电子产品表面安装技术SMTppt课件

1、第6章 SMT技术 什么是什么是SMTSMT SMT SMT就是外表组装就是外表组装技术外表贴装技术技术外表贴装技术 Surface Mounted Surface Mounted TechnologyTechnology或或Surface Mounting Surface Mounting Technology Technology 的缩写，的缩写，是目前电子组装行业是目前电子组装行业里最流行的一种技术里最流行的一种技术和工艺。和工艺。 6-1 SMT概述SMT技术简介 外表贴装技术是新一代电子组装技术,它将传统的电子元器件紧缩成为体积只需几非常之一的器件,从而实现了电子产品组装的高密度、高

2、可靠、小型化、低本钱，以及消费的自动化。SMT技术简介 这种小型化的元器件称为：片式器件SMC、SMD或机电元件。 将元件装配到印刷或其它基板上的工艺方法称为SMT工艺。 相关的组装设备那么称为SMT设备。 目前，先进的电子产品，特别是在计算机及通讯类电子产品，已普遍采用SMT技术。国际上SMD器件产量逐年上升，而传统器件产量逐年下降，因此随着进间的推移，SMT技术将越来越普及。SMT有何特点 组装密度高、电子产品体积小、分量轻，贴片元件的体积和分量只需传统插装元件的1/10左右，普通采用SMT之后，电子产品体积减少40%60%，分量减轻60%80%。 可靠性高、抗振才干强。焊点缺陷率低。 高

3、频特性好。减少了电磁和射频干扰。 易于实现自动化，提高消费效率。降低本钱达30%50%。 节省资料、能源、设备、人力、时间等。 穿孔集成电路DIP与外表安装集成电路PLCC体积比较 穿孔DIP集成电路、外表安装集成电路引脚数目与分量(g)比较图 穿孔集成电路、外表安装集成电路引脚数目与面积比较图 PLCC及LCCC封装外形引见PQFP封装 PQFP封装的芯片的周围均有引脚，其引脚总数普通都在封装的芯片的周围均有引脚，其引脚总数普通都在100以以上，而且引脚之间间隔很小，管脚也很细，普通大规模或超大规模上，而且引脚之间间隔很小，管脚也很细，普通大规模或超大规模集成电路采用这种封装方式。适宜高频运

4、用，它具有操作方便、可集成电路采用这种封装方式。适宜高频运用，它具有操作方便、可靠性高、工艺成熟、价钱低廉等优点。靠性高、工艺成熟、价钱低廉等优点。 但是，但是，PQFP封装的缺陷也很明显，由于芯片边长有限，使得封装的缺陷也很明显，由于芯片边长有限，使得PQFP封装方式的引脚数量无法添加，从而限制了图形加速芯片的封装方式的引脚数量无法添加，从而限制了图形加速芯片的开展。平行针脚也是妨碍开展。平行针脚也是妨碍PQFP封装继续开展的绊脚石，由于平行封装继续开展的绊脚石，由于平行针脚在传输高频信号时会产生一定的电容，进而产生高频的噪声信针脚在传输高频信号时会产生一定的电容，进而产生高频的噪声信号，再

5、加上长长的针脚很容易吸收这种干扰噪音，就好像收音机的号，再加上长长的针脚很容易吸收这种干扰噪音，就好像收音机的天线一样，几百根天线一样，几百根“天线之间相互关扰，使得天线之间相互关扰，使得PQFP封装的芯片封装的芯片很难任务在较高频率下。此外，很难任务在较高频率下。此外，PQFP封装的芯片面积封装的芯片面积/封装面积比封装面积比过小，也限制了过小，也限制了PQFP封装的开展。封装的开展。90年代后期，随着年代后期，随着BGA技术的技术的不断成熟，不断成熟，PQFP终于被市场淘汰。终于被市场淘汰。为什么要用SMT电子产品追求小型化，以前运用的穿孔插件元件已无法减少电子产品功能更完好，所采用的集成

