SMT組裝技術(shù)-元器件

1、表面組裝技術(shù)（Surface Monting Technology）簡(jiǎn)稱SMT 它是將電子元器件直接安裝在印制電路板的表面，它的主要特征是元器件是無(wú)引線或短引線，元器件主體與焊點(diǎn)均處在印制電路板的同一側(cè)面。一. 表面組裝技術(shù)概論1.SMT的基本概念1234MCM、BGA、CSP快速發(fā)展和大量應(yīng)用微組裝，高密度組裝，立體組裝 微型化，提高產(chǎn)品的性價(jià)比 攝像機(jī)、錄像機(jī)、電子照相機(jī)減小單位體積，提高電路功能混合集成電路石英表、計(jì)算器小型化 2 SMT的發(fā)展超大規(guī)模集成電路2.1 推動(dòng)SMT技術(shù)快速發(fā)展的原因電子產(chǎn)品追求小型化，以前使用的穿孔插件元件已無(wú)法縮小。A電子產(chǎn)品功能更完整，所采用的集成電路(

2、IC)多采用無(wú)穿孔元件。B產(chǎn)品批量化，生產(chǎn)自動(dòng)化C電子元件的發(fā)展，集成電路(IC)的開發(fā)，半導(dǎo)體材料的多元應(yīng)用 D3.表面安裝組件的類型: : 表面安裝組件(Surface Mounting Assembly) (簡(jiǎn)稱：SMA) 類型： 全表面安裝(型) 雙面混裝 (型) 單面混裝(型) a.全表面安裝(型)： 全部采用表面安裝元器件，安裝的印制電路板是單面或雙面板.表面安裝示意圖b.雙面混裝(型)： 采用雙面印制板，雙波峰焊和再流焊的組合式工藝方法。也有先貼和后貼之分，但一般采用先貼后插法。 雙面混裝示意圖c.單面混裝(型)： 采用單面印制板，雙波峰焊工藝進(jìn)行組裝的工藝方法，有先貼法和后貼法

3、之分。單面混裝示意圖4.表面組裝工藝流程 由于SMA有單面安裝和雙面安裝； 元器件有全部表面安裝及表面安裝與通孔插裝的混合安裝； 焊接方式可以是回流焊、波峰焊或兩種方法混合使用； 通孔插裝方式可以是手工插，或機(jī)械自動(dòng)插； 從而演變?yōu)槎喾N工藝流程，目前采用的方式有幾十種之多，下面僅介紹通常采用的幾種形式。a.單面全表面安裝單面安裝流程b雙面全表面安裝雙面安裝流程c.單面混合安裝單面混合安裝流程d、雙面混合安裝雙面混合安裝流程5.SMT的基本組成SMT是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它主要包含表面組裝元器件、基板、材料、組裝工藝、組裝設(shè)計(jì)、檢測(cè)技術(shù)、組裝和檢測(cè)裝備、控制和管理技術(shù)。SMTSMT的主要組成部分

4、的主要組成部分 6.SMT生產(chǎn)系統(tǒng)的基本組成 由表面涂敷設(shè)備、貼裝機(jī)、焊接機(jī)、清洗機(jī)、測(cè)試設(shè)備等由表面涂敷設(shè)備、貼裝機(jī)、焊接機(jī)、清洗機(jī)、測(cè)試設(shè)備等 表面組裝設(shè)備形成的表面組裝設(shè)備形成的SMT生產(chǎn)系統(tǒng)習(xí)慣上稱為生產(chǎn)系統(tǒng)習(xí)慣上稱為SMT生產(chǎn)線生產(chǎn)線 由表面涂敷設(shè)備、貼裝機(jī)、焊接機(jī)、清洗機(jī)、測(cè)試設(shè)備等表面組裝設(shè)備形成的SMT生產(chǎn)系統(tǒng)習(xí)慣上稱為SMT生產(chǎn)線。7.SMT技術(shù)的特點(diǎn)7.1 傳統(tǒng)通孔插裝技術(shù)及其特點(diǎn) 通孔插裝技術(shù)亦稱通孔組裝技術(shù)(Through Hole Packaging Technology)、穿孔插入組裝技術(shù)或穿孔插裝技術(shù),簡(jiǎn)稱THT 。 這是一種將元器件的引腳插入印制電路板的通孔中，

