的关系：电容容值随颜色的加深而增大，电容容值与厚度的关系是电容容值随厚度的增加而增加。（四）元器件的插装方法1、卧式插装法卧式插装法是将元器件水平地紧贴印制电路板插装。亦称水平安装。元器件与印制电路板距离可根据具体情况而定，如图17所示。要求元器件数据标记面朝上，方向一致，元器件装接后上表面整齐、美观。卧式插装法的优点是稳定性好，比较牢固，受振动时不易脱落。如下图图6-1 卧式插装法2.、立式插装法立式插装法优点是密度大，占用印刷电路板面积小，拆卸方便，电容器、三极管多用此法。如下图图6-2 立式插装法3、常用元器件安装方法 半导体三极管、TO集成电路、延时线块等同方向引线元器件安装的方发如3所示。图3（a）为正向安装方法，图3（b）为反向安装，图3（c）为正向贴板安装，图3（d）为反向埋头安装。一般用正向安装方法。装配前应判定引脚极性，最好装上规定色标套管，以防错装。 图6-3 各安装方法4、套管色标的规定（1）交流三相电路。第一相：黄色，第二相：绿色，第三相：红色，零线或中性线：淡蓝色；安全用的接地线：黄和绿双色线。（2）直流电路。正极：棕色，负极：蓝色，接地中线：淡蓝色。（3）半导体三极管。集电极(c)：红色，基极(b)：黄色，发射极(e)：蓝色。（4）半导体二极管。阳极：蓝色，阴极：红色。（5）晶闸管。阳极：蓝色，阴极：红色，控制极：黄色。（6）双向晶闸管。控制极：黄色，主电极：白色。（7）半导体双基极管。发射极（e）白色，第一基极（b）：绿色，第二基极（b）：黄色。（8）场效应晶体管。源极(S)：白色，栅极(G)：绿色，漏极(D)：红色。（9）有极性电容器。正端：蓝色，负端：红色。（10）光电耦合器件。输入端阳极：蓝色，阴极：红色，输出端(e)：黄色，(c)：白色。（11）电子管。控制栅：绿色，灯丝(交流)：白色。具体标色时，在一根导线上如遇有两种或两种以上可标色，应视该电路的特定情况依电路中需要表示的含义确定色标。另外，依导线及绝缘套管标志电路时，应附合国标GB2681的规定；指示灯和按钮的颜色查阅国标GB2682的规定。（五）焊接工艺 1、对焊点的基本要求（1）焊点要有足够的机械强度；（2）焊接可靠，具有良好的导电性；（3）焊点表面要光滑、清洁。2、元器件引线的处理。焊前要将被焊元器件引线刮净，最好先挂锡再焊。对被焊物表面的氧化物、锈斑、油污、灰尘、杂质等一定要清理干净。手工方法是：用小刀或锋利工具，沿引线方向，距根部24mm处向外刮，边刮边转动引线，将杂质和氧化物刮净为止。也可用纱布擦拭去氧化物。在刮线时要注意，不能把原有镀层刮掉，不能用力过猛，以防伤及引线。3、焊接要领（1）扶稳不晃，上锡适量。焊接时，被焊物必须扶牢，特别是在焊锡凝固过程中不能晃动被焊元器件，否则容易产生虚焊。烙铁沾锡多少要根据焊点的大小来 决定，最好所沾锡量能包住被焊物。（2）掌握好焊接温度和时间。一般焊接时让烙铁头的温度高于焊锡熔点，烙铁头的温度与焊点接触时间以使焊点锡光亮、圆滑为宜。4、焊接顺序元器件装焊顺序依次为：电阻器、电容器、二极管、三极管、集成电路、大功率管，其它元器件为先小后大。5、对元器件焊接要求（1）电阻器焊接按图将电阻器准确装入规定位置。要求标记向上，字向一致。装完同一种规格后再装另一种规格，尽量使电阻器的高低一致。焊完后将露在印制电路板表面多余引脚齐根剪去。（2）电容器焊接将电容器按图装入规定位置，并注意有极性电容器其“+”与“”极不能接错，电容器上的标记方向要易看可见。先装玻璃釉电容器、有机介质电容器、瓷介电容器，最后装电解电容器。（3）二极管的焊接二极管焊接要注意以下几点：第一，注意阳极阴极的极性，不能装错；第二，型号标记要易看可见；第三，焊接立式二极管时，对最短引线焊接时间不能超过2s。（4）三级管的焊接三级管焊接注意e、b、c三引线位置插接正确；焊接时间尽可能短，焊 接时用镊子夹住引线脚，以利散热。