中等專業(yè)學校教師四新技術(shù)培訓電子工藝講義課件

1、第6章 SMT技術(shù) 什么是SMT SMT就是表面組裝技術(shù)（表面貼裝技術(shù)） （Surface Mounted Technology）或（Surface Mounting Technology ）的縮寫，是目前電子組裝行業(yè)里最流行的一種技術(shù)和工藝。 6-1 SMT概述第6章 SMT技術(shù) 什么是SMT6-1 SMT概述SMT技術(shù)簡介 表面貼裝技術(shù)是新一代電子組裝技術(shù),它將傳統(tǒng)的電子元器件壓縮成為體積只有幾十分之一的器件,從而實現(xiàn)了電子產(chǎn)品組裝的高密度、高可靠、小型化、低成本，以及生產(chǎn)的自動化。SMT技術(shù)簡介 表面貼裝技術(shù)是新一代電子組裝技術(shù),它SMT技術(shù)簡介這種小型化的元器件稱為：片式器件（SMC、

2、SMD或機電元件）。將元件裝配到印刷或其它基板上的工藝方法稱為SMT工藝。相關(guān)的組裝設備則稱為SMT設備。 目前，先進的電子產(chǎn)品，特別是在計算機及通訊類電子產(chǎn)品，已普遍采用SMT技術(shù)。國際上SMD器件產(chǎn)量逐年上升，而傳統(tǒng)器件產(chǎn)量逐年下降，因此隨著進間的推移，SMT技術(shù)將越來越普及。SMT技術(shù)簡介這種小型化的元器件稱為：片式器件（SMC、SM中等專業(yè)學校教師四新技術(shù)培訓電子工藝講義課件SMT有何特點 組裝密度高、電子產(chǎn)品體積小、重量輕，貼片元件的體積和重量只有傳統(tǒng)插裝元件的1/10左右，一般采用SMT之后，電子產(chǎn)品體積縮小40%60%，重量減輕60%80%。 可靠性高、抗振能力強。焊點缺陷率低。

3、 高頻特性好。減少了電磁和射頻干擾。 易于實現(xiàn)自動化，提高生產(chǎn)效率。降低成本達30%50%。 節(jié)省材料、能源、設備、人力、時間等。 穿孔集成電路（DIP）與表面安裝集成電路（PLCC）體積比較 SMT有何特點 組裝密度高、電子產(chǎn)品體積小、重量輕，貼穿孔DIP集成電路、表面安裝集成電路引腳數(shù)目與重量(g)比較圖 穿孔DIP集成電路、表面安裝集成電路引腳數(shù)目與重量(g)比較穿孔集成電路、表面安裝集成電路引腳數(shù)目與面積比較圖 穿孔集成電路、表面安裝集成電路引腳數(shù)目與面積比較圖 PLCC及LCCC封裝外形介紹PLCC及LCCC封裝外形介紹PQFP封裝PQFP封裝的芯片的四周均有引腳，其引腳總數(shù)一般都在

4、100以上，而且引腳之間距離很小，管腳也很細，一般大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路采用這種封裝形式。適合高頻使用，它具有操作方便、可靠性高、工藝成熟、價格低廉等優(yōu)點。但是，PQFP封裝的缺點也很明顯，由于芯片邊長有限，使得PQFP封裝方式的引腳數(shù)量無法增加，從而限制了圖形加速芯片的發(fā)展。平行針腳也是阻礙PQFP封裝繼續(xù)發(fā)展的絆腳石，由于平行針腳在傳輸高頻信號時會產(chǎn)生一定的電容，進而產(chǎn)生高頻的噪聲信號，再加上長長的針腳很容易吸收這種干擾噪音，就如同收音機的天線一樣，幾百根“天線”之間互相干擾，使得PQFP封裝的芯片很難工作在較高頻率下。此外，PQFP封裝的芯片面積/封裝面積比過小，也限制了PQFP封裝的

