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表面组装技术SurfaceMountTechnology哈尔滨工业大学(威海)材料学院电子封装技术专业覃春林博士CompanyLogo课程目的及基本要求1课程教学目的31•掌握表面组装技术（SMT）工艺方法及应用•了解表面贴装的器件、材料、设备、焊接及贴装技术电子封装技术教材及参考书32•《表面组装技术基础》作者：吴兆华周德俭.出版社：国防工业出版社间：2002年•《表面组装工艺技术》作者：周德俭吴兆华.出版社：国防工业出版社间：2002年课程考核方式33•闭卷考试70％＋平时成绩30％（出勤、作业）CompanyLogo教学内容1电子封装技术生产管理概论电路板涂敷、贴装组装材料SMT焊接技术元器件质量检测CompanyLogoWhatisSMT?1电子封装技术Amethodforconstructingelectroniccircuitsinwhichthecomponents(SMC,orSurfaceMountedComponents)aremounteddirectlyontothesurfaceofprintedcircuitboards(PCBs).CompanyLogo什么是SMT1电子封装技术CompanyLogo第一章表面组装技术概论1电子封装技术1234SMT的基本概念SMT的优缺点SMT组装生产线SMT的发展CompanyLogo1电子组装技术是意味着从电子产品(硬件)的设计到组装这个广范围内的多种技术活动的总称。其中所组成的要素技术有连接．焊接技术.冷却技术.制造技术.设计技术.电子封装技术.结构设计技术等。SMT中的焊接技术也是一个非常重要的基础技术。概述1电子封装技术CompanyLogo改变我们生活的电子产品1电子封装技术CompanyLogoIpad2内部究竟什么样子？1电子封装技术CompanyLogoIphone4内部究竟什么样子？1电子封装技术CompanyLogo电子信息产业背景1电子封装技术v电子信息产业的产值已经超过了传统工业v集成电路是信息产业和产业信息化的基础v2006年达到14135亿美圆销售额v中国正在成为电子产品制造的大国v国内IC市场需求85%依靠进口v电子设计、制造、封装、测试专业人才短缺CompanyLogo微电子封装的三个层次1电子封装技术CompanyLogo电子产品的制造过程1电子封装技术封装组装制造CompanyLogoSMT的基本概念1电子封装技术v通孔插装技术亦称通孔组装技术(THT:ThroughHoleTechnology)是将通孔插装元器件的引脚插入印制电路板的通孔中，一般采用波峰焊的方法进行焊接的电子组装技术。CompanyLogoSMT的基本概念1电子封装技术v表面组装技术亦称表面贴装技术(SMT:SurfaceMountTechnology)是指用自动组装设备，一般采用再流焊的方法将片式元器件直接贴、焊到基板焊盘上的电子组装技术。CompanyLogoSMT的历史1电子封装技术v第一阶段(1970-1975年)：以小型化为主要目标，表面组装元器件主要用于混合集成电路，如石英表和计算器等。v第二阶段(1975-1980年)：以减小电子产品的单位体积、提高电路功能为主要目标，产品主要用于摄像机、录像机和电子照相机等。CompanyLogoSMT的历史1电子封装技术v第三阶段(1980-1995年)：主要目标是降低成本，大力发展组装设备，表面组装元器件进一步微型化，提高电子产品的性能/价格比。v目前：SMT进入微组装、高密度组装和立体组装技术的新阶段。