《电子产品工艺与质量管理 教学课件 ppt 作者 牛百齐 第4章 表面安装技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子产品工艺与质量管理 教学课件 ppt 作者 牛百齐 第4章 表面安装技术（35页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第4章 表面安装技术,4.1 表面安装技术概述,4.1.1 表面安装技术的发展过程 从20世纪60年代到现在，表面安装技术的发展经历了3个阶段： 第1阶段（19601975）：主要技术目标是把小型化的片式元件应用在混合集成电路的生产制造中，同时SMT开始大量使用在石英电子表和电子计算器等产品中。 第2阶段（19761985）：促进电子产品迅速小型化，多功能化，开始广泛应用于摄像机、录像机、数码相机等产品中，同时用于表面安装的自动化设备大量研制开发出来，片式元器件的组装工艺也已经成熟，为SMT的高速发展打下了基础。 第3阶段（1985至今）：主要目标是降低成本，大力发展生产设备，进一步改善电子产
2、品的性能价格比。,4.1.2表面安装技术的特点,(1)高密集。SMC、SMD的体积只有传统元器件的13110左右，可以装在PCB的两面，有效利用了印制电路板的面积，减轻了电路板的重量。 (2)高可靠。SMC和SMD无引脚或引脚很短，重量轻，因而抗振能力强，失效率比THT至少降低一个数量级，大大提高产品可靠性。 (3)高性能。SMT的密集安装减小了电磁干扰和射频干扰，尤其高频电路中减小了分布参数的影响，提高了信号传输速度，改善了高频特性，使整个产品性能提高。 (4)高效率。SMT更适合自动化大规模生产。 (5)低成本。SMT使PCB面积减小，成本降低；无引脚和短引脚使SMD、SMC成本降低；安装
3、中省去引脚成型、打弯、剪线等工序；频率特性提高，减小调试费用；焊点可靠性提高，减小调试和维修成本。,4.2 表面安装元器件,4.2.1表面安装元器件的种类 表面安装元器件按形状可分为薄片矩形、圆柱形和扁平异形等； 按元器件的功能分无源器件(SMC)、有源元件(SMD)和机电元器件； 习惯上把无源表面安装元件如片式电阻、电容、电感等称之为SMC，而将有源表面安装元件，如小外形晶体管SOT及各种不同封装的表面贴装集成电路称为SMD。,4.2.2 表面安装元器件SMC,无源表面安装元器件（SMC）包括片式电阻器、片式电容器和片式电感器等，常见实物外型如图所示。,1.表面安装电阻器,1)片状表面安装电
4、阻器 2)圆柱形表面安装电阻器(MELF),2表面安装电容器,1）SMC多层陶瓷电容器,2）SMC电解电容器,3）云母电容器,片状云母电容器的结构,3表面安装电感器,绕线型SMC电感器的结构,4.2.3 表面安装元器件SMD,1.SMD分立器件的外形 典型SMD分立器件的外形如图4-10所示，电极引脚数为26个。 二极管类器件一般采用2端或3端SMD封装，小功率晶体管类器件一般采用3端或4端SMD封装，46端SMD器件内大多封装了2只晶体管或场效应管。,2SMD二极管,SMD二极管有无引线柱形玻璃封装和片状塑料封装两种。无引线柱形玻璃封装二极管是将管芯封装在细玻璃管内，两端以金属帽为电极。,3
