SMT技术52332712

2019/8/21IntroductionofSMT*OUTLINE•SurfaceMountComponent(SMC)•SurfaceMountDevice(SMD)PrintedCircuitBoardSurfaceMountDesignSMT方法、材料和工艺*2019/8/22一种现代的电路板组装技术，它实现了电子产品组装的小型化、高可靠性、高密度、低成本和生产自动化。目前，先进的电子产品特别是在计算机及通讯类电子产品组装中，已普遍采用表面贴装技术。表面贴装技术(SurfaceMountTechnology)AHistoricalPerspectiveofSMT2019/8/23表面贴装元件具备的条件元件的形状适合于自动化表面贴装尺寸，形状在标准化后具有互换性有良好的尺寸精度适应于流水或非流水作业有一定的机械强度可承受有机溶液的洗涤可执行零散包装又适应编带包装耐焊接热应符合相应的规定SMC&SMD2019/8/24表面贴装元件的种类有源元件（陶瓷封装）无源元件单片陶瓷电容钽电容厚膜电阻器薄膜电阻器轴式电阻器CLCC（ceramicleadedchipcarrier）陶瓷密封带引线芯片载体DIP（dual-in-linepackage）双列直插封装SOP（smalloutlinepackage）小尺寸封装QFP(quadflatpackage)四面引线扁平封装BGA(ballgridarray)球栅阵列SMCSMD2019/8/25阻容元件识别方法Chip阻容元件IC集成电路英制名称公制mm英制名称公制mm120608050603040202013.2×1.650302525121.270.80.650.50.32.0×1.251.6×0.81.0×0.50.6×0.3元件尺寸公英制换算(1m=39.37inch)2019/8/26电阻电容标印值电阻值标印值电容值2R25R61026823331045642.2Ω5.6Ω1KΩ6800Ω33KΩ100KΩ560KΩ0R50101104713322235130.5PF1PF11PF470PF3300PF22000PF51000PF片式电阻、电容识别标记阻容元件识别方法2019/8/27IC第一脚的的辨认方法113241211324121132412T93151—1HC02A1132412厂标型号①IC有缺口标志（正看IC下排引脚的左边第一个脚为“1”）②以圆点作标识③以横杠作标识④以文字作标识（正看IC下排引脚的左边第一个脚为“1”）2019/8/28Package2019/8/29年代代表产品器件元件组装技术电子管收音机电子管带引线的大型元件札线，配线,手工焊接60年代黑白电视机晶体管轴向引线小型化元件半自动插装浸焊接70年代彩色电视机集成电路整形引线的小型化元件自动插装波峰焊接80年代录象机电子照相机大规模集成电路表面贴装元件SMC表面组装自动贴装和自动焊接电子元器件和组装技术的发展50年代2019/8/210SurfacemountThrough-hole与传统工艺相比SMT的特点：高密度高可靠小型化低成本生产的自动化SurfaceMountVS.Through-hole2019/8/211类型THT(ThroughHoleTechnology)SMT(SurfaceMountTechnology)元器件双列直插或DIP,针阵列PGA有引线电阻，电容SOIC,SOT,SSOIC,LCCC,PLCC,QFP,PQFP,片式电阻电容基板印制电路板，2.54mm网格，Φ0.8mm-0.9mm通孔印制电路板，1.27mm网格或更细，导电孔仅在层与层互连调用（Φ0.3mm-0.5mm），布线密度高2倍以上，厚膜电路，薄膜电路，0.5mm网格或更细焊接方法波峰焊再流焊面积大小，缩小比约1:3-1:10组装方法穿孔插入表面安装----贴装SurfaceMountVS.Through-hole2019/8/212IntroductionofSMT*OUTLINE•SurfaceMountComponent(SMC)•SurfaceMountDevice(SMD)PrintedCircuitBoardSurfaceMountDesignSMT方法、材料和工艺*2019/8/213表面贴装对PCB的要求第一：外观光滑平整,不可有翘曲或高低不平.