表面安裝技術(shù)課件

第八章表面安裝技術(shù)(一)

8.1表面安裝元器件

8.2表面安裝印制電路板

8.3表面安裝工藝流程

學(xué)時(shí)數(shù)：2課時(shí)

什么是“表面安裝技術(shù)”（P115）(SurfaceMountingTechnology)(簡(jiǎn)稱SMT)它是將電子元器件直接安裝在印制電路板的表面，它的主要特征是元器件是無(wú)引線或短引線，元器件主體與焊點(diǎn)均處在印制電路板的同一側(cè)面。

表面安裝技術(shù)主要具有下列的優(yōu)點(diǎn)：減少了印制板面積(可節(jié)省面積60—70%)減輕了重量(可減輕重量70—80%)；安裝容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；由于采用了膏狀焊料的焊接技術(shù)，提高了產(chǎn)品的焊接質(zhì)量和可靠性；減小了寄生電容和寄生電感

。

電阻電容集成電路電位器

8.1.1電阻器（P115）

1.矩形電阻器：

電阻基體：氧化鋁陶瓷基板；

基體表面：印刷電阻漿料，燒結(jié)形成電阻膜，刻出圖形調(diào)整阻值；

電阻膜表面：覆蓋玻璃釉保護(hù)層，

兩側(cè)端頭：三層結(jié)構(gòu)。

電阻基體：氧化鋁磁棒；基體表面：被覆電阻膜(碳膜或金屬膜)，印刷電阻漿料，燒結(jié)形成電阻膜，刻槽調(diào)整阻值；電阻膜表面：覆蓋保護(hù)漆；兩側(cè)端頭：壓裝金屬帽蓋。3.小型電阻網(wǎng)絡(luò)（P116）

將多個(gè)片狀矩形電阻按不同的方式連接組成一個(gè)組合元件。

電路連接方式：A、B、C、D、E、F六種形式；

封裝結(jié)構(gòu)：是采用小外型集成電路的封裝形式4.電位器（P116）

適用于SMT的微調(diào)電位器按結(jié)構(gòu)可分為敞開(kāi)式和密封式兩類。

1.多層片狀瓷介電容器（獨(dú)石電容）（P117）

(簡(jiǎn)稱:MLC)

絕緣介質(zhì)：陶瓷膜片

金屬極板：金屬（白金、鈀或銀）的漿料印刷在膜片上，經(jīng)疊片(采用交替層疊的形式)、燒結(jié)成一個(gè)整體，根據(jù)容量的需要，少則二層，多則數(shù)十層,甚至上百層。

端頭：三層結(jié)構(gòu)。2.片狀鋁電解電容器（P117）

陽(yáng)極：高純度的鋁箔經(jīng)電解腐蝕形成高倍率的表面；

陰極：低純度的鋁箔經(jīng)電解腐蝕形成高倍率的表面；

介質(zhì)：在陽(yáng)極箔表面生成的氧化鋁薄膜；芯子：電解紙夾于陽(yáng)陰箔之間卷繞形成，由電解液浸透后密封在外殼內(nèi)。矩形與圓柱型兩種：

圓柱形是采用鋁外殼、底部裝有耐熱樹(shù)脂底座的結(jié)構(gòu)。

矩形是采用在鋁殼外再用樹(shù)脂封裝的雙層結(jié)構(gòu)鋁電解常被大容量的電容器所采用。片狀鉭電解電容器有三種類型：裸片型、模塑型和端帽型。

4.片狀薄膜電容器（P118）絕緣介質(zhì)：有機(jī)介質(zhì)薄膜

金屬極板：在有機(jī)薄膜雙側(cè)噴涂的鋁金屬；芯子：在鋁金屬薄膜上覆蓋樹(shù)脂薄膜。后通過(guò)卷繞方式形成多層電極（十層,甚至上百層）。

端頭：內(nèi)層銅鋅合金外層錫鉛合金5.片狀云母電容器（P118）

絕緣介質(zhì)：天然云母片；

金屬極板：將銀印刷在云母片上；

芯子：經(jīng)疊片、熱壓形成電容體；

端頭：三層結(jié)構(gòu)。1.繞線型電感器（P118）

它是將導(dǎo)線纏繞在芯狀材料上，外表面涂敷環(huán)氧樹(shù)脂后用模塑殼體封裝。2.多層型電感器（P119）

它由鐵氧體漿料和導(dǎo)電漿料交替印刷多層，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)形成具有閉合電路的整體。用模塑殼體封裝。8.1.4小外型封裝晶體管（P119）

