第2章_SMT元器件

1、第2章 表面組裝元器件SMD/SMC表面安裝技術(shù)，英文稱之為“Surface Mount Technology”,簡(jiǎn)稱SMT表面安裝元器件稱無(wú)端子元器件，習(xí)慣上人們把表面安裝無(wú)源元器件，如片式電阻、電容、電感稱之為 SMC (Surface Mounted Component)，表面安裝有源器件，如小外形晶體SOT及四方扁平組件(QFT)稱之為 SMD (Surface Mounted Devices)。第2章 表面組裝元器件SMD/SMC2.1 表面組裝元器件的特點(diǎn)與分類 電子產(chǎn)品制造工藝技術(shù)的進(jìn)步，取決于電子元器件的發(fā)展；與此相同，SMT技術(shù)的發(fā)展，是由表面安裝元件的出現(xiàn)而來(lái)。電子組件的小

2、型化、制造與安裝自動(dòng)化，是電子工業(yè)發(fā)展的需求和多年來(lái)追求的目標(biāo)，表面組裝元器件就是為了滿足這一需求而產(chǎn)生的。表面組裝元器件的主要特點(diǎn)時(shí)：微型化、無(wú)引線（扁平或短引線），適合在PCB上進(jìn)行表面組裝。當(dāng)然，對(duì)無(wú)引腳或短引腳片式組件的焊點(diǎn)有一定共面性要求。2.1.1 表面組裝元器件的特點(diǎn)1在SMT元器件的電極上，有些焊端完全沒(méi)有引線，有些只有非常小的引線。 2SMT元器件直接貼裝在印制電路板表面，將電極焊接在元器件同一面的焊盤上。3在表面組裝諸多優(yōu)點(diǎn)之中，尤以節(jié)省空間更為重要。4形狀簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)牢固，緊貼在印制電路板表面上，提高了可靠性和抗震性。 5與插裝元器件相比，可焊性檢測(cè)方法和要求不同。6當(dāng)然，

3、表面組裝元器件也存在著不足之處。 2.1.2 表面組裝元器件分類 表面組裝元器件按功能分類 2.2 片式無(wú)源元件（SMC） 無(wú)源元件的表面組裝情況要簡(jiǎn)單些。SMC包括片狀電阻器、電容器、濾波器和陶瓷振蕩器等。單片陶瓷電容、鉭電容和厚膜電阻器為最主要的無(wú)源元件，它們一般呈方形或圓柱形，這些表面組裝形式已獲得廣泛應(yīng)用。因?yàn)楫?dāng)它們安裝在基板的上部時(shí)，只占一半空間。當(dāng)它們安裝在基本的底部時(shí)，如雙面混合組裝型SMT電路板那樣，占用了原來(lái)根本就不用的空間。這些元件的質(zhì)量大約為引腳器件的1/10。 從電子元器件的功能特性來(lái)說(shuō)，SMC特性參數(shù)的數(shù)值系列與傳統(tǒng)元件的差別不大，標(biāo)準(zhǔn)的表稱數(shù)值有E6、E12、E24

4、等。長(zhǎng)方體SMC是根據(jù)其外形尺寸的大小劃分成幾個(gè)系列型號(hào)的，現(xiàn)有兩種表示方法，歐美產(chǎn)品大多采用英制系列，日本產(chǎn)品采用公制系列，我國(guó)兩種系列都在使用。并且，系列型號(hào)的發(fā)展變化也反映了SMC元件的小型化過(guò)程：5750（2220）4532（1812）3225（1210）3216（1206）2520（1008）2012（0805）1608（0603）1005（0402）0603（0201）。 2.2.1 電阻器 電阻器通常稱為電阻。它分為固定電阻器和可變電阻器，在電路分析中起分壓、分流和限流作用，是一種應(yīng)用非常廣泛的電子元件。 1片式電阻器（1）基本結(jié)構(gòu)（2）額定功率與外形尺寸的對(duì)應(yīng)關(guān)系 表2-1額定

5、功率與外形尺寸的對(duì)應(yīng)關(guān)系 片式電阻的額定功率是電阻在環(huán)境溫度為70時(shí)承受的電功率。超過(guò)70承受的功率將下降，直到125時(shí)負(fù)載功能為零。 （3）精度及分類 在片式電阻中，RN（厚膜）型電阻精度高、電阻溫度系數(shù)小，穩(wěn)定性好，但阻值范圍比較窄，適用于精度和高頻領(lǐng)域；RK（薄膜）型電阻則是電路中應(yīng)用得到最廣泛的。根據(jù)IEC3標(biāo)準(zhǔn)“電阻器和電容器的優(yōu)選值及其公差”的規(guī)定，電阻值允許偏差為10%，稱為E12系列，電阻值允許偏差為5%，稱E24系列，電阻值允許偏差為1%，稱為E96系列。 （4）外形尺寸 圖2-2 片式電阻外形尺寸片式電阻 、電容常以它們的外形尺寸的長(zhǎng)寬命名，來(lái)標(biāo)志它們的大小，以in“英寸”