焊接大功率三极管时，若需加装散热片，应将接触面平整、打磨光滑后再紧固，若要求加垫绝缘薄膜时，切勿忘记加薄膜。管脚与电路板上需连接时，要用塑料导线。（5）集成电路焊接首先按图纸要求，检查型号、引脚位置是否符合要求。焊接时先焊边沿的二只引脚，能焊23只引脚为宜，烙铁头先接触印制电路上的铜箔，待焊锡进入集成电路引脚底部时，烙铁头再接触引脚，接触时不宜超过3S，且要使焊锡均匀包住引脚。焊后要检查有否漏焊、碰焊短接、虚焊之处，并清理焊点处焊料。对于电容器、二极管、三极管露在印制电路板面上多余引脚均需齐根剪去。（六）手工贴装工艺流程工艺流程可简化为：锡膏印刷零件贴装回流焊接AOI光学检测维修分板1、施加焊膏可采用简易印刷工装手工印刷焊膏工艺或手动点胶机滴涂焊膏工艺2、手工贴装（1）、手工装工具 不锈刚镊子。吸笔。35倍台式放大镜或520倍立体显微镜(用于引脚间距0.5mm以下时)。防静电工作台。防静电腕带。 (2)、贴装顺序先贴小元件，后贴大元件。先贴矮元件，后贴高元件。先轻后重。安装过程中,先装轻型器件,后装重型器件。先例后装。安装过程中,同时采用了例接、螺接、焊接等工艺时,应先例接,然后螺接,最后焊接。先里后外。在将组合件进行整机连接时,首先从机架内的组合进行安装,然后逐步向外安装。一般按照元件的种类安排流水贴装工位。每人贴一种或几种元件；数量多的元件也可安排几个贴装工位。可在每个贴装工位后面设一个检验工位，也可以几个工位后面设一个检验工位，也可以完成贴装后整板检验。要根据组装板的密度进行设置。易碎后装。先装常规、普通元器件,后装易撮、易碎元件,可防止安装中的损坏。保持工作场地整洁有序,有效地控制生产余料造成的危害。安装人员要有责任心,养成良好的工作习惯。C、手工贴装方法(1)矩形、圆柱型Chip元件贴装方法用镊子夹持元件，将元件焊端对齐两端焊盘，居中贴放在焊盘焊膏上，有极性的元件贴装方向要符合图纸要求，确认准确后用镊子轻轻锨压，使元件焊端浸入焊膏。(2)SOT贴装方法用镊子夹持SOT元件体，对准方向，对齐焊端，居中贴放在焊盘焊膏上，确认准确后用镊子轻轻锨压元件体，使元件引脚不小于1/2厚度浸入焊膏中，要求元件引脚全部位于焊盘上。(3)SOP、QFP贴装方法器件1脚或前端标志对准印制板字符前端标志，用镊子或吸笔夹持或吸取器件，对准标志，对齐两侧或四边焊盘，居中贴放，并用镊子轻轻锨压器件体顶面，使元件引脚不小于1/2厚度浸入焊膏中，要求元件引脚全部位于焊盘上。引脚间距0.65mm以下的窄间距器件应在320倍显微镜下贴装。(4)SOJ、PLCC贴装方法SOJ、PLCC贴装方法同SOP、QFP。由于SOJ、PLCC的引脚在器件四周的底部，因此对中时需要用眼睛从器件侧面与PCB板成45角检查引脚与焊盘是否对齐。D、技术要求(1)贴装静电敏感器件必须带良好的防静电腕带，并在接地良好的防静电工作台上进行贴装；(2)贴装方向必须要符合装配图的要求；(3)贴装位置准确，引脚与焊盘对齐，居中，切勿贴放不准，在焊膏上拖动找正；(4)元器件贴放后要用镊子轻轻锨压元器件体顶面，使贴装元器件焊端或引脚不小于1/2厚度要浸入焊膏。3、回流焊接（1）回流焊接作用：将焊膏融化，使表面组装元器件与PCB板牢固焊接在一起。所用设备为回流焊炉，位于SMT生产线中贴片机的后面，对于温度要求相当严格，需要实时进行温度量测，所量测的温度以profile的形式体现。（2）回流焊方法介绍： 1）辐射传导优点：热效率高，温度陡度大，易控制温度曲线，双面焊时PCB上下温度易控制；缺点：有阴影效应，温度不均匀、容易造成元件或PCB局部烧坏。 2）热风回流焊优点：对流传导、温度均匀、焊接质量好；缺点：温度梯度不易控制。3）强制热风回流焊优点：红外热风混合加热，结合红外和热风炉的优点，在产品焊接时，可得到优良的焊接效果；缺点：要顺序