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1、單擊此處編輯母版標題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級,,第三級,,第四級,,第五級,,,*,第六章 表面安裝技術（,SMT,）,§6.1,表面安裝技術概述,表面組裝技術：,是將片式電子元器件用貼裝機貼裝在印制電路板表面，通過波峰焊、再流焊等方法焊裝在基板上的一種新型的安裝技術。,,特點：,,使用特殊的表面裝配元器件；,,元器件是在印制電路板上可以不打孔；,,所有的焊接點都處于同一平面上；,,實現微型化；,,高頻特性好；,,有利于自動化生產。,,,電子產品裝配技術的發(fā)展歷程：,,§6.2,表面裝配元器件,一、表面安裝元器件的分類,按功能分類；,,按封裝形式分類；,,使用環(huán)境：非氣密性

2、封裝和氣密性封裝器件。,,按有無引線和引線結構分類：,無引線片式元件以無源元件為主，短引線片式元件則以有源器件、集成電路和片式機電元件為主。引線結構有翼形、鉤形和對接引腳；,,二、無源器件,SMC,,SMC,主要包括片狀電阻、電容、電感濾波器、陶瓷振蕩器等。,基本外形：,,長方體,SMC,器件的型號,：,電氣參數和普通器件差不多。,,標稱數值的,標,法采用數字表注法或色環(huán)標注法。,,1.,表面裝配電阻器,◆,矩形片式電阻器,陶瓷基片,電阻膜,玻璃釉層,Ag-,Pb,電極,鍍,Ni,層,鍍,Sn,或,,Sn,-,Pb,層,厚膜表面裝配電阻器通過在一個平坦的高純度氧化鋁基底表面上網印電阻膜來制作電

3、阻。,,薄膜型表面裝配電阻器是用濺射在基片上的鎳鉻合金膜來制作電阻。,,◆,圓柱狀電阻器,采用刻槽來調整阻值，線間有分布電容，頻率特性較差。其電阻體是單一的碳膜和金屬膜。,,2,．電阻網絡,16,9,1,8,16,9,1,8,芯片陣列型電阻網絡電路示例,5,8,5,8,5,1,4,1,4,1,4,8,16,9,1,8,16,9,1,8,SOP,型電阻網絡電路,,3.,表面裝配電容,片式電容器：云母、陶瓷、鉭電解、鋁電解、有機薄膜電容器。產量最大的是片式獨石陶瓷電容器。,◆,表面裝配多層陶瓷電容器,,英制的器件長度,(,mil),,◆,表面裝配電解電容器,片式鉭電解電容器具有最大單位體積容量，在

4、表面組裝元件中，超過,0.33,μF,的電容一般都為鉭電解電容器。鉭電解電容器響應速度快，適用于數字電路高速處理的場合。,,片式鋁電解電容器進入實用化階段。其封裝形式有金屬封裝、樹脂封裝兩種。,,,◆,片式有機薄膜電容器,,有機薄膜電容器在各類電容器中片狀化是最晚的，直到,1982,年才開始出現?，F在日、美、西歐均已進入批量生產，產品基本上是矩形塑封，以厚度僅,1.5,mm,的聚酯薄膜為介質，產品尺寸不一。,,◆,片式云母電容器,,片式云母電容器采用天然云母作為介質，制成矩形片狀。與多層片狀瓷介電容器相比，體積略大，但耐熱性好、損耗小、易制成小電容量、穩(wěn)定性高、,Q,值高、精度高，適宜高頻電路

