第章表面组装技术SMT.ppt

1、,第4章 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。,1957年，

2、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

3、电路连接导线和安装孔，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

4、总的发展趋势是：元器件越来越小，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

5、、圆柱形、扁平异形等； 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。,SMT元器件的分类,表1,SMT元器件的分类,表2,1.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SMC系列的外形尺寸（单位：mm/inch）,1inch=1000mil；1inch=25.4mm，1mm40mi

6、l。,常用典型SMC电阻器的主要技术参数,片状元器件可以用三种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,表面安装钽电容器的外型都是矩形，按两头的焊端不同，分为非模压式和塑模式两种。

7、, 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 :,日本

8、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

9、r），可分为SOT23、SOT89、SOT143几种尺寸结构。,MOSFET,3.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

10、 Chip Carrie .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）,小型三极管类,SOT,SOP,QFP,SSOP,TQFP,TSSOP,P

11、QFP,两边,四边,鸥翼型脚,Outline（表面粘贴类）,BGA,SOJ,LCC,PLCC,CLCC,两边,四边,J型脚,球形引脚,焊点在元件底部,DIP,SIP,TO,PGA,In-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,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

12、。,双面,单面,第二种装配结构：双面混合安装,在印制板的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

13、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，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

14、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,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,

15、(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、偏立、损件等。,导致贴片漏件的主要因素（略）,导致SMC电阻器贴片时翻件、侧件的主要因素（略）,导致元器件贴片偏位的主要因素（略）,导致元器件贴