6、(1in =0.0254M) SI制(mm)為單位，如外形尺寸為0.12in0,06in，記為1206，SI制記為3.2mm1.6mm。片式電阻外形尺寸見(jiàn)表 2-3所示。表 2-2 片式電阻外形尺寸對(duì)照表 （5）標(biāo)記識(shí)別方法 元件上的標(biāo)注。當(dāng)片式電阻精度為5%時(shí)，采用3個(gè)數(shù)字表示。阻值小于10，在兩個(gè)數(shù)字 之間補(bǔ)加“R”表示，阻值在10 以上的，則最后一數(shù)值表示增加的零的個(gè)數(shù)。例如4.7記為4R7；當(dāng)片式電阻值精度為1%時(shí)，則采用4個(gè)數(shù)字表示，前面3個(gè)數(shù)字為有效數(shù)字，第四位表示增加的零的個(gè)數(shù)；阻值小于10的，仍在第二位補(bǔ)加“R”，阻值為100，則在第四位補(bǔ)“0”。例如 4.7記為4R70: 1

7、00記為1000: 1M記為1004: 10記為10R0。 2、圓柱形固定電阻 圓柱形固定電阻，即金屬電極無(wú)端子面元件(Metal Electrode Face Bonding Type)簡(jiǎn)稱MELF電阻。MELF主要有碳膜ERD型，高性能金屬膜ERO用跨接用的0電阻三種。它與片式電阻相比，無(wú)方向性和正反面性，包裝使用方便，裝配密度高，固定到印制板上有較 高的抗彎能力，特別是噪聲電平和三次諧波失真都比較低，常用于高檔音響電器產(chǎn)品中。 2柱形片式電阻器 圓柱形片式電阻器的結(jié)構(gòu)形狀和制造方法基本上與帶引腳電阻器相同，只是去掉了原來(lái)電阻器的軸向引腳，做成無(wú)引腳形式，因而也稱為金屬電極無(wú)引腳面接合ME

8、LF（Metal Electrode Leadless Face）。MELF主要有碳膜ERD型、高性能金屬膜ERO型及跨接用的0W電阻器3種，它是由傳統(tǒng)的插裝電阻器改型而來(lái)。 3電位器和可變電阻器 表面組裝電位器又稱片式電位器，包括片狀、圓柱狀、扁平矩形結(jié)構(gòu)等各類電位器。它在電路中起調(diào)節(jié)電路電壓和電路電流的作用，故分別稱為分壓式電位器和可變電阻器。2.2.2 電容器電容器的基本結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單，它是由兩塊平行金屬極板以及極板之間的絕緣電介質(zhì)組成。電容器極板上每單位電壓能夠存儲(chǔ)的電荷數(shù)量稱為電容器的電容，通常用大寫字母C標(biāo)示。電容器每單位電壓能夠存儲(chǔ)的電荷越多，那么其容量越大，即：C=Q/V。1瓷介

9、質(zhì)電容器（1）矩形瓷介質(zhì)電容器 a）電容器結(jié)構(gòu) b）陶瓷電容器（2）圓柱形瓷介質(zhì)電容器 圓柱形瓷介質(zhì)電容器的主體是一個(gè)被覆蓋有金屬內(nèi)表面電極和外表面電極的陶瓷管。為了滿足表面組裝工藝的要求，瓷管的直徑已從傳統(tǒng)管形電容器的36mm減小到1.42.2mm，瓷管的內(nèi)表面電極從一端引出到外壁，和外表面電極保持一定的距離，外表面電極引至瓷管的另一端。通過(guò)控制瓷管內(nèi)、外表面電極重疊部分的多少，來(lái)決定電容器的兩個(gè)引出端。瓷管的外表面再涂覆一層樹(shù)脂，在樹(shù)脂上打印有關(guān)標(biāo)記，這樣就構(gòu)成了圓柱形瓷介質(zhì)電容器。 2片式鉭電解電容器 （1）矩形鉭電解電容器 鉭電解電容結(jié)構(gòu)示意圖 鉭電解電容矩形鉭電解電容器的主要性能（2

10、）圓柱形鉭電解電容器 圓柱形鉭電解電容器由陽(yáng)極、固體半導(dǎo)體陰極組成，采用環(huán)氧樹(shù)脂封裝。制作時(shí)，將作為陽(yáng)極引腳的鉭金屬線放入鉭金屬粉末中，加壓成形；在16502000的高溫真空爐中燒結(jié)成陽(yáng)極芯片將芯片放入磷酸等賦能電解液中進(jìn)行陽(yáng)極氧化，形成介質(zhì)膜，通過(guò)鉭金屬線與磁性陽(yáng)極端子連接后做成陽(yáng)極；然后浸入硝酸錳等溶液中，在200400的氣浴爐中進(jìn)行熱分解，形成二氧化錳固體電解質(zhì)膜作陰極；成膜后，在二氧化錳層上沉積一層石墨，再涂銀漿，用環(huán)氧樹(shù)脂封裝，打印標(biāo)志后就成為產(chǎn)品。 3鋁電解電容器鋁電解電容器是有極性的電容器，它的正極板用鋁箔，將其浸在電解液中進(jìn)行陽(yáng)極氧化處理，鋁箔表面上便生成一層三氧化二鋁薄膜，其

