第4章表面组装技术(SMT)

1、第第4章章 表面组装技术表面组装技术(SMT)一. 表面组装技术概述 二. 表面装配元器件 三. SMT组装工艺方案 四. 电路板组装工艺及设备 五.SMT工艺品质分析一. 表面组装技术概述 1. 表面组装技术的发展过程 2. SMT的装配技术特点 1. 表面组装技术的发展过程 表面组装技术：SMT，Surface Mounting Technology，也称表面装配技术、表面组装技术。它是一种直接将表面组装技术（SMT）元器件贴装、焊接到印制电路板表面规定位置，而无需在板上钻插通孔的电路装联技术。 通孔插装技术：THT，Through-Hole mounting Technology。 19

2、57年，美国就制成被称为片状元件（Chip Components）的微型电子组件；60年代中期，荷兰飞利浦公司开发研究表面组装技术（SMT）获得成功 。SMT的发展历经了三个阶段： 第一阶段（19701975年） 这一阶段把小型化的片状元件应用在混合电路（我国称为厚膜电路）的生产制造之中。 第二阶段（19761985年） 这一阶段促使了电子产品迅速小型化、多功能化；SMT自动化设备大量研制开发出来 。 第三阶段（1986现在） 主要目标是降低成本，进一步改善电子产品的性能-价格比； SMT工艺可靠性提高 。2. SMT的装配技术特点 传统的通孔基板式印制装配技术，主要特点是在印制板上设计好电路

3、连接导线和安装孔，将元器件的引线插进电路板的通孔，在印制板的另一面进行焊接，装配成所需要的电路产品。所谓的表面组装技术，是指把片状结构的元器件或适合于表面组装的小型化元器件，按照电路要求放置在印制板的表面上，用再流焊或波峰焊等焊接工艺装配起来，构成具有一定功能的电子部件的组装技术。.SMT与通孔基板式PCB安装的差别表面安装技术和通孔插装元器件的方式相比，具有以下优越性： 实现微型化。 信号传输速度高。 高频特性好。 (5)有利于自动化生产，提高成品率和生产效率。 (4) 材料成本低。 SMT技术简化了电子整机产品的生产工序，降低了生产成本。 .SMT的发展动态 表面组装技术总的发展趋势是：元

4、器件越来越小，安装密度越来越高，安装难度也越来越大。 当前，SMT正在以下四个方面取得新的技术进展： （1）元器件体积进一步小型化 （2）进一步提高SMT产品的可靠性 （3）新型生产设备的研制 （4）柔性PCB的表面组装技术二. SMT元器件 1. SMT元器件的特点 2. SMT元器件的种类和规格 (1)SMT元件引脚距离短，目前引脚中心间距最小的已经达到0.3mm。 (2) SMT元器件直接贴装在印制电路板的表面，将电极焊接在与元器件同一面的焊盘上。 1. 表面装配元器件的特点 2. 表面装配元器件的种类和规格 SMT元器件基本上都是片状结构。从结构形状分类，有薄片矩形、圆柱形、扁平异形等

5、； 从功能上分类为无源元件（SMC，Surface Mounting Component）、有源器件（SMD，Surface Mounting Device）和机电元件三大类。 类别 封装形式 种类 矩形片式 厚膜和薄膜电阻器、热敏电阻、压敏电阻、单层或多层陶瓷电容器、钽电解电容器、片式电感器、磁珠等 圆柱形 炭膜电阻器、金属膜电阻器、陶瓷电容器、热敏电容器、陶瓷晶体等 异形 电位器、 微调电位器、 铝电解电容器、微调电容器、线绕电感器、晶体振荡器、变压器等 无 源表 面安 装元 件SMC 复合片式 电阻网络、电容网络、滤波器等 SMT元器件的分类元器件的分类 表1类别 封装形式 种类 圆柱形

6、 二极管 陶瓷组件 （扁平） 无 引 脚 陶 瓷 芯 片 载 体LCCC、有引脚陶瓷芯片载体 CBGA 有 源表 面安 装器 件SMD 塑料组件 （扁平） SOT、SOP、SOJ、PLCC、QFP、BGA、CSP 等 机 电元件 异形 继电器、开关、连接器、延迟器、薄型微电机等 SMT元器件的分类元器件的分类 表21.无源元件SMC SMC包括片状电阻器、电容器、电感器、滤波器和陶瓷振荡器等。 长方体SMC是根据其外形尺寸的大小划分成几个系列型号 。欧美产品大多采用英制系列，日本产品大多采用公制系列，我国还没有统一标准，两种系列都可以使用。 典型典型SMC系列的外形尺寸（单位：系列的外形尺寸（

