《SMT基本知识》PPT课件

SMT表面贴装技术,SMT培训教材,SMT（SurfaceMountingTechnology）即表面贴装技术，原为美国NASA发展并应用在高科技，军事等用途的印刷电路板装配的生产方式，日本将其灵活地应用在一般电子消费性商品上，造成电子商品设计的领先，因其讲求轻、薄、短、小，在功能高密度化、生产自动化及降低成本方面都有辉煌的成果。,一、SMD（SurfaceMountingDevice）即表面贴装元件，其主要特征有：,1、体积小、重量轻。2、零件接脚很短，甚至没有接脚。3、零件成本低。4、可同时贴片于PCB正反面。5、易于在自动化生产中采用，节省人力和财力。,二、SMT生产原料、副料及工具介绍,1、SMT生产原料主要有：PCB板、电阻、电容、电感、二极管、三极管、集成块等。2、SMT生产副料主要有：锡浆、胶水、锡线、静电胶袋，洗机水、胶纸、纸箱等。3、SMT涉及的工具主要有：贴片机、回流炉、锡膏印刷机、钢网及其积架、零件盒、镊子、烙铁、冰箱、针筒、胶盆、放大镜、防静电卡板和防静电PCB周转架、静电带等。,三、SMT生产原料常见元件的认识及包装方式a.SMT电阻：,（1）导体或导电材料与绝缘材料混合制成的方形片状电阻器。用“R”表示，单位是欧姆（）。（2）符号：“R”、“”，“”。（3）电阻的作用：限流、降压、负载。（4）外形特点：SMT电阻无长引脚，安装时焊点将电阻两端金属与PCB板上铜皮连接，电阻值直接表示于元件表面。（5）颜色与数字和误差值代码：颜色棕红橙黄绿蓝紫灰白黑数值1234567890颜色金银无色误差510%20%,（6）阻值换算：单位进率为1M=103K=106，即1兆欧=1000千欧=1000000欧姆。（7）计算方法：三位数字电阻的第一、二位为有效数字，第三位为倍乘数即10的几次方，基本单位为欧姆。如：473=47103=47K四位数字电阻的第一、二、三位均为有效数字，第四位为倍乘数，即10的几次幂，基本单位为欧姆。如：1003=100103=100K另外，有的三位数电阻中，中间那个为字母，则字母前面为整数部分，字母后面为小数部分，字母表示阻值单位。如：3R3=3.30R0=02M3=2.2M电阻的误差表示法：与第四章中“电阻阻值允许误差标志符号”相同。,b.SMT电容：,（1）块金属片，中间隔以绝缘介质所构成的方形片状电容器，单位是法拉（F）。（2）符号“C”、“”、“”。（3）单位F（法拉）1F=106UF=1012PF（4）外形特点：SMT电容没有引脚步，安装时焊点将两端金属与PCB板上铜皮相连，元件表面无容值表示。（5）固定电容种类：纸质电容、油质电容、云母电容、陶瓷电容、塑料薄膜电容、铝质电解电容、钽质电解电容。按极性又可分为有极性电容“”和无极性电容“”。（6）可变电容：在一定范围内可以改变容值的电容。符号“VC”。可变电容又可分为单连可变电容“”，双连可变电容“”，多连可变电容“”，微调电容“”。（7）误差值与字母对照表：,字母BCDFJKMZ误差值容质10PF时0.1PF0.25PF0.5PF1PF误差值容质10PF时1%5%10%20%-20%+80%电容大小凭肉眼无法看出，需用电容表测量方可准确测出，其换算方法及误差表示与电阻差不多，只是单位不同，并且，从外观看电容可大致判断其量程范围，其规律如下：电容厚度越大，容抗越大；电容颜色越深，容抗也越大。