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1、SMT 介紹與重點,內容:,一.SMT 介紹 二.不良設計在SMT生產製造中的危害 三.目前國內SMT印製電路板設計中的常見問題及解決措施 四.SMT工藝對PCB設計的要求,一. SMT 介紹,基板材料選擇 佈線 元器件選擇 焊盤 印製板電路設計測試點 PCB設計可製造（工藝）性設計 導線、通孔 可靠性設計 焊盤與導線的連接 降低生產成本 阻焊 散熱、電磁干擾等,印製電路板（PCB）設計是表面組裝技術的重要組成之一。PCB設計品質是衡量表面組裝技術水準的一個重要標誌，是保證表面組裝品質的首要條件之一。,PCB設計包含的內容：,可製造性設計DFM（Design For Manufacture）是
2、保證PCB設計品質的最有效的方法。DFM就是從產品開發設計時起，就考慮到可製造性和可測試性，使設計和製造之間緊密聯繫，實現從設計到製造一次成功的目的。 DFM具有縮短開發週期、降低成本、提高產品品質等優點，是企業產品取得成功的途徑。,串列設計,並行設計CE 及DFM,重新設計1#,重新設計,重新設計1#,生產,生產 N#,傳統的設計方法與現代設計方法比較,傳統的設計方法,現代設計方法,二. 不良設計在SMT生產製造中的危害,不良設計在SMT生產製造中的危害,1. 造成大量焊接缺陷。 2. 增加修板和返修工作量，浪費工時，延誤工期。 3. 增加工藝流程，浪費材料、浪費能源。 4. 返修可能會損壞
3、元器件和印製板。 5. 返修後影響產品的可靠性 6. 造成可製造性差，增加工藝難度，影響設備利用率，降低生產效率。 7最嚴重時由於無法實施生產需要重新設計，導致整個產品的實際開發時間延長，失去市場競爭的機會。,三. SMT印製電路板設計中的常見問題及解決措施,1. PCB設計中的常見問題（舉例）,(1) 焊盤結構尺寸不正確（以Chip元件為例） a.當焊盤間距G過大或過小時，再流焊時由於元件焊端不能與焊盤搭接交疊，會產生吊橋、移位。 焊盤間距G過大或過小,b.當焊盤尺寸大小不對稱，或兩個元件的端頭設計在同一個焊盤上時，由於表面張力不對稱，也會產生吊橋、移位。,(2) 通孔設計不正確 導通孔設計
4、在焊盤上，焊料會從導通孔中流出，會造成焊膏量不足。 不正確 正確 印製導線,(3) 阻焊和絲網不規範 阻焊和絲網加工在焊盤上，其原因：一是設計；二是PCB製造加工精度差造成的。其結果造成虛焊或電氣斷路。,(4) 元器件佈局不合理 a 沒有按照再流焊要求設計，再流焊時造成溫度不均勻。,b 沒有按照波峰焊要求設計，波峰焊時造成陰影效應。,(5) 基準標誌(Mark)、PCB外形和尺寸、PCB定位孔和夾持邊的設置不正確 a 基準標誌(Mark)做在大地的網格上，或Mark圖形周圍有阻焊膜，由於圖像不一致與反光造成不認Mark、頻繁停機。 b 導軌傳輸時，由於PCB外形異形、PCB尺寸過大、過小、或由
5、於PCB定位孔不標準，造成無法上板，無法實施機器貼片操作。 c 在定位孔和夾持邊附近布放了元器件，只能採用人工補貼。 d 拼板槽和缺口附近的元器件布放不正確，裁板時造成損壞元器件。,(6) PCB材料選擇、PCB厚度與長度、寬度尺寸比不合適 a 由於PCB材料選擇不合適，在貼片前就已經變形，造成貼裝精度下降。 b PCB厚度與長度、寬度尺寸比不合適造成貼裝及再流焊時變形，容易造成焊接缺陷，還容易損壞元器件。特別是焊接BGA時容易造成虛焊。 虛焊,(7) BGA的常見設計問題 a 焊盤尺寸不規範，過大或過小。 b 通孔設計在焊盤上，通孔沒有做埋孔處理 c 焊盤與導線的連接不規範 d 沒有設計阻焊
6、或阻焊不規範。,A面再流焊，B面波峰焊工藝時，BGA的導通孔應設計盲孔,A面再流焊,B面波峰焊 由於二次熔錫 造成BGA焊點失效,(8) 元器件和元器件的包裝選擇不合適 由於沒有按照貼裝機供料器配置選購元器件和元器件的包裝，造成無法用貼裝機貼裝。 (9) 齊套備料時把編帶剪斷。 (10) PCB外形不規則、PCB尺寸太小、沒有加工拼板造成不能上機器貼裝等等。,四. SMT工藝對PCB設計的要求,SMT工藝對PCB設計的要求,1. 印製板的組裝形式及工藝流程設計 2選擇PCB材料 3選擇元器件 4. SMC/SMD（貼裝元器件）焊盤設計 5THC（通孔插裝元器件）焊盤設計 6. 佈線設計 7.