(SmallOutlineTransistor)小外型封裝晶體管又稱作微型片狀晶體管，常用的封裝形式有四種。1.SOT—23型：它有三條“翼型”短引線。2.SOT—143型結(jié)構(gòu)與SOT—23型相仿，不同的是有四條“翼型”短引線。4.TO—252型（P119）

適用于大功率晶體管，在管子的一側(cè)有三條較粗的引線，芯片貼在散熱銅片上。8.1.5集成電路

（P120）Integrationcircuit大規(guī)模集成電路：LargeScaleIC（簡(jiǎn)稱：LSI）超大規(guī)模集成電路：UltraLSIC（簡(jiǎn)稱：USI）

1.小外型塑料封裝（SmallOutlinePackage）(簡(jiǎn)稱:SOP或SOIC)引線形狀：翼型、J型、I型；引線間距（引線數(shù))：1.27mm(8-28條)

1.0mm(32條)、0.76mm(40-56條)

(2)陶瓷無(wú)引線封裝（LeadlessCeramicChipCarrier）(簡(jiǎn)稱:LCCC)（P120）它的特點(diǎn)是：無(wú)引線引出端是陶瓷外殼四側(cè)的鍍金凹槽(常被稱作：城堡式)，凹槽的中心距有1.0mm、1.27mm兩種。3.方型扁平封裝（QuadFlatPackage）

（P120）它是專為小引線距（又稱細(xì)間距）表面安裝集成電路而研制的。引線形狀：帶有翼型引線的稱為QFP；帶有J型引線的稱為QFJ。引線間距：0.65mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm、0.25mm。引線數(shù)范圍：80—500條。

4.球柵陣列封裝（P121）

(BallGridArray)(簡(jiǎn)稱:BGA)集成電路的引線從封裝主體的四側(cè)又?jǐn)U展到整個(gè)平面，有效地解決了QFP的引線間距縮小到極限的問(wèn)題，被稱為新型的封裝技術(shù)。

結(jié)構(gòu)：在基板(塑料、陶瓷或載帶)的背面按陣列方式制造出球形觸點(diǎn)代替引線，在基板的正面裝配芯片。特點(diǎn)：減小了封裝尺寸，明顯擴(kuò)大了電路功能。如:同樣封裝尺寸為20mm20mm、引間距為0.5mm的QFP的器件I/O數(shù)為156個(gè)，而BGA器件為1521個(gè)。

發(fā)展方向：進(jìn)一步縮小,其尺寸約為芯片的1-1.2倍,被稱作“芯片尺寸封裝”（簡(jiǎn)稱：CSP或BGA）

5.裸芯片組裝（P119）

隨著組裝密度和IC的集成度的不斷提高，為適應(yīng)這種趨勢(shì)，IC的裸芯片組裝形式應(yīng)運(yùn)而生，并得到廣泛應(yīng)用。它是將大規(guī)模集成電路的芯片直接焊接在電路基板上，焊接方法有下列幾種。板載芯片(簡(jiǎn)稱:COB)COB是將裸芯片直接粘在電路基板上，用引線鍵合達(dá)到芯片與SMB的連接，然后用灌封材料包封，這種形式主要用在消費(fèi)類電子產(chǎn)品中。載帶自動(dòng)鍵合(簡(jiǎn)稱:TAB)

（P121）

載帶：基材為聚酰亞胺薄膜，表面覆蓋上銅箔后，用化學(xué)法腐蝕出精細(xì)的引線圖形。

芯片：在引出點(diǎn)上鍍Au、Cu或Sn/Pn合金，形成高度為20-30m的凸點(diǎn)電極。

組裝方法：芯片粘貼在載帶上，將凸點(diǎn)電極與載帶的引線連接，然用樹(shù)脂封裝。它適用于大批量自化生產(chǎn)。TAB的引線間距可較QFP進(jìn)一步縮小至0.2mm或更細(xì)。倒裝芯片(FlipChip)(簡(jiǎn)稱:FC)