5、然后在電路板的引腳伸出面上進(jìn)行焊接的組裝技術(shù)。 通孔插裝技術(shù)的特點(diǎn)通孔插裝技術(shù)的特點(diǎn)1.連接焊點(diǎn)牢固，工藝簡(jiǎn)單并可手工操作;2.產(chǎn)品體積大、重量大，難以實(shí)現(xiàn)雙面組裝等特點(diǎn)。 7.2 SMT與THT比較外形，PCB焊盤表面，安裝方式，焊接方式7.3 SMT的特點(diǎn) 1.組裝密度高、產(chǎn)品體積小、重量輕。一般體積縮小40%90%，重量減輕60%90%2.可靠性高，抗振能力強(qiáng)。3.高頻特性好，減少了電磁和射頻干擾。4.易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，提高生產(chǎn)效率。5.簡(jiǎn)化了電子整機(jī)產(chǎn)品的生產(chǎn)工序，降低了生產(chǎn)成本。 8.SMT發(fā)展動(dòng)態(tài)SMT在持續(xù)發(fā)展先進(jìn)國(guó)家 80我國(guó) 50SMT必然的趨勢(shì)SMT總的發(fā)展趨勢(shì)元器件越來(lái)越小

6、安裝密度越來(lái)越高安裝難度越來(lái)越大二. 表面組裝元器件 表面組裝元器件又稱為片式元器件，是為混合集成電路而推出的外貼元件，常組裝在混合集成電路的基板上。 片式元器件的主要特點(diǎn)：具有體積小、重量輕、高頻特性好，無(wú)引線或短引線、安裝密度高、可靠性高、抗振性能好、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、適合表面組裝、成本低等特點(diǎn)。 1.表面組裝元件1.1電阻器按外形結(jié)構(gòu)來(lái)分：1.矩形片式電阻器2.圓柱片式電阻器3.異形電阻器按特性及電阻材料來(lái)分:1.厚膜電阻器及電阻網(wǎng)絡(luò)類2.薄膜電阻器及電阻網(wǎng)絡(luò)類3.大功率線繞電阻器類片式電阻器常用有兩種包裝形式：散裝；編帶包裝1.1.1 矩形片式電阻器矩形片式電阻器的基本結(jié)構(gòu)是多層結(jié)構(gòu)。厚

7、膜型的第一層是高純度AL2O3陶瓷基板，第二層在基板上印刷金屬電阻體漿料（RuO2），燒結(jié)后經(jīng)光刻而成；第三層是低熔點(diǎn)玻璃釉保護(hù)層，另外在端面涂敷電極漿料制作成可焊端子，即為引線端。矩形片式電阻器的端電極結(jié)構(gòu) 矩形片式電阻器的端電極也有三層結(jié)構(gòu)，俗稱三層端電極。 最內(nèi)層為銀鈀合金，它與陶瓷基有良好的結(jié)合力稱為內(nèi)電極，中間層為鍍鎳層，它是防止在焊接期間銀層的浸析，最外層為助焊層，不同的國(guó)家采用不同的材料，日本通常采用Sn-Pb合金，厚度為0.025mm，美國(guó)則采用Ag-Pd合金。外形尺寸外形尺寸 片式電阻通常以長(zhǎng)寬命名，以英寸（lin=0.0245m）為單位，如外形尺寸為0.12inX0.06i

8、n,記為1206.1.1.2 圓柱形片式電阻器 圓柱形片式電阻器的基板與電阻材料及制作工藝等與矩形片式電阻器基本一樣。 采用刻螺紋槽的方法調(diào)整電阻值，并在表面涂上耐熱漆密封，最后根據(jù)電阻值涂上色碼標(biāo)志。1.1.3 電阻網(wǎng)絡(luò) 所謂電阻網(wǎng)絡(luò)是將幾個(gè)單獨(dú)的電阻，按預(yù)定的配置要求加以連接后置于一個(gè)組裝體內(nèi)。 按結(jié)構(gòu)來(lái)分有小型扁平封裝型（可組成高密度電路）、芯片功率型（功率大，形狀亦大些適合專用電路）、芯片載體型（可做成小型、薄型、高密度，僅適應(yīng)再流焊接）、芯片陣列型四種（小型、薄型簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)）。1.1.4 表面組裝電位器表面組裝電位器又稱為片式電位器(Chip Potentiometer) 是一種可連續(xù)

9、調(diào)節(jié)的可變電阻器。形狀有片狀、圓柱狀、扁平矩形等結(jié)構(gòu)的各類電位器。作用調(diào)節(jié)分電路電壓和分電路電阻。片式電位器有四種不同的外形結(jié)構(gòu)：（1）敞開式結(jié)構(gòu)（2）防塵式結(jié)構(gòu)（3）微調(diào)式結(jié)構(gòu)（4）全密封式結(jié)構(gòu)外形尺寸可分為3型（3x3mm）和4型(4x4mm)兩種。1.2 表面安裝電容器表面組裝用電容器簡(jiǎn)稱片式電容器，目前使用最多的主要兩種：陶瓷（瓷介）系列的電容器和鉭電容器。其中80%是多層片狀瓷介電容器，其次是表面安裝鋁電解電容器和鉭電解電容。1.2.1 片式電容器片式瓷介電容器有矩形和圓柱形（MELE）兩種。圓柱形是單層結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)量很少。矩形大多數(shù)是多層疊層結(jié)構(gòu)，又稱為MLC多層片式瓷介電容器 特點(diǎn)