7、单位：mm/inch）公制/英制型号 L W a b T 3216/1206 3.2/0.12 1.6/0.06 0.5/0.02 0.5/0.02 0.6/0.024 2012/0805 2.0/0.08 1.25/0.05 0.4/0.016 0.4/0.016 0.6/0.016 1608/0603 1.6/0.06 0.8/0.03 0.3/0.012 0.3/0.012 0.45/0.018 1005/0402 1.0/0.04 0.5/0.02 0.2/0.008 0.25/0.01 0.35/0.014 0603/0201 0.6/0.02 0.3/0.01 0.2/0.005

8、0.2/0.006 0.25/0.01 1inch=1000mil；1inch=25.4mm，1mm40mil。 常用典型常用典型SMC电阻器的主要技术参数电阻器的主要技术参数 系列型号 3216 2012 1608 1005 阻值范围（） 0.39 10M 2.210M 110M 1010M 允许偏差（） 1，2，5 1， 2，5 2，5 2，5 额定功率 （W ） 1/4，1/8 1/10 1/16 1/16 最大工作电压（V） 200 150 50 50 工作温度范围/额定温度（） -55+125/70 55+125/70 -55+125/70 -55+125/70 片状元器件可以用三种

9、包装形式提供给用户：散装、管状料斗和盘状纸编带。 表面安装电阻器 二种封装外形电阻排SOP（ Small Outline Package）封装 表面安装电阻排（电阻网络 ）常见封装外形有：0.150英寸宽外壳形式（称为SOP封装）有8、14和16根引脚；0.220英寸宽外壳形式（称为SOMC封装）有14和16根引脚；0.295英寸宽外壳形式（称为SOL封装件）有16和20根引脚。 表面安装电容器 表面安装多层陶瓷电容器 表面安装钽电容器 钽质电容(Tantalum Capacitor)钽质电容(Tantalum Capacitor) 正极正极表面安装钽电容器的外型都是矩形，按两头的焊端不同，分

10、为非模压式和塑模式两种。 表面安装电感器 贴片电感排贴片电感表面安装电感器 SMC的焊端结构 镍的耐热性和稳定性好，对钯银内部电极起到了阻挡层的作用；镀铅锡合金的外部电极可以提高可焊接性。 SMC元件的规格型号表示方法 SMT元件的规格型号表示方法因生产厂商而不同 。 如1/8W，470，5%的陶瓷电阻器： 日本某公司生产： RX 39 1 G 471 J TA 种类 尺寸 外形 温度特性 标称阻值 阻值误差 包装形式 国内某企业生产： RI 11 1/8 471 J种类 尺寸 额定功耗 标称阻值 阻值误差 GRM 4F6 COG 102 J 50P T 1000pF，5%，50V的瓷介电容器

11、 :日本某公司生产： 材料种类 尺寸 温度特性 标称容量 容量误差 耐压 包装形式 国内某企业生产： CC41 03 CH 102 J 50 T 材料种类 尺寸 温度特性 标称容量 容量误差 耐压 包装形式 2.SMD分立器件 SMD分立器件包括各种分立半导体器件，有二极管、三极管、场效应管，也有由两、三只三极管、二极管组成的简单复合电路。 SMD分立器件的外形尺寸 SMD分立器件的外形尺寸 二极管 无引线柱形玻璃封装二极管 塑封二极管 （a)柱形玻璃封装普通二极管(b)柱形玻璃封装稳压二极管 三极管 三极管采用带有翼形短引线的塑料封装（SOT，Short Out-line Transisto

12、r），可分为SOT23、SOT89、SOT143几种尺寸结构。 MOSFET3.SMD集成电路 IC的主要封装形式有QFP， TQFP， PLCC， SOT， SSOP ，BGA等。SOP- Small Outline Package.小型封装SSOP- Shrink Small Outline Package .缩小型封装TQFP- Thin Quad Plat Package.薄四方型封装QFP - Quad Plat Package.四方型封装TSSOP- Thin Shrink Small Outline Package.薄缩小型封装PLCC-Plastic Leaded Chip C

13、arrie .宽脚距塑料封装SOT- Small Outline Transistor.小型晶体管DIP -Dual In-Line Package.双列直插封装BGA - Ball Grid Array.球状栅阵列SIP -Single In-Line Package.单列直插封装SOJ- Small Outline J.J形脚封装CLCC-Ceramic Leaded Chip Carrie .宽脚距陶瓷封装PGA - Pin Grid Array.针状栅阵列Outline（表面粘贴类）小型三小型三极管类极管类SOTSOPQFPSSOPTQFPTSSOPPQFP两边四边鸥翼型脚鸥翼型脚Ou

