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四川航天职业技术学院副教授简元金电子材料与元件讲课内容:§11-1表面组装元件§11-2常见表面组装元件随着人们物质生活和精神生活的进一步提高，人们对提供物质生活和精神生活的电子产品普通存在的笨、重、厚、大、速度慢、功能少和性能不稳定等问题，提出了意见。迫切希望电子产品的设计、生产厂家能采取有效措施，尽快克服这些弊端，尽快实现“轻、薄、短、小”多功能。高可靠、质优、价廉等目标，提出了更高的要求。诸如：便携性，可靠性等性能的进一步提高，对组成电子产品的电子元件提出了更高的要求；在这种情况下，一种无引线或引线很短的适于表面组装的片式微小型电子元器件应运而生，国际上通称为，简称，同时，一种新的组装技术，即也伴随诞生，所谓表面组装技术SMT是将片式的电子元器件用贴装机贴装在印制电路板表面，通过波峰焊，再流焊等方法焊装在印制电路板上的一种新型的焊装技术。§11-1表面组装元件概述表面组装元（器）件SMC、SMDSMTＳＭＣＳＭＤＳＭＴ§11-1表面组装元件SMT技术的特点1.印制电路板上可不打孔2.被贴装元件没有通孔插装所需要的长引线3.短引线片式元件的引线一般是扁平状的4.无论是短引线或无引线的片式元件，所有的焊接点都处于同一平面上表面组装元（器）件§11-1表面组装元件采用表面组装元件的优点一、提高安装密度，有利于电子产品的小型化，薄型化和轻量化1.片式元件尺寸小，重量轻，无引线或引线短现在流行的MP3、MP4为什么这样普及2.信号传输速度高，由于结构紧凑，装配密度高，连线短，传输延迟小，可实现高速度传输，对高速电子设备有重大的意义3.生产高度的自动化，提高成品率和生产效率，降低成本，有助于提高经济效益。§11-1表面组装元件二、有利于提高产品性能和可靠性§11-1表面组装元件SMC、SMD没有引线或引线很短，分布电感和分布电容大大减小，因而可获得更好的频率和更强的抗干扰能力。传统元件的组装需要将元件整形，同时，插入印制电路板上的插孔过程中引线往往易受到损伤，如果元件距电路板有一定高度，在运输过程中，元件引线将受到交变应力的影响，这些都将使可靠性降低，而SMC、SMD无须整形、插装。紧贴印制板面安装，因此，耐振动、耐冲击，降低了失效率，使产品的可靠性大大提高。§11-1表面组装元件表面组装元件的分类按元件的功能分片式无源元件片式有源元件片式机电元件§11-1表面组装元件表面组装元件的分类按元件的结构分矩形圆柱形异形薄形片式元件扁平封装元件金属电极面给合型元件（MELF型元件）形状不规则的各种片式元件§11-1表面组装元件表面组装元件的分类按有无引线和引线结构分无引线短引线无引线片式元件以无源元件居多1.具有特殊短引线的片式元件则以有源器件和集成电路为主2.片式机电元件一般具有短引线§11-1表面组装元件适于表面贴装的引线结构翼形引线易检查和更换，但引线易损坏，所占面积较大钩形引线易清洗，能插入插座或进行焊接，占地较小，且用贴装机贴装方便，但不易检查焊接情况翼形引线钩形引线翼形引线钩形引线图11-11短引线结构书室图11-2翼形和钩形引线的SOIC外形图§11-1表面组装元件表面组装元件的分类按使用环境分非气密性元件，工作温度：0—70度气密性元件，工作温度：－55-—＋125度价格昂贵，一般使用在高可靠性产品中§11-2常见表面组装元件一、无源元件SMCSMC的基本外形图长方体SMC圆柱体SMC异形SMC§11-2常见表面组装元件(1)MELF型电阻器外型为一圆柱体(图11-3)MELF型电阻器碳膜电阻器金属膜电阻器结构与原来传统的薄膜型电阻器基本上是一致的。