CompanyLogo通孔插装元器件1电子封装技术(a)Axial(b)Radial(c)Dual-in-line-package(DIP)CompanyLogo通孔插装技术1电子封装技术ThroughHoleAssemblyCompanyLogo通孔插件的波峰焊1电子封装技术钎料流钎料槽PCBCompanyLogo波峰焊设备1电子封装技术CompanyLogo组装方式的变革1电子封装技术SubstrateSubstrateComponentSolderPadLeadSolderSubstrateComponentSMTTHTCompanyLogo不同的连接接头形式1电子封装技术BallbondingWirebondingTHTSMTBGACompanyLogoSMT的优缺点1电子封装技术SMT优点•组装密度高•可靠性高•高频性能好•便于自动化生产•成本降低CompanyLogoSMT的优缺点1电子封装技术SMT缺点•国际上目前尚无SMC的统一标准•元器件与基板热膨胀系统不匹配，受热易开裂•功率密度大，散热问题复杂•塑封器件的吸潮问题CompanyLogo通孔插装技术与表面组装技术1电子封装技术类型THTSMT元器件基板焊接方法面积组装方式自动化程度DIP，PGA，有引线电阻电容2.54mm网格设计通孔直径Φ0.8mm波峰焊大通孔插装自动插装机SOIC，SOT，LCCC，PLCC，QFP，BGA，CSP，片式电阻电容1.27mm网格或更细设计布线密度高2倍以上再流焊小，缩小3～10倍表面贴装自动贴片机，生产效率高CompanyLogoSMT的工艺流程1电子封装技术v单面板：印刷焊膏－贴装元件－再流焊－清洗v混合板：涂敷粘结剂－贴装元件－红外线加热固化－翻转－插通孔元件－波峰焊－清洗贴装元件印刷焊膏再流焊清洗清洗波峰焊插装元件翻转固化贴装元件涂敷粘结剂CompanyLogoSMT组装生产线1电子封装技术印刷机贴片机自动检测仪再流焊炉CompanyLogoSMT的工艺流程1电子封装技术CompanyLogoSMT生产线主要设备1电子封装技术印刷机——用来印刷焊膏或贴片胶的。将焊膏（或贴片胶）正确地漏印到印制板相应的焊盘（位置）上。•印刷机的基本结构a夹持基板（PCB）的工作台b印刷头系统c丝网或模板以及丝网或模板的固定机构；d保证印刷精度而配置的清洗、二维、三维测量系统等选件。e计算机控制系统•印刷机的主要技术指标a最大印刷面积：根据最大的PCB尺寸确定。b印刷精度：一般要求达到±0.025mm。c印刷速度：根据产量要求确定。CompanyLogoSMT生产线主要设备1电子封装技术贴装机---相当于机器人，把元器件从包装中取出，并贴放到印制板相应的位置上。•贴装机的的基本结构a底座b供料器。c印制电路板传输装置d贴装头e对中系统f贴装头的X、Y轴定位传输装置g贴装工具（吸嘴h计算机控制系统CompanyLogoSMT生产线主要设备1电子封装技术贴装机顶视图•供料器•吸嘴库•贴装头•传送带CompanyLogoSMT生产线主要设备1电子封装技术•贴装机的主要技术指标贴装机的主要技术指标a贴装精度：贴装Chip元件要求达到±0.1mm，贴装高密度窄间距的SMD至少要求达到±0.06mm。b贴片速度：高速机0.2S/Chip以内，多功能机0.3~0.6S/Chip左右。c对中方式：机械、激光、全视觉、激光/视觉混合对中。d贴装面积：可贴装PCB尺寸，最大PCB尺寸应大于250×300mm。e贴装功能：是指贴装元器件的能力。一般高速机只能贴装较小的元器件；多功能机可贴装最大60×60mm器件，及异形元器件。f可贴装元件种类数：是指贴装机料站位置的多少（以能容纳8mm编带供料器的数量来衡量）g编程功能：是指在线和离线编程优化功能。CompanyLogoSMT生产线主要设备1电子封装技术•再流焊炉是焊接表面贴装元器件的设备。再流焊炉主要有红外炉、热风炉、红外加热风炉、蒸汽焊炉等。目前最流行的是全热风炉。•热风、红外再流焊炉的基本结构A炉体B上下加热源CPCB传输装置D空气循环装置E冷却装置F排风装置G温度控制装置H以及计算机控制系统CompanyLogoSMT生产线主要设备1电子封装技术•再流焊炉的主要技术指标a温度控制精度：应达到±0.1—0.2℃；b传输带横向温差：要求±5℃以下；c温度曲线测试功能：如设备无此配置，应外购温度曲线采集器；d最高加热温度：一般为300—350℃，无铅焊接或金属基板，应选择350℃以上。