,c.SMT电感,SMT电感由线圈绕制而成，能把电能转化成磁场能的积层片状式储能元件。（1）符号：“L”、“”（2）单位是亨利（H）1H=1000MH=1000000UH。（3）构造：一般是用漆包线绕在绝缘管上制成。（4）种类：有固定电感和可变电感。（5）特点：SMT电感无长引脚，安装时焊点将极短的引脚点与PCB板上的铜片相连，元件表面一般有三个数字。电感量的大小和线圈匝数、截面积、材料有关，换算方法与电阻的三位数字转换方法一样，只是单位有区别。,d.SMT二极管：,是内部具有一个PN结，外部连接两个电极的片状导体器件。符号：“D”、“CR”、“”方向：特点：具有单向导电性。用途：通常用以整流和检波。SMT二极管一般有两个或三个短脚，表面各有丝印标志，安装时三脚二极管的极脚对应PCB板上三个焊盘（铜片）即可，而二脚二极管则要注意方向，不可插反，有极小色环那端为负极，相反方向则为正极。按作用分为通用二极客“”发光二极管“”光敏二极管“”，稳压二极管“”。注：其极性的判别与“第四章二极管的极性判别相同”。,e.SMT三极管：,（1）是内部含两个PN结，外部具有三个电极的片状半导体器件。（2）符号：“Q”。（3）方向：（4）特点：SMT三极管一般为三个极脚，极脚较短与铜片焊接，连成电路，外观凭丝印来区分。（5）作用：在一定条件下有“放大”作用。注：其极性判别与“第四章三极管的极性判别相同”。,f.集成块（IC）,集成块是由晶体管、电阻及电容等元器件，按电路的要求共同制在一块硅或绝缘体基片上，然后封装而成的复杂结构。用“IC”或“U”表示。方向：从起点按逆时针方向排测。（4）特点：SMT集成块一般都有两排或四排规则的短引脚，表面有丝印标志、型号、生产批次号等详细标识。（5）作用：作放大、振荡、记忆、自动控制等用途。（6）SMT常用IC有：SOP、SOJ、PLCC和QFP等几种。其中SOP与SOJ为接脚小于40的较小型IC，一般为两排脚位分布；PLCE与QFP为接脚较多的中、大型IC，一般为四排脚位分布。,g.晶振：,（1）符号码“Y”，“”，“”。（2）单位“HZ”。,h.SMT电子原料的包装方式：,（1）体积在4.53.20.6(LWT)或3.81.91.6mm3以下的元件（IC除外）一般用8mm宽槽形胶带或纸带作卷盘式包装。（2）体积超过上述标准，在6.66.65.7mm3以下的元件(IC除外)一般用12mm宽槽形胶带或纸作卷盘式包装。（3）引脚数较少且呈两排分列的集成块（如SOP，SOJ）一般用12、16、24或32mm的宽槽形纸带粘贴作卷盘式包装或塑胶杆式包装。（4）引脚数较多的集成块（如PLCC或QFP）一般用盘式包装。以上包装方式一般都符合国际统一标准，故而均适合于自动贴片机流水线操作。,四、SMT生产过程中所用辅料,1、锡浆：在比熔解欲连接的金属所需的漫度还低的情况下，用来连接金属表面的一种可熔解的浆糊式金属合金是表面焊锡的基本原料。锡浆的金属成分：Sn锡62%Pb铅36%Ag银2%Sn锡63%Pb铅37%Sn锡60%Pb铅40%Sn锡96.5%Ag银3.0%Cu铜0.5%,锡浆的储存和使用,：（1）锡浆应储存于010的冰箱内，并以先进先出的方式取用。（2）由冰箱取出的锡浆要恢复至室温后方可开封使用。（3）从钢网上回收的锡浆不可与新鲜的混装，应分开容器储存。