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1、目 录SMT实用工艺基础第一章 SMT概述SMT（表面组装技术）是新一代电子组装技术。经过20世纪80年代和90年代的迅速发展，已进入成熟期。SMT已经成为一个涉及面广，内容丰富，跨多学科的综合性高新技术。最新几年，SMT又进入一个新的发展高潮，已经成为电子组装技术的主流。1.1SMT概述SMT是无需对印制板钻插装孔，直接将处式元器件或适合于表面组装的微型元件器贴、焊到印制或其他基板表面规定位置上的装联技术。由于各种片式元器件的几何尺寸和占空间体积比插装元器件小得多，这种组装形式具有结构紧凑、体积小、耐振动、抗冲击、高频特性好和生产效率高等优点。采用双面贴装时，组装密度的5倍以左右，从而使印制
2、板面积节约了60-70，重量减轻90以上。SMT在投资类电子产品、军事装备领域、计算机、通信设备、彩电调谐器、录像机、摄像机及袖珍式高档多波段收音机、随身听、传呼机和手机等几乎所有的电子产品生产中都得到广泛应用。SMT是电子装联技术的发展方向，已成为世界电子整机组装技术的主流。SMT是从厚、薄膜混合电路演变发展而来的。美国是世界上SMD和SMT最早起源的国家，并一直重视在投资类电子产品和军事装备领域发挥SMT高组装密度和高可靠性能方面的优势，具有很高的水平。日本在70年代从美国引进SMD和SMT应用在消费类电子产品领域，并投入世资大力加强基础材料、基础技术和推广应用方面的开发研究工作，从80年
3、代中后期起加速了SMT在产业电子设备领域中的全面推广应用，仅用四年时间使SMT在计算机和通信设备中的应用数量增长了近30，在传真机中增长40，使日本很快超过了美国，在SMT方面处于世界领先地位。欧洲各国SMT的起步较晚，但他们重视发展并有较好的工业基础，发展速度也很快，其发展水平和整机中SMC/SMD的使用效率仅次于日本和美国。80年代以来，新加坡、韩国、香港和台湾省亚洲四小龙不惜投入巨资，纷纷引进先进技术，使SMT获得较快的发展。据飞利浦公司预测，到2010年全球范围插装元器件的使用率将由目前和40下降到10，反之，SMC/SMD将从60上升到90左右。我国SMT的应用起步于80年代初期，最
4、初从美、日等国成套引进了SMT生产线用于彩电谐器生产。随后应用于录像机、摄像机及袖珍式高档多波段收音机、随身听等生产中，近几年在计算机、通信设备、航空航天电子产品中也逐渐得到应用。据2000年不完全统计，我国约有40多家企业从事SMC/SMD的生产，全国约有300多家引进了SMT生产线，不同程度的采用了SMT。全国已引进4000-5000台贴装机。随着改革 开放的深入以及加入WTO，近两年一些美、日、新加坡、台商已将SMT加工厂搬到了中国，仅2001-2002一年就引进了4000余台贴装机。我国将成为SMT世界加工厂的基地。我国SMT发展前景是广阔的。SMT总的发展趋势是：元器件越来越小、组装
5、密度越来越高、组装难度也越来越大。最近几年SMT又进入一个新的发展高潮。为了进一步适应电子设备向短、小、轻、薄方向发展，出现了0210（0.6mm0.3mm）的CHIP元年、BGA、CSP、FLIP、CHIP、复合化片式元件等新型封装元器件。由于BGA等元器件技术的发展，非ODS清洗和元铅焊料的出现，引起了SMT设备、焊接材料、贴装和焊接工艺的变化，推动电子组装技术向更高阶段发展。SMT发展速度之快，的确令人惊讶，可以说，每年、每月、每天都有变化。1.2 SMT相关技术一、元器件1. SMC片式元件向小、薄型发展。其尺寸从1206（3.2mm1.6mm）向0805（2.0mm1.25mm）06
6、03（1.6mm0.8mm）0402（1.0mm0.5mm）0201（0.6mm0.3mm）发展。2. SMD表面组装器件向小型、薄型和窄引脚间距发展。引脚中心距从1.27向0.635mm0.5mm0.4mm及0.3mm发展。3. 出现了新的封装形式BGA（球栅阵列，ball grid arrag）、CSP（UBGA）和FILP CHIP（倒装芯片）。由于QFP（四边扁平封装器件受SMT工艺的限制，0.3mm的引脚间距已经是极限值。而BGA的引脚的球形的，均匀地分布在芯片的底部。BGA和QFP相比最突出的优点首先是I/O数的封装面积比高，节省了PCB面积，提高了组装密度。其次是引脚间距较大，有
7、1.5mm、1.27mm和1.00mm，组装难度下降，加工窗口更大。例：31mm *31mmR BGA 引脚间距为1.5mm时，有400个焊球（I/O）；引脚间距为1.0mm时，有900个焊球（I/O）。同样是31mm31mm的QFP-208，引脚间距为0.5mm时，只有208条引脚。BGA无论在性能和价格上都有竞争力，已经在高（I/O）数的器件封装中起主导作用。二、窄间距技术（FPT）是SMT发展的必然趋势FPT是指将引脚间距在0.6350.3mm之间的SMD和长宽小于等于1.6mm0.8mm的SMC组装在PCB上的技术。由于计算机、通信、航空航天等电子技术飞速发燕尾服，促使半导体集成电路的