5、發(fā)展。90年代后期，隨著BGA技術(shù)的不斷成熟，PQFP終于被市場淘汰。PQFP封裝為什么要用SMT電子產(chǎn)品追求小型化，以前使用的穿孔插件元件已無法縮小電子產(chǎn)品功能更完整，所采用的集成電路(IC)已無穿孔元件，特別是大規(guī)模、高集成IC，不得不采用表面貼片元件 產(chǎn)品批量化，生產(chǎn)自動化，廠方要以低成本高產(chǎn)量，出產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品以迎合顧客需求及加強市場競爭力 電子元件的發(fā)展，集成電路(IC)的開發(fā)，半導體材料的多元應用，電子科技革命勢在必行，追逐國際潮流 。為什么要用SMT電子產(chǎn)品追求小型化，以前使用的穿孔插件元件已表面安裝（SMT）方式多層（四層、六層）PCBSMCSMD6-2 SMT元器件介紹表面安裝（

6、SMT）方式6-2 SMT元器件介紹元件名命名舉例 片式電阻、電容：a) 2125 R 100 表示元件封裝尺寸為2mm1.25mm， 阻值為100的片式電阻。b)3216 R 20K 表示元件封裝尺寸為3.2mm1.6mm， 阻值為20K的片式電阻。c) 2125 C100P 表示元件封裝尺寸為2mm1.25mm， 容值為100pF的片式電容。d)2125 C0.1u 表示元件封裝尺寸為2mm1.25mm， 容值為0.1uf的片式電容。元件名命名舉例 片式電阻、電容：元件名命名舉例鉭電容、電位器、電感器、圓柱形元器件：a) C47u/16V 表示容值47uf耐壓為16V的片式鉭電容。 b)

7、W10K 表示阻值為10K的片式電位器。c) L82uH 表示82uH的片式電感器。d) MELF_4148 表示型號為4148、圓柱形封裝的片式二極管。元件名命名舉例鉭電容、電位器、電感器、圓柱形元器件：元件名命名舉例晶體管： 晶體管有三種封裝類型a) SOT23 表示 此種封裝類型的三極管。b) SOT89 表示 此種封裝類型的晶體管。c) SOT143 表示 此種封裝類型的晶體管。d) SOT23-1 其中“-1”表示某種型號三極管的代號。元件名命名舉例晶體管：集成電路命名舉例a) SOP8 表示 8條引腳的羽翼形小外形塑料封裝器件。b) SOP8-1 表示8條引腳的羽翼形小外形塑料封裝

8、器件， 其中“-1“表示該器件規(guī)格型號的代號（例如74HC245）。c) TSOP40 表示40條引腳的薄形羽翼形小外形塑料封裝器件。d) SOJ20 表示 20條引腳的J形小外形塑料封裝。e) PLCC44 表示 44條J形引腳的塑封芯片載體。f) QFP160 表示 160條翼形引腳的塑封四邊扁平封裝器件。g) BGA169 表示 169個球的球形柵格陣列。集成電路命名舉例a) SOP8 表示 8條表面裝配元器件的分類類別封裝形式種類無源表面裝配元件SMC（Surface Mounting Component）矩形片式厚膜和薄膜電阻器、單層陶瓷電容器、熱敏電阻、片式電感器圓柱形碳膜電阻器、

9、金屬膜電阻器、陶瓷電容器、熱敏電容器異形半固定電阻器、電位器、鉭電解電容器、線繞電感器有源表面裝配器件SMD （Surface Mounting Device）陶瓷組件（扁平）無引腳陶瓷芯片載體、有引腳陶瓷芯片載體塑料組件（扁平）SOP、SOT、SOJ、PLCC、BAG、CSP機電元件異型連接器、變壓器、延遲器、振蕩器、薄型微電機表面裝配元器件的分類類別封裝形式種類無源表面裝配元件SMC（無源元件SMCSMC包括片狀電阻器電容器電感器濾波器陶瓷振蕩器等.SMC的功能特性參數(shù)系列與傳統(tǒng)元件差別不大長方體SMC根據(jù)其外形尺寸的大小劃分為3225-3216-2520-2125-2012-1608-1