14、tline（表面粘贴类）BGASOJLCCPLCCCLCC两边两边四边四边J型脚型脚球形球形引脚引脚焊点在元件底部焊点在元件底部DIPSIPTOPGAIn-line（通孔插装类）有引脚双边单边不规则直线型脚焊点在元件底部焊点在元件底部三. SMT 组装工艺方案1.三种SMT组装结构及装焊工艺流程2.SMT印制板波峰焊工艺流程3.SMT印制板再流焊工艺流程1 SMT电路板安装方案 （1） 三种SMT安装结构及装配焊接工艺流程 第一种装配结构：全部采用表面安装(SMT）工艺印制板上没有THT元器件,各种SMD和SMC被粘装在电路板的一面或者两侧,如下图所示。双面单面第二种装配结构：双面混合安装 在

15、印制板的A面（元件面）既有THT元器件，又有各种SMT；在B面（焊接面）上，只装配体积较小的SMD晶体管和SMC元件。见下图： 第三种装配结构：两面分别安装 在印制板的A面只安装THT元器件，而小型的SMT元器件贴装在印制板的B面。见下图：（2） SMT印制板波峰焊接工艺流程 制作粘合剂丝网 丝网漏印粘合剂 按照SMT元器件在印制板上的位置，制作用于漏印粘合剂的丝网或模板。现用薄钢板或薄铜板制作的刚性模板较多被采用。把丝网或模板覆盖在电路板上，漏印粘合剂。要确保粘合剂漏印在元器件的中心，尤其要避免粘合剂污染元器件的焊盘。 贴装SMT元器件 小型贴片机录像1 固化粘合剂 用加热或紫外线照射的方法

16、，使粘合剂烘干、 固化，把SMT元器件比较牢固地固定在印制板上。插装THT元器件 录像1插件机把印制电路板翻转180，在另一面插装传统的THT引线元器件。正在插件THT插件机背面 波峰焊 预热焊接与普通印制板的焊接工艺相同，用波峰焊进行焊接。在印制板焊接过程中，SMT元器件浸没在熔融的锡液中。印制板（清洗）测试 对经过焊接的印制板进行清洗，去除残留的助焊剂残渣。最后进行电路检验测试。测试中(3) SMT印制板再流焊接工艺流程 制作焊锡膏丝网 丝网漏印焊锡膏 手动刮锡膏自动刮锡膏自动刮锡膏 贴装SMT元器件 小型贴片机录像1再流焊用再流焊设备进行焊接，有关概念在第5章进行介绍。 印制板清洗及测试

17、根据产品要求和工艺材料的性质，选择印制板清洗工艺或者免清洗工艺，最后对电路板进行检查测试。四. SMT电路板组装工艺及设备 1.锡膏涂敷工艺和锡膏印刷机2.SMT元器件贴片工艺和贴片机3.SMT涂敷贴片胶工艺和点胶机4.SMT生产线的设备组合(1) 锡膏印刷机和网板 高档锡膏印刷机网板(2) SMT元器件贴装机 (3) SMT点胶机 点胶机正在点胶(4) SMT焊接设备 再流焊(5) SMT电路板的焊接检测设备 AOI自动光学检测系统 (6) 清洗工艺、设备和免清洗焊接工艺 (7) SMT电路板维修工作站 德国ERSA公司IR-550维修工作站 (8) SMT自动生产线的组合 上板贴片焊接大型

18、SMT生产线五. SMT工艺品质分析 1.锡膏印刷品质分析2.贴片品质分析SMT工艺品质，主要是以元器件贴装的正确性、准确性、完好性以及焊接完成之后元器件焊点的外观与焊接可靠性来衡量。SMT工艺品质与整个生产过程有密切关联。例如，SMT生产工艺流程的设置、生产设备的状况、生产操作人员的技能与责任心、元器件的质量、电路板的设计与制造质量、锡膏与粘合剂等工艺材料的质量、生产环境（温湿度、尘埃、静电防护）等等，都会影响SMT工艺品质的水平。分析SMT的工艺品质，要用系统的眼光，可采用因果分析法。 由锡膏印刷不良导致的品质问题常见有以下几种： （1）锡膏不足（局部缺少甚至整体缺少）：将导致焊接后元器件焊点锡量不足、元器件开路、元器件偏立、元器件竖立。 （2）锡膏粘连：将导致焊接后电路短路、元器件偏位。 （3）锡膏印刷整体偏位：将导致整板元器件焊接不良，如少锡、开路、偏位、竖件等。 （4）锡膏拉尖：易引起焊接后短路。1.锡膏印刷品质分析2.贴片品质分析（P168） SMT常见的品质问题有：漏件、侧件、翻件、偏