5、使用。近年來在移動式無線通信機、硬磁盤系統(tǒng)中大量使用。,,三、有源器件,SMD,常用的表面組裝器件主要有,片式二極管,、,片式晶體三極管,、,片式集成電路,。,1.,SMD,分立器件,,大多數片式分立器件都采用小型模壓塑封,(,SOT、SOD),形式，帶翼形引線。,,◆,片式二極管有塑封和玻封兩種形式。塑封片式二極管為扁平矩形結構,(,SOD),，,帶兩條翼形引線，有時為了統(tǒng)一尺寸和使用方便，也使用,SOT,封裝結構。玻璃封裝片式二極管為圓柱形結構，不帶引線。,,◆,,SOT,片式晶體三極管的封裝形式,常用的有,SOT-23、SOT-143、SOT-89,等封裝形式。,SOT,―,143,帶4

6、,條引線，可用來封裝雙柵場效應管及高頻晶體管。,,2. SMD,集成電路,SO,封裝：,芯片寬度小于,0.15,in；,,電極引腳數目少于,18,腳；,,翼形的電極引腳形狀。,芯片寬度小于,0.25,in；,,電極引腳數目大于,20,腳；,,翼形的電極引腳形狀。,SOP,封裝：,,QFP,封裝,（塑料方形扁平封裝）：,QFP,封裝的芯片一般都是大規(guī)模集成電路；,,四周排列引腳；,,電極引腳數目可能多達,200,腳以上；,,翼形的電極引腳形狀。,,PLCC,封裝,（塑料有引線芯片載體）：,PLCC,封裝的芯片一般都是可編程的芯片，有專用插座，便于改寫數據；,,四周排列引腳；,,電極引腳數目多；,

7、,J,形的電極引腳。,,BGA,器件,,BGA,封裝器件在基板底面以陣列方式制出球形觸點作為引腳。,,BGA,主要分為：,,塑料球形柵格陣列,(,PBGA)、,陶瓷球柵陣列,(,CBGA)、,陶瓷柱柵陣列,(,CCGA)3,種類型。,,四、表面裝配元器件的基本要求及使用注意事項,1.,基本要求：,,表面應該適用于真空吸嘴的拾取。,,表面裝配元器件的下表面應保留使用膠粘劑的能力。,,尺寸、形狀應該標準化，并具有良好的尺寸精度和互換性。,,包裝形式適應貼片機的自動貼裝。,,具有一定的機械強度，能承受貼裝應力和電路基板的彎曲應力。,,元器件的焊端或引腳的共面性好，適應焊接條件： 再流焊,235±5

8、℃,，焊接時間,2±0.2,s；,波峰焊,260±5℃,，焊接時間,5±0.5,s。,,可以承受有機溶劑的洗滌。,,2.,表面裝配元器件使用注意事項,表面裝配元器件存放的環(huán)境條件：,,環(huán)境溫度庫房溫度＜,40℃,；,,生產現場溫度＜,30℃,；  環(huán)境濕度＜,60％；,,,環(huán)境氣氛庫房及使用環(huán)境中不得有硫、氯、酸等有毒氣體；,,防靜電措施要滿足表面貼裝對防靜電的要求；,,表面裝配元器件的存放周期一般在三個月內。,,對有防潮要求的,SMD,器件，開封后,72,h,內必須用完，如不能用完，應存放在,20％,的干燥箱內，已受潮的,SMD,器件應按規(guī)定進行去潮烘干處理。,,操作人員拿取

9、,SMD,器件時應帶防靜電腕帶。,,五、表面裝配元器件的選擇,SMT,元器件類型選擇,,元器件的選擇注意貼片機的精度；,,PLCC,封裝的器件面積小，管腳布變形，但維修不方便，,SOP、QFP,維修方便。,,片式機電元件選用有引腳的器件。,,2. SMT,元器件的包裝選擇,,包裝類型：編帶包裝、管式包裝、托盤包裝和散裝。,,根據貼片機的要求選擇。,,§6.3,SMT,裝配方案和生產設備,一、,SMT,裝配方案,1.,SMT,裝配結構,◆,全部采用表面裝配,◆,雙面混合裝配,◆,兩面分別裝配,,2. SMT,印制板焊接工藝,◆,,SMT,印制板波峰焊接工藝流程,◆,,SMT,印制板再流焊工藝流程