10、005-0603公制/英制型號LWabc3216/12063.2/1201.6/600.5/200.5/200.6/242125/08052.0/801.25/500.4/160.4/160.6/161608/06031.6/600.8/300.3/120.3/120.45/181005/04021.0/400.5/200.2/80.25/100.35/14典型SMC系列尺寸(單位mm/mil)無源元件SMCSMC包括片狀電阻器電容器電感器濾波器表面裝配電阻器的尺寸與結(jié)構(gòu)示意圖 表面裝配電阻器的尺寸與結(jié)構(gòu)示意圖 SMC的基本外形SMC的基本外形 雖然SMC體積很小，但它的數(shù)值范圍和精度并不差。

11、例如：3216系列的阻值范圍是0.3910M，額定功率1/4W，允許偏差1%、2%、5%和10%等四個系列，額定工作溫度上限70。 雖然SMC體積很小，但它的數(shù)值范圍和精度并不差。SMT電阻1CHIP封裝 長方形，兩端有焊接端。通常下面白色，上面黑色。SMT電阻1CHIP封裝 外形尺寸：外形的長寬尺寸，以10 mil為單位。1Inch=25.4mm。 如：1206是指長寬=0.12In0.06In=3.2 mm1.60 mm 0603是指長寬=0.06In0.03In=1.6 mm0.08 mm 外形尺寸：外形的長寬尺寸，以10 mil為單位。1Inch標記識別方法：數(shù)碼標記法貼片電阻的識讀分

12、三位碼、四位碼、帶“R”的碼值三種：30330025R1(A) 三位碼 (B) 四位碼 (C) 帶“R”的碼值 電阻體表面印有的數(shù)字代表阻值和誤差。其規(guī)律如下： 3位數(shù)值 D D M （誤差不標 ，默認T=5%） 4位數(shù)值 D D D M （誤差不標 ，默認T=1%） 如：1001=1k1% 182=1.8k5% 49R8 =49.8 R代表小數(shù)點。標記識別方法：數(shù)碼標記法貼片電阻的識讀分三位碼、四位碼、帶“SMT電阻2MELF封裝 圓柱形，兩端有金屬帽電極 。標記識別方法：色環(huán)標記法。 有三色、四色、五色環(huán)幾種。讀數(shù)規(guī)律與PTH色環(huán)電阻相同。SMT電阻2MELF封裝SMT電阻3小型固定電阻網(wǎng)

13、絡 是幾個相同電阻器集成的復合元件。特點：體積小，重量輕，可靠性高、可焊性好等。結(jié)構(gòu)：常用SOP封裝 。SMT電阻3小型固定電阻網(wǎng)絡 SMT電阻的包裝形式散裝（bulk）： 采用塑料盒包裝，每盒一萬片。編帶（tape and reel）： 編帶包裝又分為紙編帶和塑料編帶兩種。編帶的包裝規(guī)格見下圖。每盤5000只。編帶是最常見的包裝形式，特別適合貼片機裝載。SMT電阻的包裝形式散裝（bulk）：SMT電容1CHIP電容結(jié)構(gòu)：片式電容通體一色，為土黃色。兩端是金屬可焊端。外形尺寸：0805、1206、1210、1812、1825等幾種，其中1206最常用。片式電容無極性。參數(shù)識別：D D M T

14、單位：PF 一般容量和誤差標記在外包裝上 如：101J = 10101PF5%SMT電容1CHIP電容SMT電容2鉭電容單位體積容量大 。有極性的電容器,有斜坡的一端是正極 。電容值標在電容體上。通常采用代碼標記。 如：鉭電容 336K/16V = 33f/16VSMT電容2鉭電容SMT電容3鋁電容單位體積容量大 。有極性的電容器,有負號的一端是陰極 。電容值標在電容體上。通常采用直標法。 如：33f/16VSMT電容3鋁電容SMT電感形狀類似SMD鉭電容。電感值以代碼標注的形式印在元件上或標簽上。 讀數(shù)規(guī)律：D D M T 單位：H 如：303K=30mH10% 高頻電感很小。無極性之分，無

