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1、第2章 SMT基础知识,2.1 SMT元器件,2.2 SMT工艺材料,2.3 印制电路板,2.4 人工装焊,2.6 认证考试举例,2.5 电子整机产品的制造,2.1 SMT元器件,1. SMT元器件分类,2-1.元器件,半导体集成电路的分类,SMC无源元件的种类,退出,SMC无源元件的种类（续）,SMD有源器件的种类,2. 集成电路的封装,退出,SOT，一般有SOT23，SOT89和SOT143三种，其中SOT23是通用的表面组装三极管，SOT89适用于较高功率，SOT143一般用作射频晶体管。 SOL, 是两边“鸥翼”引脚，特点是焊接容易，工艺检测方便，但占用面积较大。SOJ是两边“J”形引
2、脚，特点是节省PCB面积. PLCC , “J”形引线具有一定的弹性，可缓解安装和焊接的应力，防止焊点断裂，但这种封装焊在PCB上，检测焊点较困难。 LCCC, 无引线地组装在电路中，引进的寄生参数小，噪声和延时特性明显改善，陶瓷外壳的热阻也比塑料小。但因直接组装在基板表面，没有引线来帮助吸收应力，易造成焊点开裂，LCCC比其它类型价格高。 QFP, 有正方形和长方形两种，引线距有0.5mm、0.4mm和0.3mm几种。引线数为44160。Intel系列CPU主板采用这种封装形式。 QFN 是一种无引脚封装，呈正方形或矩形，封装底部具有与底面水平的焊盘，在中央有一个大面积裸露焊盘用来导热，围绕
3、大焊盘的封装外围四周有实现电气连接的导电焊盘。,BGA（BALL GRID ARRAY）的种类：,PBGA(Plasric BGA)塑料BGA：Intel系列CPU中，Pentium II、III、IV处理器均采用这种封 装形式。 CBGA(CeramicBGA)陶瓷BGA：陶瓷基板，芯片与基板间的电气连接通常采用倒装芯片 （FlipChip）的安装方式。Intel系列CPU中，Pentium I、II、 Pentium Pro处理器均采用 过这种封装形式。 FCBGA(FilpChipBGA)： 硬质多层基板。 TBGA(TapeBGA)载带自动键合BGA：基板为带状软质的1-2层PCB电路
4、板。 CCGA：Ceramic Column Grid Array，陶瓷柱栅陈列 MBGA： 微小BGA,PGA(Pin Grid Array Package)插针网格阵列封装 PGA芯片封装形式在芯片的内外有多个方阵形的插针，每个方阵形插针沿芯片的四周间隔一定距离排列。根据引脚数目的多少，可以围成2-5圈。安装时，将芯片插入专门的PGA插座。为使CPU能够更方便地安装和拆卸，从486芯片开始，出现一种名为ZIF的CPU插座，专门用来满足PGA封装的CPU在安装和拆卸上的要求。,CSP(Chip Size Package),Lead Frame Type(传统导线架形式): 代表厂商有富士通、
5、日立、Rohm、高士达。 Rigid Interposer Type(硬质内插板型): 代表厂商有摩托罗拉、索尼、东芝、松下等。 Flexible Interposer Type(软质内插板型): Tessera公司的microBGA，CTS的sim-BGA 通用电气（GE）和NEC。 Wafer Level Package(晶圆尺寸封装)：有别于传统的单一芯片封装方式，WLCSP是将整片晶圆 切割为一颗颗的单一芯片，它号称是封装技术的未来主流， Aptos、卡西欧、EPIC、富士通、三菱电子等。,CSP封装后的IC尺寸边长不大于芯片的1.2倍，IC面积只比晶粒（Die）大不超过1.4倍。,芯
