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2、：本章重点：表面安装技术表面安装技术 表面安装元器件和材料表面安装元器件和材料 表面安装设备与手工操作表面安装设备与手工操作SMTSMT本章难点：本章难点：表面安装技术的基本工艺表面安装技术的基本工艺 表面安装元器件表面安装元器件 表面安装设备与手工操作表面安装设备与手工操作SMTSMT 目目 录录8.1 表面安装技术表面安装技术 8.2 表面安装元器件和材料表面安装元器件和材料本章小结本章小结 返回主目录8.1 表面安装技术表面安装技术表面安装技术是将电子元器件直接表面安装技术是将电子元器件直接安装在印制电路板或其他基板导电安装在印制电路板或其他基板导电表面的装接技术。表面的装接技术。1 1
3、表面安装技术的优点表面安装技术的优点2 2表面安装技术存在的的问题表面安装技术存在的的问题3 3表面安装技术的基本工艺表面安装技术的基本工艺 图8.1 电子元件在印制板上的表面安装 SMT实际是包括表面安装元件（实际是包括表面安装元件（SMC）、）、表面安装器件（表面安装器件（SMD）、表面安装印制）、表面安装印制电路板（电路板（SMB）、普通混装印制电路板）、普通混装印制电路板（PCB）、点粘合剂、涂焊锡膏、元器）、点粘合剂、涂焊锡膏、元器件安装设备、焊接以及测试等技术在内件安装设备、焊接以及测试等技术在内的一整套完整的工艺技术的统称。的一整套完整的工艺技术的统称。 1表面安装技术的优点表面
4、安装技术的优点表面安装技术的优点主要是元件的高密集性、产品性能的高可靠性、产品生产的高效率性、产品生产的低成本性。表面安装元件使PCB的面积减小，成本降低；无引线和短引线使元器件的成本也降低，在安装过程中省去了引线成形、打弯，剪线的工序；电路的频率特性提高，减少了调试费用；焊点的可靠性提高，降低了调试和维修成本。在一般情况下，电子产品采用表面安装元件后可使产品总成本下降30以上。2表面安装技术存在的的问题（1）表面安装元件本身的问题（2）表面安装元件对安装设备要求比较高（3）表面安装技术的初始投资比较大 3 3 、表面安装技术的基本工艺、表面安装技术的基本工艺表表面面安安装装技技术术的的基基本
5、本工工艺艺有有两两种种基基本本类类型型，主主要取决于焊接方式。要取决于焊接方式。1 1） 采用波峰焊的工艺流程如图采用波峰焊的工艺流程如图 图8.2 采用波峰焊的工艺流程从上图中可见，采用波峰焊的工艺流程基本上是四道工序：点胶，将胶水点到要安装元件的中心位置；方法：手动半自动自动点胶机。 贴片，将无引线元件放到电路板上； 方法：手动半自动自动贴片机。固化，使用相应的固化装置将无引线元件固定在电路板上；焊接，将固化了无引线元件的电路板经过波峰焊机，实现焊接。这种生产工艺适合于大批量生产，对贴片的精度要求比较高，对生产设备的自动化程度要求也很高。 2 2 ） 采用再流焊的工艺流程如图采用再流焊的工
6、艺流程如图 图8.3 采用再流焊的工艺流程从上图中可见，采用再流焊的工艺流程基本上是三道工序：涂焊膏，将专用焊膏涂在电路板上的焊盘上；方法：丝印涂膏机。贴片，将无引线元件放到电路板上；方法：手动半自动自动贴片机。再流焊，将电路板送入再流焊炉中，通过自动控制系统完成对元件的加热焊接。 方法：需要有再流焊炉。 这种生产工艺比较灵活，既可用于中小批量生产，又可用于大批量生产，而且这种生产方法由于无引线元器件没有被胶水定位，经过再流焊时，元件在液态焊锡表面张力的作用下，会使元器件自动调节到标准位置，如图所示 8.4 元器件自动调节位置示意图 82 表面安装元器件和材料表面安装元器件和材料一、表面安装元