10、：1.實(shí)現(xiàn)了短小、輕、薄化；2.因無(wú)引線，寄生電感小、等效串聯(lián)電阻低、電路損耗小，故不但電路的高頻特性好，而且有助于提高電路的應(yīng)用頻率和傳輸速度；3.因電極與介質(zhì)材料共燒結(jié)，耐潮性能好、結(jié)構(gòu)牢固、可靠性高；4.對(duì)環(huán)境溫度等具有優(yōu)良的穩(wěn)定性和可靠性。 圖為MLC的結(jié)構(gòu)圖和外形圖。內(nèi)部電極一般采用交替層疊的形式,根據(jù)電容量的需要，少則二、三層，多則數(shù)十層。外電極采用三層結(jié)構(gòu)：內(nèi)層為Ag或Ag-Pd，中間鍍Ni,主要作用是阻止Ag離子遷移，外層鍍Sn或Sn-Pb,主要作用是易于焊接，改善耐焊接熱和耐濕性。 結(jié)構(gòu)1.2.2 表面組裝鋁電解電容器表面組裝鋁電解電容器，又叫片式鋁電解電容器。可分為液體電解

11、質(zhì)片式鋁電解電容器和固體電解質(zhì)片式鋁電容器兩大類。從結(jié)構(gòu)上分：要有臥式結(jié)構(gòu)和立式結(jié)構(gòu)兩種。 臥式優(yōu)點(diǎn)為高度低，最高尺寸不超過(guò)4.5mm，缺點(diǎn)是貼裝面積大，不適宜高密度組裝；立式安裝面積小，適宜高密度組裝。目前片式鋁電解電容以立式結(jié)構(gòu)為主。金屬封裝和樹脂封裝片式電解電容器按外形和封裝材料的不同，可分為矩形鋁電解電容器（樹脂封裝）和圓柱形電解電容器（金屬封裝）兩類。（d）金屬型1.2.3 片式鉭電解電容器 片式鉭電解電容器，是用金屬鉭做正極，用稀硫酸等配液做負(fù)極，用鉭表面生成的氧化膜作為介質(zhì)制成。 矩形鉭電解電容外殼為有色塑料封裝，一端印有深色標(biāo)志線，為正極，在封面上有電容量的數(shù)值及耐壓值，一般有

12、醒目的標(biāo)志，以防用錯(cuò)，其外形如圖所示。 1.2.4 片式云母電容器 片式云母電容器其形狀多為方塊狀，云母電容器采用天然云母作為電容極間的介質(zhì)，其耐壓性能好。 云母電容器可以做成很小的電容量，具有高穩(wěn)定性，高可靠性，溫度系數(shù)小的特點(diǎn)。其外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示。1.3 片式電感器片式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。在電路中起扼流、濾波、調(diào)諧、延遲、補(bǔ)償?shù)茸饔?，外形如圖示。 用量較大的兩種： 繞線型和多層型1.3.1 繞線型片式電感器 繞線型片式電感器通常采用

13、微小工字型磁芯，經(jīng)繞線、焊接、電極成型，塑封等工序制成，如圖所示。 這種類型片式電感器具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，電性能優(yōu)良，適合大電流通過(guò)，具有可靠性好等優(yōu)點(diǎn)。另一種繞線型片式電感器，是采用H型陶瓷芯，經(jīng)過(guò)繞線、焊接、涂復(fù)、環(huán)氧樹脂封裝等工藝制成。由于電極已預(yù)制在陶瓷芯體上，制造工藝更為簡(jiǎn)單，而且可進(jìn)一步微小型化，這類電感器電感值較小，但自諧頻率高,更適合高頻使用。1.3.2 多層型片式電感器 多層型片式電感器具有體積小，無(wú)引線，適合于高密度、高速度貼片組裝。 包裝形式通常為編帶包裝?？蓮V泛應(yīng)用于高清晰數(shù)字電視、高頻頭、計(jì)算機(jī)板卡等領(lǐng)域。1.4 片式濾波器片式濾波器主要用來(lái)濾除信號(hào)中無(wú)用的頻率成分，片