只不过把引线去掉而已，生产时其大部分工序可沿用原有设备，经济性好(图11-3)§11-2常见表面组装元件（2）矩形片式电阻器（表面装配电阻器）外形扁平状(矩形六面体)。(图11-4)矩形片式电阻器薄膜型电阻器厚膜型电阻器薄膜型是气相沉积的金属膜即用溅射在基片上的镍络合金膜来制作电阻。厚膜型则是印刷的金属玻璃釉膜，或通过在一个平坦的高纯度氯化铝基底表面上网印电阻膜(图11-4)§11-2常见表面组装元件（3）.表面装配电阻网络器------电阻网络的表面装配形式常用封装形式SO封装：有8.14.16根引脚SOMC封装：有14.16根引脚这种电阻器的电极有两个特点：1、电极在顶面和底面的两端均有延伸2、电极采用了多层结构SOL封装：有16.20根引脚§11-2常见表面组装元件二．片式电容器1、片式陶瓷电容器-------以陶瓷材料为电容介质片式陶瓷电容器单层（1000pF以下）多层（1000pF以上）为防止电极材料在焊接时受到侵蚀，其电极深入到电容器的内部，并与陶瓷介质相互交错，电极的两端露在外面结构图(图11-5)§11-1表面组装元件MEIF片式陶瓷电容器(图11-6)目前片式陶瓷电容器正在向大容量化、高耐压化、高频化的方向发展(图11-6)§11-1表面组装元件2、片式电解电容器片式电解电容器片式钽电解电容器片式电解电容器封装形式封装形式裸片形、塑封形和端帽形完全密封型、简单塑封型、圆柱型3、片式有机薄膜电容器由于在薄膜耐热性和降低厚度方面存在一定困难，因此在各类电容器中其片式化最晚。它以厚度仅1.5µm的聚酯薄膜为介质，容量可达0.15µF。§11-2常见表面组装元件三．片式电感器1、线绕型：在一般高频线圈的基础上对结构作改进(图11-7)MELF型片式电感器：缺点是具有开路磁路结构，有漏磁(图11-7)§11-2常见表面组装元件2、叠层型：由铁氧体浆料和导电浆料相间形成多层的叠层结构烧结而成(图11-8)(图11-8)§11-2常见表面组装元件3、薄膜型：运用薄膜技术在玻璃基片上，沉积磁性膜和SiO2膜。利用光刻技术形成框型或螺旋型或叉指型线圈。(图11-10)特点：1.具有闭路磁路结构2.耐热性好3.可靠性高4.尺寸小，适宜高密度表面组装(图11-10)（a）（b）（c）§11-2常见表面组装元件4、纺织型：利用纺织技术，以直径80微米非晶磁性纤维为径线，直径70微米细铜线为纬线，织出的一种新型电感器。(图11-11)优点：单位体积电感较其它片式电感器有提高，但Q值偏低，使用频率不高(图11-11)§11-2常见表面组装元件四．有源器件SMD1、SMD分立元件：典型SMD分立元件的外形(图16-4)二端、三端SMD全部是二极管类器件四至六端SMD大多封装了两只三极管或场效应管(图11-4)§11-2常见表面组装元件2、SMD集成电路：与传统的双列直插单列直插式集成电路不同SMD封装SOL封装SO封装PLCC封装QFP封装§11-2常见表面组装元件（a）SO型封装（b）SOL型封装（c）PLCC型封装（d）QFP型封装SMD集成电路封装的外形§11-1表面组装元件(3)引脚形状：引脚器件贴装后的可靠性与引脚的形状有关，所以，引脚的形状比较重要。占主导地位的形状有两种:翼形和J形图(图6-7a)，(图6-7b)分别是翼形和J形引脚示意图.