7、器件一、表面安装元器件 二、表面安装的其他材料二、表面安装的其他材料 一、表面安装元器件表面安装元器件 1 1表面安装电阻表面安装电阻2 2表面安装电容表面安装电容3 3表面安装电感器表面安装电感器4 4表面安装半导体器件表面安装半导体器件 1表面安装电阻表面安装电阻（1）矩形片状电阻矩形片状电阻的结构外形见图8.5所示，基片大都采用陶瓷（AI2O3）制成，具有较好的机械强度和电绝缘性。电阻膜采用RuO2制作的电阻浆料印制在基片上，再经过烧结制成。图8.5 矩形片状电阻的结构和外型 图8.6 矩形片状电阻的外形尺寸 （2）圆柱形电阻圆柱形电阻的结构如图8.7所示，可以认为这种电阻是普通圆柱型长
8、引线电阻去掉引线将两端改为电极的产物，外形与普通电阻类似。圆柱形电阻可分为碳膜和金属膜两大类，价格便宜，它的额定功率有18W、l8W和14W 3种，对应规格分别为1.12.0mm、1.5 X 3.5mm、2.25.9mm，体积大的功率也大，其标志采用常见的色环标志法，参数与矩形片状电阻相近。图8.7 圆柱形表面安装电阻的结构矩形片状电阻和圆柱形电阻两种表面安装电阻的主要性能对比见表8.3。表8.3 矩形片状电阻和圆柱形电阻的主要性能对比电阻项目矩形片状圆柱形结构电阻材料RuO2等贵金属氧化物碳膜、金属膜电极AgPdNi焊料三层FeNi镀Sn或黄铜保护层玻璃釉耐热漆基体高铝陶瓷片圆柱陶瓷阻值标志
9、三位数码色环（3，4，5环）电气性能阻值稳定、高频特性好温度范围宽、噪声电平低、谐波失真低安装特性无方向但有正反面无方向，无反正面使用特性提高安装密度提高安装速度(3)片状跨接线电阻器片状跨接线电阻器也称为零阻值电阻，专门用于作跨接线用，以便于使用SMT设备装配。片状跨接线电阻器的尺寸及代码与矩形片状电阻器相同，其特点是允许通过的电流大，如0603为1A、0805以上为2A。另外，该电阻的电阻值并不为零，一般在30m左右，最大值为50m，因此，它不能用于不同地线之间的跨接，以免造成不必要的干扰。(4)片状电位器片状电位器采用玻璃釉作为电阻体材料，其特点是体积小，一般为4mm 5mm2.5mm；
10、重量轻，仅0.10.2g；高频特性好，使用频率可超过80MHz；阻值范围宽，为82M；额定功率有120W、18W、18W等几种。2表面安装电容表面安装电容在表面安装电容器中使用最多的是多层片状陶瓷电容，其次是铝和钽电解电容，有机薄膜电容和云母电容用的较少。表面安装电容器的外形同电阻一样，也有矩形片状和圆柱形两大类。（1）片状电容器容量和允差标注方法）片状电容器容量和允差标注方法 片状电容器的容量标注，一般由两位组成，其第1位是英文字母，代表有效数字，第2位是数字，代表8的指数，电容单位为pF，具体含义如表8.4所示。 表表8.4 8.4 片状片状电容的容的标记字母ABCDEFGHIKLMN有效
11、数字11.11.11.31.51.61.822.22.42.733.3字母PQRSTUVWXYZ有效数字3.63.94.34.75.15.66.26.87.58.29.1字母abcefmnty有效数字2.53.544.556789例如，一个电容器标注为K2，查表可知K=2.4,2=82，那么这个电容器的标称值为2.482=240pF。有些片状电容器的容量采用3位数，单位为pF。前两位为有效数，后一位数为加的零数。若有小数点，则用P表示。如1P5表示1.5pF，80表示8pF等。允差用字母表示，C为0.25pF，D为0.5pF，F为1，J为5，K为8，M为20，I为.2080。(2) 常见片状电