10、,適合兩面分別裝配方式,適合全表面裝配方式,,,SMT,的,裝配,設備主要有,3,大類：,涂布設備、貼片設備和焊接設備,.,,二、,SMT,元器件貼片機,1.,貼裝要求,對,元器件的要求：正確性、準確性；,,對元器件貼裝高度的要求。,,對元器件貼裝偏差范圍的要求；,引腳寬度的,3/4,在焊盤上,,2.,貼片機,貼片機是指能將,SMT,元件正確地貼裝在印制電路板上的專用設備的總稱。,它是一種由計算機控制的自動拾取和貼裝,SMC/SMD,的機器人系統(tǒng)。它將,SMC/SMD,從料盒中取出，經過判定整形后，將,SMC/SMD,傳遞到印制板上的精確位置，并可靠粘接和固定。,,①,衡量貼片機的主要技術指標

11、：,,◆精度,：,貼裝精度、分辨率、重復精度。,,貼裝精度：貼裝精度由兩種誤差組成，即平移誤差和旋轉誤差。,分辨率：描述貼片機分辨空間連續(xù)點的能力。,重復精度：描述貼片機重復返回標定點的能力。,,◆,速度：貼片機速度主要用以下幾個指標來衡量。,,貼裝周期、貼裝率、生產量,,◆,適應性：適應性是貼片機適應不同貼裝要求的能力，包括以下內容：,,能貼裝的元器件的類型。,,貼片機能夠容納供料器的數目和種類。,,貼片機的調整。（編程或人工調整）,,②,貼片機的類型選擇：,,三、手工貼裝,四、焊接設備,,波峰焊接設備,,再流焊接設備,五、,SMT,維修站,,作用：,對采用,SMT,工藝的電路板進行維修。,

12、,工具：高分辨率的電視攝像系統(tǒng)、放大鏡、焊接工具、器件拾取工具等。,,§6.4 SMT,印制電路板及裝配材料,一、,SMT,印制電路板,,SMT-PCB,板的特點及組裝要求,,特點：（,和,THT-PCB,板相比較,）,,焊盤小、通孔小、焊盤上沒有通孔；,,布線區(qū)域加大，布線網格縮?。?,對焊區(qū)的尺寸要求嚴格，焊盤、焊點的設計特殊；,,阻焊工藝不同。,,組裝要求：,位置尺寸網格化：以,5mil,、,25mil,、,50mil,的整數倍作為網格參考；,,孔的坐標公差：公差為,±0.05mm;,確定原點為參考,,制造工藝允許公差：雙層電路板套印公差為,± 0.1mm,，,多層電路板套印公差為,±

13、0.05mm,。,,2. SMT-PCB,板的設計內容,①,基板材料的選擇：,金屬芯印制板,,②,SMT,印制板外形及尺寸設計,SMT,印制板外形設計,,當,SMT,印制板定位在工作臺上，對,PCB,板的外形沒有特別要求。,,當采用導軌傳送,PCB,時，板的外形應該是矩形，如果有效的板面是異形，必須設計工藝邊使,PCB,板的外形成為矩形。,,SMT,印制板的尺寸設計,,SMT-PCB,板的最大尺寸等于貼片機最大貼裝尺寸；,,SMT-PCB,板的最小尺寸等于貼片機最小貼裝尺寸；,,SMT-PCB,板的厚度一般在,0.5～2,mm,之間。,③,SMT,印制板上元器件的布局,,采用再流焊接，要注意下