11、厚度一般為0.020.03mm。這層氧化膜便是正、負(fù)極板間的絕緣介質(zhì)。電容器的負(fù)極是由電解質(zhì)構(gòu)成的，電解液一般由硼酸、氨水、乙二醇等組成。 鋁電解電容器的構(gòu)造表貼鋁電解電容器 4云母電容器 云母電容器的結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，它由金屬箔片和薄云母層交錯(cuò)層疊而成。將銀漿料印在云母上，然后層疊，經(jīng)熱壓后形成電容坯體，再完成電極連接，便得到了片式云母電容器，如圖2-7所示。云母電容器通常的容值范圍可從1pF至0.1mF，額定電壓可從100V至2500V直流電壓。常見(jiàn)的溫度系數(shù)范圍從-20ppm/C至+100ppm/C。云母的典型介電常數(shù)為5。 云母電容器結(jié)構(gòu)圖 5片式薄膜電容器隨著電子產(chǎn)品趨向小型化、便攜式，片

12、式產(chǎn)品的需求量逐步增大，薄膜電容器的片式化也有較大的發(fā)展。片式薄膜電容器具有電容量大、阻抗低、寄生電感小、損耗低等優(yōu)點(diǎn)。它的用范圍日趨擴(kuò)大，無(wú)論在軍事、宇航等投資類設(shè)備中還是在工業(yè)、家電等消費(fèi)類設(shè)備中，已成為不可缺少的重要電子元件。 薄膜電容器結(jié)構(gòu) 片狀薄膜電容器 6片式微調(diào)電容器 片式微調(diào)電容器按所用介質(zhì)來(lái)分，有薄膜和陶瓷微調(diào)電容器兩類。陶瓷微調(diào)電容器在各類電子產(chǎn)品中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。與普通微調(diào)電容器相比，片式陶瓷微調(diào)電容器主要有以下特點(diǎn)：制作片式陶瓷微調(diào)電容器的材料具有很高的耐熱性，其配件具有優(yōu)異的耐焊接熱特性；小型化，使用中不產(chǎn)生金屬渣，安裝方便?？勺冸娙萜鬟m合于高頻應(yīng)用，如通信和視

13、頻產(chǎn)品。典型的產(chǎn)品系列所包括的范圍大約從1.550pF幾個(gè)等級(jí)，可調(diào)范圍從小容值的2 1左右到大容量值的7 1。產(chǎn)品因制造廠家而異，但在電位器中所討論的許多相同機(jī)械問(wèn)題，也適用于可調(diào)電容器。 2.2.3 電感器片式電感器亦稱表面貼裝電感器，它與其它片式元器件（SMC及SMD）一樣，是適用于表面貼裝技術(shù)（SMT）的新一代無(wú)引線或短引線微型電子元件。其引出端的焊接面在同一平面上。 1片式電感的分類從制造工藝來(lái)分，片式電感器主要有4種類型，即繞線型、疊層型、編織型和薄膜片式電感器。常用的是繞線式和疊層式兩種類型。前者是傳統(tǒng)繞線電感器小型化的產(chǎn)物；后者則采用多層印刷技術(shù)和疊層生產(chǎn)工藝制作，體積比繞線型

14、片式電感器還要小，是電感元件領(lǐng)域重點(diǎn)開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品。 （1）繞線型 （2）疊層型 （3）薄膜片式 （4）編織型 信號(hào)電路用SMD電感器 電源電路用SMD電感器 NFR21G RC雙向T型濾波器 BLM03系列 Ferrite beads filter 3電感器使用注意事項(xiàng)（1）電感類組件,其鐵芯與繞線容易因溫升效果產(chǎn)生電感量變化,需注意其本體溫度必須在使用規(guī)格范圍內(nèi)。（2）電感器的繞線,在電流通過(guò)后容易形成電磁場(chǎng)。在組件位置擺放時(shí),需注意使相鄰之電感器彼此遠(yuǎn)離,或繞線組互成直角,以減少相互間干擾。（3）電感器的各層繞線間,尤其是多圈細(xì)線,也會(huì)產(chǎn)生間隙電容量,造成高頻信號(hào)旁路,降低電感器之實(shí)際濾波效

15、果。（4）用儀表測(cè)試電感值與Q值時(shí),為求數(shù)據(jù)正確,測(cè)試引線應(yīng)盡量接近組件本體。2.2.4 其它片式元件相對(duì)于其它片式元件包括接插件、繼電器、插座和開(kāi)關(guān)等，這些元器件的表面化發(fā)展緩慢。與無(wú)源元件和有源元件的標(biāo)準(zhǔn)化相比，這類元件的發(fā)展已落在后面。技術(shù)與市場(chǎng)兩種因素的結(jié)合是造成這種情況的根本原因。技術(shù)上的不可靠性以及有限的產(chǎn)品適用性，使這些產(chǎn)品的市場(chǎng)需求量不高；同時(shí)由于沒(méi)有產(chǎn)品市場(chǎng)的刺激，許多廠家對(duì)于表面組裝產(chǎn)品發(fā)展規(guī)劃中的巨額投資仍持觀望態(tài)度。例如，表面組裝焊接不適應(yīng)接插件和開(kāi)關(guān)所產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力，以及由傳統(tǒng)熱塑材料模壓的機(jī)電元件外殼在再流焊過(guò)程中有發(fā)生變形的傾向。 1接插件印制電路邊緣的接插件集中