12、容器常见片状电容器 片状多层陶瓷电容器片状多层陶瓷电容器片状铝电解电容器片状铝电解电容器 片状钽电解电容器片状钽电解电容器 片状多层陶瓷电容器片状多层陶瓷电容器片状多层陶瓷电容器又称片状独石电容器，是片状电容器中用量大、发展最为迅速的一种。若采用的介质材料不同，其温度特性、额定工作电压及工作温度范围亦不同。内部为多层陶瓷组成的介质层，两端头由多层金属组成。电容器的温度特性由介质决定。片状铝电解电容器片状铝电解电容器由于铝电解电容器是以阳极铝箔、阴极铝箔和衬垫材卷绕而成，所以片状铝电解电容器基本上是小型化铝电解电容器加了一个带电极的底座结。卧式结构是将电容器横倒，它的高度尺寸小一些，但占印制板面
13、积较大。一般铝电解电容器仅适用于低频，目前一些DCDC变换器的工作频率可达几百千赫到几兆赫，则可选用三洋公司商标为DS.CON的有机半导体铝固体电解电容器，它具有较好的频率特性，但价格较贵。片状钽电解电容器片状钽电解电容器片状钽电解电容是以高纯钽粉为原料，与粘合剂混合后，将钽引线埋人，加压成型，然后在18002000C的真空中燃烧，形成多孔性的烧结体作为阳极。应用硝酸锰发生电解反应，使烧结体表面固体电解质二氧化锰作为阴极。在二氧化锰的烧结体上涂覆石墨层或涂银的合金层，最后封焊阳极和阴极端子。片状钽电解电容的参数，它的耐压为4v50V；电容量为0.1F470F，常用的范围为lF80F、耐压范围为
14、1OV25V；工作温度范围为.40C125C；其允差为820。片状钽电解电容器的顶面有一条黑色线。是正极性标志，顶面上还有电容容量代码和耐压值。 片状钽电解电容器的尺寸比片状铝电解电容器小，并且性能好。如漏电小、负温性能好、等效串联电阻(ESR)小、高频性能优良，所以它应用越来越广，除用于消费类电子产品外，也应用于通信、电子仪器、仪表、汽车电器、办公室自动化设备等，但价格要比片状铝电解电容器贵。 3 表面安装电感器表面安装电感器片状电感器可分为小功率电感器及大功率电感器两类。小功率电感器主要用于视频及通信方面(如选频电路、振荡电路等)；大功率电感器主要用DCDC变换器(如用作储能元件或LC滤波
15、元件)。（1）片状电感电感量的标注方法）片状电感电感量的标注方法（2）常见片状电感器）常见片状电感器（1）片状电感电感量的标注方法）片状电感电感量的标注方法关注与重点小功率电感量的代码有nH及H两种单位，分别用N或R表示小数点。例如，4N7表示4.7nH，4R7则表示4.7H；8N表示8nH，而8H则用80来表示。大功率电感上有时印上680K、220K字样，分别表示68H及22H。（2）常见片状电感器）常见片状电感器小功率片状电感器有3种结构：绕线片状电感器、多层片状电感器、高频片状电感器。 绕线片状电感器绕线片状电感器绕线片状电感器是用漆包线绕在骨架上做成的有一定电感量的元件。根据不同的骨架
16、材料、不同的匝数而有不同的电感量及Q值。它有3种结构，如图8.8所示。例如，采用空心或铝骨架的电感器是高频电感器，采用铁氧体的骨架则为中、低频电感器。高频电感器(用于UHF段)的电感量较小，一般为1.5nH80nH，用于VHF段、HF段的电感器电感量根据不同骨架尺寸为0.1H800H(或更大)。电感量的允差一般有J级(5)、K级(8)、M级(20)。工作温度范围为.25+85。 图8.8片状桥式整流器 多层片状电感器多层片状电感器多层片状电感器是用磁性材料采用多层生产技术制成的无绕线电感器。它采用铁氧体膏浆及导电膏浆交替层叠并采用烧结工艺形成整体单片结构，有封闭的磁回路，所以有磁屏蔽作用。该类