5、小外形塑封晶体管(SOT),晶体管(三极管)采用带有翼形短引线的塑料封装，可分为SOT-23、SOT-89、SOT-l43、SOT-252几种尺寸结构，产品有小功率管、大功率管、场效应管和高频管几个系列；,4.SMD集成电路及其封装,（1）小外型封装（SOP） 由双列直插式封装DIP演变而来，引脚分布在器件的两边，其引脚数目在28个以下。具有两个不同的引脚形式：一种具有“翼形”引脚，一种具有“J”型引脚，常见于线性电路、逻辑电路、随机存储器。其外形如图所示。,（2）QFP封装,（3）LCCC封装,BGA封装,4.3 表面安装材料与设备,4.3.1表面安装材料 1黏合剂 SMT的工艺过程涉及多种
6、黏合剂材料，这些黏合剂主要是起将元器件粘结、固定或密封作用。常用的黏合剂有三类： 按材料分有环氧树脂、丙烯酸树脂及其他聚合物黏合剂；按固化方式分有热固化、光固化、光热双固化及超声波固化黏合剂；按使用方法分有丝网漏印、压力注射、针式转移所用的黏合剂。,2焊锡膏,（1）焊膏的活性选择 （2）焊膏的黏度选择 （3）焊料粒度选择 焊料颗粒的形状决定了粉末的含氧量及焊膏的可印刷性。球状粉末优于椭圆状粉末，球面越小，氧化能力越低。图形越精细，选择焊料粒度应越高。 另外，电路采用双面焊时，板两面所用的焊膏熔点应相差3040。电路中含有热敏元件时用选用低熔点焊膏 .,3助焊剂和清洗剂,焊接效果的好坏，除了和焊
7、接工艺、元器件和印制电路板的质量有关外，助焊剂的选择十分重要。目前，在SMT中采用的大多是以松香为基体的活性助焊剂，SMT对助焊剂的要求和选用原则，基本上与THT相同，只是更严格，更有针对性。 SMT的高密度安装使清洗剂的作用大为增加，目前常用的清洗剂有三氟三氯乙烷和甲基氯仿，在实际使用时，还需加入乙醇酯、丙稀酸酯等稳定剂，以改善清洗剂的性能。,4.3.2 表面安装设备,1涂布设备 涂布设备主要是用来涂敷黏合剂和焊膏到印制电路板上，常用方法有针印法、注射法和丝印法。 （1）针印法 （2）注射法 注射法如同用医用注射器一样的方式将黏合剂或焊膏注到SMB上，通过选择注射孔的大小和形状，调节注射压力
8、就可改变注射胶的形状和数量。 （3）丝印法 用丝网或漏版漏印工具把粘合剂印制到印制电路板上的方法，称为丝印法。,2贴片设备,贴片设备是SMT的关键设备，一般称为贴片机,其作用是往板上安装各种贴片元件。贴片机有小型、中型和大型之分。一般小型机有20个以内的SMCSMD料架，采用手动或自动送料，贴片速度较低。,3.焊接设备,1）再流焊机,2）再流焊机的结构,再流焊机由3个部分组成。第1部分为加热器部分，第2部分为传送部分，第3部分为温控部分。,3）再流焊接的过程,预热区：焊接对象从室温逐步加热至150左右的区域，缩小与再流焊过程的温差，焊锡膏中的溶剂被挥发。 保温区：温度维持在150160，焊锡膏
9、中的活性剂开始作用，去除焊接对象表面的氧化层。 再流区：温度逐步上升，超过焊锡膏熔点温度30%40%(一般SnPb焊锡的熔点为183，比熔点高约4750)，峰值温度达到220230的时间短于10s，焊锡膏完全熔化并润湿元器件焊端与焊盘。 冷却区：焊接对象迅速降温，形成焊点，完成焊接。,4）再流焊工艺的特点,元件不直接浸渍在熔融的焊料中，所以元件受到的热冲击小。 能在前导工序里控制焊料的施加量，减少了虚焊、桥接等焊接缺陷，所以焊接质量好，焊点的一致性好，可靠性高。 假如前导工序在PCB上施放焊料的位置正确而贴放元器件的位置有一定偏离，在再流焊过程中，当元器件的全部焊端、引脚及其相应的焊盘同时润湿
