搜索
第一节：SMT概述1.1.什么是SMT技术表面组装技术（SurfaceMountedTechnology，简称SMT）又称为表面贴装技术，是指将片式元器件直接装贴、焊接在印制电路板指定位置的自动化装联技术，如图1-1所示。SMT是在通孔插装技术（ThroughHoleTechnology，简称THT）的基础上发展而来的，从技术角度上讲，SMT是一个复杂的系统工程，它集元器件、印制板、SMT设计、组装工艺、设备、材料和检测等技术，图1-2所示为表面组装技术体系。表面贴装元件（SurfaceMountComponents，简称SMC）和表面贴装器件（SurfaceMountDevices，简称SMD）是SMT的基础。基板是元器件互连的结构件，在保证电子组装的电气性能和可靠性方面起着重要作用。组装工艺和设备是实现SMT产品的工具和手段，决定着生产率和质量成果。检测技术则是表面组装产品质量的重要保证。1.2SMT基本工艺SMT生产工艺一般包括焊膏印刷、贴片、回流焊、检测等四个环节。SMT生产工艺按元器件的装贴方式可以分为纯SMT装联工艺和混合装联工艺；按线路板元件分布可以分为单面和双面工艺；按元件粘接到线路板上的方法可以分为锡膏工艺和红胶工艺；按照焊接方式可以分为回流焊工艺和波峰焊工艺。下面主要介绍锡膏工艺和红胶工艺。1.锡膏工艺先将适量的焊锡膏印刷到印制电路板的焊盘上,再将片式元器件贴放在印制电路板表面规定的位置上,最后将贴装好元器件的印制电路板放在回流焊设备的传送带上,从回流焊炉入口到出口，大约需要5分钟就可完成了干燥、预热、熔化、冷却等全部焊接过程。表1-2锡膏工艺工艺环节工艺设备作业内容印刷锡膏印刷机将焊膏或贴片胶漏印到PCB的焊盘上，为元器件的焊接做准备。贴装贴片机将表面组装元器件准确安装到PCB的固定位置上。回流焊接回流焊炉将焊膏融化，使表面组装元器件与PCB板牢固粘接在一起。检测自动光学检测仪、功能测试仪等对组装好的PCB板进行焊接质量和装配质量的检测。所用设备位置，根据检测的需要，可以配置在生产线合适的地方。返修烙铁、返修工作站对检测出现故障的PCB板进行返工。2．红胶工艺先将微量的贴片胶(红胶)印刷或滴涂到印制电路板相应置(注意：贴片胶不能污染印制电路板焊盘和元器件端头),再将片式元器件贴放在印制电路板表面规定的位置上,让贴装好元器件的印制电路板进行胶固化。固化后的元器件被牢固地粘接在印制电路板上,然后插装分立元器件,最后与插装元器件同时进行波峰焊接。红胶工艺流程如表1-3所示。混合（SMD和THT）装联工艺通常采用红胶工艺。表1-3红胶工艺环节工艺设备作业内容印刷锡膏印刷机或者点胶机将贴片胶印刷到PCB的固定位置上，其主要作用是将元器件固定到PCB板上。贴装贴片机将表面组装元器件准确贴放到PCB固定位置上。固化回流焊/固化炉将贴片胶固化，从而使表面组装元器件与PCB板牢固粘接在一起，再经过波峰焊无需治具遮蔽元件可与插件物料混合装配过波峰焊。检测对装贴好的PCB板进行外观检测焊接波峰焊机贴片元器件和通孔元器件进行波峰焊接返修对检测出现故障的PCB板进行返工。1.3SMT组装方式表面贴装技术（SMT）的组装方式及其工艺流程主要取决于表面组装组件(SurfaceMountAssembly，简称SMA)类型、元器件种类和组装设备条件。SMT的组装方式大体上可分为全表面组装、单面混装和双面混装3种类型共6种组装方式，如表1-4所示。对于不同类型的SMA，其组装方式有所不同。对于同一种类型的SMA，其组装方式也可以有所不同。表1-4SMT组装方式组装方式示意图电路基板元器件特征纯表面组装单面表面组装单面PCB表面组装元器件工艺简单、适用于小型、薄型简单电路双面表面组装双面PCB表面组装元器件高密度组装、薄型化单面混装SMD和THC都在A面双面PCB表面组装元器件和通孔插装元器件一般采用先贴后插，工艺简单。THC在A面SMD在B面单面PCB表面组装元器件和通孔插装元器件PCB成本低，工艺简单，先贴后插。