15、電壓標定。SMT電感形狀類似SMD鉭電容。SMD二極管MELF金屬端接頭封裝 負極標志，即靠近色環(huán)端是元件的負極。SOT小外形封裝 SOT23 、SOT89這兩種外形，23，89代表元件的尺寸。這種外形的二極管很容易與三極管混淆，必須查閱元件標簽。SMD二極管MELF金屬端接頭封裝SMT三極管SOT 封裝 其中SOT-23、SOT-89最常用，型號沒有印在元件表面上，為區(qū)別是三極管還是二極管，必須檢查元件帶上的標簽。 SOT-23 SOT-89SMT三極管SOT 封裝SMT集成電路1SOIC（small outline Integrated circuit） 小外型集成電路，也稱SOP。由DI

16、P封裝演變而來，兩邊有引腳。有兩種不同的引腳形式：SOL 和 SOJ 。 SOL 兩邊“鷗翼”形引腳，特點是焊接容易，工藝檢測方便，但占用面積較大。SOJ 兩邊“J”形引腳，特點是節(jié)省PCB面積，目前集成電路采用SOJ的較多。SMT集成電路1SOIC（small outline InSMT集成電路2QFP（Plastic Quad Flat Pockage）方型扁平式封裝技術(shù)，四邊引腳的小外形IC，引腳“鷗翼”形。引線多，接觸面積大，焊接強度較高。 運輸、貯存和安裝中引線易折彎和損壞，影響器件的共面焊接。 正方形和長方形兩種，引線距有50mil、30mil和25mil 等。引線數(shù)為44160條

17、。SMT集成電路2QFP（Plastic Quad Flat SMT集成電路3PLCC（Plasitc leaded chip carrier） 塑封有引線芯片載體 四邊有引腳，引線呈“J”形，具有一定的彈性，可緩解安裝和焊接的應力，防止焊點斷裂。這種封裝焊在PCB上，檢測焊點較困難。正方形的引線數(shù)有20-84,矩形的引線數(shù)有18-32。SMT集成電路3PLCC（Plasitc leaded chSMT集成電路4 BGA（ball grid array）球柵陣列引腳成球形陣列分布在底面，因此引腳數(shù)量較多且間距較大。通常BGA的安裝高度低，引腳的共面性好，組裝密度更高焊后檢查和維修比較困難，必須

18、使用X射線檢測，才能確保焊接的可靠性。易吸潮，使用前應經(jīng)過烘干處理。焊球的尺寸為0.75-0.89左右，焊球間距有40mil、50mil、60mil幾種。目前的引腳數(shù)目在169-313之間。SMT集成電路4 BGA（ball grid array1. 印刷機 目前印刷機大致分為三種檔次：（1）半自動印刷機（2）半自動印刷機加視覺識別系統(tǒng)。增加了CCD圖像識別，提高了印刷精度。（3）全自動印刷機。全自動印刷機除了有自動識別系統(tǒng)外，還有自動更換漏印模板、清洗網(wǎng)板、對QFP器件進行45度角印刷、二維和三維檢查印刷結(jié)果（焊膏圖形）等功能。6-3 SMT設備介紹1. 印刷機 目前印刷機大致分為三種檔次：

19、（12、貼片機 隨著SMC小型化、SMD多引腳窄間距化和復合式、組合式片式元器件、BGA、CSP、DCA（芯片直接貼裝技術(shù)）、以及表面組裝的接插件等新型片式元器件的不斷出現(xiàn)，對貼裝技術(shù)的要求越來越高。近年來，各類自動化貼裝機正朝著高速、高精度和多功能方向發(fā)展。采用多貼裝頭、多吸嘴以及高分辨率視覺系統(tǒng)等先進技術(shù)，使貼裝速度和貼裝精度大大提高。 目前最高的貼裝速度可達到0.06S/Chip元件左右；高精度貼裝機的重復貼裝精度為0.05-0.25mm; 多功能貼片機除了能貼裝0201(0.6mm*0.3mm)元件外,還能貼裝SOIC(小外型集成電路)、PLCC（塑料有引線芯片載體）、窄引線間距QFP