6、电路(IC)已无穿孔元件，特别是大规模、高集成IC，不得不采用外表贴片元件 产品批量化，消费自动化，厂方要以低本钱高产量，出产优质产品以迎合顾客需求及加强市场竞争力 电子元件的开展，集成电路(IC)的开发，半导体资料的多元运用，电子科技革命势在必行，追逐国际潮流 。 外表安装外表安装SMTSMT方式方式 多层四层、六层多层四层、六层PCBPCB SMCSMC SMDSMD6-2 SMT元器件引见元件名命名举例元件名命名举例 片式电阻、电容：片式电阻、电容：a) 2125 R 100 表示元件封装尺寸为表示元件封装尺寸为2mm1.25mm， 阻值为阻值为100 的片式电阻。的片式电阻。b)321

7、6 R 20K 表示元件封装尺寸为表示元件封装尺寸为3.2mm1.6mm， 阻值为阻值为20K 的片式电阻。的片式电阻。c) 2125 C100P 表示元件封装尺寸为表示元件封装尺寸为2mm1.25mm， 容值为容值为100pF的片式电容。的片式电容。d)2125 C0.1u 表示元件封装尺寸为表示元件封装尺寸为2mm1.25mm， 容值为容值为0.1uf的片式电容。的片式电容。元件名命名举例元件名命名举例钽电容、电位器、电感器、圆柱形元器件：钽电容、电位器、电感器、圆柱形元器件：a) C47u/16V 表示容值表示容值47uf耐压为耐压为16V的片式钽电容。的片式钽电容。 b) W10K 表

8、示阻值为表示阻值为10K的片式电位器。的片式电位器。c) L82uH 表示表示82uH的片式电感器。的片式电感器。d) MELF_4148 表示型号为表示型号为4148、圆柱形封装的片式二极、圆柱形封装的片式二极管。管。元件名命名举例元件名命名举例晶体管：晶体管： 晶体管有三种封装类型晶体管有三种封装类型a) SOT23 表示表示 此种封装类型的三极管。此种封装类型的三极管。b) SOT89 表示表示 此种封装类型的晶体管。此种封装类型的晶体管。c) SOT143 表示表示 此种封装类型的晶体管。此种封装类型的晶体管。d) SOT23-1 其中其中“-1表示某种型号三极管的代号。表示某种型号三

9、极管的代号。集成电路命名举例集成电路命名举例 a) SOP8 表示表示 8条引脚的羽翼形小外形塑料封装器件。条引脚的羽翼形小外形塑料封装器件。 b) SOP8-1 表示表示8条引脚的羽翼形小外形塑料封装器件，条引脚的羽翼形小外形塑料封装器件， 其中其中“-1“表示该器件规格型号的代号例如表示该器件规格型号的代号例如74HC245。 c) TSOP40 表示表示40条引脚的薄形羽翼形小外形塑料封装器件。条引脚的薄形羽翼形小外形塑料封装器件。 d) SOJ20 表示表示 20条引脚的条引脚的J形小外形塑料封装。形小外形塑料封装。 e) PLCC44 表示表示 44条条J形引脚的塑封芯片载体。形引脚

10、的塑封芯片载体。 f) QFP160 表示表示 160条翼形引脚的塑封四边扁平封装器件。条翼形引脚的塑封四边扁平封装器件。 g) BGA169 表示表示 169个球的球形栅格阵列。个球的球形栅格阵列。外表装配元器件的分类类别类别封装形式封装形式种类种类无源表面装配元件SMC（Surface Mounting Component）矩形片式厚膜和薄膜电阻器、单层陶瓷电容器、热敏电阻、片式电感器圆柱形碳膜电阻器、金属膜电阻器、陶瓷电容器、热敏电容器异形半固定电阻器、电位器、钽电解电容器、线绕电感器有源表面装配器件SMD （Surface Mounting Device）陶瓷组件（扁平）无引脚陶瓷芯片

11、载体、有引脚陶瓷芯片载体塑料组件（扁平）SOP、SOT、SOJ、PLCC、BAG、CSP机电元件异型连接器、变压器、延迟器、振荡器、薄型微电机无源元件SMCSMC包括片状电阻器电容器电感器滤波器陶瓷振荡器等.SMC的功能特性参数系列与传统元件差别不大长方体SMC根据其外形尺寸的大小划分为3225-3216-2520-2125-2021-1608-1005-0603公制/英制型号LWabc3216/12063.2/1201.6/600.5/200.5/200.6/242125/08052.0/801.25/500.4/160.4/160.6/161608/06031.6/600.8/300.3/