翼形引脚用于SO/SOL/QFP封装，J形引脚用于PLCC封装。翼形引脚的主要特点是：符合引脚薄而窄及小间距的发展趋势，可采用包括热阻焊在内的各种焊接工艺来进行焊接，但在运输和装卸过程中引脚容易受到损坏。J形引脚的主要特点是：空间利用率比翼形引脚高，它可以用除热阻焊外的大部分再流焊进行焊接，J形引脚比翼形引脚坚固。还有一种引脚形状叫对接引脚，(图6-7c)是对接引脚示意图，它是将普通的DIP封装引脚截短后得到的，对接引脚的成本低，引脚间布线空间相对比较大。但对接引脚焊点的拉力和剪切力比翼形或J形引脚低65%。§11-1表面组装元件(3)引脚形状：(图6-7a)(图6-7b)(图6-7c)§11-2常见表面组装元件五．大规模集成电路的新型封装——ＢＧＡＢＧＡ（ＢallGridArray）是大规模集成电路的一种极富生命力的新型封装方法。它将原来器件ＰＬＣＣ／ＱＦＰ封装的Ｊ形或翼形电极引脚，改变成球形引脚；把从器件本体四周“单线性”顺列引出的电极，改变成本体腹底之下“全平面”式的格栅阵排列。这样，既可以疏散引脚间距，又能够增加引脚数目。§11-2常见表面组装元件五．大规模集成电路的新型封装——ＢＧＡ窄间距ＱＦＰ的电极间距极限是0.3mm，引脚数增加，使封装面积变大，对组装工艺有更加严格的要求。相比之下ＢＧＡ是高密度，高性能和高Ｉ／Ｏ端子数的ＶＬＳＩ封装的最佳选择。ＢＧＡ的最大优点是Ｉ／Ｏ间距大，典型间距为1.0mm、1.27mm和1.5mm，这使贴装操作简单易行，焊接缺陷率将降到最底限度。§11-2常见表面组装元件五．大规模集成电路的新型封装——ＢＧＡ近年以来，1.27mm1.5mm引脚间距的BGA正在取代0.5mm和0.4mm间距的PLCC/QFP。窄间距QFP的引线易弯曲，脆而易断，这就对引线间的平面度和贴装的精度要求严格。从可靠互连的要求来看,BGA的贴装公差为0.3mm，QFP的贴装公差是0.08mm。显然BGA的贴装失误率大幅度下降，可靠性显著提高，用普通多功能贴片机和再流焊设备就能满足BGA的组装要求。采用BGA使产品的平均线路长度缩短，改善了组件的电气性能和热性能；BGA的尺寸比相同功能的QFP要小得多，有利于PCB上组装密度的提高。另外，焊料球的高度表面张力导致再流焊时器件的自校准效应，提高了组装的可靠性。§11-2常见表面组装元件五．大规模集成电路的新型封装——ＢＧＡ目前，使用较多的BGA的I/O端子数是72至736，预计将超过1000品种迅速多样化：塑料(PBGA)，载带(TBGA)、陶瓷(CBGA)、陶瓷柱(CCGA)、中空金属(MBGA)、柔性(u-BGA或MicroGBA)§11-1表面组装元件如图6-8所示：是几种典型的GBA结构图6-8a§11-1表面组装元件如图6-8所示：是几种典型的GBA结构图6-8b§11-1表面组装元件如图6-8所示：是几种典型的GBA结构图6-8c§11-1表面组装元件如图6-8所示：是几种典型的GBA结构图6-8d§11-1表面组装元件如图6-8所示：是几种典型的GBA结构图6-8e§11-1表面组装元件如图6-8所示：是几种典型的GBA结构图6-8f§11-1表面组装元件随着SMC，SMD制造技术的日益完善，其使用领域越来越广泛除上述几类片式元器件外，还有片式滤波器片式中频变压器，片式继电器，片式开关，片式连接器及集成电路插座等§11-1表面组装元件电子材料与元件思考题：1.何谓表面组装元件？何谓表面组装技术。2.采用表面组装元件有何优越性，举例说明你在哪些产品中见过哪些表面组装元件。