否者基板会出现裂纹，伤痕，锈斑等不良.第二：热膨胀系数.元件小于3.2*1.6mm时只遭受部分应力，元件大于3.2*1.6mm时，必须注意。第三：导热系数的关系.第四：耐焊接热要达到260度10秒的实验要求，其耐热性应符合：150度60分钟后，基板表面无气泡和损坏不良。第五：铜铂的粘合强度一般要达到1.5kg/cm*cm第六：弯曲强度要达到25kg/mm以上第七：电性能要求第八：对清洁剂的反应，在液体中浸渍5分钟，表面不产生任何不良，并有良好的冲载性2019/8/214IntroductionofSMT*OUTLINE•SurfaceMountComponent(SMC)•SurfaceMountDevice(SMD)PrintedCircuitBoardSurfaceMountDesignSMT方法、材料和工艺*2019/8/215要求：电设计,热设计,元器件布局,基板图形布线设计等。工具：Protel、ORCAD等。组装设计2019/8/216IntroductionofSMT*OUTLINE•SurfaceMountComponent(SMC)•SurfaceMountDevice(SMD)PrintedCircuitBoardSurfaceMountDesignSMT材料、工艺和方法*2019/8/217组装材料组装材料是表面组装工艺的基础，表面组装技术就是借助于一定的工艺材料和结构材料，采用适当的工艺技术和设备完成板级电路组装。主要介绍焊膏、粘接剂、和清洗剂2019/8/218焊膏是—种合金焊料粉末和摇溶的焊剂均匀混合的粘绸状流体。何为焊膏（SolderPaste）2019/8/219锡粉在显微镜下的放大图SolderPaste2019/8/220成分焊料合金粉末助焊剂主要材料作用Sn/PbSn/Pb/Ag活化剂增粘剂溶剂摇溶性附加剂SMD与电路的连接松香，甘油硬脂酸脂盐酸，联氨，三乙醇酸金属表面的净化松香，松香脂，聚丁烯净化金属表面，与SMD保持粘性丙三醇，乙二醇调节焊膏特性Castor石腊（腊乳化液）软膏基剂防离散，塌边等焊接不良焊膏的组成和功能2019/8/221焊膏的发展方向与细间距技术相适应的精细焊膏与环境保护相适应的免洗焊剂和焊膏以及无铅焊料的研究开发2019/8/222混合组装的PCB组件要经过双波峰焊接工艺才能实现元器件和电路板的电气机械连接。在波峰焊前，一般都用粘接剂把SMC暂时固定在电路板的相应焊盘图形上。粘接剂2019/8/223SMT对粘接剂的性能要求1．常温使用寿命要长2．具有—定的粘度，粘度可调节性好；适合手工和自动涂覆;涂敷后能保持足够的高度，而不形成太大的胶底；涂敷后到固化前胶滴不应漫流，以免流到焊接部位，影响焊接质量。3．固化速度快时间短。应在5分钟内固化，固化温度要求在150℃以下；固化温度高和时间长对电路板和元器件有不良影响。2019/8/2244．固化后和焊接过程中粘接剂无收缩，焊接过程中无气隙现象，这就要求严格调配粘接剂组成，固化要充分。5．固化后粘接强度要高，以便能经受住电路板的移动、翅曲、洗刷以及助焊剂、清洗剂和焊接温度的作用，在波峰焊接中元器件不会掉落。6．粘接剂能与后续工艺中的化学制剂相容，不发生化学反应，不干扰电路功能：有颜色，以利于目视检查和自动化检测。2019/8/225焊接和清洗是对电路组件的高可靠性具有深远影响的相互依赖的组装工艺。在表面组装焊接工艺中必须选择合适的助焊剂，以获得优良的可焊性。