12、120.3/120.45/181005/04021.0/400.5/200.2/80.25/100.35/14典型SMC系列尺寸(单位mm/mil)外表装配电阻器的尺寸与构造表示图 SMC的根本外形 虽然SMC体积很小，但它的数值范围和精度并不差。例如：3216系列的阻值范围是0.3910M，额定功率1/4W，允许偏向1%、2%、5%和10%等四个系列，额定任务温度上限70。SMT电阻1 CHIP封装封装 长方形，两端有焊接端。通常下面白色，上面黑色。长方形，两端有焊接端。通常下面白色，上面黑色。 外形尺寸：外形尺寸：外形的长宽尺寸，以10 mil为单位。1Inch=25.4mm。 如：120

13、6是指长宽=0.12In0.06In=3.2 mm1.60 mm 0603是指长宽=0.06In0.03In=1.6 mm0.08 mm标志识别方法：数码标志法标志识别方法：数码标志法贴片电阻的识读分三位码、四位码、带“R的码值三种：30330025R1(A) 三位码 (B) 四位码 (C) 带“R的码值 电阻体外表印有的数字代表阻值和误差。其规律如下： 3位数值 D D M 误差不标 ，默许T=5% 4位数值 D D D M 误差不标 ，默许T=1% 如：1001=1k1% 182=1.8k5% 49R8 =49.8 R代表小数点。SMT电阻2 MELF封装封装 圆柱形，两端有金属帽电极圆柱

14、形，两端有金属帽电极 。 标志识别方法：色环标志法。标志识别方法：色环标志法。 有三色、四色、五色环几种。读数规律与有三色、四色、五色环几种。读数规律与PTH色环电色环电阻一样。阻一样。SMT电阻3 小型固定电阻网络小型固定电阻网络 是几个一样电阻器集成的复合元件。是几个一样电阻器集成的复合元件。 特点：体积小，分量轻，可靠性高、可焊性好等。特点：体积小，分量轻，可靠性高、可焊性好等。 构造：常用构造：常用SOPSOP封装封装 。SMT电阻的包装方式 散装散装bulkbulk： 采用塑料盒包装，每盒一万片。采用塑料盒包装，每盒一万片。 编带编带tape and reeltape and ree

15、l： 编带包装又分为纸编带和塑料编带两种。编带的包装规编带包装又分为纸编带和塑料编带两种。编带的包装规格见以下图。每盘格见以下图。每盘50005000只。编带是最常见的包装方式，特只。编带是最常见的包装方式，特别适宜贴片机装载。别适宜贴片机装载。SMT电容1 CHIP电容电容 构造：片式电容通体一色，为土黄色。两端是金属可构造：片式电容通体一色，为土黄色。两端是金属可焊端。焊端。 外形尺寸：外形尺寸：0805、1206、1210、1812、1825等几种，等几种，其中其中1206最常用。最常用。 片式电容无极性。片式电容无极性。 参数识别：参数识别：D D M T 单位：单位：PF 普通容量和

16、误差标志在外包装上普通容量和误差标志在外包装上 如：如：101J = 10101PF5% SMT电容2 钽电容钽电容 单位体积容量大单位体积容量大 。 有极性的电容器有极性的电容器, ,有斜坡的一端是正极有斜坡的一端是正极 。 电容值标在电容体上。通常采用代码标志。电容值标在电容体上。通常采用代码标志。 如：钽电容如：钽电容 336K/16V = 33f/16V 336K/16V = 33f/16VSMT电容3 铝电容铝电容 单位体积容量大单位体积容量大 。 有极性的电容器有极性的电容器, ,有负号的一端是阴极有负号的一端是阴极 。 电容值标在电容体上。通常采用直标法。电容值标在电容体上。通常