16、體現(xiàn)了機(jī)電元件由通孔插裝向表面插裝轉(zhuǎn)變中的各種技術(shù)問(wèn)題。這類元件往往大而笨重，難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。它們必須經(jīng)得住往復(fù)插拔而無(wú)機(jī)械損傷，在很多情況下，它們還要作為PCB的機(jī)械支撐。這些問(wèn)題的解決象征著所有機(jī)電元件的發(fā)展方向。（1）焊接應(yīng)力（2）接插件設(shè)計(jì)要素（3）接插件的類型（a）立式接插件 （b）側(cè)臥式接插件表面貼裝接插件2IC插座集成電路插座有很多種用途。在工程開(kāi)發(fā)中，插座允許IC迅速更換，這樣就能評(píng)價(jià)含有大量元器件的電路性能。在生產(chǎn)中，它們往往用于常規(guī)的ROM芯片或ASIC。ASIC必須根據(jù)用戶嚴(yán)格要求的技術(shù)條件專門制作。當(dāng)IC必須隨時(shí)迅速地定期更換時(shí)，IC插座是做理想的器件。 （a）PLCC

17、插座 （b）CUP（BGA）插座IC插座（a）老化插座 （b）44-304測(cè)試座老化、測(cè)試插座 3連接器為保證電子機(jī)械元件的發(fā)展與電子設(shè)備的發(fā)展速度同步，需要對(duì)元件性能和結(jié)構(gòu)都加以改進(jìn)。根據(jù)目前發(fā)展趨勢(shì)，要求連接器適應(yīng)高密度組裝。用于高密度組裝的連接器，與常用的連接器相比，在作用和性能方面要加以改進(jìn)。實(shí)踐證明，僅實(shí)現(xiàn)連接器小型化已不足以滿足高密度組裝的要求。以前在PCB上進(jìn)行高密度組裝時(shí)，對(duì)連接器的主要要求是小型化。然而現(xiàn)在，不僅要小型化，而且還要滿足結(jié)構(gòu)及功能上的要求。連接器要滿足小型化，插針中心距必須變窄，增加單位面積插針數(shù)。與傳統(tǒng)的中心距為2.54mm的連接器相比，最新的高密度組裝連接器

18、中心距為1.27mm。在許多情況下，連接器插針中心距與PCB的設(shè)計(jì)密切相關(guān)，要滿足一定的電路設(shè)計(jì)要求。 表貼連接器 4開(kāi)關(guān)、繼電器許多SMT開(kāi)關(guān)和繼電器還是插裝設(shè)計(jì)，只不過(guò)將其引線做成表面組裝形式。產(chǎn)品設(shè)計(jì)主要受物理?xiàng)l件的限制，比如開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的尺寸或通過(guò)接觸點(diǎn)的額定電流。因此，SMT與插裝相比，并沒(méi)有提供多少特有的優(yōu)越性。進(jìn)行這種轉(zhuǎn)變的主要?jiǎng)訖C(jī)，是為了與電路板上的其它元件保持工藝上的兼容性。（a）表貼高頻繼電器 （b）表貼開(kāi)關(guān)表貼繼電器和開(kāi)關(guān) 2.3 片式有源元件為適應(yīng)SMT的發(fā)展，各類半導(dǎo)體器件，包括分立器件中的二極管、晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管，集成電路的小規(guī)模、中規(guī)模、大規(guī)模、超大規(guī)模、甚大規(guī)模集

19、成電路及各種半導(dǎo)體器件，如氣敏、色敏、壓敏、磁敏和離子敏等器件，正迅速地向表面組裝化發(fā)展，成為新型的表面組裝器件（SMD）。SMD的出現(xiàn)對(duì)推動(dòng)SMT的進(jìn)一步發(fā)展具有十分重要的意義。這是因?yàn)镾MD的外形尺寸小，易于實(shí)現(xiàn)高密度安裝；精密的編帶包裝適宜高效率的自動(dòng)化安裝；采用SMD的電子設(shè)備，體積小、重量輕、性能得到改善、整機(jī)可靠性獲得提高，生產(chǎn)成本降低。SMD與傳統(tǒng)的SIP及DIP器件的功能相同，但封裝結(jié)構(gòu)不同，傳統(tǒng)的插裝器件是不易用到SMT中。表面組裝技術(shù)提供了比通孔插裝技術(shù)更多的有源封裝類型。例如，在DIP中，只有3個(gè)主要的本體尺寸300mil、400mil和600mil，中心間距為100mi

