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1、4.6 表面组装元器件（SMC/SMD）的包装类型,编带、散装、管装和托盘,5 表面组装的PCB,SMT对PCB的要求 外观要求高 热膨胀系数小，导热系数高 耐热性要求 铜箔的附着强度高 抗弯曲强度 电性能要求：介电常数，绝缘性能 耐清洗,高性能玻璃布基覆铜板发展趋势,耐高热性：FR-4 FR-5 低成本：FR-4 CEMn（表面和芯部由不同材料构成的刚性复合基CCL，简称CEM） 积层多层板制造技术 含纳米材料的覆铜箔板,印制电路板（PCB）的发展趋势,高精度 高密度：当前世界先进水平线宽0.06 mm间距0.08 mm，最小孔径0.1mm。 超薄型多层印制电路板，介质层厚度仅0.06mm（
2、6层板的厚度只有0.450.6mm） 积层式多层板（BUM）。它是一种具有埋孔和盲孔，孔径0.10mm、孔环宽0.25mm，导线宽度和间距为0.1mm或更小的积层式薄型高密度互连的多层板。当前世界先进水平达3050层。 挠性板的应用不断增加 陶瓷基板在MCM和系统级封装（SIP）中被广泛应用。 随着电子产品向短、小、轻、薄和多功能方向发展，PCB的尺寸不断缩小、厚度越来越薄、层数不断增加、布线密度越来越高，使PCB制造难度也与日俱增。 表面涂（镀）层要满足高密度、无铅要求。,6 表面组装焊接材料焊膏,焊膏是再流焊工艺必需材料。焊膏是由合金粉末、糊状助焊剂载体均匀混合成的膏状焊料。,（1） 焊膏
3、的分类 a 按合金粉末的成分分：有铅和无铅，含银和不含银； b 按合金熔点分：高温、中温和低温； c 按合金粉末的颗粒度可分为：一般间距和窄间距用； d 按焊剂的成分分：免清洗、有机溶剂清洗和水清洗 e 按焊剂活性可分为：R（非活性）、RMA（中等活性）、RA（全活性）。 f 按黏度可分为：印刷用和滴涂用。,（2） 焊膏的组成 焊膏是由合金焊料粉、糊状焊剂和一些添加剂混合而成的具有一定粘性和良好触变特性的膏状焊料。 合金粉末 合金粉末是形成焊点的主要成分。目前最常用焊膏的金属组分为:Sn63/Pb37 Sn62/Pb36/Ag2 Sn95.8Ag3.5Cu 0.7,常用焊膏的金属成分、熔点范围
4、、性质和用途, 焊剂 焊膏焊剂是净化焊接表面，提高润湿性，防止焊料氧化和确保焊膏质量以及优良工艺性的关键材料。 表3-5 焊剂的主要成分和功能,（3） 对焊膏的技术要求 a. 要求焊膏吸湿性小，低毒、无臭、无腐蚀性； b.储存期和室温下使用寿命长； c. 焊膏粘度要满足工艺要求，既要保证印刷时具有优良的印刷性、脱模性，又要保证良好的触变性（保形性），印刷后焊膏不塌落。 d. 要求焊膏与PCB焊盘、元件端头或引脚可焊性（浸润性）要好, 焊接时起球少，形成的焊点有足够的强度，确保不会因加电、振动等因素出现焊接点失效；,（4） 焊膏的发展动态 无铅焊料的发展 铅及其化合物会给人类生活环境和安全带来较
5、大的危害。电子工业中大量使用Sn/Pb合金焊料是造成污染的重要来源之一。 日本首先研制出并应用无铅焊料，2003年禁止使用。 美国和欧洲提出2006年7月1日禁止使用。 我国一些独资、合资企业的出口产品也有了应用。 无铅焊料已进入实用性阶段。 最新动态：由信息产业部、发展改革委、商务部、海关总署、工商总局、质检总局、环保总局联合制定的电子信息产品污染控制管理办法已于2006年2月28日正式颁布，2007年3月1日施行。, 目前最有可能替代Sn/Pb焊料的合金材料 最有可能替代Sn/Pb焊料的无毒合金是Sn基合金，以Sn为主，添加Ag、Zn、Cu、Bi、In等金属元素，通过焊料合金化来改善合金性