8、集成度越来越高，SMC越来越小，SMD的引脚间距也越来越窄。目前，0.635mm和0.5mm引脚间距的QFP已成为工业和军用电子装备中的通信器件。三、无铅焊接技术为了防止铅对环境和人体危害，元铅焊接也迅速地被提到议事日程上，日本已研制出无铅焊接并应用到实际生产中，美国和欧洲也在加紧研究。由于目前无铅焊接的焊接温度较高，因此焊接设、PCB材料及焊盘表面镀锡的工艺、元器件耐高温性能及端头电极工艺、再流焊与波峰焊接工艺等等一系列新技术有待研究和解决。四、SMT主要设备发展情况1、印刷机 由于新型SMD不断出现、组装密度的提高以及免清洗要求，印刷机的高密度、高精度的提高以及多功能方向发展。目前印刷机大
9、致分为三种档次：（1）半自动印刷机（2）半自动印刷机加视觉识别系统。增加了CCD图像识别，提高了印刷精度。（3）全自动印刷机。全自动印刷机除了有自动识别系统外，还有自动更换漏印模板、清洗网板、对QFP器件进行45度角印刷、二维和三维检查印刷结果（焊膏图形）等功能。目前又有PLOWER FLOWER软料包（DEK挤压式、MINAMI单向气功式等）的成功开发与应用。这种方法焊膏是密封式的，适合免清洗、元铅焊接以及高密度、高速度印刷的要求。2、贴片机随着SMC小型化、SMD多引脚窄间距化和复合式、组合式片式元器件、BGA、CSP、DCA（芯片直接贴装技术）、以及表面组装的接插件等新型片式元器件的不断
10、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发展。采用多贴装头、多吸嘴以及高分辨率视觉系统等先进技术，使贴装速度和贴装精度大大提高。目前最高的贴装速度可达到0.06S/Chip元件左右；高精度贴装机的重复贴装精度为0.05-0.25mm;多功能贴片机除了能贴装0201(0.6mm*0.3mm)元件外,还能贴装SOIC(小外型集成电路)、PLCC（塑料有引线芯片载体）、窄引线间距QFP、BGA和CSP以及长接插件（150Mm长）等SMD/SMC的能力。此外，现代的贴片机在传动结构（Y轴方向由单丝械向双丝杠发展）；元件的对中方式（由机械向激光向全视觉发展）
11、；图像识别（采用高分辨CCD）；BGA和CSP的贴装（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；以及增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、直观和易掌握。3、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形式。 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PCB上、下温度易控制。其缺点是温度不均匀；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的元器件达到焊接温度、必须提高焊接温度，容易造成焊接不良和损坏元器件等缺陷。对流传
12、导主要有热风炉。其优点是温度均匀、焊接质量好。缺点是PCB上、上温差以及沿焊接长度方向的温度梯度不易控制。（1）目前再流焊倾向采用热风小对流方式，在炉子下面采用制冷手段，以保护炉子上、下和长度方向的温度梯度，从而达到工艺曲线的要求。（2）是否需要充N2选择（基于免清洗要求提出的）充 N2的主要作用是防止高温下二次氧化，达到提高可焊性的目的。对于什么样的产品需要充N2，目前还有争议。总的看起来，无铅焊接，以及高密度，特别是引脚中心距为0.5mm以下的焊接过程有必要用N2，否则没有太大必要。另外，如果N2纯度低（如普通20PPN）效果不明显，因此要求N2纯度为100PPN。蒸 蒸汽焊炉有再次兴起的
13、趋势。特别是对电性能要求极高的军品。1.3常用基本术语SMT表面组装技术；PCB印制电路板；SMA表面组装组件；SMCSMD片式元件片/片式器件FPT窄间距技术。FPT是指将引脚间距在0.6350.3mm之间的SMD和长乘宽小于等于1.6mm*0.8mm的SMC组装在PCB上的技术。MELF园柱形元器件SOP羽翼形小外形塑料封装；SOJJ形小外形塑料封装；TSOP薄形小小外塑料封装；PLCC塑料有引线（J形）芯片载体；QFP四边扁平封装器件；PQFP带角耳的四边扁平封装器件；BGA球栅阵列（ball grid array）;DCA芯片直接贴装技术；CSP芯片级封装（引脚也在器件底下，外形与BG
14、A相同，封装尺寸BGA小。芯片封装尺寸与芯片面积比1.2称为CSP）；THC通孔插装元器件。第二章 SMT工艺概述2.1 SMT工艺分类一、按焊接方式，可分为再流焊和波峰焊两种类型1、 再流焊工艺先将微量的锡铅（SN/PB）焊膏施加到印制板的焊盘上，再将片式元器件贴放在印刷板表面规定的位置上，最后将贴装好元器件的印制板放以再流焊设备的传送带上，从炉子入口到出口（大约5-6分钟）完成干燥、预热、熔化、冷却全部焊接过程。2、 波峰焊工艺先将微量的贴片胶（绝缘粘接胶）施加到印制板的元器件底部或连忙缘位置上，再将片式元器件贴放在印制表面规定的位置上，并进行胶固化。片式元器件被牢固地粘接在印制板的焊接面，然后插装分立元器件，最后对片式元器件与插装元器件同时进行波峰焊接。二、按组装方式，可分为全表面组装、单面混装、双面混装三种方式（见表2-1）组装方式示意图电路基板元器件特征全表面组装单面表面组装单面PCB陶瓷基板表面组装元器件工艺简单、适用于小型、薄型简单电路双面表面组装双面PCB陶瓷基板表面组装元器件高密度组装、薄型化单面混装SMD和THC都在A面双面PCB表面组装元器件和通孔插装元器件一般采用先贴后插，工艺简单THC在A面SMD在B面单面PCB表面组装元器件和通孔插装元器件PCB成本低，工艺简单，先贴后插如采用先插后贴，工