17、电感器的特点：尺寸可做得极小，最小的尺寸为1mm0.5mm0.6mm；具有高的可靠性；由于有良好的磁屏蔽，无电感器之间的交叉耦合，可实现高密度。该类片状电感器适用于音频视频设备及电话、通信设备。高频高频(微波微波)片状电感器片状电感器高频(微波)片状电感器是在陶瓷基片上采用精密薄膜多层工艺技术制成，具有高的电感精度(2及5)，可应用于无线通信设备中。该电感器主要特点是寄生电容小，自振频率高(例如，8.2nH的电感器，其自振频率大于2GHz)。 大功率片状电感器都是绕线型，主要用于DcDc变换器中，用作储能元件或大电流LC滤波元件(降低噪声电压输出)。它由方形或圆形工字型铁氧体为骨架，采用不同直
18、径的漆包线绕制而成。 4表面安装半导体器件表面安装半导体器件片状半导体器件有片状二极管、片状三极管、场效应晶体管、各种集成电路及敏感半导体器件。（1）片状二极管）片状二极管（2）片状三极管）片状三极管（3）片状集成电路）片状集成电路（1）片状三极管的型号识别）片状三极管的型号识别我国三极管型号是“3A3E”开头、美国是“2N”开头、日本是“2S”开头。目前市场上2S开头的型号占多数，欧洲对三极管的命名方法是用A或B开头(A表示锗管，B表示硅管)，第二部分用C、D或F、L(C低频小功率管，F高频小功率管、D低频大功率管，L高频大功率管)；用S和U分别表示小功率开关管和大功率开关管；第三部分用3位
19、数表示登记序号。如：BC87表示硅低频小功率三极管。还有一些三极管型号是由生产工厂自己命名的(厂标)，是不标准的。例如，摩托罗拉公司生产的三极管是以M开头的。如在一个封装内带有两个偏置电阻的NPN三极管，其型号为MUN2211T1。相应的PNP三极管为MUN2111T1(型号中T1也是该公司的后缀)。（2）片状三极管及场效应管介绍）片状三极管及场效应管介绍片状带阻三极管片状带阻三极管是在三极管芯片上做上一个或两个偏置电阻，这类三极管以日本生产为多。各厂的型号各异。这类三极管在通信装置中应用最为普遍，可以节省空间。片状场效应管与片状三极管相比，片状场效应管具有输入阻抗高、噪声低、动态范围大、交叉
20、调制失真小等特点。片批场效应管分结型场效应管(JFET)和绝缘栅场效应管(M0SFET)。JFET主要用于小信号场合，MOSFET既有用于小信号场合，也有用作功率放大或驱动的场合。可见，场效应管的外形结构与三极管十分相似，应注意区分，场效应管G、S、D极分别相当于三极管的b、e、c极。片状JFET在VHFUHF射频放大器应用的有MMBFJ309LTl(N沟道，型号代码为6U)，用在通用的小信号放大的有MMBF54S7LTl(N沟道，型号代码为M6E)等。它们常用作阻抗变换或前置放大器等。片状MOSFET的最大特点是具有优良的开关特性，其导通电阻很低，一般为零点几欧姆到几欧姆，小的仅为几毫欧到几
21、十毫欧。所以自身管耗较小，小尺寸的片状器件却有较大的功率输出。目前应用较广的是功率MOSFET，常用作驱动器，DCDC变换器、伺服步进马达控制、功率负载开关、固态继电器、充电器控制等。 （3）片状集成电路）片状集成电路片状集成电路的封装有小型封装和矩形封装两种形式。小型封装有SOP和SOJ两种封装形式，这两种封装电路的引脚间距大多为1.17mm、1.0mm和0.76mm。其中SOJ占用印制板的面积更小，应用较为广泛。矩形封装有QFP和PLCC两种封装形式，PLCC比QFP更节省电路板的面积，但其焊点的检测较为困难，维修时拆焊更困难。此外，还有“COB”封装，即通常所称的“软黑胶”封装。它是将I