14、式濾波器的種類較多，按性能來(lái)分，有片式抗電磁干擾濾波器（EMI），片式表面波濾波器等。按結(jié)構(gòu)來(lái)分有閉磁路片式LC濾波器、金屬外殼型片式LC濾波器、片式多層LC濾波器等。此外其他的表面組裝元件還有：片式振蕩器、片式開關(guān)、片式延遲線、片式磁芯和表面組裝繼電器等2 表面組裝半導(dǎo)體器件表面組裝半導(dǎo)體器件 表面組裝半導(dǎo)體器件SMD（Surface Mounted Devices）：是一種有源電子器件，主要分為片式晶體管和集成電路兩大類。 在DIP以后出現(xiàn)的封裝形式比較多，其焊端或引腳都是制作在同一平面內(nèi)，適合表面組裝。 SMD的特點(diǎn)是外形尺寸小，易于達(dá)到高密度安裝；精密的編帶包裝適宜高效率的自動(dòng)化安裝。

15、從SMD端子形狀來(lái)分，其主要有下列三種形狀。 1、鷗翼形引線具有吸收應(yīng)力的特點(diǎn)，因此與PCB匹配性好，這類器件端子共面性差，特別是多端子細(xì)間距的QFP，端子極易損壞，貼裝過(guò)程應(yīng)特別小心。 2、J形引線剛性好且間距大，共面性好，但由于端子在元件本體的下，故有陰影效應(yīng)，焊接溫度不易調(diào)節(jié)。 3、球形柵格陣列芯片I/O端子呈陣列式分布在器件底面上，并呈球狀，適應(yīng)于多端子數(shù)器件的封裝，常見的有BGA、CSP等。 2.1 表面組裝晶體管 用于表面組裝的晶體管管有三種封裝形式 第一種是圓柱形二極管，其封裝結(jié)構(gòu)是將二極管芯片裝在具有內(nèi)部電極的細(xì)玻璃管中，玻璃管兩端裝上金屬帽分別做成正負(fù)電極，采用塑料編帶包裝。

16、 第二種是片狀二極管，為模塑封裝矩形薄片，采用塑料編帶包裝。 第三種是SOT-23封裝形式的片狀二極管，多用于封裝復(fù)合型二極管。小外形封裝晶體管的封裝形式主要有SOT-23、SOT-89、SOT-143等。 SOT-23封裝有三條“翼形”端子，端子材質(zhì)為42號(hào)合金，強(qiáng)度好，但可焊性差。這種封裝常見的有小功率晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管和帶電阻網(wǎng)絡(luò)的復(fù)合晶體管。SOT-232.2 集成電路 表面組裝型混合集成電路是為了適應(yīng)電子整機(jī)對(duì)小型、輕量、薄型化需求而發(fā)展的一種新的復(fù)合功能型表面組裝器。 它的基本封裝形式，是將集成電路芯片和內(nèi)引線封裝于塑料或陶瓷殼體之內(nèi)，從殼體內(nèi)引出相應(yīng)的焊端或短引線，以適應(yīng)表面組裝的

17、需要。 表面組裝集成電路因封裝不同，可分為：SOJ、PLCC、LCCC、QFP、BGA、CSP 、MCM等。 2.2.1 小外型塑料封裝(SOP)IC SOP是DIP集成電路的縮小形式。 這種器件的封裝體引線排列在封裝體的兩側(cè)。引線形式有翼形、J形和I形。 翼形引線的SOP的封裝特點(diǎn)是引線易焊接，工藝過(guò)程中檢測(cè)方便，但是在PCB板上占用的面積較SOJ大。為了提高裝配密度，因此，集成電路表面組裝采用SOJ多。2.2.2 方型扁平封裝QFP QFP這種封裝的集成電路引腳較多，它是專為細(xì)間距引線的表面安裝集成電路而研制。 引線形狀為翼型的稱為QFP；帶有J型引線的稱為QFJ。 引線間距：0.65mm

18、、0.5mm、0.4mm、0.3mm、0.25mm。 引線數(shù)范圍為：80500條。 2.2.3 塑料有引線封裝PLCC 帶引線的塑料芯片載體是表面貼裝型的器件封裝之一。引腳從封裝的四個(gè)側(cè)面引出，呈J形,是塑料制品。引腳中心距1.27mm，引腳數(shù)從1884條。J形引腳不易變形，比QFP容易操作，但焊接后的外觀檢查較為困難。 2.2.4 裸芯片組裝 裸芯片組裝是將大規(guī)模集成電路的芯片直接焊接在電路基板上，焊接方法有： 1、芯片載體封裝COB (chip On board) 2、載帶自動(dòng)鍵合TAB (Tape Automated Bonding) 3.倒裝芯片F(xiàn)C (Flip Chip)2.2.5 球柵陣列封裝BGA 球柵陣列式封裝（Ball Grid Arry），它的I/O引腳在芯片的底部。通常分為PBGA、CBGA、CCGA。 具有體積小、I/O多、電氣性能優(yōu)越（適合高頻電路）、散熱好等的優(yōu)點(diǎn)。 2.2.6 芯片尺寸封裝 CSP技術(shù)是指一種