助焊剂焊后有残渣留在PCB组件上，对组件性能有影响，所以对为确保电子装备长期可靠性，焊后必须进行清洗，以便去除焊剂残渣和其它污染物，满足有关标准对离子杂质污染物和表面绝缘电阻的要求。清洗剂2019/8/226污染物的种类1、极性污染物极性污染物是指在一定条件下可以电离为离子的一类物质﹐如卤化物﹐酸及其盐﹐它们的主要来源是助焊剂或焊锡膏中的活化剂﹐当电子部件加电时﹐极性污染物的离子就会朝着带相反极性的导体迁移﹐最终引起导线的腐蚀2、非极性污染物非极性污染物主要是指助焊剂中残留的有机物﹐最典型的是松香本身的残渣﹐波峰焊中的防氧化油﹐焊接工艺过程中夹带的胶带残留物以及操作人员的肤油等这些污染物自身发粘﹐吸附灰尘。有时松香覆盖在焊点上还有碍测试﹐特别是非极性污染物在极性污染物的配合下﹐还会加剧污染的程度3、粒状污染物粒状污染物通常是工作环境中的灰尘﹐烟雾和静电粒子﹐它们也会构成对电器产品的危害﹐使电气性能下降2019/8/227清洗剂分成四种类型：疏水溶剂、亲水溶剂、疏水溶剂混合组成的共沸溶剂和疏水一亲水溶剂混合组成的共沸溶剂。疏水溶剂不和水相溶，对非极性或粒状污染物具有较大的溶解能力，如松香。亲水溶剂和水相溶，对极性污染物具有较大的溶解能力，大部分是醇类。清洗剂的种类和组成2019/8/228脱脂效率高，对油脂、松香等有较强的溶解能力。表面张力小，具有较好的润湿性。溶剂对电路板组件上的任何元器件和材料应无腐蚀性。易挥发，在室温下能从印制板上除去。不燃、不爆、低毒性，不会对人体造成危害。残留量低，清洗剂本身也不污染印制板。稳定性好，在清洗过程中不会发生化学或物理作用，并具有储存稳定性。表面组装组件清洗对溶剂的要求2019/8/229SMT工艺SMT工艺的构成要素：ScreenPrinterMountCleanCureAdhesiveReflowTestRework2019/8/230ScreenPrinterMountReflowAOI2019/8/2312019/8/232ScreenPrinterSolderpasteSqueegeeStencilSTENCILPRINTINGScreenPrinter内部工作图2019/8/233ScreenPrinter的基本要素：Solder(又叫锡膏）经验公式：三球定律至少有三个最大直径的锡珠能垂直排在模板的厚度方向上，至少有三个最大直径的锡珠能水平排在模板的最小孔的宽度方向上判断锡膏具有正确粘度的一种经济和实际的方法：搅拌锡膏30秒，挑起一些高出容器三，四英寸，锡膏自行下滴，如果开始时象稠的糖浆一样滑落，然后分段断裂落下到容器内为良好。反之，粘度较差。2019/8/234模板制造技术化学蚀刻模板电铸模板激光切割模板简介优点缺点在金属箔上涂抗蚀保护剂用销钉定位感光工具将图形曝光在金属箔两面，然后使用双面工艺同时从两面腐蚀金属箔通过在一个要形成开孔的基板上显影刻胶，然后逐个原子，逐层地在光刻胶周围电镀出模板直接从客户的原始数据产生，在作必要修改后传送到激光机，由激光光束进行切割成本最低周转最快形成刀锋或沙漏形状纵横比1.5：1提供完美的工艺定位没有几何形状的限制改进锡膏的释放要涉及一个感光工具电镀工艺不均匀失去密封效果密封块可能会去掉纵横比1：1错误减少消除位置不正机会激光光束产生金属熔渣造成孔壁粗糙纵横比1：1模板(Stencil)制造技术:2019/8/2352019/8/236MOUNT元件送料器、基板(PCB)是固定的，贴片头(安装多个真空吸料嘴)在送料器与基板之间来回移动，将元件从送料器取出，经过对元件位置与方向的调整，然后贴放于基板上。2019/8/237对元件位置与方向的调整方法：1)、机械对中调整位置、吸嘴旋转调整方向，这种方法能达到的精度有限，较晚的机型已再不采用。2)、相机识别、X/Y坐标系统调整位置、吸嘴自旋转调整方向，相机固定，贴片头飞行划过相机上空，进行成像识别。2019/8/238波峰焊是将熔融的液态焊料﹐借助与泵的作用﹐在焊料槽液面形成特定形状的焊料波﹐插装了元器件的PCB置与传送链上﹐经过