（P121）

芯片：制成凸點(diǎn)電極；

組裝方法：將裸芯片倒置在SMB基板上(芯片凸點(diǎn)電極與SMB上相應(yīng)的焊接部位對(duì)準(zhǔn))，用再流焊連接。

發(fā)展方向：倒裝芯片的互連技術(shù)，由于焊點(diǎn)可分布在裸芯片全表面，并直接與基板焊盤連接，更適應(yīng)微組裝技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，是目前研究和發(fā)展最為活躍的一種裸芯片組裝技術(shù)。8.1.6封裝的主要特性（P122）

1.引腳共面度引腳共面度是表示元器件所有引腳的底部是否處于同一平面的參數(shù),它是影響裝聯(lián)質(zhì)量的重要指標(biāo)。

引線共面度的要求是：將器件放置在平面上，所有引線與平面的間隙應(yīng)小于0.1mm。2.引腳結(jié)構(gòu)（P123）

翼形結(jié)構(gòu)：更符合未來(lái)朝著引腳薄、窄、細(xì)間距的方向發(fā)展，適合于安裝位置較低的場(chǎng)合，能適各種焊接方法，但缺點(diǎn)是引腳無(wú)緩沖余地，在振動(dòng)應(yīng)力下易損傷。

J形結(jié)構(gòu)：基板利用率高，安裝更堅(jiān)固，抗振性強(qiáng)，但安裝厚度較高。

I形結(jié)構(gòu)：并不常用，它是由插裝形式的元器件截?cái)嘁_形成。

3.封裝可靠性

（P123）

在再流焊期間封裝開(kāi)裂問(wèn)題，使器件的長(zhǎng)期可靠性下降。4.封裝尺寸標(biāo)準(zhǔn)化（P123）

公差的變化范圍大，給SMB焊盤設(shè)計(jì)及制造藝造成很大困難，強(qiáng)調(diào)封裝尺寸的標(biāo)準(zhǔn)化是發(fā)展SMT的當(dāng)務(wù)之急。

8.2表面安裝印制電路板(簡(jiǎn)稱SMB)(P123)8.2.1SMB的主要特點(diǎn):（P124）1.高密度隨著SMC引線間距由1.27mm向0.762mm→0.635mm→0.508mm→0.381mm→0.305mm直至0.1mm的過(guò)渡，

SMB發(fā)展到五級(jí)布線密度，即:在1.27mm中心距的焊盤間允許通過(guò)三條布線,在2.54mm中心距的焊盤間允許通過(guò)四條線布線(線寬和線間距均為0.1mm),并還在向五條布線的方向發(fā)展。

2.小孔徑在SMT中，由于SMB上的大多數(shù)金屬化孔不再用來(lái)裝插元器件，而是用來(lái)實(shí)現(xiàn)各層電路的貫穿連接，SMB的金屬化通孔直徑一般在向0.6

0.3mm0.1mm的方向發(fā)展。3.多層數(shù)SMB不僅適用于單、雙面板，而且在高密度布線的多層板上也獲得了大量的應(yīng)用?，F(xiàn)代大型電子計(jì)算機(jī)中用多層SMB十分普遍，層數(shù)最高的可達(dá)近百層。4.高板厚孔徑比

PCB的板厚與孔徑之比一般在3以下，而SMB普遍在5以上，甚至高達(dá)21。這給SMB的孔金屬化增加了難度。5.優(yōu)良的傳輸特性由于SMT廣泛應(yīng)用于高頻、高速信號(hào)傳輸?shù)碾娮赢a(chǎn)品中，電路的工作頻率由100MHz向1000MHz，甚至更高的頻段發(fā)展。6.高平整高光潔度SMB在焊接前的靜態(tài)翹曲度要求小于0.3%。7.尺寸穩(wěn)定性好基材的熱膨脹系數(shù)(CTE)是SMB設(shè)計(jì)、選材時(shí)必須考慮的重要因素之一。

8.3表面安裝的工藝流程(P128)

8.3.1表面安裝組件的類型:表面安裝組件(SurfaceMountingAssembly)(簡(jiǎn)稱：SMA)類型：

全表面安裝(Ⅰ型)

雙面混裝(Ⅱ型)

單面混裝(Ⅲ型)

1.全表面安裝(Ⅰ型)：（P128）

全部采用表面安裝元器件，安裝的印制電路板是單面或雙面板.2.雙面混裝(Ⅱ型)：

（P128）

表面安裝元器件和有引線元器件混合使用，印制電路板是雙面板。3.單面混裝(Ⅲ型)：

（P128）