20、l。陶瓷封裝和塑料封裝的封裝尺寸和引腳結(jié)構(gòu)都一樣。與之相比，表面組裝卻要復(fù)雜得多。 2.3.1 分立器件的封裝大多數(shù)表面組裝分立組件都是塑料封裝。功耗在幾瓦以下的功率器件的封裝外形已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。目前常用的分立組件包括二極管、三極管、小外形晶體管和片式振蕩器等。（a）2引腳 （b）3引腳 （c）4引腳 （d）5引腳 （e）6引腳分立引腳外形示意圖 1二極管二級(jí)管是一種單向?qū)щ娦越M件，所謂單向?qū)щ娦跃褪侵福寒?dāng)電流從它的正向流過(guò)時(shí)，它的電阻極??；當(dāng)電流從它的負(fù)極流過(guò)時(shí)，它的電阻很大，因而二極管是一種有極性的組件。其外殼有的用玻璃封裝，塑料封裝等。圓柱形二極管 塑料矩形薄片 2三極管晶體三極管，是半導(dǎo)體

21、基本元器件之一，具有電流放大作用，是電子電路的核心組件。三極管是在一塊半導(dǎo)體基板上制作兩個(gè)相距很近的PN結(jié)，兩個(gè)PN結(jié)把整塊半導(dǎo)體分成3部分，中間部分是基區(qū)，兩側(cè)部分是發(fā)射區(qū)和集電區(qū)，排列方式有PNP和NPN兩種。 SOT23封裝二極管 SOT89封裝三極管 SOT143封裝三極管 3小外形晶體管小外形塑封晶體管小外形塑封晶體管SOT(Small Outline Transistor),又稱作微型片式晶體管，它作為最先問(wèn)世的表面組裝有源器件之一，通常是一種三端或四端器件，主要用于混合式集成電路中，被組裝在陶瓷基板上。近年來(lái)已大量用于環(huán)氧纖維基板的組裝。小外形晶體管主要包括SOT23、SOT89

22、和SOT143等。（1）SOT23（2）SOT89 SOT-89包裝同SOT-23，但由于它外形較大（3）SOT143 SOT-143有4條“翼形”短端子，端子中寬大一點(diǎn)的是集電極。 2.3.2 集成電路的封裝SMD集成電路包括各種數(shù)字電路和模擬電路。由于封裝技術(shù)的進(jìn)步，SMD集成電路的電氣性能指標(biāo)比THT集成電路更好。集成電路封裝不僅集成電路封裝不僅起到集成電路芯片內(nèi)鍵合點(diǎn)與外部進(jìn)行電氣連接的作用，也為集成電路起到集成電路芯片內(nèi)鍵合點(diǎn)與外部進(jìn)行電氣連接的作用，也為集成電路芯片提供了一個(gè)穩(wěn)定可靠的工作環(huán)境，對(duì)集成電路芯片起到機(jī)械和環(huán)境芯片提供了一個(gè)穩(wěn)定可靠的工作環(huán)境，對(duì)集成電路芯片起到機(jī)械和環(huán)

23、境保護(hù)的作用，從而使得集成電路芯片能發(fā)揮正常的功能。保護(hù)的作用，從而使得集成電路芯片能發(fā)揮正常的功能?？傊?，集成電路封裝質(zhì)量的好壞，對(duì)集成電路總體的性能優(yōu)劣關(guān)系很大。因此，封裝應(yīng)具有較強(qiáng)的力學(xué)性能、良好的電氣性能、散熱性能和化學(xué)穩(wěn)定性。集成電路封裝還必須充分地適應(yīng)電子整機(jī)的需要和發(fā)展。由于各類電子設(shè)備、儀器儀表的功能不同，其總體結(jié)構(gòu)和組裝要求也往往不盡相同。因此，集成電路封裝必須多種多樣，才可以滿足各種整機(jī)的需要。與傳統(tǒng)的雙列直插、單列直插式集成電路不同，商品化的SMD集成電路按照它們的封裝方式，可以分為以下幾類。 視頻 1小外形集成電路(SO) （c） TSOP封裝封裝SOIC封裝封裝（a）

24、SOJ封裝封裝（b） SOP封裝封裝 2無(wú)引腳陶瓷芯片載體（LCCC）（a）LCCC外形 （b）LDCC外形陶瓷芯片載體封裝的芯片是全密封的，具有很好的環(huán)境保護(hù)作用，一般用于軍品中。 （c）LCCC底視圖 3塑封有引腳芯片載體20世紀(jì)80年代前后，塑封器件以其優(yōu)異的性能/價(jià)格比在SMT市場(chǎng)上占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，得到廣泛應(yīng)用。(四邊都有引腳的矩形電路且引腳為四邊都有引腳的矩形電路且引腳為J 形形）（a）外形圖 （b）引腳排列圖 （c）84引腳的PLCC封裝PLCC封裝 4方形扁平封裝隨著大規(guī)模集成電路的集成度空前提高，特別是專用集成電路ASIC的廣泛應(yīng)用，芯片的引腳正朝著多引腳、細(xì)間距方向發(fā)展。QFP