（4）封口启过的锡浆若暂不使用，要将容器内壁清理干净并尽量向容器底部压平，并隔绝空气密封回冰箱保存。,2、锡线：是金属成份类似锡浆而存在方式不同的焊锡原料，在SMT生产过程中适合于修理经表面焊锡炉后引起的不良锡点，按合金成份分为有铅锡线和环保无铅锡线。,3、胶水：SMT所用的胶水是一种经过烘炉（150）后凭粘性能将元件固定于PCB板，以及在浸入融锡之中仍然不致掉落的粘合剂，一般选用红胶水。理想的SMT胶水应具备的条件有：,（1）单一成份组成（2）使用寿命期长（3）可使用多种涂抹方式（4）良好的填充能力（5）不需要准备时间（6）烘干时间短（7）不需要或仅需要低的烘干热源（8）良好的粘合力（9）设备投资或维修费低,（10）无毒（11）无臭（12）不会损坏至设备（13）不导电（14）不具腐蚀性（15）化学性稳定（16）可承受高温加热（17）不易燃烧（18）费用低（19）具有良好的导热效果,4、洗机水：是一种熔解能力相对较强，具有一定的腐蚀性且化学性能较活的清洗剂。用来清洗丝网，清除PCB板上焊盘的氧化膜及杂物，但不可用来清洗塑胶及油漆制品，因为很容易引起化学反应。5、胶纸：由于在生产流程中某些大元件不适合于炉焊上锡，故而在经手浸锡炉及波峰焊之前，必须将其对应PCB板上的铜片用胶封住，以免上锡时堵塞插孔，不利于后加工。6、双面胶：某些穿孔排插，由于脚位较多，用双面胶可以均匀地粘贴PCB板，方便上锡。7、泡泡袋：PCB板表面安装元件之后，自然凸凹不平，如果需要重叠装放，就必须隔以泡泡袋，可以减少机械摩擦，不致损坏元件可以防止静电，不致损害元件,五、SMT所用工具,1、钢网与其积架：积架是用来固定钢网的，钢网是根据各种机型的需要由铜片钻孔而成，可以手动于PCB板上印刷锡浆或胶水，设备较先进的由自动印刷机代替，适用于未插穿孔零件之前的印刷。2、胶水机：如果PCB板上已插有某些穿孔元件，还需贴片SMT元件时，钢网将无法印刷，此时刷胶就用胶水机点胶来完成。（现在市面上已有印胶制具，也可能解决该类工艺并大适益批量生产）3、贴片机：当PCB板已刷好锡浆或胶水之后，贴片机则依照一定的设计程序将片状元件逐个自动安装至对应点。4、回流炉：所需片状元件安装至PCB板上之后，可根据机板具体情况设定回流炉各温区温度，进行烘干或表面焊锡工作。5、零件盒：用于盛装散料。6、镊子：用于手插夹装片元件。,7、冰箱：用于储存锡浆及胶水。8、烙铁：用于手工焊锡。9、针筒：用于手动点胶。10、胶盆、纸箱：用于堆放机板。11、防静电卡板和防静电PCB周转架：用于卡放机板。12、放大镜：用于目检元件。13、静电带：用于预防静电。,六、保养机器设备的清洁润滑剂使用指南,1、钢网、积浆及某些铁壳、木板表面用洗机水擦拭。2、机身及炉身显示器等油漆表面用IPA洒精擦净，较脏部位可用抹机水、白布擦拭。3、操作健盘即有丝印部位用白布擦，或者用酒精浸湿白布擦拭。4、机盖玻璃、报警灯壳用碧丽珠或玻璃水擦净。5、传感器、显示器屏幕用白布擦净后加NSK油脂NO.1。,7、传送皮带用IPA酒精润湿白布擦洗。8、机头活动部位及上升、下降时的摩擦位用WD-40擦拭润滑。9、机内导轨滑块用NSK油脂NO.1注入泵加入里面润滑。10、回流炉的滚珠、轴承用黄油或机油润滑。,七、SMT生产流程,根据PCB所采用SMT的单面做法、双面做法及混合式做法可分为两种流程。