表面安裝技術(shù)

1、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)時數(shù)：2課時,什么是“表面安裝技術(shù)” （P115） ( Surface Mounting Technology)(簡稱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引線或短引線，元器件主體與焊點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： 減少了印制板面積(可節(jié)省面積6070%) 減輕了重量(可減輕重量7080%) ； 安裝容易實現(xiàn)自動化； 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 。,8.1表

2、面安裝元器件(簡稱SMC)(P115),表面安裝元器件又稱為片狀元件，片狀元件主要特點：尺寸小；重量輕; 形狀標(biāo)準(zhǔn)化; 無引線或短引線；適合在印制板上進(jìn)行表面安裝。,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：覆蓋玻璃釉保護層， 兩側(cè)端頭：三層結(jié)構(gòu)。,2.圓柱形電阻器(簡稱MELF)（P116）,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：覆蓋保護漆； 兩側(cè)端頭：壓裝金屬帽蓋。,

3、3.小型電阻網(wǎng)絡(luò)（P116） 將多個片狀矩形電阻按不同的方式連接組成一個組合元件。 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)可分為敞開式 和密封式兩類。,8.1.2 電容器（P117） 表面安裝用電容器簡稱片狀電容器，從目前應(yīng)用情況來看，適用于表面安裝的電容器已發(fā)展到數(shù)百種型號，主要有下列品種： 多層片狀瓷介電容器 （占 80%） 鉭電解電容器 鋁電解電容器 有機薄膜電容器（較少） 云母電容器電容器（較少）,1.多層片狀瓷介電容器（獨石電容）（P117） (簡稱:MLC) 絕緣介質(zhì)：陶瓷膜

4、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)：在陽極箔表面生成的氧化鋁薄膜； 芯子：電解紙夾于陽 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、底部裝有耐熱樹脂底座的結(jié)構(gòu)。 矩形是采用在鋁殼外再用樹脂封裝的雙層結(jié)構(gòu) 鋁電解常被大容量的電容器所采用。,3.片狀鉭電解電容器（P117）

5、陽極：以高純度的鉭金屬粉末，與粘合劑混合后，加壓成型、經(jīng)燒結(jié)形成多孔性的燒結(jié)體； 絕緣介質(zhì)：陽極表面生成的氧化鉭； 陰極：絕緣介質(zhì)表面被覆二氧化錳層,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)：有機介質(zhì)薄膜 金屬極板：在有機薄膜雙側(cè)噴涂的鋁金屬； 芯子：在鋁金屬薄膜上覆蓋樹脂薄膜。后通過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)。,8.1.3 電感器（P118） 片狀電感

6、器是繼片狀電阻器、片狀電容器之后迅速發(fā)展起來的一種新型無源元件，它的種類很多。 按形狀可分為:矩形和圓拄型； 按結(jié)構(gòu)可分為：繞線型、多層型和卷繞型。 目前用量較大的是前兩種。,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） (Small Outline Transistor) 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.SOT23型：它有三條“翼型”短引線。 2

7、.SOT143型 結(jié)構(gòu)與SOT23 型相仿， 不同的是有四條 “翼型”短引線。,3. SOT89型（P119） 適用于中功率的晶體管(300mw2w)，它的三條短引線是從管子的同一側(cè)引出。,4. TO252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） Integration circuit 大規(guī)模集成電路：Large Scale IC（簡稱：LSI） 超大規(guī)模集成電路：Ultra LSIC （簡稱：USI） 1.小外型塑料封裝 （Small Outline Package）(簡稱:SOP或SOIC) 引線形狀： 翼型

8、、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.芯片載體封裝（P120） 為適應(yīng)SMT高密度的需要，集成電路的引線由兩側(cè)發(fā)展到四側(cè)，這種在封裝主體四側(cè)都有引線的形式稱為芯片載體,通常有塑料及陶瓷封裝兩大類。 (1)塑料有引線封裝（Plastic Leaded Chip Carrier）(簡稱:PLCC) 引線形狀：J型 引線間距：1.27mm 引線數(shù)：18 - 84條,(2)陶瓷無引線封裝（Leadless Ceramic Chip Carrier）(簡稱:LCCC) （P120） 它的特點是： 無引線 引出端是

9、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（Quad Flat Package） （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： 80500條。,4.球柵陣列封裝（P121） (Ball Grid Array)(簡稱:BGA) 集成電路的引線從封裝主體的四側(cè)又?jǐn)U展到整個平面，有效地解決了QFP的引線間距縮小到極限的問題，被稱為新型的封裝技

10、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 點代替引線，在基板 的正面裝配芯片。 特點：減小了封裝尺寸，明顯擴大了電路功能。如:同樣封裝尺寸為20mm 20mm、引間距為0.5mm的QFP的器件I/O數(shù)為156個，而BGA器件為1521個。 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，IC的裸芯片組裝形式應(yīng)運而生，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(簡稱:COB)

11、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類電子產(chǎn)品中。,載帶自動鍵合(簡稱: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：在引出點上鍍Au、Cu或Sn/Pn合金，形成高度為20-30m的凸點電極。 組裝方法：芯片粘貼在載帶上，將凸點電極與載帶的引線連接，然用樹脂封裝。 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(Flip Chip)(簡稱:FC) （P121） 芯片：制成凸點電極； 組裝方法：將裸芯片倒置在SMB基板

12、上(芯片凸點電極與SMB上相應(yīng)的焊接部位對準(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，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合，能適各種焊接方法，但缺點是引腳無緩沖余地，在振

13、動應(yīng)力下易損傷。 J形結(jié)構(gòu)：基板利用率高，安裝更堅固，抗振性強，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斷引腳形成。,3.封裝可靠性 （P123） 在再流焊期間封裝開裂問題，使器件的長期可靠性下降。 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)計及制造藝造成很大困難，強調(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(簡稱SMB)(P123),8.2.1 SMB的主要特點: （P124） 1.高密度 隨著SMC引線間距由1.27mm向0.762mm0.635mm0.508mm0.381mm0.305mm直至0.1mm的過渡， SMB

14、發(fā)展到五級布線密度，即:在1.27 mm中心距的焊盤間允許通過三條布線, 在2.54mm中心距的焊盤間允許通過四條線布線(線寬和線間距均為0.1 mm),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)金屬化孔不再用來裝插元器件，而是用來實現(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 0.3mm 0.1mm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)代大型電子計算機中用多層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)

15、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、選材時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(Surface Mounting Assembly) (簡稱：SMA) 類型： 全表面安裝(型) 雙面混裝 (型) 單面混裝(型) ,1.全表面安裝(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(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。,