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表面组装技术（SMT）3.4表面安装技术（SMT）介绍表面安装技术（SurfaceMountingTechnology）是一种包括电子元器件、装配设备、焊接方法和装配辅助材料等内容的系统性综合技术；是把无引线或短引线的表面安装元件（SMC）和表面安装器件（SMD），直接贴装在印制电路板的表面上的装配焊接技术。表面组装技术（SMT）元器件的表面安装的图片图元器件的表面安装表面组装技术（SMT）1．表面安装技术的特点（优点）微型化程度高高频特性好有利于自动化生产简化了生产工序，降低了成本表面组装技术（SMT）2．表面安装技术的安装方式（1）完全表面安装：指所需安装的元器件全部采用表面安装元器件（SMC和SMD），印制电路板上没有通孔插装元器件。（2）混合安装：指在同一块印制电路板上，既装有贴片元器件，又装有通孔插装的传统元器件。目前，使用较多的安装方式还是混合安装法。表面组装技术（SMT）3．表面安装技术的工艺流程（1）安装印制电路板（2）点胶（3）贴装SMT元器件（4）烘干（5）焊接（6）清洗（7）检测表面组装技术（SMT）•10.1概述•10.2SMT组装技术•10.3SMC/SMD安装工艺•10.4SMC/SMD焊接工艺•10.5微组装技术第10章表面组装技术（SMT）表面组装技术（SMT）了解表面组装技术（SMT）发展、特点及组成等内容。掌握SMT的组装方式与工艺流程。了解SMC/SMD贴装方法。熟悉贴片机的基本组成及影响贴装的主要因数。熟悉SMT的焊接方法与特点。了解常用的SMT焊接工艺。本章要点表面组装技术（SMT）10.1概述10.1.1组装技术的工艺发展电子产品组装的目的就是以合理的结构安排、最简化的工艺实现整机的技术指标，快速有效地制造出稳定可靠的产品。电子技术的发展大大加速了电子产品的现代化，层出不穷的高性能、高可靠性、集成化、微型化的电子产品，正在改变人类的社会生活。组装工艺技术是实现电子产品集成化、微型化的关键。组装工艺技术的发展与电子技术的发展密切相关，每当新材料、新器件、新技术出现的时候，都必然促使组装工艺技术的发展，其发展进程如表7.1所示。表面组装技术（SMT）表10.1组装技术的发展进程表年代（20世纪）组装技术代表元器件安装基板安装方法焊接技术第1代（50～60年代）——电子管大型元器件接线板手工安装手工焊第2代（60～70年代）晶体管，小型、大型元器件单面、双面PCB手工/半自动插装手工焊浸焊第3代（70～80年代）THT中小规模IC轴向引线元器件单面及多层PCB自动插装手工焊浸焊，波峰焊第4代（80～90年代）SMTSMC、SMD片式封装VSI、VLSI高质量SMB自动贴片波峰焊再流焊第5代（90年代以来）MPTVLSICULSIC陶瓷硅片自动安装倒装焊特种焊表面组装技术（SMT）目前，电子产品组装技术的发展有以下几个特点。1.与元器件的发展密切相关晶体管及集成电路的出现是组装工艺技术第一次大的飞跃，典型技术为通孔安装技术（THT），使电子产品体积缩小，可靠性提高。表面安装元件的出现使组装工艺发生了根本性变革，使安装方式、连接方法都达到了新的水平。电子产品体积进一步缩小，功能进一步提高，推动了信息产业的高速发展，典型技术为表面安装技术（SMT）。到了20世纪90年代后期，在SMT进一步发展的基础上，进入了新的发展阶段，即微组装技术（MPT）阶段，可以说它完全摆脱了传统的安装模式，把这项技术推向一个新的境地，目前处于发展阶段，但前景可观，它代表了电子产业安装技术发展的方向。表面组装技术（SMT）2.新工艺、新技术的应用提高了产品质量在组装过程中，新工艺、新技术、新材料不断被采用，例如焊接新材料的应用，表面防护处理采用的新工艺，新型连接导线的应用等，对提高连接可靠性，减轻重量和缩小体积都起到积极作用。