6、片组装器件和微组装技术FPT,倒装芯片: 是将带有凸点电极的电路芯片面朝下（倒装），使凸点作为芯片电极与基板布 线的焊点，经焊接实现牢固的连接。 载带自动键合TAB: 是在聚酰薄膜（载带）覆盖铜箔，并以铜箔作为连接引线，通过专用焊 接键合机同时完成电路芯片与载带的连接（内连接）及载带与外围电路的连接 （外连接）。用双层带和三层带TAB。 凸点载带自动键合: BTAB连接方式正好与TAB相反，将连接用凸点电极做在载带引线上， 通过自动焊接完成与芯片的连接。芯片电极成形有三种类型。一种是不进行任 何处理直接载带引线键合，另二种与TAB方式相似。 微凸点连接: MBB通过将履光硬化的绝缘树脂，并利用
7、树脂硬化时收缩应力，在一定的机械 载荷下完成芯片电极与基板电极的连接，突破了细微电极间距集成电路芯片的 组装工艺难点。 多层陶瓷组装（MCM): 采用薄膜混合技术制成高密度的多层板，装入多个IC芯片，形成多芯 片组装件。另一种是在9001000温度下共烧陶瓷多层,2.2 SMT工艺材料,在SMT生产中，通常将贴片胶、锡膏、钢网称之为SMT工艺材料。SMT工艺材料对SMT的品质、生产效率起着致关重要的作用，是表面组装工艺的基础之一,SMT工艺材料类型,退出,1. 焊锡（焊料）,各种焊料的物理和机械性能,合金温度对照表,2. 焊锡膏(Solder Paste),退出,3.助焊剂,助焊膏 助焊剂和焊
8、膏混合物，收缩性好，可以取代焊膏无需丝印，用于焊接BGA，CSP等元器件.,助焊剂的特性 当助焊剂清除氧化层之后，干净的被焊物表面，才可与焊锡结合。助焊剂与氧化物的化学反映有2种：相互化学作用形成第三种物质；氧化物直接被助焊剂剥离。当助焊剂在去除氧化物反应的同时，必须还要形成一个保护膜，防止被焊物表面再度氧化，直到接触焊锡为止。,退出,4. 贴片胶（红胶）,贴片胶类型,环氧树脂类型: 属于热固型，一般固化温度在14020/5min以内 . 丙稀酸类型: 属于光固型，需要先用UV（紫外）灯照一下，打开化学键， 然后再用15010/(12min)完成固化 .,贴片胶的使用目的,5. 导电粘接剂,导
9、电粘接剂主要是由填充导电体颗粒、粘接剂用树脂、硬化剂媒介物、溶剂、稀释剂和添加剂所组成。银基粘接剂如果说没有更好，至少可以说与焊料的电接触可靠性相当。铜基粘接剂具有较高的初始值，不能很稳定地通过热循环和加热/湿度测试。有机粘接剂有微微提升粘接强度的倾向，焊接点展现了其稳定的机械强度。,6. 清洗剂,现在广泛应用以CFC-113（三氟三氯乙烷）和甲基氯仿（1，1，1三氟三氯乙烷）为主体的两大类清洗剂。但它们对大气臭氧层有破坏作用，联合国已规定在1999年后停止使用。,以FC-113为主要成份的几种共沸混合物的物理特性,几种替代技术与CFC-113的比较, 2.3 印制电路板,单面板（Single
10、-Sided Boards）: 零件集中在其中一面，导线则集中在另一面上。 双面板（Double-Sided Boards）: 电路板的两面都有布线。电路间的桥梁叫做导孔（via）。 多层板（Multi-Layer Boards）: 使用数片双面板，并在每层板间放进一层绝缘层后黏牢（压 合）。板子的层数就代表了有几层独立的布线层，通常层数都是偶数，并且包含最外侧的两层。,1. PCB的种类,表面安装印制板（SMB）的特点,高密度、小孔径、多层数、高板厚孔径比、优良的传输特性、高平整光洁度和尺寸稳定性等。,表3.1.2导线和焊垫之关系,2-2.PCB,2. 基板材料,基板的分类 按机械刚性分；刚
11、性板, 挠性板。 按不同绝缘材料结构分：有机树脂类覆铜板，金属基覆铜板，陶瓷基覆铜板。 按增强材料划分：玻璃布基覆铜板, 纸基覆铜板 , 复合基覆铜板。 按某些特殊性能分：高TG板; 高介电性能板; 防UV板。,常用G10和FR-4, 适用于多层印制电路板,退出,3. 印制电路板制造工艺,(1). 单面印制板的生产流程,(2). 双面印制板的生产流程,双面板与单面板的主要区别，在于增加了孔金属化工艺，即实现两面印制电路的电气连接。,堵孔法的工艺流程,退出,图形电镀法的工艺流程,金属芯印制板的制造工艺流程,退出,(3). 多层印制电路板,多层印制电路板也称多层板，它是由三层以上相互连接的导电图形