6、能，提高可焊性。 目前应用最多的无铅焊料 三元共晶形式的Sn95.8Ag3.5Cu0.7和三元近共晶形式的Sn96.5Ag3.0Cu0.5是目前应用最多的无铅焊料。其熔点为216-220左右。,7 表面组装粘接材料贴片胶 贴片胶是表面贴装元器件波峰焊工艺必需的粘接材料。波峰焊前需要用贴片胶将贴装元器件固定在PCB相对应的位置上，以防波峰焊时掉落在锡锅中。,（1） 对貼片胶的要求 a. 合适的粘度 b. 触变性好 c. 可鉴别的颜色 d. 快速固化 e. 储存稳定，常温下使用寿命长 f. 粘接强度适中 g. 耐高温 h. 良好的电性能 i. 化学性能稳定，不会释放气体 j. 安全性,（2） 常用
7、貼片胶 环氧树脂贴片胶 环氧树脂贴片胶是由环氧树脂和固化剂组成。 环氧树脂属热固型、高粘度粘接剂。一般固化温度在14010/5min； 丙稀酸类貼片胶 丙稀酸貼片胶主要由丙烯酸类树脂、光固化剂和填料组成。 聚丙烯型贴片胶属于光固型。需先用UV（紫外）灯照一下，打开化学键，然后再用14010/12min完成完全固化。,8 SMT工艺介绍,施加焊膏 贴装元器件工艺 再流焊工艺 波峰焊工艺,SMT工艺技术发展趋势,（1）目前表面组装主要采用印刷焊膏再流焊工艺。 （2）单面板混装以及有较多通孔元件时用到波峰焊工艺。 （3）在通孔元件较少的混装板中，通孔元件再流焊工艺也越来越多地被应用。 （4）POP（
8、Package On Package）3D组装技术的应用。 （5）在Pitch40m的超高密度以及无铅等环保要求的形势下， ACA（Anisotropic Conductive Adhesive）各向异性导电胶技术也悄然兴起。,8.1. 施加焊膏 8.1.1 工艺目的把适量的SnPb焊膏均匀地施加在PCB的焊盘上,以保证贴片元器件与PCB相对应的焊盘达到良好的电气连接。 SJ/T10670标准 免清洗要求 无铅要求,图1-2 焊膏缺陷,印刷焊膏的原理 焊膏和贴片胶都是触变流体，具有粘性。当刮刀以一定速度和角度向前移动时，对焊膏产生一定的压力，推动焊膏在刮板前滚动，产生将焊膏注入网孔或漏孔所需的
9、压力，焊膏的粘性摩擦力使焊膏在刮板与网板交接处产生切变，切变力使焊膏的粘性下降，使焊膏顺利地注入网孔或漏孔。,刮板 焊膏 模板 PCB a焊膏在刮板前滚动前进 b产生将焊膏注入漏孔的压力 c切变力使焊膏注入漏孔 X Y F 刮刀的推动力F可分解为 推动焊膏前进分力X和 将焊膏注入漏孔的压力Y d焊膏释放（脱模） 图1-3 焊膏印刷原理示意图,(a) 传统开放式 (b) 单向旋转式 (c) 固定压入式 (d) 双向密闭型 图2-8 各种不同形式的印刷技术示意图,焊膏印刷是保证SMT质量的关键工序。目前一般都采用模板印刷。 据资料统计，在PCB设计正确、元器件和印制板质量有保证的前提下，表面组装质
10、量问题中有70%的质量问题出在印刷工艺。,提高印刷质量的措施 (1)加工合格的模板 (2)选择适合工艺要求的焊膏并正确使用焊膏 (3)印刷工艺控制,(1)加工合格的模板 模板厚度与开口尺寸基本要求: （IPC7525标准） T W L 开口宽度(W)/模板厚度(T)1.5 (无铅1.6) 开口面积(WL)/孔壁面积2(L+W)T 0.66 (无铅0.71),(2)焊膏的选择方法不同的产品要选择不同的焊膏。 （a）根据产品本身的价值和用途，高可靠产品选择高质量的焊膏。 （b）根据PCB和元器件存放时间和表面氧化程度选择焊膏的活性。 （c）根据组装工艺、印制板、元器件的具体情况选择合金组分。 （d