25、是專用為小引腳間距表面組裝IC而研制的新型封裝形式。QFP是適應(yīng)IC容量增加、I/O數(shù)量增多而出現(xiàn)的封裝形式，目前已被廣泛使用，常見(jiàn)封裝為門陣列的ASIC器件。 (四邊都有引腳的矩形電路且引腳為翼四邊都有引腳的矩形電路且引腳為翼 形形）（a）QFP外形 （b）帶腳墊QFP （c）QFP引線排列QFP封裝 5BGA封裝隨著電子產(chǎn)品向小型化、便攜化和高性能方向發(fā)展，對(duì)電路組裝技術(shù)和I/O引腳數(shù)提出了更高的要求，芯片體積越來(lái)越小，芯片引腳越來(lái)越多，給生產(chǎn)和返修帶來(lái)困難。20世紀(jì)80年代后期至90年代，周邊端子型的IC得到了很大的發(fā)展和廣泛應(yīng)用。但由于組裝工藝的限制，QFP的尺寸（40mm2）、引腳數(shù)

26、（360根）和引腳間距（0.3mm）以達(dá)到了極限，為了適應(yīng)I/O數(shù)的快速增長(zhǎng)，由美國(guó)Motorola和日本Citizen Watch公司共同開(kāi)發(fā)的新型封裝形式-球柵陣列球柵陣列與20世紀(jì)90年代初投入實(shí)際使用。 （1）PBGA（a）PBGA引腳部分分布 （b）PBGA結(jié)構(gòu)圖PBGA封裝圖（2）CBGACBGA是BGA封裝的第二種類型，是為了解決PBGA吸潮性而改進(jìn)的品種。 （3）CCGACCGA是CBGA在陶瓷尺寸大于32mm32mm時(shí)的另一種形式。與CBGA不同的是，在陶瓷載體的小表面連接的不是焊球，而是焊料柱不是焊球，而是焊料柱。 CCGA外形圖 CBGA外形圖 （4）TBGATBGA是B

27、GA相對(duì)較新的封裝類型，其外形如圖2-33所示。它的載體是銅-聚酰亞胺-銅雙金屬層帶，載體的上表面分布著用于信號(hào)傳輸?shù)你~導(dǎo)線，而另一側(cè)作為地層使用。芯片與載體之間的連接可以采用倒裝片技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)芯片與載體的連接完成后，要對(duì)芯片進(jìn)行封裝，以防止受到機(jī)械損傷。 TBGA外形圖外形圖 6CSP表面組裝技術(shù)的發(fā)展，使電子組裝技術(shù)中的集成電路固態(tài)技術(shù)和厚/薄膜混合組裝技術(shù)同時(shí)得到了發(fā)展，這個(gè)結(jié)果促進(jìn)了半導(dǎo)體器件-芯片的組裝與應(yīng)用，給芯片組裝器件的實(shí)用化創(chuàng)造了良好的條件。CSP是是BGA進(jìn)一步微型化的產(chǎn)物進(jìn)一步微型化的產(chǎn)物，問(wèn)世與20世紀(jì)90年代中期，它的含義是封裝尺寸與裸芯片相同或封裝尺寸比裸芯片稍大

28、（通常封裝尺寸與裸芯片之比定義為1.2：1）。CSP外端子間距大于0.5mm，并能適應(yīng)再流焊組裝。CSP的封裝結(jié)構(gòu)如圖圖2-34CSP基本結(jié)構(gòu)、CSP基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu) 柔性基板封裝CSP結(jié)構(gòu) 剛性基板封裝CSP結(jié)構(gòu) 圖2-35柔性基板封裝CSP結(jié)構(gòu)、圖2-36剛性基板封裝CSP結(jié)構(gòu)所示。無(wú)論是柔性基板還是剛性基板，CSP封裝均是將芯片直接放在凸點(diǎn)上，然后由凸點(diǎn)連接引線，完成電路的連接。芯片組裝器件芯片組裝器件的發(fā)展近年來(lái)相當(dāng)迅速，已由常規(guī)的引腳連接組裝器件形成帶自動(dòng)鍵合（TAB）、凸點(diǎn)載帶自動(dòng)鍵合（Bumped Tape Automated Bonding，BTAB）和微凸點(diǎn)連接（Micro-

29、Bump Bonding，MBB）等多種門類。芯片組裝器件具有批量生產(chǎn)、通用性好、工作頻率高、運(yùn)算速度快等特點(diǎn)，在整機(jī)組裝設(shè)計(jì)中若配以CAD方式，還可大大縮短開(kāi)發(fā)周期，目前已廣泛應(yīng)用在大型液晶顯示屏、液晶電視機(jī)、小型攝錄一體機(jī)、計(jì)算機(jī)等產(chǎn)品中。圖中CSP封裝的內(nèi)存條為CSP技術(shù)封裝的內(nèi)存條?？梢钥闯觯捎肅SP技術(shù)后，內(nèi)存顆粒所占用的PCB面積大大減小。CSP封裝的內(nèi)存條 7裸芯片裸芯片由于LSI、VLSI的迅速發(fā)展，芯片的工藝特征尺寸達(dá)到深亞微米（0.15mm），芯片尺寸達(dá)到20mm20mm以上，其I/O數(shù)已超過(guò)1000個(gè)。但是，芯片封裝卻成了一大難題，人們力圖將它直接封裝在PCB上。通常采

