SMT产生与发展概况

1SMT技术基础与发展前景石家庄市东方科技中等专业学校2010.8.72一、几个基本概念SMC表面组装器件（SurfaceMountingComponents）SMD表面组装元件（SurfaceMountingDevice）SMT表面组装技术（SurfaceMountingTechnology）THT传统通孔插装技术（ThroughHolePackagingTechnology）PCB印刷电路板（PrintedCircuitBoard）3采用SMT技术的原因1.电子产品追求小型化，以前使用的穿孔插件元件已无法缩小2.电子产品功能更完整，所采用的集成电路(IC)已无穿孔元件，特别是大规模、高集成IC，不得不采用表面贴片元件3.产品批量化，生产自动化，厂方要以低成本高产量，出产优质产品以迎合顾客需求及加强市场竞争力4.电子元件的发展，集成电路(IC)的开发，半导体材料的多元应用5.电子科技革命势在必行，追逐国际潮流4二、SMT产生与发展概况（1）、SMT技术自20世纪60年代产生。飞利浦生产的用于手表的纽扣状微型器件。（2）、美国是世界上最早应用SMT的国家，一直重视在投资类电子产品和军事装备领域发挥SMT技术优势。（3）、日本在20世纪70年代从美国引进SMT技术并将之应用在消费类电子产品领域，并投入巨资大力加强基础材料、基础技术和推广应用方面的开发研究工作。1、SMT技术发展简史5二、SMT产生与发展概况（4）、欧洲各国SMT的起步较晚，但他们重视发展并有较好的工业基础，发展速度也很快，其发展水平仅次于日本和美国。（5）、我国SMT的应用起步于20世纪80年代初期，最初从美、日等国成套引进了SMT生产线用于彩电调谐器生产。（6）、20世纪80年代中期以来，SMT进入高速发展阶段，90年代初已成为完全成熟的新一代电路组装技术，并逐步取代通孔插装技术。6二、SMT产生与发展概况2、发展阶段划分与现状第一阶段（1960—1975）：小型化，混合集成电路计算器、石英表第二阶段（1976—1980）：减小体积，增强电路功能摄像机、录像机、数码相机第三阶段（1980—1995）：降低成本，大力发展生产设备，提高产品性价比超大规模集成电路现阶段（1995—至今）：微组装、高密度组装、立体组装技术现状：据国外资料报道，进入20世纪90年代以来，全球采用通孔组装技术的电子产品正以年ll％的速度下降，而采用SMT的电子产品正以8％的速度递增。到目前为止，日、美等国已有80％以上的电子产品采用了SMT。7三、特点专业化营销/品牌与制造分离EMS数字化自动化规模化输入定单——输出产品多学科交叉综合机、光、电、材、力、化、控、计、网、管高技术集成PCB、精密加工、特种加工、特种焊接、精密成形、SMT8三、特点1.组装密度高、电子产品体积小、重量轻，贴片元件的体积和重量只有传统插装元件的1/10左右，一般采用SMT之后，电子产品体积缩小40%~60%，重量减轻60%~80%。2.可靠性高、抗振能力强。焊点缺陷率低。3.高频特性好。减少了电磁和射频干扰。4.易于实现自动化，提高生产效率。5.降低成本达30%~50%。节省材料、能源、设备、人力、时间等。9四、与传统技术比较•安装技术的发展微型化的关键•短引线/无引线元器件10四、与传统技术比较1/8普通电阻0603电阻样品比较11四、与传统技术比较组装密度高、产品体积小、重量轻。一般体积缩小40%~60%，重量减轻60%~80%可靠性高，抗振能力强。高频特性好，减少了电磁和射频干扰。易于实现自动化，提高生产效率。12五、SMT有关的技术组成电子元件、集成电路的设计制造技术电子产品的电路设计技术电路板的制造技术自动贴装设备的设计制造技术电路装配制造工艺技术装配制造中使用的辅助材料的开发生产技术13五、SMT有关的技术组成14六、SMT表面贴装的步驟第一步为制造着想的产品设计（DFM,DesignforManufacture)第二步工艺流程的控制第三步焊接材料第四步丝印第五步黏合剂/环氧胶及滴胶第六步贴放元件第七步焊接第八步清洗第九步测试/检查第十步返工与修理15第一步为制造着想的产品设计（DFM,DesignforManufacture)虽然对DFM有各种的定义，但有一个基本点是为大家所认同的，那就是在新产品开发的构思阶段，DFM就必须有具体表现，以求在产品制造的阶段，以最短的周期、最低的成本，达到尽可能高的产量。16第二步工艺流程的控制随着作为销售市场上具有战略地位的英特网和电子商务的迅猛发展，OEM面临一个日趋激烈的竞争形势，产品开发和到位市场的时机正在戏剧性的缩短，边际利润的压力事实上已有增加。同时合约加工商(CM)发现客户要求在增加：生产必须具有资格并持有执照，产品上的电子元件必需有效用和有可追溯性。这样，文件的存档已成为必不可少的了。17第三步焊接材料理解锡膏及其如何工作，将对SMT过程的相互作用有更好的了解。