11、）根据产品对清洁度的要求来选择是否采用免清洗。 （e）BGA和CSP一般都需要采用高质量的免清洗焊膏； （f）焊接热敏元件时，应选用含铋的低熔点焊膏。 （g）根据PCB的组装密度（有无窄间距）来选择合金粉末颗粒度，常用焊膏的合金粉末颗粒尺寸分为四种粒度等级，窄间距时一般选择2045m。 （h）根据施加焊膏的工艺以及组装密度选择焊膏的黏度。,(3) 焊膏的正确使用与管理 a) 必须储存在510的条件下； b) 要求使用前一天从冰箱取出焊膏（至少提前4小时），待焊膏达到室温后才能打开容器盖，防止水汽凝结； c) 使用前用不锈钢搅拌棒将焊膏搅拌均匀，搅拌棒一定要清洁； d) 添加完焊膏后，应盖好容器
12、盖； e) 免清洗焊膏不能使用回收的焊膏，如果印刷间隔超过1小时，须将焊膏从模板上拭去。将焊膏回收到当天使用的容器中； f) 印刷后尽量在4小时内完成再流焊。 g) 免清洗焊膏修板后不能用酒精檫洗； h) 需要清洗的产品，再流焊后应当天完成清洗； i) 印刷操作时，要求拿PCB的边缘或带手套，以防污染PCB。 j) 回收的焊膏与新焊膏要分别存放,(4)印刷工艺控制 图形对准 刮刀与网板的角度 刮刀压力 印刷速度 在刮刀角度一定的情况下，印刷速度和刮刀压力存在一定的关系，降低速度相当于增加压力，适当降低压力可起到提高印刷速度的效果。 清洗模式和清洗频率,8.2. 贴装元器件工艺,本工序是用贴装机
13、或人工将片式元器件准确地贴放到印好焊膏或贴片胶的PCB表面的相应位置上。 贴装元器件是保证SMT组装质量和组装效率的关键工序。,8.2.1 保证贴装质量的三要素,a 元件正确 b 位置准确 c 压力（贴片高度）合适。,(a) 元件正确要求各装配位号元器件的类型、型号、标称值和极性等特征标记要符合产品的装配图和明细表要求，不能贴错位置；,(b) 位置准确元器件的端头或引脚均和焊盘图形要尽量对齐、居中，还要确保元件焊端接触焊膏图形。 两个端头的Chip元件自定位效应的作用比较大，贴装时元件宽度方向有3/4以上搭接在焊盘上,长度方向两个端头只要搭接到相应的焊盘上并接触焊膏图形，再流焊时就能够自定位，
14、但如果其中一个端头没有搭接到焊盘上或没有接触焊膏图形，再流焊时就会产生移位或吊桥； 正确 不正确,BGA贴装要求,BGA的焊球与相对应的焊盘一一对齐； 焊球的中心与焊盘中心的最大偏移量小于1/2焊球直径。,D,D1/2焊球直径,(c) 压力（贴片高度）贴片压力（Z轴高度）要恰当合适 贴片压力过小，元器件焊端或引脚浮在焊膏表面，焊膏粘不住元器件，在传递和再流焊时容易产生位置移动，另外由于Z轴高度过高，贴片时元件从高处扔下，会造成贴片位置偏移 ； 贴片压力过大，焊膏挤出量过多，容易造成焊膏粘连，再流焊时容易产生桥接，同时也会由于滑动造成贴片位置偏移，严重时还会损坏元器件。,贴片压力（吸嘴高度）,2
15、.2 自动贴装机贴装原理,(1) PCB基准校准原理 (2) 元器件贴片位置对中方式与对中原理,(1) PCB基准校准原理,自动贴装机贴装时，元器件的贴装坐标是以PCB的某一个顶角（一般为左下角或右下角）为源点计算的。而PCB加工时多少存在一定的加工误差，因此在高精度贴装时必须对PCB进行基准校准。 基准校准采用基准标志（Mark）和贴装机的光学对中系统进行。 基准标志（Mark）分为PCB基准标志和局部基准标志。 局部 MarK PCB MarK,a) PCB MarK的作用和PCB基准校准原理 PCB MarK是用来修正PCB加工误差的。贴片前要给PCB Mark照一个标准图像存入图像库中，并将PCB MarK的坐标录入贴片程序中。贴片时每上一块PCB，首先照PCB Mark，与图像库中的标准图像比较：一是比较每块PCB Mark图像是否正确，如果图像不正确，贴装机则认为PC