22、C芯片直接粘在印制电路板上，通过芯片的引脚实现与印制板的连接，最后用黑色的塑胶包封。片状集成电路与传统集成电路相比具有引脚间距小、集成度高的优点，广泛用于家电及通信产品中片状稳压集成电路种类较多。目前常用的双列扁平封装集成电路的引线间距有1.27mm和0.8mm两种，引线数为832条，最新的引线间距只有0.76mm，引线数可达56条。针栅阵列（PGA）与焊球阵列（BGA）封装是针对集成电路引线增多、间距缩小、安装难度增加而另辟蹊径的一种封装形式。它让众多拥挤在器件四周的引线排列成阵列，引线均匀分布在集成电路的底面，如图8.8（b）和图8.8（c）所示。采用这种封装形式使集成电路在引线数很多的情
23、况下，引线的间距也不必很小。针栅阵列封装通过插座与印制板电路连接，用于可更新升级的电路，如台式计算机的CPU等，阵列的间距一般为2.54mm，引线数从52到370条或更多。焊球阵列封装则直接将集成电路贴装到印制板上，阵列间距为1.5mm或1.27mm，引线数从72到736以上。在手机、笔记本电脑、快译通的电路里，多采用这种封装形式。板载芯片封装即通常所称的“软封装”，它是将集成电路芯片直接粘在PCB板上，同时将集成电路的引线直接焊到PCB的铜箔上，最后用黑塑胶包封。这种封装形式成本最低，主要用于民用电子产品，例如各种音乐门铃所用的芯片都采用这种封装形式。二、表面安装的其他材料二、表面安装的其他
24、材料 1黏合剂黏合剂 2焊锡膏焊锡膏3助焊剂和清洗剂助焊剂和清洗剂 1黏合剂黏合剂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焊锡膏焊锡膏焊锡膏由焊料合金粉末和助焊剂组成，简称焊膏。焊膏由专业工厂生产成品，使用者应掌握选用方法。(1)焊膏的活性，根据SMB的表面清洁度确定，一般可选中等活性，必要时选高活性或无活性级、超活性级。（2）焊膏的黏度，根据涂覆法选择，一般液料分配器用80200Pa，丝印用80300Pa，漏模板印刷用200600Pa。（3）焊料
25、粒度选择，图形越精细，焊料粒度应越高。（4）电路采用双面焊时，板两面所用的焊膏熔点应相差3040。（5）电路中含有热敏感元件时用选用低熔点焊膏。 3助焊剂和清洗剂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，至少在免清洗技术尚未完全成熟时，还离不开清洗剂。目前常用的清洗剂有两类：CFC113（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。清洗方式则除了浸注清洗和喷淋清洗外，还可用超声波清洗、汽相清洗等方法。83表面安装设备与手工操作表面安装设备与手工操作SMT 一、表面安装设
26、备表面安装设备 二、手工手工SMT的基本操作的基本操作 一、表面安装设备一、表面安装设备 表面安装设备主要有三大类： 1. 涂布设备2. 贴片设备3. 焊接设备。1涂布设备涂布设备的作用是往板上涂布粘合剂和焊膏，有以下三种方法：（1）针印法针印法是利用针状物浸入黏合剂中，在提起时针头就挂上一定的黏合剂，将其放到SMB的预定位置，使黏合剂点到板上。当针蘸入黏合剂中的深度一定且胶水的黏度一定时，重力保证了每次针头携带的粘合剂的量相等，如果按印制板上元件安装的位置做成针板，并用自动系统控制胶的黏度和针插入的深度，即可完成自动针印工序。（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SM