适当的评估技术用来保证与锡膏相联系的生产线的最佳表现。18第四步丝印在表面贴片装配的回流焊接中，锡膏是元件引脚或端点和电路板上焊盘之间的连接介质。除了锡膏本身之外，丝印之中有各种因素，包括丝印机，丝印方法和丝印过程的各个参数。其中丝印过程是重点。19第五步黏合剂/环氧胶及滴胶必须明确规定黏合剂的稠密度、良好的胶点轮廓、良好的湿态和固化强度、胶点大小。使用CAD或其它方法来告诉自动设备在什么地方滴胶点。滴胶设备必需有适当的精度、速度和可重复性，以达到应用成本的平衡。一些典型的滴胶问题必须在工艺设计时预计到20第六步贴放元件今天的表面贴片设备不仅要能够准确贴放各种元件，而且要能够处理日益变小的元件包装。设备必须保持其机动性，来适应可能变成电子包装主流的新元件。设备使用者-OEM和CM-正面临激动人心的时刻，成功的关键在于贴片设备供应商满足顾客要求和在最短的时间内提交产品的能力。21第七步焊接批量回流焊接，过程参数控制，回流温度曲线的效果，氮气保护回流，温度测量和回流温度曲线优化。22第八步清洗清洗时常被描述成“非增值”过程，但这样现实吗？或者是太过简化，以致于阻碍了对复杂事物的仔细思考。没有可靠的产品和最低的成本，一个公司在今天的环球经济中无以生存。因此制造过程中的每一步都必须经过仔细检查以确保其有助于整个成功。23第九步测试/检查选择测试和检查的策略是基于板的复杂性，包括许多方面：表面贴片或通孔插件，单面或双面，元件数量（包括密脚），焊点，电气与外观特性，这里，重点集中在元件与焊点数量。24第十步返工与修理不把返工看作“必须的不幸”，开明的管理者明白，正确的工具和改进的技术员培训的结合，可使返工成为整个装配工序中一个高效和有经济效益的步骤。25七、元器件与工艺简介特征：无引线－－小型化26七、元器件与工艺简介20120805）—1608（0603)—1005（0402）—0603（0201）—0402（?）两种称呼－公/英封装代号：L-W例1608（公制）L=1.6mm（60mil)W=0.8mm（30mil）（0603）英制尺寸极限27片式元件的安装间距与1005片间距0.20603片间距0.1安装成本28（2）集成电路的历程·工艺线（特征线）的进化微电子—纳电子1.0—0.8—0.65—0.5—0.35—0.25—0.18—0.13—0.1—0.09—0.07圆片（晶圆）29节距（引线间距leadpitch）的演变THT2.541.89SMT1.27—1.0—0.8—0.65—0.5—0.4—0.330·常用封装（1）SOP（SmallOutlinePackage）小外形封装QFP（QuadFlatPackage）方形扁平封装PLCC（PlasticLeadedChipCarrier）塑封引线芯片载体SOPQFPPLCC31常用封装（2）COB（ChipOnBoard）板载芯片bondingBGA（ballgridarray）球栅阵列32样品133样品234SMB（～board）（1）表面贴装对PCB的要求比THT高一个数量级以上·外观要求高·热膨胀系数小，导热系数高·耐热性要求·铜箔的粘合强度高·抗弯曲强度：·电性能要求：介电常数，绝缘性能·耐清洗35SMB设计焊盘形位/相互间距精度/布线规则等要求36印制板的组装形式组装方式示意图电路基板焊接方式特征单面表面组装AB单面PCB陶瓷基板单面再流焊工艺简单，适用于小型、薄型简单电路全表面组装双面表面组装AB双面PCB陶瓷基板双面再流焊高密度组装、薄型化SMD和THC都在A面AB双面PCB先A面再流焊，后B面波峰焊一般采用先贴后插，工艺简单单面混装THC在A面，SMD在B面AB单面PCBB面波峰焊PCB成本低，工艺简单，先贴后插。如采用先插后贴，工艺复杂。THC在A面，A、B两面都有SMDAB双面PCB先A面再流焊，后B面波峰焊适合高密度组装双面混装A、B两面都有SMD和THCAB双面PCB先A面再流焊，后B面波峰焊，B面插装件后附工艺复杂，很少采用37电子连接方式与SMT焊接机械方式螺/铆/绕/插/搭接焊接方式熔/压/钎化学方式胶接38钎焊特点钎料熔点低于焊件。加热到钎料熔化，润湿焊件。焊件过程焊件不熔化。焊接过程需要加焊剂。（清除氧化层）焊接过程可逆。－－解焊铜焊根据钎料银焊锡焊39定量－－润湿角焊点的润湿角Cu----Pb/Sn20度40焊接强度与润湿角Wa=Pls(1+cosθ）Wa附着功（焊接强度）Pls液体与固体之间界面张力θ润湿角41表面贴装焊接（再流焊）焊锡膏加热润湿焊件焊锡膏焊锡膏平面图4243444546结合层成分固溶体+金属化合物47八、简单工艺流程供给机→印刷机→点胶机→装着机→回流炉→检验→返修48八、简单工艺流程49八、简单工艺流程50八、简单工艺流程51◆IT是朝阳产业，电子制造业是IT的核◆人类对产品小型化，多功能的追求无止境。◆世界制造业向中国转移。◆硅片－－10年SMT无限与时俱进九、SMT发展前景