双面混装THC在A面，A、B两面都有SMD双面PCB表面组装元器件和通孔插装元器件适合高密度组装A、B两面都有SMD和THC双面PCB表面组装元器件和通孔插装元器件工艺复杂，尽量不采用1.4SMT设备SMT最基本的生产工艺一般包括焊膏印刷、贴片和回流焊等三个步骤，所以要组成一条最基本的SMT生产线，必然包括完成以上工艺步骤的设备：上板机、印刷机、贴片机和回流焊炉。1．上板机（1）功能：将放置在料框中的PCB板一块接一块送到印刷机。（2）组成结构:自动上板机由框架、升板系统、推板系统、调偏系统、托辊、定位架、控制系统等几部分组成。自动上板机的优点在于无需专用设备基础，放置在硬化平地上即可与送板机配套使用，减轻了操作工人的劳动强度，提高了工作效率，具有操作使用灵活、性能可靠、适用范围广等特点。图1-6为自动上板机。2．焊膏印刷机（1）功能：焊膏印刷机是用来印刷焊膏或贴片胶的，其功能是将焊膏或贴片胶正确地通过钢网板漏印到印制板相应的位置上。（2）组成结构：焊膏印刷机由网板、刮刀、印刷工作台等构成。3．SMT贴片机（1）功能：贴片机的作用是把贴片元器件按照事先编制好的程序，通过供料器将元器件从包装中取出，并精确的贴装到印制板相应的位置上。（2）组成结构：贴片机品牌繁多、结构形式多样，型号规格不一，具体结构存在一定差异，但组成结构基本相同，主要由机架（设备本体）、电路板传送机构与定位装置、贴片头及其运动控制系统、视觉定位系统、电力伺服系统、气动系统、计算机操作系统等组成，。(3)贴片机的种类：贴片机按结构形式大致可分为动臂拱架型、转塔式、复合式和大型平行系统等类型。4．回流焊机（1）功能：回流焊机主要用于各类表面组装的元器件的焊接，其作用是通过重新熔化预先分配到印制板焊盘上的膏状软钎焊料，实现表面组装元器件焊端或引脚与印制板焊盘之间机械与电气连接。回流焊接的焊料是焊锡膏，贴装好元器件的PCB板进入回流焊设备。传送系统带动电路板通过回流焊设备里各个设定的温度区域，焊锡膏经过干燥、预热、熔化、润湿、冷却，将元器件焊接到印制板上。回流焊的核心环节是利用外部加热源加热，使焊料熔化而再次流动润湿，完成电路板的焊接过程。（2）组成结构：热风回流焊炉总体结构主要分为加热区，冷却区，炉内气体循环装置，废气排放装置以及PCB传送等五大主体部分。回流焊炉的温区，通常有四个功能区，分别为预热区、恒温区、回流区（再流）和冷却区。预热区：焊接对象从室温逐步加热至150℃左右的区域，缩小与回流焊过程的温差，焊锡膏中的溶剂被挥发。恒温区：温度维持在150-160℃，焊锡膏中的活性剂开始作用，去除焊接对象表面的氧化层。回流区：温度逐步上升，超过焊锡膏熔点温度30%--40%，峰值温度达到220--230℃的时间在10s以上，焊锡膏完全熔化并润湿元器件焊端与焊盘。冷却区：焊接对象降温，形成焊点，完成焊接。第二节：PCB与贴片元器件2.1.印制电路板印制电路板（PrintedCircuitBoard，简称PCB）在电子设备中是电子元器件的载体，提供机械支撑和电气连接，并保证电子产品的电气、热和机械性能的可靠性。为自动焊锡提供阻焊图形，为电子元器件安装、检查、维修提供识别字符和图形。PCB板由焊盘、导线、丝印、绝缘漆、定位孔、导通孔、贯穿孔等要素构成：（1）焊盘：焊盘是电路板上用来焊接元器件或引线的铜箔,经过回焊炉将锡膏熔解或过波峰焊后对零件进行固定；（2）导线：用于连接电路板上各种元件的引脚，完成各个元件之间电信号的连接；（3）丝印：也即白油，文字印刷标明零件的名称、位置、方向。PCB上有产品型号、版本、厂商标志和生产批号等；（4）绝缘漆：绝缘漆作用是绝缘、阻焊、防止PCB板面被污染，黄油和绿油偏多；（5）导通孔：PCB上充满或涂上金属的小洞，它可以与两面的导线相连接，又称VIA孔；（6）贯通孔：用于插装通孔元器件；（7）定位孔：用于将PCB固定在电子设备中。2.2PCB的分类PCB按印刷版电路层数可分为单面板、双面板、多层板；按基板材质分有刚性PCB、柔性PCB(挠性板)、刚柔结合PCB(刚挠结合板)等。