e加热区数量和长度：加热区数量越多、加热区长度越长，越容易调整和控制温度曲线。一般中小批量生产选择4~5温区，加热区长度1.8m左右即能满足要求。无铅焊接要求7温区以上并增加冷区。f传送带宽度：应根据最大和最PCB尺寸确定。CompanyLogoSMT的发展1电子封装技术SMT工艺材料的发展SMT封装元器件的发展SMT设备的发展SMT生产线的发展CompanyLogoSMT生产线的发展1电子封装技术SMT生产线朝连线高效方向发展。对各个设备的生产工艺参数行监控、统计，确保每台机器工作在正常状况下，大幅度提高生产线管理效率和生产效率SMT生产线朝信息集成的柔性生产环境方向发展。计算机网络控制设计制造、测试、生产过程管理、材料供应和产品营销管理等全部活动的综合自动化系统。SMT生产线向“绿色”环保方向发展从SMT建线设计、SMT设备选型、工艺材料选择、环境与物流管理、工艺废料的处理及全线的工艺管理，全面考虑环保的要求123CompanyLogoSMT设备的发展1电子封装技术•封闭式印刷技术1.焊膏长时间暴露在开放环境下是引起印刷缺陷的重要原因2.MPM“流变泵”印刷头可以被装在密封的印刷头中通过压力来充填焊膏CompanyLogoSMT设备的发展1电子封装技术2003•焊膏喷印技术SMT领域中最具革命性的新技术，由瑞典MYDATA公司开发成功。不需模板、清洗剂、擦拭纸、焊膏搅拌机,以每秒500点的速度喷涂焊膏CompanyLogoSMT设备的发展1电子封装技术2002•印制板底部支撑工具大的柔性板很容易弯曲，可调板支撑使用一个固定在模具上可伸缩的平面支撑，能灵活适应线路板底部的形状CompanyLogoSMT设备的发展1电子封装技术•3DAOI检测技术与垂直方向呈45°夹角发射的激光实施实时探测，通过位移差组合计算可以得到一幅三维高度图，进而可以算出面积和体积。CompanyLogoSMT设备的发展1电子封装技术•朝高效率双路输送结构方向发展同步方式是将两块大小相同的PCB由双路轨道同步送入贴装区域进行贴装。CompanyLogoSMT设备的发展1电子封装技术•朝高速、高精密、多功能、智能化方向发展。•高速贴片机朝多悬臂、多贴装头方向发展。CompanyLogoSMT设备的发展1电子封装技术•朝柔性连接模块化方向发展。用户可以根据需要在主机上装置所需的功能模块组件或更换新的组件，以实现用户需要的新的功能要求.CompanyLogoSMT设备的发展1电子封装技术再流焊技术•具有独特的多喷嘴气流控制的再流焊炉•带局部强制冷却的再流焊炉•可以监测元器件温度的再流焊炉•带有双路输送装置的再流焊炉•带中心支撑装置的再流焊炉CompanyLogoSMT设备的发展1电子封装技术波峰焊技术•波峰焊设备过程控制电脑化•钎料波峰动力技术方面的发展•惰性气体保护技术CompanyLogoSMT设备的发展1电子封装技术•朝具有自动化编程能力方向发展。新型视觉软件工具应该具有自动“学习”的能力,加快元件库的创建速度•朝具备识别非标准器件能力方向发展机器视觉系统应该能够可靠地识别各类非标准器件的外形CompanyLogoSMT封装元器件的发展1电子封装技术v表面贴装元器件(SMC)朝微型化大容量方向发展。在体积微型化的同时向大容量方向发展。v表面贴装器件(SMD)朝小体积、多引脚方向发展。SMD经历了由大体积、少引脚朝大体积、多引脚方向发展，现在已经开始由大体积、多引脚朝小体积、多引脚方向发展，例如BGA向CSP方向发展。FC的应用将越来越多。CompanyLogoSMT工艺材料的发展1电子封装技术v表面贴装电路板(SMB)朝多层、高密度、高可靠性方向发展。随着电子组装朝更高密度方向发展，SMB朝多层、高密度、高可靠性方向发展，许多SMB的层数已多达十几层甚至更多，多层的柔性SMB也有较快的发展。v常用的SMT工艺材