1、点胶/波焊法以一种特殊用途的胶，布于PCB板上，胶点位置正好居元件本体下缘即焊盘间的中点，然后再放置SMT元件，烘干稳固再经由波峰焊法将SMT元件脚、端点处或一齐同穿孔元件脚同时焊锡，流程大致如下；,2、刷锡/流焊法将做成浆状的锡合金助焊剂印刷于PCB板的对应焊盘（铜片）上，放置SMT元件，利用回流炉将锡浆融化焊锡，产生焊接效果，有些还需翻转板面重复上述刷锡/流焊或点胶/波焊，最后安插后加大元件手焊，流程大致如下：,八、流程中有关工序简述,1、刷锡浆：用钢网或自动印刷机将锡浆涂于PCB板对应的焊盘。要求：所用锡浆粘性良好，温度和湿度适当。PCB板所刷锡浆厚度（约0.15-0.25mm）适中，均匀无漏印，不许偏位。注意：刷板之前检查PCB是否合格若有绿油覆盖焊盘等现象，不可落拉。对应焊盘（铜片）的锡浆覆盖率不可低于95%，否则易造成假焊，需用抹机水清掉重刷。锡点间不可有锡桥和杂锡现象，否则造成短路。,2、点胶水：即用钢网（适用于未插孔元件的PCB板）或点胶机（适用于插过穿孔元件的PCB板）将适量特殊胶（红色）布点，点胶位置为各零件所连焊盘间的绝缘处中心。要求：PCB板合格，印刷胶点孔大小适当或点胶机气压与力度调好。胶点需均匀，胶水适量，刷后查板无漏点无偏位。注意：焊盘（铜片）上不得涂有胶水否则影响上锡。经常检查印刷孔或针头有无堵塞、污脏等现象。,3、贴SMT元件：将片状元件按电路设计的需要正确安装到对应位置，在自动流水线中一般采用机器贴片，也可用手工代替，逐个安插。要求：刷锡或点胶合格的PCB板，贴装SMT元件时，按有关生产作业标准正确操作。所贴元件不得有错、漏及超标准偏斜，方向反等不合格作业。注意：手贴SMT元件要防止零件盒中各物料是否混杂，插完后进行自检，无误后方可落拉。机插SMT元件要调准位置，核对确认程序是否准确无误，换装物料时应反复检对无误后方可落拉。,4、炉前检查：在PCB板安装元件后，尚未过表面焊锡炉时，根据元件组装要求作全面检查。要求：按照有关品质标准检查所有元件是否位置正，无错漏电阻查丝印字符，电容查颜色与厚度，二极管、三极管查丝印字符及方向标志，电感查丝印字符，集成块查脚位及方向、丝印等。查到元件与电路设计要求为一致的贴片，可以纠正方向过炉。注意：发现焊盘上涂有胶水时要用白布擦干净，否则难以上锡。翻转过来的元件应按标准改正以防断路。有方向性的元件要特别留意，按正确方向摆正。,5、炉后检查：在炉前检查的基础上，当PCB板经过表面焊锡炉后，会带来或多或少的影响，点胶板则复查元件刷锡板则在查元件的同时重点要按有关标准检查锡点好坏。要求：先复查所有元件是否位置正、元错漏，不合格的位置用箭头纸标出以便修理。检查过焊的锡点是否符合有关品质标准，若有假焊、连锡、多锡、少锡、起钩等一一指出。注意：零件立起来或电阻翻转等不合规格的焊锡需用“不合格”标贴标识。体积不同有同值元件需考虑其它参数时，不得代用，要有工程指引确认方可pass。,九、SMT品质要求,1、钢板印刷对准度和锡面标准锡浆印刷图形一定与焊盘图形一致，锡浆与印刷处之间不可因涂污或倒塌而减少空间至原设计空间的25%以下。锡浆与涂污或塞孔而减少最佳的印刷面积在10%以下。锡浆延伸出焊盘的边缘不可超过该边25%，锡浆覆盖面为75%以上。厚度标准锡浆均匀覆盖焊盘无钉状物或孔。印刷图形上的厚度一致，通常为0.15mm至0.25mm。