17、采用直标法。 如：如：33f/16V33f/16VSMT电感 外形类似SMD钽电容。 电感值以代码标注的方式印在元件上或标签上。 读数规律：D D M T 单位：H 如：303K=30mH10% 高频电感很小。 无极性之分，无电压标定。SMD二极管 MELF金属端接头封装金属端接头封装 负极标志，即接近色环端是元件的负极。负极标志，即接近色环端是元件的负极。 SOT小外形封装小外形封装 SOT23 、SOT89这两种外形，这两种外形，23，89代表元件的尺寸。代表元件的尺寸。这种外形的二极管很容易与三极管混淆，必需查阅元件标这种外形的二极管很容易与三极管混淆，必需查阅元件标签。签。SMT三极管

18、 SOT SOT 封装封装 其中其中SOT-23SOT-23、SOT-89SOT-89最常用，型号没有印在元最常用，型号没有印在元件外表上，为区别是三极管还是二极管，必需检查元件带件外表上，为区别是三极管还是二极管，必需检查元件带上的标签。上的标签。 SOT-23 SOT-23 SOT-89SOT-89SMT集成电路1 SOICsmall outline Integrated circuit 小外型集成电路，也称小外型集成电路，也称SOP。由。由DIP封装演化而来，两边有封装演化而来，两边有引脚。有两种不同的引脚方式：引脚。有两种不同的引脚方式：SOL 和和 SOJ 。 SOL 两边两边“鸥翼

19、形引脚，特点是焊接容易，工艺检测方便，但占鸥翼形引脚，特点是焊接容易，工艺检测方便，但占用面积较大。用面积较大。 SOJ 两边两边“J形引脚，特点是节省形引脚，特点是节省PCB面积，目前集成电路采用面积，目前集成电路采用SOJ的较多。的较多。SMT集成电路2 QFPPlastic Quad Flat Pockage 方型扁平式封装技术，四边引脚的小外形方型扁平式封装技术，四边引脚的小外形IC，引脚，引脚“鸥翼鸥翼形。形。 引线多，接触面积大，焊接强度较高。引线多，接触面积大，焊接强度较高。 运输、储存和安装中引线易折弯和损坏，影响器件的共面运输、储存和安装中引线易折弯和损坏，影响器件的共面焊接

20、。焊接。 正方形和长方形两种，引线距有正方形和长方形两种，引线距有50mil、30mil和和25mil 等。等。引线数为引线数为44160条。条。SMT集成电路3 PLCCPlasitc leaded chip carrier 塑封有引线芯片载体塑封有引线芯片载体 四边有引脚，引线呈四边有引脚，引线呈“J形，具有一定的弹性，可缓解形，具有一定的弹性，可缓解安装和焊接的应力，防止焊点断裂。安装和焊接的应力，防止焊点断裂。 这种封装焊在这种封装焊在PCB上，检测焊点较困难。上，检测焊点较困难。 正方形的引线数有正方形的引线数有20-84,矩形的引线数有矩形的引线数有18-32。SMT集成电路4 B

21、GAball grid array 球栅阵列球栅阵列 引脚成球形阵列分布在底面，因此引脚数量较多且间距较引脚成球形阵列分布在底面，因此引脚数量较多且间距较大。大。 通常通常BGA的安装高度低，引脚的共面性好，组装密度更高的安装高度低，引脚的共面性好，组装密度更高 焊后检查和维修比较困难，必需运用焊后检查和维修比较困难，必需运用X射线检测，才干确射线检测，才干确保焊接的可靠性。易吸潮，运用前应经过烘干处置。保焊接的可靠性。易吸潮，运用前应经过烘干处置。 焊球的尺寸为焊球的尺寸为0.75-0.89左右，焊球间距有左右，焊球间距有40mil、50mil、60mil几种。目前的引脚数目在几种。目前的引

22、脚数目在169-313之间。之间。1. 印刷机印刷机 目前印刷机大致分为三种档次：目前印刷机大致分为三种档次：1半自动印刷机半自动印刷机2半自动印刷机加视觉识别系统。半自动印刷机加视觉识别系统。添加了添加了CCD图像识别，提高了印刷精图像识别，提高了印刷精度。度。3全自动印刷机。全自动印刷机除全自动印刷机。全自动印刷机除了有自动识别系统外，还有自动改换了有自动识别系统外，还有自动改换漏印模板、清洗网板、对漏印模板、清洗网板、对QFP器件进器件进展展45度角印刷、二维和三维检查印刷度角印刷、二维和三维检查印刷结果焊膏图形等功能。结果焊膏图形等功能。6-3 SMT设备引见2、贴片机、贴片机 随着随