7、焊盤與印製導線連接的設置 8. 導通孔、測試點的設置 9. 阻焊、絲網的設置,10. 元器件整體佈局設置 11. 再流焊與波峰焊貼片元件的排列方向設計 12. 元器件的間距設計 13. 散熱設計 14. 高頻及抗電磁干擾設計 15. 可靠性設計 16. 降低生產成本設計,1. 印製板的組裝形式及工藝流程設計 1.1 印製板的組裝形式,1.2 工藝流程設計 1.2.1 純表面組裝工藝流程 (1) 單面表面組裝工藝流程 施加焊膏 貼裝元器件 再流焊。 (2) 雙面表面組裝工藝流程 A面施加焊膏 貼裝元器件 再流焊 翻轉PCB B面施加焊膏 貼裝元器件 再流焊。,A,B,A,B,1.2.2 表面貼裝
8、和插裝混裝工藝流程 (1) 單面混裝（SMD和THC都在同一面） A面施加焊膏 貼裝SMD 再流焊 A面插裝THC B面波峰焊。 (2) 單面混裝（SMD和THC分別在PCB的兩面） B面施加貼裝膠 貼裝SMD 膠固化 翻轉PCB A面插裝THC B面波峰焊。 或：A面插裝THC（機器） B麵點膠貼裝固化 再波峰焊。,A,B,A,B,(3) 雙面混裝（THC在A面，A、B兩面都有SMD） A面施加焊膏 貼裝SMD 再流焊 翻轉PCB B面施加貼裝膠 貼裝SMD 膠固化 翻轉PCB A面插裝THC B面波峰焊。 （應用最多）,A,B,(4) 雙面混裝（A、B兩面都有SMD和THC） A面施加焊膏
9、 貼裝SMD 再流焊 翻轉PCB B面施加貼裝膠 貼裝SMD 膠固化 翻轉PCB A面插裝THC B面波峰焊 B面插裝件後附。,A,B,1.3 選擇表面貼裝工藝流程應考慮的因素 1.3.1 儘量採用再流焊方式，再流焊比波峰焊具有以下優越性； (1)元器件受到的熱衝擊小。 (2)能控制焊料量，焊接缺陷少，焊接品質好，可靠性高； (3)焊料中一般不會混入不純物，能正確地保證焊料的組分； 有自定位效應（self alignment） (4)可在同一基板上，採用不同焊接工藝進行焊接； (5)工藝簡單，修板量極小。從而節省了人力、電力、材料。,1.3.2 一般密度的混合組裝時 盡量選擇插裝元件、貼片元件
10、在同一面。 當SMD和THC在PCB的同一面時，採用A面印刷焊膏、再流焊，B面波峰焊工藝；（必須雙面板） 當THC在PCB的A面、SMD 在PCB的B面時，採用B麵點膠、波峰焊工藝。（單面板）,A,B,A,B,1.3.3 高密度混合組裝時 a) 高密度時，儘量選擇表貼元件； b) 將阻、容、感元件、電晶體等小元件放在B面，IC和體積大、重的、高的元件（如鋁電解電容）放在A面，實在排不開時，B面儘量放小的IC ； c) BGA設計時，儘量將BGA放在A面，兩面安排BGA時將小尺寸的BGA放在B面。 d) 當沒有THC或只有及少量THC時，可採用雙面印刷焊膏、再流焊工藝，及少量THC採用後附的方法
11、； e) 當A面有較多THC時，採用A面印刷焊膏、再流焊，B麵點膠、波峰焊工藝。 f) 儘量不要在雙面安排THC。必須安排在B面的發光二極體、連接器、開關、微調元器件等THC採用後附（焊）的方法。,2選擇PCB材料,a)應適當選擇g較高的基材- Tg應高於電路工作溫度 b) 要求CTE低- 由於X、Y和厚度方向的熱膨脹係數不一致，容易造成PCB變形，嚴重時會造成金屬化孔斷裂和損壞元件。 c) 要求耐熱性高- 一般要求PCB能有250/50S的耐熱性。 d）要求平整度好 e) 電氣性能要求 高頻電路時要求選擇介電常數高、介質損耗小的材料。 絕緣電阻，耐電壓強度， 抗電弧性能都要滿足產品要求。,3
12、 元器件選用標準,a 元器件的外形適合自動化表面貼裝，元件的上表面應易於使用真空吸嘴吸取，下表面具有使用膠粘劑的能力； b 尺寸、形狀標準化、並具有良好的尺寸精度和互換性 ； c 包裝形式適合貼裝機自動貼裝要求； d 具有一定的機械強度，能承受貼裝機的貼裝應力和基板的彎折應力； e 元器件的焊端或引腳的可焊性要符合要求； 2355，20.2s 或2305，30.5s，焊端90%沾錫。 f 符合再流焊和波峰焊的耐高溫焊接要求； 再流焊：2355，20.2s。 波峰焊：2605，50.5s。 g 可承受有機溶劑的洗滌；,a 再流焊工藝 印刷焊膏 貼裝元器件 再流焊,b 波峰焊工藝 印刷貼片膠 貼裝元器件 膠固化 插裝元器件 波峰焊,再流焊與波峰焊工藝比較,PCB焊盤結構設計要滿足再流焊工藝特點“再流動”與自定位效應 在印製板的同一面，禁止採用先再流焊SMD，後對THC進行波峰焊的工藝流程。,