（当芯片间距0.4mm时，通常为0.13mm至0.15mm之间）,2、贴片标准（1）方形无引脚元件（如电阻、电容、电感等）元件端均匀地贴于焊盘中心为最好。出焊盘左右的部分在元件宽度的10%以下，元件端和焊盘端的空间最少是组件宽度的20%，元件端的金属电镀延伸在机板焊盘上至少0.5mm则为允收。（2）圆筒形无引脚元件（电阻、电容等）。元件端与焊盘的接触点位于焊盘中心为最好。突出机板焊盘左右在元件端直径的25%以下，接触点与焊盘端的距离至少是元件端直径的25%，元件端末延伸出焊盘端的外面则为允收。（3）有规则的短引脚元件（如二极管、三极管集成块等）。引脚居于各对应焊盘的中心，无突出现象为最好。引脚突出焊盘边是引脚宽度25%以下为可允收。,3、锡点品质（1）方形无引脚元件焊锡带是凹面并且从焊盘延伸到元件端的50%以上，良好地覆盖所有可焊接面及元件端金属电镀面。（2）圆筒形无引脚元件焊锡带是凹面并且从焊盘端延伸到元件端上，元件直径的30%以上处，良好地覆盖所有可焊接面及元件三个金属电镀面。（3）有规则短引脚元件引脚侧面，脚趾与脚跟吃锡良好，引脚与机板焊盘间呈现凹面焊带，引脚轮廓清楚可见。注：锡表面缺点（如退锡、不吃锡、坑、金属外露等）不超过焊接面积的5%。,十、过程控制（关键岗位之回流焊的设定）,有铅焊锡膏与无铅焊锡膏的比较与使用注意事项。（预热）无论有铅或是无铅锡膏，其温升一定要控制在3/秒以内。如超出此限，则会因温度的急激上升有可能引起锡膏垂流的发生。有铅和无铅锡膏的预烤时间都应以90120秒为适宜。预烤不足，容易造成较大锡球发生，预烤过度则容易引起细小锡球与较大锡球的大量产生。预烤结束温度有铅与无铅分别为150170和180200为宜。如果预热结束时温度太低，则基板上热容量较大部分在过回流焊后容易发生未溶融情形产生。,正式加热时应注意开温不要过急，其峰值应按有铅和无铅锡膏而定，其分别为210230之间和230245之间。有铅锡膏熔融时间应把200以上的时间调整为3060秒之间。无铅锡膏熔融时间应调整为220以上3040秒。冷却冷却时不可过于缓慢，以免造成元件移位或接合强度降低。,SMT无铅工艺的常见问题。,由于无铅合金与有铅合金的性能有一定区别：如溶点高、密度小、表面张力大等。使得无铅锡膏除了要具备可靠性要求外，更需要考虑诸多的工艺问题：如印刷性、低温回流焊性、空洞水平等。因为只有可靠，才能保证品质稳定，才是我们正确的选择。,1.印刷性,由于Sn/Ag/Cu合金的密度比Sn-Pb合金刻度低，使得无铅锡膏的印刷性比有铅锡膏差一些，如容易粘刮刀等。尽管如此，由于保证锡膏良好的印刷性于提高SMT生产效率、降低成本十分重要。在合金成份相同的情况下，只有通过调整助焊剂成份来改善锡膏的印刷性和下网、脱模效果，最终提高印刷质量和印刷效果。事实证明，通过调整助焊剂成份和比例，改变锡膏粘度至（200Pa.s较为适宜）。,2.低温回流的重要性,由于无铅合金的熔点升高，无铅工艺面临的首要问题是回流焊接时峰什温度的提高。（Sn96.5、Ag3.0、Cu0.5）无铅锡膏的熔点是217220为保证无铅焊锡膏的充分浸润。其峰什温度应控制在235245，那么线路板最热点便容易达到265，而该温度已超过了目前所有元器件的耐温极限。因此为了保证元器件的安全性和焊点的可靠性，无铅锡膏的最低峰值温度应尽