20、、BGA和CSP以及長接插件（150Mm長）等SMD/SMC的能力。 此外，現(xiàn)代的貼片機在傳動結(jié)構(gòu)（Y軸方向由單絲械向雙絲杠發(fā)展）；元件的對中方式（由機械向激光向全視覺發(fā)展）；圖像識別（采用高分辨CCD）；BGA和CSP的貼裝（采用反射加直射鏡技術(shù)）；采用鑄鐵機架以減少振動，提高精度，減少磨損；以及增強計算機功能等方面都采用了許多新技術(shù)，使操作更加簡便、迅速、直觀和易掌握。2、貼片機3、再流焊爐 再流焊爐主要有熱板式、紅外、熱風、紅外熱風和氣相焊等形式。再流焊熱傳導方式主要有輻射和對流兩種方式。 輻射傳導主要有紅外爐。其優(yōu)點是熱效率高，溫度陡度大，易控制溫度曲線，雙面焊接時PCB上、下溫度易控

21、制。其缺點是溫度不均勻；在同一塊PCB上由于器件的顏色和大小不同、其溫度就不同。為了使深顏色和大體積的元器件達到焊接溫度、必須提高焊接溫度，容易造成焊接不良和損壞元器件等缺陷。 對流傳導主要有熱風爐。其優(yōu)點是溫度均勻、焊接質(zhì)量好。缺點是PCB上、上溫差以及沿焊接長度方向的溫度梯度不易控制。SMT設備介紹.wmv3、再流焊爐6-4 SMT工藝過程SMT 基本工藝構(gòu)成要素 印刷（或點膠）- 貼裝 - （固化） - 回流焊接 - 清洗 - 檢測 - 返修 6-4 SMT工藝過程印刷將焊膏或貼片膠漏印到PCB的焊盤上，為元器件的焊接做準備。所用設備為印刷機（錫膏印刷機），位于SMT生產(chǎn)線的最前端。印刷

22、將焊膏或貼片膠漏印到PCB的焊盤上，為元器件的焊接做準備點膠因現(xiàn)在所用的電路板大多是雙面貼片，為防止二次回爐時投入面的元件因錫膏再次熔化而脫落，故在投入面加裝點膠機，它是將膠水滴到PCB的固定位置上，其主要作用是將元器件固定到PCB板上。所用設備為點膠機，位于SMT生產(chǎn)線的最前端或檢測設備的后面。有時由于客戶要求產(chǎn)出面也需要點膠， 而現(xiàn)在很多小工廠都不用點膠機，若投入面元件較大時用人工點膠。點膠因現(xiàn)在所用的電路板大多是雙面貼片，為防止二次回爐時投入面貼裝其作用是將表面組裝元器件準確安裝到PCB的固定位置上。所用設備為貼片機，位于SMT生產(chǎn)線中印刷機的后面。貼裝其作用是將表面組裝元器件準確安裝到

23、PCB的固定位置上。所固化將貼片膠融化，從而使表面組裝元器件與PCB板牢固粘接在一起。所用設備為固化爐，位于SMT生產(chǎn)線中貼片機的后面。固化將貼片膠融化，從而使表面組裝元器件與PCB板牢固粘接在一回流焊接將焊膏融化，使表面組裝元器件與PCB板牢固粘接在一起。所用設備為回流焊爐，位于SMT生產(chǎn)線中貼片機的后面?；亓骱附訉⒑父嗳诨?，使表面組裝元器件與PCB板牢固粘接在一起清洗將組裝好的PCB板上面的對人體有害的焊接殘留物如助焊劑等除去。所用設備為清洗機，位置可以不固定，可以在線，也可不在線。清洗將組裝好的PCB板上面的對人體有害的焊接殘留物如助焊劑檢測組裝好的PCB板進行焊接質(zhì)量和裝配質(zhì)量的檢測。