27、B上，通过选择注射孔的大小和形状，调节注射压力就可改变注射胶的形状和数量。（3）丝印法用丝网漏印的方法涂布粘合剂或焊膏，是现在常用的一种方法。丝网是用80200目的不锈钢金属网，通过涂感光膜形成感光漏孔，制成丝印网板。丝印方法精确度高，涂布均匀，效率高，是目前SMT生产中主要的涂布方法。生产设备有手动、半自动、自动式的各种型号规格商品丝印机。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。中型机有2050个材料架，一般为自动送料，贴片速度为低速或中速
28、。大型机则有50个以上的材料架，贴片速度为中速或高速。贴片机主要由材料储运装置、工作台、贴片头和控制系统组成。图所示是成套表面安装生产设备的生产线示意图手工手工SMT的基本操作的基本操作 手工SMT的技术关键有：1涂布黏合剂和焊膏2贴片3焊接1涂布黏合剂和焊膏最简单的涂布是人工用针状物直接点胶或涂焊膏，经过训练，技术高超的人同样可以达到机械涂布黏合剂的效果。手动丝网印刷机及手动点滴机可满足小批量生产的要求，我国已有这方面的专用设备生产，可供使用单位选择。2贴片贴片机是SMT设备中最昂贵的设备。手工SMT操作最简单的方法，是用镊子借助于放大镜，仔细的将片式元器件放到设定的位置。由于片式元器件的尺
29、寸太小，特别是窄间距的QFP引线很细，用夹持的办法很可能损伤元器件，采用一种带有负压吸嘴的手工贴片装置是最好的选择，这种装置一般备有尺寸形状不同的若干吸嘴以适应不同形状和尺寸的元器件，装置上自带视像放大装置。还有一种半自动贴片机也是投资少而适应广泛的贴片机，它带有摄像系统通过屏幕放大可准确的将元件对准位置安装，并带有计算机系统可记忆手工贴片的位置，当第一块SMB经过手工放置元件后，它就可自动放置第二块SMB。3焊接最简单的焊接是手工烙铁焊接，最好采用恒温或电子控温的烙铁，焊接的技术要求和注意事项同普通印制板的焊接相同，但更强调焊接的时间和温度。短引线或无引线的元器件较普通长引线元器件的焊接技术
30、难度大。合适的电烙铁加上正确的操作，可以达到同自动焊接相媲美的效果。对于小批量生产而言,有一台小型再流焊机是比较理想的。 本本 章章 小小 节节 1.1.表面安装技术是将电子元器件直接安装表面安装技术是将电子元器件直接安装在印制电路板或其他基板导电表面的装接技术。在印制电路板或其他基板导电表面的装接技术。 2. 2. SMTSMT实际是包括表面安装元件（实际是包括表面安装元件（SMCSMC）、）、表面安装器件（表面安装器件（SMDSMD）、表面安装印制电路板）、表面安装印制电路板（SMBSMB）、普通混装印制电路板（）、普通混装印制电路板（PCBPCB）、点粘）、点粘合剂、涂焊锡膏、元器件安装
31、设备、焊接以及合剂、涂焊锡膏、元器件安装设备、焊接以及测试等技术在内的一整套完整的工艺技术的统测试等技术在内的一整套完整的工艺技术的统称。称。 3.3.表面安装技术的优点主要是元件的高密表面安装技术的优点主要是元件的高密集性、产品性能的高可靠性、产品生产的高效集性、产品性能的高可靠性、产品生产的高效率性、产品生产的低成本性。率性、产品生产的低成本性。 4.4.表面安装技术的基本工艺有两种基本类表面安装技术的基本工艺有两种基本类型，主要取决于焊接方式。焊接方式有：型，主要取决于焊接方式。焊接方式有：波峰焊、再流焊5 5. .手工手工SMTSMT的技术关键有：的技术关键有：(1)涂布黏合剂和焊膏(2)贴片(3)焊接返回本章目录