14、面幾點：,,當電路板放到再流焊接設備的傳送帶上時，元器件的長軸應該與設備的傳動方向垂直，這樣可以防止在焊接過程中出現元器件在板上漂移或“豎碑”的現象。,,電路板上的元器件要均勻分布，特別要把大功率的器件分散開，避免電路工作時板上局部過熱產生應力，影響焊點的可靠性。,,雙面貼裝的元器件，兩面上體積較大的器件要錯開裝配位置。否則，在焊接過程中會因為局部熱容量增大而影響焊接效果。,,采用波峰焊接時，要遵循如下規(guī)范：,,在波峰焊接面上不能放置,PLCC/QFP,等四邊有引線的器件。,,裝配在波峰焊接面上的,SMT,元器件，其長軸要和焊料波峰流動的方向平行，可以減少電極間的焊錫橋接。,,波峰焊接面上的大

15、、小,SMT,元器件不能排成一條直線，要交錯放置，可以防止焊接時因焊料波峰的“陰影”效應造成的虛焊和漏焊。,,③,SMT,印制板上的焊盤,◆,焊盤形狀：,,與元器件電極形狀相匹配的矩形。,◆,,SMC/SMD,焊盤設計原則：,,矩形元器件焊盤設計（0805、1206）,焊盤寬度：,A,=,W,max,-,K,,焊盤的長度：,B,=,H,max,+,T,max,+K,,B,=,H,max,+,T,max,-,K,,焊盤間距：,G,=,L,max,-,2,T,max,-,K,K=0.25mm,,晶體管的焊盤設計：,,例：,SOT-23,SOP,和,QFP,封裝元器件的焊盤設計：,W,2,≥,W,，

16、,,,W,2,≤,1.2,W,，,,G,=,F,-,K,,,SOJ,和,PLCC,封裝元器件的焊盤設計：,,◆,采用波峰焊接時,SMT,印制板焊盤設計要點,,可以沿著焊接設備的傳動方向（也就是焊錫流的方向），適當加長器件的焊盤，保證焊點在焊錫波峰中的充分浸潤,,。,,◆,采用再流焊接時,SMT,印制板焊盤設計要點：,,,④,SMT,印制板上的焊點,⑤,SMT,印制板上的金屬化孔,,導通孔的直徑一般不小于,0.75,mm,。,,,采用再流焊時，不能把導通孔設置在焊盤上或焊盤的延長部分上或焊盤角上。,,采用波峰焊接時，導通孔應設置在焊盤中或靠近焊盤的地方，這樣有利于排出助焊劑揮發(fā)的氣體。,,,⑥,

17、SMT,印制板上的導線,,特點：印制導線更細，間距更小。,,⑦,SMT-PCB,板阻焊與絲網的設計,,阻焊：,除焊盤之外的所有面積。,絲網圖形,：,一般情況下，需要在絲印層標出元器件的圖形，絲印層包括元器件的電氣符號、位號、極性、集成電路,1,號腳的標志。,,⑧,SMT-PCB,板基準標志（,mark,）,的設計,,基準標志,：是為了校正,PCB,板加工誤差時用于光學定位的一組圖形。,,基準標志圖形的種類：有實心圓、三角形、菱形、方形、十字形、空心圓等，優(yōu)先選用實心圓。,,基準標志圖形的表面處理：基準標志圖形的表面可為裸銅、鍍錫、鍍金，要求鍍層均勻、不要過厚。,,基準標志圖形的周邊處理,,：,

18、在基準標志圖形的周邊應有,1,～,2mm,的無阻焊區(qū)。特別注意，不要把基準標志圖形設置在電源及大面積地的網格上。,,,,⑨,SMT-PCB,板定位孔、夾持邊與裝配孔的設計,,定位孔及裝配孔內壁不允許有電鍍層。,,⑩,SMT-PCB,板的設計圖紙及文件,,,二、,膏狀焊料,,1.,焊膏的組成和特點,,焊膏：用,合金焊料粉末,和,觸變性助焊劑系統(tǒng),均勻混合的乳濁液。,,合金焊料：,,顆粒狀的合金粉末；,,含錫,63,％、鉛,37,％的共晶焊料，在焊接電子產品中應用最為廣泛；,,金錫焊料（,Au80,％、,Sn20,％）,對于金導體表面有很好的焊接質量，常用于焊接小型片狀元器件；,,合金粉中對有害雜