10、时，由于熔融焊料表面张力的作用，产生自定位效应，能够自动校正偏差，把元器件拉回到近似准确的位置。 再流焊的焊料是商品化的焊锡膏，能够保证正确的组分，一般不会混入杂质。 可以采用局部加热的热源，因此能在同一基板上采用不同的焊接方法进行焊接。 工艺简单，返修的工作量很小。,4.4 表面安装工艺,4.4.1 SMT的安装方式 1.单面混装 如图4-24所示为单面混装示意图，电路板上表面安装元器件和有引线元器件混合使用，使用的印制电路板是单面板。一般采用先贴后插，工艺简单。,2双面混装 在印制电路板的A面(也称元器件面)上既有通孔插装元器件，又有各种表面贴装元器件；在印制电路板的B面(也称焊接面)上，
11、只装配体积较小的表面贴装元器件。印制电路板是双面板。适用于高密度组装的电路。,全表面安装,印制电路板上没有通孔插装元器件，各种SMC和SMD均被贴装在印制电路板的一面称为单表面安装，如SMC和SMD被贴装在印制电路板的两面，则称为双面表面安装。单表面安装工艺简单，适用于小型、薄型简单的电路。双面表面安装适用于高密度组装的电路。,4.4.2 表面安装的自动焊接工艺,（1）锡膏再流焊”单面工艺,双面均采用锡膏再流焊工艺,4.4.3 表面安装的手工焊接工艺,1）一般SMC/SMD元器件的手工焊接 电阻、电容、二极管等SMC/SMD元器件的手工焊接示意图如图4-33所示，主要包括以下步骤如下：,2）S
12、OP封装集成电路的手工焊接,1)检查焊盘，焊盘表面要清洁，如有污物可用无水乙醇擦除。 2)检查IC引脚，若有变形，用镊子仔细调整。 3)将IC放在焊接位置上，此时应注意IC的方向，且各引脚应与其焊盘对齐，然后用点锡焊的方法先焊接其中的一两个引脚将其固定。当所有引脚与焊盘的位置无偏差时，方可进行拉焊。 4)一手持电烙铁由左至右对引脚焊接，另一只手持焊锡丝不断加锡，如图4-34所示。最后将引脚全部焊好。,3.贴片元器件的手工拆除,首先将吸锡线放在元器件一端的焊锡上，用电烙铁加热吸锡线，如图a所示。吸锡线自动将焊锡吸走，然后再用电烙铁加热元器件的另一端，同时用镊子夹住贴片元器件并向上提，即可将贴片元
13、件拆卸下来，如图b所示。最后，用吸锡线清理焊盘。如图c所示。,对于二端片状元件用电热镊子拆焊相对简单，拆焊时，捏住电热镊子夹住SMC元器件的两个焊端，接通电源后，它相当于两把组装在一起的电烙铁，加热头的热量熔化焊点，很容易把元器件取下来。 对于引脚较多的SOP封装IC，拆除起来相对要费时间多些，首先在IC的一边引脚上加足够的焊锡，使之形成锡柱；然后用同样的方法在另一边引脚也形成锡柱；再用电烙铁在锡柱上加热，待锡柱变成液态状，即可用镊子将IC取下；最后用吸锡线清理焊盘。 使用专用加热头拆引脚较多的集成电路，如采用长条加热头可以拆焊翼型引脚的SO、SOL封装的集成电路，S、L型加热头配合相应的固定基座，可以拆除SOT晶体管和SO、SOL封装的集成电路。拆除QFD集成电路要根据芯片的大小和引脚数目选择不同规格的加热头。,热风工作台拆焊,用热风工作台拆焊SMC/SMD元器件相比较而言更容易操作，热风工作台的热风筒上可以装配各种专业热风嘴，用于拆除不同尺寸、不同封装方式的芯片。用热风工作台进行拆焊的具体步骤是：选择合适的喷嘴，按下热风工作台电源开关，调整热风台面板上的旋钮，选择合适的温度和风量，这时热风嘴吹出的热风就能够拆焊SMC/SMD元器件，用镊子或芯片拔启器夹住并取下被加热的元器件。,