3.工装设备的改进电子产品的小型化、高可靠性，大大促进了工装设备的不断改进。采用小巧、精密和专用的工具、设备，如高精度的丝印设备，高精度细间隙安装机和更加严格的焊接工艺设备，使组装质量有了可靠的保证。4.检测技术的自动化采用可焊性测试仪来对焊接质量的自动检测，它预先测定引线可焊水平，达到要求的元器件才能安装焊接。表面组装技术（SMT）10.1.2SMT的工艺特点1.SMT的基本特点表面安装技术，英文全称为“SurfaceMountTechnology”，简称SMT，它是一种将表面安装器件（SMD）以及其他适合于表面贴装的电子元件（SMC）直接贴、焊到印制电路板（PCB）或其他基板表面的规定位置上的一种电子装联技术。它的主要特征是所安装的元器件均为适合表面贴装的无引线或短引线的电子元器件（SMC/SMD），安装后的元器件主体与焊点均处于印制电路板的同侧。表面安装技术（SMT）与传统的通孔插装技术（THT：ThroughHolePackagingTechnology）相比，具有组装密度高、可靠性好、抗干扰能力强、电性能优异、便于自动化生产等特点。如图10-1所示为表面安装技术（SMT）与通孔插装技术服务（THT）的工艺特点。表面组装技术（SMT）基板表面安装元器件基板插装元器件图7-1表面安装技术（SMT）与通孔插装技术（THT）的工艺特点基板表面安装元器件基板插装元器件图7-1表面安装技术（SMT）与通孔插装技术（THT）的工艺特点图10-1（SMT）与（THT）的工艺特点表面组装技术（SMT）及测试仪，维修站焊点测试设备，清洗机）、汽相焊机、激光设备设备（波峰焊、再流焊印刷机，贴片机，焊接设备生产管理防静电测测，在线测试，功能检检测技术：焊点质量检估洗工艺，清洗质量的评清洗技术：清洗剂与清通孔元器件再流焊激光焊汽相焊保护再流焊红外热风式再流焊型波、温度曲线的设定双波峰、、喷雾助焊剂涂布方式：发泡波峰焊焊接工艺贴片工艺：最优化编程或双面与通孔元件混装，单面或双面纯片式元件贴装，单面贴装方式固化工艺贴片胶精密点涂工艺及锡膏精密印刷工艺涂布工艺寸设计、工艺性设计电路图形设计：图形尺板维板、陶瓷板、金属基基板材料：有机玻璃纤贴装印制板导电胶助焊剂贴片膏黏接剂焊锡膏与无铅焊料贴装材料装联工艺、尺寸精度、可焊性—结构设计、端子形状—产品设计的开发与制造技术—各种—关键技术片式元器件术技装组面表.10.9.8.7,,N,0.6.5SMD.4.3.2,/1.SMD2表面组装技术的基本组成表面组装技术（SMT）10.2SMT组装技术10.2.1表面组装印制电路板表面组装用印制电路板（PrintedCircuitBoard，简称PCB）与通孔插装元器件用的PCB在设计、材料等方面都有很多差异，为了区别，通常将专用于SMT的PCB称为SMB（SurfaceMountingPrintedCircuitBoard）。SMB的特点是高密度、小孔径、多层数、高板厚孔径比、优良的运输特性、高平整光洁度和尺寸稳定性等。表面组装用印制电路板主要的技术要求是布线的细密化。这些发展都要求基板材料有更好的机械性能、电性能和热性能。由于元器件在板上的散热量增多，酚醛纸基板或环氧玻璃布基板散热性能差成为明显的缺点，而采用金属芯印制板能够解决这个问题。金属芯印制板就是用一块厚度适当的金属板代替环氧玻璃布基板，经过特殊处理以后，电路导线在金属板两面相互连通，而与金属板本身高度绝缘。金属芯印制板的优点是散热性能好，尺寸稳定；所用金属材料具有电磁屏蔽作用，可以防止信号之间相互干扰；制造成本比较低。表面组装技术（SMT）表面组装印制电路板（SMB）的具体要求1）印制板厚度与最佳长宽比。2）定位孔、工艺边及图像识别标志；3）印制电路板翘曲度。4）印制电路板的耐热性。印制电路板在典型的再流焊条件下两次经过再流炉，应无起泡、铜箔脱开和变色等现象。5）印制电路板可焊性6）拼板工艺。