30、用的封裝方法有兩種：一種是COB法，另一種是倒裝焊(C4)法。適用COB法的裸芯片(Bare Chip)又稱為COB芯片，后者則稱為Flip Chip，簡(jiǎn)稱FC，兩者的結(jié)構(gòu)有所不同。 （1）COB芯片（a）COB封裝原理圖封裝原理圖（b）COB工藝制造芯片內(nèi)部圖（c）COB封裝外部圖COB封裝（2）FC倒裝片所謂倒裝片技術(shù)，又稱可控塌陷芯片互連（Controlled Collapse Chip Connection，C4）技術(shù)。它是將帶有凸點(diǎn)電極的電路芯片面朝下（倒它是將帶有凸點(diǎn)電極的電路芯片面朝下（倒裝），使凸點(diǎn)成為芯片電極與基板布線層的焊點(diǎn)，經(jīng)焊接實(shí)現(xiàn)牢固的連裝），使凸點(diǎn)成為芯片電極與基板

31、布線層的焊點(diǎn)，經(jīng)焊接實(shí)現(xiàn)牢固的連接。接。這一組裝方式也稱為FC法。它具有工藝簡(jiǎn)單、安裝密度高、體積小、溫度特性好以及成本低等優(yōu)點(diǎn)，尤其適合制作混合集成電路。 采用FC建合技術(shù)的芯片上芯片集成 2.4 SMD/SMC的使用 2.4.1 表面組裝元器件的包裝方式 2.4.2 表面組裝器件的保管 2.4.3 表面組裝元器件使用要求2.4.1 表面組裝元器件的包裝方式表面組裝技術(shù)比通孔插裝能提供更多的包裝選擇。然而，所有的元件必須相容，以保證產(chǎn)品的可靠性。例如，元件尺寸、端頭和涂敷形式的不統(tǒng)一都將影響產(chǎn)品和可靠性。表面組裝元器件的大量應(yīng)用，是由表面組裝設(shè)備高速發(fā)展促成的。同時(shí)，高速度、高密度、自動(dòng)化的

32、組裝技術(shù)要求，又促進(jìn)了表面組裝設(shè)備和表面組裝元器件包裝技術(shù)的開(kāi)發(fā)。表面組裝元器件的包裝形式已經(jīng)成為SMT系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，日益受到科研單位和組裝設(shè)備生產(chǎn)廠家的重視，要求包裝標(biāo)準(zhǔn)化的愿望也日益迫切。1編帶包裝（a）編帶包裝）編帶包裝（b）料帶）料帶2管式包裝管式包裝主要用來(lái)包裝矩形片式電阻、電容以及某些異形和小型器件，管式包裝主要用來(lái)包裝矩形片式電阻、電容以及某些異形和小型器件，主要用于主要用于SMT元器件品種很多且批量小的場(chǎng)合。元器件品種很多且批量小的場(chǎng)合。包裝時(shí)將元件按同一方向重疊排列后一次裝入塑料管內(nèi)（一般100200只/管）,管兩端用止動(dòng)栓插入貼裝機(jī)的供料器上，將貼裝盒罩移開(kāi)，然后按貼裝

33、程序，每壓一次管就給基板提供一只片式元件。管式包裝管式包裝 3托盤包裝托盤包裝是用矩形隔板使托盤按規(guī)定的空腔等分，再將器件逐一裝入盤內(nèi)，一般50只/盤，裝好后蓋上保護(hù)層薄膜。托盤有單層、3、10、12、24層自動(dòng)進(jìn)料的托盤送料器。這樣包裝方法開(kāi)始應(yīng)用時(shí)，主要用來(lái)包裝主要用來(lái)包裝外形偏大的中、高、多層陶瓷電容。外形偏大的中、高、多層陶瓷電容。目前，也用于包裝引腳數(shù)較多的SOP和QTP等器件。（a）裝有實(shí)物的托盤 （b）空托盤托盤包裝 4散裝 散裝是將片式元件自由地封入成形的塑料盒或袋內(nèi)，貼裝時(shí)把塑料盒插入料架上，利用送料器或送料管使元件逐一送入貼裝機(jī)的料口。這種包裝方式成本低、體積小。但適用范圍

34、小，多為圓柱形電阻采用多為圓柱形電阻采用。散裝料盒的型腔要與元件、外形尺寸于供料架匹配。 SMT元器件的包裝形式也是一項(xiàng)關(guān)鍵的內(nèi)容，它直接影響組裝生產(chǎn)的效率，必須結(jié)合貼裝機(jī)送料器的類型和數(shù)目進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計(jì)。 2.4.2 表面組裝器件的保管 表面組裝器件一般有陶瓷封裝、金屬封和塑料封裝。前兩者的氣密性能較好，不存在密封問(wèn)題，器件能保存較長(zhǎng)的時(shí)間。但對(duì)于塑料封裝的SMD產(chǎn)品，由于塑料自身的氣密性較差，所以要特別注意塑料表面組裝器件的保管。 絕大部分電子產(chǎn)品中所用的IC器件，其封裝均采用模壓塑料封裝，其原因是大批量生產(chǎn)易降低成本。但由于塑料制品有一定的吸濕性，因而塑料器件（SOJ、PLCC、QFP）