12、层、层间用绝缘材料相隔、经粘合后形成的印制电路板。多层板具有如下特点：装配密度高、体积小、重量轻、可靠性高；增加了布线，提高了设计灵活性；可对电路设置抑制干扰的屏蔽层等,干工序多层印制板的制造过程,在多层板的制造过程中，不仅金属化孔和定位精度比一般双面印制板有更加严格的尺寸要求，而且增加了内层图形的表面处理、半固化片层压工艺及孔的特殊处理。,依产品的不同现有三种流程: A. Print and Etch：发料对位孔铜面处理影像转移蚀刻剥膜 B. Post-etch Punch：发料铜面处理影像转移蚀刻剥膜工具孔 C. Drill and Panel-plate：发料钻孔通孔电镀影像转移蚀刻剥膜
13、,内层制作流程,铜面处理压膜曝光显像,外层制作流程：,先把覆铜层板剪裁成块，并标出加工标志加热烘干驱除含有的潮气然后在烘干的层板上钻工艺孔，供多层板层压时对准用 接着进行内层板图形转换，先在层板的铜表面上贴压感光膜，把内层板布线图形的照相底板平压在感光膜层上，并UV灯（紫外线灯）下曝光在显影液中未受紫外光照射的感光膜被溶去把显影好的内层板放在铜的腐蚀液中，由感光膜覆盖的铜层不溶于腐蚀液中，而裸铜层全部溶于腐蚀液中，这样就完成了内层板的图形转移，在层板表面只留下和照相底板相对应的铜层图形 除去铜层上的感光膜，检查电路图形的完整性腐蚀质量 最后对电路图形的铜表面进行黑化处理，改善铜表面和半固体片间
14、的沾合力 多层印制板的内层就制备完毕。,盲埋孔结构,4. 厚膜混合集成电路（HIC）技术,电路图形的平面化设计：逻辑设计、电路转换、电路分割、布图设计、平面元件设计、分立 元件选择和高频下寄生效应、大功率下热性能、小信号下噪声的考虑。 印刷网板的制作：将平面化设计的图形用显影的方法制作在不锈钢或尼龙丝网上。 电路基片及浆料的选择：制作厚膜混合集成电路通常选择 96% 的氧化铝陶瓷基片(特殊电路可以选择其它基片)，浆料一般选择美国杜邦公司、美国电子实验室、日本田中等公司的导带、介质、电阻等浆料。 丝网印刷：使用印刷机将各种浆料通过制作好电路图形的丝网印刷在基片上。 高温烧结：将印刷好的基片在高温
15、烧结炉中烧结，使浆料与基片间形成良好的熔合和网络互连，并使厚膜电阻的阻值稳定。使用厚膜激光调阻机将烧结好的电路基片上印刷厚膜电阻阻值修调到规定的要求。 表面贴装：使用自动贴装机将外贴的各种元器件和接插件组装在电路基片上，并经再流焊炉完成焊接，包括焊接引出线等。 电路测试：将焊接完好的电路在测试台上进行各种功能和性能参数的测试。 电路封装：将测试合格的电路按要求进行适当的封装。 成品测试：将封装合格的电路进行复测。,工艺过程 厚膜混合集成电路通常是运用印刷技术在陶瓷基片上印制图形并经高温烧结形成无源网络。制造工艺的工序包括：,退出,2.4 人工插焊,元器件的装插原则: 应遵循先小后大、先轻后重、
16、先低后高、先里后外的原则。 装插元件类型: 水平插装的优点是稳定性好、比较牢固。立式插装的优点是密度大。,1. 人工插裝,退出,2.人工焊接,(1)烙铁的种类,电热丝式电烙铁: 内热式, 电热丝置于烙铁头内部， 外热式, 电热丝包在烙铁头上。 调温电烙铁：手动式，将烙铁接到一个可调电源上，由调压器上的刻度可调定烙铁温度。 自动式，靠温度传感器监测烙铁头的温度，控制调压电路，达到恒温目的。 恒温烙铁：代表性的产品如METICA公司的MS-500S，加热电源频率高达13.56MHz，升温 快TIP能在4S N内自动升温到所需的温度，温度稳定性好1.1 C。,按功率分,低温烙铁，通常为30W、40W、60W等