23、着SMC小型化、小型化、SMD多引脚窄间距化和复合式、组合多引脚窄间距化和复合式、组合式片式元器件、式片式元器件、BGA、CSP、DCA芯片直接贴装技芯片直接贴装技术、以及外表组装的接插件等新型片式元器件的不断术、以及外表组装的接插件等新型片式元器件的不断出现，对贴装技术的要求越来越高。近年来，各类自动出现，对贴装技术的要求越来越高。近年来，各类自动化贴装机正朝着高速、高精度和多功能方向开展。采用化贴装机正朝着高速、高精度和多功能方向开展。采用多贴装头、多吸嘴以及高分辨率视觉系统等先进技术，多贴装头、多吸嘴以及高分辨率视觉系统等先进技术，使贴装速度和贴装精度大大提高。使贴装速度和贴装精度大大提

24、高。 目前最高的贴装速度可到达目前最高的贴装速度可到达0.06S/Chip元件左右；高元件左右；高精度贴装机的反复贴装精度为精度贴装机的反复贴装精度为0.05-0.25mm; 多功能贴片多功能贴片机除了能贴装机除了能贴装0201(0.6mm*0.3mm)元件外元件外,还能贴装还能贴装SOIC(小外型集成电路小外型集成电路)、PLCC塑料有引线芯片载塑料有引线芯片载体、窄引线间距体、窄引线间距QFP、BGA和和CSP以及长接插件以及长接插件150Mm长等长等SMD/SMC的才干。的才干。 此外，现代的贴片机在传动构造此外，现代的贴片机在传动构造Y轴方向由单丝械向双轴方向由单丝械向双丝杠开展；元件

25、的对中方式由机械向激光向全视觉丝杠开展；元件的对中方式由机械向激光向全视觉开展；图像识别采用高分辨开展；图像识别采用高分辨CCD；BGA和和CSP的的贴装采用反射加直射镜技术；采用铸铁机架以减少贴装采用反射加直射镜技术；采用铸铁机架以减少振动，提高精度，减少磨损；以及加强计算机功能等方振动，提高精度，减少磨损；以及加强计算机功能等方面都采用了许多新技术，使操作更加简便、迅速、直观面都采用了许多新技术，使操作更加简便、迅速、直观和易掌握。和易掌握。3、再流焊炉、再流焊炉 再流焊炉主要有热板式、红外、热风、红外热风和气相焊等方式。再流焊炉主要有热板式、红外、热风、红外热风和气相焊等方式。再流焊热传

26、导方式主要有辐射和对流两种方式。再流焊热传导方式主要有辐射和对流两种方式。 辐射传导辐射传导主要有红外炉。其优点是热效率高，温度陡度大，易控制温度主要有红外炉。其优点是热效率高，温度陡度大，易控制温度曲线，双面焊接时曲线，双面焊接时PCB上、下温度易控制。其缺陷是温度不均匀；在同一块上、下温度易控制。其缺陷是温度不均匀；在同一块PCB上由于器件的颜色和大小不同、其温度就不同。为了使深颜色和大体积上由于器件的颜色和大小不同、其温度就不同。为了使深颜色和大体积的元器件到达焊接温度、必需提高焊接温度，容易呵斥焊接不良和损坏元器的元器件到达焊接温度、必需提高焊接温度，容易呵斥焊接不良和损坏元器件等缺陷