35、屬于潮濕敏感器件。由于通常的再流焊或波峰焊，都是瞬時(shí)對(duì)整個(gè)SMD加熱，等焊接過(guò)程中的高熱施加到已經(jīng)吸濕的塑封SMD殼體上時(shí)，所產(chǎn)生的熱應(yīng)力會(huì)使塑殼與引腳連接處發(fā)生裂縫。裂縫會(huì)引起殼體滲漏并受潮而慢慢地失效，還會(huì)使引腳松動(dòng)從而造成早期失效。 1塑料封裝表面組裝器件的儲(chǔ)存 2塑料裝表面組裝器件的開(kāi)封使用濕度指示卡濕度指示卡3包裝袋開(kāi)封后的操作SMD的包裝袋開(kāi)封后，應(yīng)遵循下列要求從速取用。生產(chǎn)場(chǎng)地的環(huán)境：室溫低于30、相對(duì)濕度小于60%；生產(chǎn)時(shí)間極限為：QFP為10h，其它（SOP、SOJ、PLCC）為48h（有些公司為72h）。所有塑封SMD，當(dāng)開(kāi)封時(shí)發(fā)現(xiàn)濕度指示卡的濕度為30%以上或開(kāi)封后的SM

36、D未在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)裝焊完畢，以及超期貯存的SMD等情形時(shí)，在貼裝前一定要先進(jìn)性驅(qū)濕烘干。烘干方法分為低溫烘干法和高溫烘干法。低溫烘干法中的低溫箱溫度為402，適用的相對(duì)濕度小于5%，烘干時(shí)間為192h；高溫烘干法中的烘箱溫度為1255，烘干時(shí)間為58h。凡采用塑料管包裝的SMD（SOP、SOJ、PLCC、QFP等），其包裝管不耐高溫，不能直接放進(jìn)烘箱中烘烤，應(yīng)另行放在金屬管或金屬盤內(nèi)才能烘烤。4剩余SMD的保存方法（1）配備專用低溫低濕貯存箱 將開(kāi)封后暫時(shí)不用的SMD或連同送料器一起存放在箱內(nèi)，但配備大型專用低溫低濕貯存箱的費(fèi)用較高。（2）利用原有完好的包裝袋 只要袋子不破損且內(nèi)裝干燥劑良好，

37、仍可將未裝用完的SMD重新裝回袋內(nèi)，然后用膠帶封口。 2.4.3 表面組裝元器件使用要求SMT在電路安裝生產(chǎn)中成為電子工業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)，原因在于SMC和SMD的體積小質(zhì)量輕、互聯(lián)性好、組裝密度高、寄生阻抗小、高頻性能好、可沖擊振動(dòng)性能高、具有良好的自動(dòng)化生產(chǎn)程度可大幅提高生產(chǎn)效率，現(xiàn)在SMD已經(jīng)廣泛用于PC、程控交換機(jī)、移動(dòng)電話、尋呼機(jī)、對(duì)講機(jī)、電視機(jī)、VCD機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等為數(shù)眾多的電子產(chǎn)品中。目前，世界生發(fā)達(dá)國(guó)家SMC和SMD的片式化率已達(dá)到70%以上，全世界平均片式化率達(dá)到40%，而我國(guó)的片式化率不到30%，因此應(yīng)將SMT、SMD、SMC等新工藝和新型電子元器件作為電子工業(yè)的發(fā)展重點(diǎn)。采用S

38、MT工藝與過(guò)去傳統(tǒng)的“插件+手工焊”工藝對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的要求和元器件的選用、PCB的設(shè)計(jì)、工藝、工序的安排有很大的不同，在設(shè)計(jì)中就應(yīng)全盤考慮，統(tǒng)一規(guī)劃。因?yàn)樵O(shè)計(jì)質(zhì)量不僅僅是由電路設(shè)計(jì)的先進(jìn)性和電路原理的可行性所決定，同時(shí)要統(tǒng)籌安排SMC和SMD的選擇、PCB設(shè)計(jì)和板上布局、工藝流程的先后次序及合理安排等。即電子元器件的采購(gòu)和生產(chǎn)制造工藝在設(shè)計(jì)初期就應(yīng)融于設(shè)計(jì)師的主導(dǎo)思想中，并落實(shí)在具體產(chǎn)品生。 2.5 表面組裝元器件的發(fā)展趨勢(shì)表面組裝元器件發(fā)展至今，已有多種封裝類型的SMC/SMD用于電子產(chǎn)品的生產(chǎn)。IC引腳間距由最初的1.27mm發(fā)展至0.8mm、0.65mm、0.4mm、0.3mm，SMD由SOP發(fā)展到BGA、CSP以及FC，其指導(dǎo)思想仍是I/O越來(lái)越好。新型器件有許多的優(yōu)越性，例如CSP不僅是一種芯片級(jí)的封裝尺寸，而且是可確認(rèn)