24、所用設備有放大鏡、顯微鏡、在線測試儀（ICT）、飛針測試儀、自動光學檢測（AOI）、X-RAY檢測系統(tǒng)、功能測試儀等。位置根據(jù)檢測的需要，可以配置在生產(chǎn)線合適的地方。檢測組裝好的PCB板進行焊接質(zhì)量和裝配質(zhì)量的檢測。所用設備有返修其作用是對檢測出現(xiàn)故障的PCB板進行返工。所用工具為烙鐵、返修工作站等。配置在生產(chǎn)線中任意位置。SMT電路板加工過程.mpg返修其作用是對檢測出現(xiàn)故障的PCB板進行返工。所用工具為烙鐵6-4 SMB(Surface Mount Board)設計的基本原則元器件選擇和布局導線布設規(guī)則印制板的抗電磁干擾設計6-4 SMB(Surface Mount Board)設計印制板

25、的組裝形式印制板的組裝形式元器件布局和THT元器件布局原則相同元件排列方向應注意：在采用貼片-波峰焊工藝時，片式元件和SOIC的引腳焊盤應垂直于印制板波峰焊時的運動方向，QFP器件(引腳中心距大于0.8mm以上)則應轉(zhuǎn)45角 元器件選擇和布局元器件布局和THT元器件布局原則相同元器件選擇和布局 導線布設規(guī)則 布線除應遵循THT布線原則外，還應遵守如下規(guī)則： （1）在滿足使用要求的前提下，選擇布線方式的順序為單層-雙層-多層。多層板上各層的走線應互相垂直，以減少耦合，切忌上下層走線對齊或平行。為了測試的方便，設計上應設定必要的斷點和測試點。（2）兩個連接盤之間的導線布設盡量短，敏感的信號、小信號

26、先走，以減少小信號的延遲與干擾。焊盤與較大面積導電區(qū)相連接時，應采用長度不小于0.5mm的細導線進行熱隔離，細導線寬度不小于0.13mm。 導線布設規(guī)則 布線除應遵循THT布線原則外，還應遵守如下（3）模擬電路的輸入線旁應布設接地線屏蔽；同一層導線的布設應分布均勻；各導線上的導電面積要相對均衡，以防板子翹曲。不同頻率的信號線中間應布設接地線隔開，避免發(fā)生信號串擾。（4）高速電路的多根I/O線以及差分放大器、平衡放大器等電路的I/O線長度應相等，以避免產(chǎn)生不必要的延遲或相移。（3）模擬電路的輸入線旁應布設接地線屏蔽；同一層導線的布設應（5）公共電源線和接地線盡量布設在靠近板的邊緣，并且分布在板的

27、兩面。多層板可在內(nèi)層設置電源層和地線層，通過金屬化孔與各層的電源線和接地線連接，內(nèi)層大面積的導線和電源線、地線應設計成網(wǎng)狀，可提高多層板層間結(jié)合力。（6）信號線應粗細一致，這樣有利于阻抗匹配，一般推薦線寬為0.2-0.3mm(8-12mil)，而對于電源地線則走線面積越大越好，可以減少干擾。對高頻信號最好用地線屏蔽，可以提高傳輸效果。（5）公共電源線和接地線盡量布設在靠近板的邊緣，并且分布在板 印制板的抗電磁干擾設計（1）可能相互產(chǎn)生影響或干擾的元器件，在布局時應盡量遠離或采取屏蔽措施。工作時電位差比較大的元器件或印制線，應加大相互之間的距離。（2）不同頻率的信號線，不要相互靠近平行布線；對高

28、頻信號線，應在其一側(cè)或兩側(cè)布設接地線進行屏蔽。（3）對于高頻、高速電路，應盡量設計成雙面和多層印制板。雙面板的一面布設信號線，另一面可以設計成接地面；多層板中可把易受干擾的信號線布置在地線層或電源層之間，對于微波電路用的帶狀線，傳輸信號線必須布設在兩接地層之間，并對其間的介質(zhì)層厚度按需要進行計算。（4）晶體管的基極印制線和高頻信號線應盡量設計得短。減少信號傳輸時的電磁干擾（5）數(shù)字電路與模擬電路不共用同一條地線，在與印制板對外地線連接處可以有一個公共接點。（6）不同頻率的元器件不共用同一條接地線，不同頻率的地線和電源線應分開布設。 印制板的抗電磁干擾設計（1）可能相互產(chǎn)生影響或干擾的元器6-5 SMB設計的具體要求1) 拼板