与此同时，印制板继续朝着高精度、高密度和高可靠性方向发展，体积不断缩小，、成本不断减轻，而性能却不断提高，使得印制板在未来电子设备地生产过程中，仍然保持着强大的生命力。2.3PCB的基板材料覆铜板（CopperCladLaminates，简称CCL）是PCB的基材，它是用增强材料，浸以树脂胶黏剂，通过烘干、裁剪、叠合成坯料，然后覆上铜箔，用钢板作为模具，在热压机中经高温高压成形加工而制成的。一般用来制作多层板的半固化片，是覆铜板在制作过程中的半成品，多为玻璃布浸以树脂，经干燥加工而成。如图2-5所示，是多层PCB板组成的示意图。PCB基板材料，可分为纸基、玻璃布基、复合材料基(CompositeEpoxyMaterial，简称CEM)、特殊材料基(陶瓷、金属芯基等)四大类，如表2-1所示。按基板所采用的树脂胶黏剂不同进行分类，常见的纸基CCL有：酚醛树脂(XPc、XxxPC、FR-1、FR-2等)、环氧树脂(FR-3)、聚酯树脂等各种类型。常见的玻璃纤维布基CCL有环氧树脂(FR24、FR-5)，它是目前使用最广泛的玻璃纤维布基类型。另外，还有其他特殊性树脂，如双马来酰亚胺改性三嗪树脂(BT)、聚酰亚胺树脂(PI)、二亚苯基醚树脂(PPO)、马来酸酐亚胺—苯乙烯树脂(MS)、聚氰酸酯树脂、聚烯烃树脂等。表2-1PCB基材的分类PCB类型非阻燃型阻燃型（V-0、V-1）刚性板纸基板XPC、XXXPCFR-1、FR-2、FR-3复合基板CEM-2、CEM-4CEM-1、CEM-3CEM-5玻纤布基板G-10、G-11FR-4、FR-5PI板、PTFE板、BT板、PPE（PPO）板、CE板等。涂树脂铜箔（RCC）、金属基板、陶瓷基板等。挠性板聚酯薄膜挠性覆铜板、聚酰亚胺薄膜挠性覆铜板2.4贴片元器件（SMC/SMD）2.4.1SMC/SMD的封装封装（Package）就是指把硅片上的电路管脚,用导线接引到外部接头处,以便与其它器件连接。封装形式是指安装半导体集成电路芯片用的外壳，它不仅起着安装、固定、密封、保护芯片及增强电热性能等方面的作用，而且还通过芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上，这些引脚又通过印刷电路板上的导线与其它器件相连接，从而实现内部芯片与外部电路的连接。1．标准封装（1）无源片式元件（CHIP）长方形无源器件称为“CHIP”片式元器件，它的体积小、重量轻、抗冲击性和抗震性好、寄生损耗小，被广泛应用于各类电子产品中。主要用于电阻、电容、电感等元件，主要特点是没有突出的引脚。无源片式元件用两种尺寸代码来表示。一种尺寸代码是由4位数字表示的EIA(美国电子工业协会)代码，前两位与后两位分别表示电阻的长与宽，以英寸为单位。我们常说的0603封装就是指英制代码。另一种是米制代码，也由4位数字表示，其单位为毫米。英制的1005，0201、0402、0603、0805、1206片状元件，相当于公制的0402、0603、1005、1608、2012、3216（mm）元件，通常使用的都是英制标注，下表列出贴片电阻封装英制和公制的关系及详细的尺。（2）柱状封装元件（MELF）主要用于二极管、电阻、电感、陶瓷或钽电容等。焊接端头为圆柱体金属成份，如银、金或钯银合金等，易滚动，如图2-10。图2-10柱状元件（3）小外形晶体管（SOT，SmallOutlineTransistor）主要用于二极管、三极管、达林顿管等。引出端特点是分列于元器件对称的两端，引脚为“一”和“L”形，基本分为对称与不对称两类，有以下几个系列SOT23、SOT89、SOT223等。（4）小外形封装(SOP,SmallOutlinePackage)SOP封装主要用于中小规模集成电路。引出端特点是对称分列于元器件的两边，引脚形态基本分为“L”与“鸥翼”（Gullwing）、“J”、“I”等四类，