19、質（如鋅、鋁、鎘、銻、銅、鐵、砷、硫等）的含量有嚴格的限制。,,助焊劑：,含量一般占焊膏的,8,％～,15,％，其主要成分有樹脂、活性劑和穩(wěn)定劑等。,,特點：由于熔融焊膏的表面張力作用，可以校正元器件相對于,PCB,的微小位移。,2. 常用焊膏及使用注意事項,,,三、,SMT,所用的粘合劑,,作用：固定貼片元器件，尤其在波峰焊接時使用。,,1.,涂敷粘合劑的方法,,◆,粘合劑點滴法：適合手工操作。,,◆,粘合劑注射法：適合手工操作，也適合自動操作。,,,◆,粘合劑絲網印刷法,,用絲網漏印的工具把粘合劑印刷到電路基板上，這是一種成本低、效率高的方法，特別適用于元器件的密度不太高，生產批量比較大的

20、情況。,,2.粘合劑的固化,,◆,用電熱烘箱或紅外線輻射，對貼裝了元器件的電路板進行定時加熱；,,◆,在粘合劑中混合添加一種硬化劑，使粘接了元器件的粘合劑在室溫中固化，也可以通過提高環(huán)境溫度加速固化；,,◆,采用紫外線輻射固化粘合劑。,,,四、清洗工藝,,電路板在焊接以后，其表面會留有各種殘留污物。為防止由于腐蝕而引起的電路失效，必須進行清洗，將殘留污物去除。,,1.殘留污物的種類,,◆,顆粒性殘留污物,：,包括有灰塵、絮狀物和焊料球。,,◆,非極性殘留污物,：,包括有油脂、蠟和樹脂殘留物。,,◆,極性殘留污物,：,包括有鹵化物、酸和鹽，它們來自活化劑。,,2.,溶劑的種類和選擇,,清洗溶劑分

21、兩大類：,,◆,極性溶劑：酒精、水，可用來清除極性殘留污物。,,◆,非極性溶劑：氯化物和氟化物兩種，如三氯乙烷、,F-113,等?？捎脕砬宄菢O性殘留污物。,,◆,實際應用中使用非極性溶劑和極性溶劑混合后的溶劑進行清洗，混合溶劑由兩種或多種溶劑組成。,,◆,水溶液清洗。,,3.,溶劑清洗設備,,分為在線式清洗器和批量式清洗器兩大類。,,§6.4,SMT,組件的返修,,SMT,組件的返修是要更換功能、引腳和連接錯誤或損壞的元器件，恢復電路組件的功能。,,確定故障位置及器件；,,更換元器件。,,一、,SMT,電路板的檢測、維修工具,,1. 檢查棒,,一般不在器件的管腳、焊點上測量，通過檢測點測量。

22、,,2.,專用鑷子,3.,焊接工具,,◆,自動恒溫電烙鐵,,◆,加熱頭,用于,QFP,封裝器件的拆焊,,用于大型翼形引腳封裝器件的拆焊,用于,SO,、,SOP,、,SOT,封裝器件的拆焊,,二、手工焊接方法,1.,焊料與助焊劑,,有些片狀元器件的引出電極是由銀和鈀構成的，在手工焊接時，建議使用含銀的細焊絲，其直徑為,0.6mm,，,含銀、鉛、錫的比例為,3.5,％、,36.5,％、,60,％。,,,助焊劑：采用無腐蝕性的松香酒精水，焊接以后要進行清洗，也可以用酒精棉擦除焊點上殘留的松香。,,,2.,常用片狀元器件的焊接方法,,一般說來，對已拆卸下來的,SMT,元器件，不能重,,復使用，因為拆卸時可能溫度過高，致使器件性能惡化。,,用鑷子將元器件放在預定的位置上，,先焊好一腳或兩腳，后焊接其他引腳。,,