27、。件等缺陷。 对流传导对流传导主要有热风炉。其优点是温度均匀、焊接质量好。缺陷是主要有热风炉。其优点是温度均匀、焊接质量好。缺陷是PCB上、上温差以及沿焊接长度方向的温度梯度不易控制。上、上温差以及沿焊接长度方向的温度梯度不易控制。SMT设备引见设备引见.wmv6-4 SMT工艺过程SMT 根本工艺构成要素根本工艺构成要素 印刷或点胶印刷或点胶- 贴装贴装 - 固化固化 - 回流焊接回流焊接 - 清洗清洗 - 检测检测 - 返修返修 印刷印刷 将焊膏或贴片胶漏印到PCB的焊盘上，为元器件的焊接做预备。所用设备为印刷机锡膏印刷机，位于SMT消费线的最前端。点胶点胶 因如今所用的电路板大多是双面贴

28、片，为防止二次回炉时投入面的元件因锡膏再次熔化而零落，故在投入面加装点胶机，它是将胶水滴到PCB的固定位置上，其主要作用是将元器件固定到PCB板上。所用设备为点胶机，位于SMT消费线的最前端或检测设备的后面。有时由于客户要求产出面也需求点胶， 而如今很多小工厂都不用点胶机，假设投入面元件较大时用人工点胶。贴装贴装 其作用是将外表组装元器件准确安装到PCB的固定位置上。所用设备为贴片机，位于SMT消费线中印刷机的后面。固化固化 将贴片胶融化，从而使外表组装元器件与PCB板结实粘接在一同。所用设备为固化炉，位于SMT消费线中贴片机的后面。回流焊接回流焊接 将焊膏融化，使外表组装元器件与PCB板结实

29、粘接在一同。所用设备为回流焊炉，位于SMT消费线中贴片机的后面。清洗清洗 将组装好的PCB板上面的对人体有害的焊接残留物如助焊剂等除去。所用设备为清洗机，位置可以不固定，可以在线，也可不在线。检测检测 组装好的PCB板进展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。位置根据检测的需求，可以配置在消费线适宜的地方。返修返修 其作用是对检测出现缺点的PCB板进展返工。所用工具为烙铁、返修任务站等。配置在消费线中恣意位置。 SMT电路板加工过程.mpg6-4 SMB(Surface Mount Board)设

30、计的根本原那么元器件选择和规划元器件选择和规划导线布设规那么导线布设规那么印制板的抗电磁干扰设计印制板的抗电磁干扰设计印制板的组装方式印制板的组装方式元器件规划和THT元器件规划原那么一样元件陈列方向应留意：在采用贴片-波峰焊工艺时，片式元件和SOIC的引脚焊盘应垂直于印制板波峰焊时的运动方向，QFP器件(引脚中心距大于0.8mm以上)那么应转45角 元器件选择和规划元器件选择和规划 导线布设规那么导线布设规那么 布线除应遵照THT布线原那么外，还应遵守如下规那么： 1在满足运用要求的前提下，选择布线方式的顺序为单层-双层-多层。多层板上各层的走线应相互垂直，以减少耦合，切忌上下层走线对齐或平

31、行。为了测试的方便，设计上应设定必要的断点和测试点。2两个衔接盘之间的导线布设尽量短，敏感的信号、小信号先走，以减少小信号的延迟与干扰。焊盘与较大面积导电区相衔接时，应采用长度不小于0.5mm的细导线进展热隔离，细导线宽度不小于0.13mm。3模拟电路的输入线旁应布设接地线屏蔽；同一层导线的布设应分布均匀；各导线上的导电面积要相对平衡，以防板子翘曲。不同频率的信号线中间应布设接地线隔开，防止发生信号串扰。4高速电路的多根I/O线以及差分放大器、平衡放大器等电路的I/O线长度应相等，以防止产生不用要的延迟或相移。5公共电源线和接地线尽量布设在接近板的边缘，并且分布在板的两面。多层板可在内层设置电源层和地线层，经过金属化孔与各层的电源线和接地线衔接，内层大面积的导线和电源线、地线应设计成网状，可提高多层板层间结合力。6信号线应粗细一致，这样有利于阻抗匹配，普通引荐线宽为0.2-0.3mm(8-12mil)，而对于电源地线那么走线面积越大越好，可以减少干扰。对高频信号最好用地线屏蔽，可以提高传输效果。 印制板的抗电磁干扰设计印制板的抗电磁干扰设计1能够相互产生影响或干扰的元器件，在规划时应尽量远离或采取屏蔽措施。任