有意识的将若干个单元印制板进行有规则的排列组合，把它们拼合成长方形或正方形图形。7）组拼后的印制板技术要求1．PCB要求表面组装技术（SMT）表面组装印制电路板（SMB）的具体要求•（1）在双面板设计的过程中，通常将IC等大型器件尽可能地放置在SMB的一侧，而将阻容元件放置在另一侧，以满足双面焊接工艺的需要，同时注意元器件的分布平衡，排列整齐和取向一致，元器件之间要有足够的空间，尽量减少由此而引起的热应力不平衡。•（2）对IC器件应考虑功耗及温升，在性能允许条件下首先选用低功耗器件。2．元器件布局表面组装技术（SMT）表面组装印制电路板（SMB）的具体要求•l）走线长度尽可能短，敏感的信号/小信号先走线，以减少小信号的延时与干扰。•2）走线分支长度要求走线越短越好，同一层上的走线形状、信号线改变方向应走斜线或圆滑过渡，且曲率半径大一些好，以避免电场集中、信号反射和产生额外的阻抗。•3）数字电路与模拟电路在布线上应尽可能分隔开，以免互相干扰。•4）电路元件接地，接电源时走线尽量短、尽量近，以减小电路内阻。•5）X、Y层走线应互相垂直，以减少耦合，切忌上下层对齐或平行走线。•6）高频电路的输入/输出线及差分放大器和平衡放大器等的输入/输出线长度应相等，以避免产生不必要的延时或相移。•7）为了测试的方便，设计上应设定必要的断点和测试点。3．布线原则表面组装技术（SMT）表面组装印制电路板（SMB）的具体要求•通常的设计原则是：•1）信号线应粗细一致，这样有利于阻抗匹配，一般推荐线宽为0.2～0.3mm（8～12mil）；电源地线的走线面积越大越好，以减少干扰；高频信号最好用地线屏蔽，以提高效果。•2）在高速电路与微波电路中，规定了传输线的特性阻抗，此时导线的宽度和厚度应满足特性阻抗的要求。•3）在大功率电路设计中，还应考虑到电源密度，此时应考虑到线宽与厚度以及线间的绝缘性能。4．线宽、线厚与线中心距表面组装技术（SMT）表面组装印制电路板（SMB）的具体要求•5．过孔•6．盲孔与埋孔•7．测试点的设计在SMT的大生产中，为了保证品质，降低成本，都离不开在线测试。为了保证测试工作的顺利进行，在PCB设计时应考虑到测试点问题，与测试有关的设计要求如下：•1）接触可靠性测试：应设计两个定位孔，原则上可用工艺孔代替。•2）电器可靠性设计：所有的电气节点都应提供测试点，即测试点应能覆盖所有的I／O、电源地和返回信号（全受控）；每一块IC都应有电源和地的测试点，如果器件的电源和地脚不止一个，则应分别加上测试点表面组装技术（SMT）表面组装印制电路板（SMB）的具体要求8．SMD焊盘设计由于SMD与通孔元件有本质的差别，故对SMD焊盘设计要求很严格。它不仅关系到焊点的强度，也关系到元件连接的可靠性及焊接时的工艺性。设计优良的焊盘，其焊接过程几乎不会出现虚焊、桥连等毛病；相反，不良的焊盘设计，特别是带细间距的QFP等器件的SMB。由于国际上尚无统一的SMC／SMD的标准规范，新器件推出又快，加上公英制单位的换算误差，以及各供应厂商提供的SMC／SMD的外形结构和安装尺寸也不尽相同给SMB设计带来一定的难度。9．元器件之间的间隙10．PCB可焊性设计PCB蚀刻及清洁后必须在表面先进行涂覆保护。涂覆保护有两个主要作用：一是在非焊接区内涂覆阻焊膜，可以起到防止焊料漫流引起的桥联以及焊接后防潮的作用；二是在焊盘表面进行涂覆可起到防止焊盘氧化的作用。表面组装技术（SMT）表面组装印制电路板（SMB）的具体要求11．PCB光绘资料在PCB设计完成后SMT印制板的设计者应向制造商提供磁盘文件和说明文件。磁盘文件包括每层布线图、字符图、阻焊图、钻孔图（不需孔金属化的要标明，包括孔径、金属化状态）、外形图（包括定位孔尺寸及位置要求，层与层之间应有对准标记）。说明性文件应包括基板材料，最终厚度及公差要求；镀层厚度，孔金属化最终尺寸要求；丝印油墨材料及颜色；阻焊膜材料及厚度；PCB拼版图纸；其他必须要