lin第1章电子组装技术概论

1第1章电子组装技术2自从20世纪90年代以来，电子工业进入空前的高速发展阶段。人们希望电子设备体积小、重量轻、性能好、寿命长以满足各方面的要求。因此促进了电子电路的高度集成技术和高密度组装技术的发展，前者称为微电子封装技术、后者称为微电子表面组装技术，英文称之为“SurfaceMountTechnology”，简称SMT。3SMT是现代电子产品先进制造术的重要组成部分。其技术内容包含电子元器件的设计制造技术、电路板的设计制造技术、自动贴装工艺设计及装备、组装用辅助材料的开发生产及相关技术设备等。它的技术范畴涉及到材料科学、精密机械制造、微电子技术、测试与控制、计算机技术等诸多学科，是综合了光、机、电一体化的系统工程。微电子表面组装技术经过40年的发展，现已进入了成熟期。成为电子组装的主导技术。4SMT生产过程SMT生产过程包括如下几个工艺环节：5一、推动SMT技术快速发展的原因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6小型电子产品7二、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8二、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。9二、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。10三、SMT技术的特点专业化、实行电子制造服务（EMS：ElectronicManufacturingService）营销与制造分离。数字化、自动化、规模化生产：输入定单——输出产品多学科交叉综合：光、机、电、材、力、化、控、计、网、管理等学科高度集成。高技术集成PCB制造、精密加工、特种加工、特种焊接、精密成形、11三、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%。122.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。三、特点13四、与传统技术比较•组装的元器件引线短或无引线•THT与SMT组装之比较样品比较14五、SMT工艺方法表面组装方法可分为三类六种组装方式。1、单面混合组装工艺：是一种采用单面印制板和双波峰焊工艺进行组装的工艺方法，有先贴法和后贴法之分。先贴法：是先在PCB的B面贴SMD(表面组装元器件)，然后在A面插THC(通孔插装元件)，这种方法易涂覆粘接剂，但需留下THC的操作空间，组装密度低，而且插装THC元件时易碰到已贴好的SMD。后贴法：是先插THC，后贴SMD，这样可以提高组装密度，但涂覆粘接剂困难。大部分消费类产品都采用这种组装方式。15五、SMT工艺方法2、双面混合组装工艺：是一种采用双面印制板，双波峰焊和再流焊的组合式工艺方法。也有先贴和后贴之分，但一般采用先贴后插法。3、全表面组装：全表面组装是指在印制板上只装有SMC或SMD而没有安装通孔插装（THT）元件，此法既有双面组装的方式也有单面组装的方式，由于有些元器件和机电零件没有完全片式化，在实际生产中，这种组装形式应用较少。16六、表面组装工艺流程表面组装工艺流程与焊接方式有关，组装的焊接方式可分为再流焊和波峰焊两种类型。第一种是再流焊工艺：再流焊是先将微量的锡铅(Sn/Pb)焊膏施加到印制板的焊盘上，再将片式元器件贴放在印板表面规定的位置上，最后将贴装好元器件的印制板放在再流焊设备的传送带上，从炉子入口到出口(大约需要4-6分钟)完成干燥、预热、熔化、冷却全部焊接过程。17六、表面组装工艺流程第二种是波峰焊工艺:波峰焊是先将微量的贴片胶(绝缘粘接胶)施加到印制板的元器件底部或边缘位置上，再将片式元器件贴放在印制板表面规定的位置上，并进行胶固化。片式元器件被牢固地粘接在印制板的焊接面，然后插装分立元器件，最后对片式元器件与插装元器件同时进行波峰焊接。18六、表面组装工艺流程流程1：单面再流焊工艺：涂布焊膏——贴装元器件——再流焊接。流程2：单面波峰焊工艺：涂布粘接剂——贴装元器件——粘接剂固化——翻板——波峰焊接。19六、表面组装工艺流程流程3：双面再流焊工艺：涂布焊膏——贴装元器件——再流焊接——翻板——涂布焊膏——贴装元器件——再流焊接。组装工艺流程4：双面波峰焊工艺：涂布焊膏——贴装元器件——粘接剂固化——翻板——波峰焊接——涂布粘接剂——贴装元器件——粘接剂固化——翻板——波峰焊接。20六、表面组装工艺流程流程5：双面再流混合波峰焊接工艺：涂布焊膏——贴装元器件——再流焊——翻板——涂布粘接剂——贴装元器件——粘接剂固化——翻板——手插件——波峰焊接。流程6：双面波峰焊接工艺：涂布焊膏——贴装元器件——粘接剂固化——翻板——波峰焊接——涂布粘接剂——贴装元器件——粘接剂固化——翻板——手插件——波峰焊接。21六、表面组装工艺流程流程7：单面再流混合波峰焊接工艺：锡膏涂布——贴装元器件——再流焊——翻板——插件——波峰焊。流程8：双面再流混合波峰焊接工艺：锡膏涂布——贴装元器件——再流焊——翻板——插件——波峰焊或手工焊。22七、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23七、SMT有关的技术组成24八、现代化的电子组装车间25262728九、表面组装技术现状与发展趋势SMT发展总趋势是电子产品功能越来越强、体积越来越小、价格越来越低、更新换代的速度也越来越快。电子产品的小型化促使半导体集成电路的集成度越来越高，SMD和IC的引脚间距也越来越窄，引脚间距从0.3mm的细间距甚至缩小到0.1mm，窄引脚间距已经成为现实。29九、表面组装技术现状与发展趋势无铅焊料取代Sn-Pb焊料就成为必然趋势，欧盟、美国、日本等工业发达国家，已经全面禁止铅的使用，包括禁止进口含铅的电子产品。电子组装朝着无铅转化方向发展，无铅组装是SMT发展的必然趋势。在组装技术方面：BGA、CSP的应用已经比较广泛、工艺也已经成熟了，0201(0.6×0.3mm)在多功能手机、CCD摄像机、笔记本电脑等产品中广泛的应用。倒装芯片（FlipChip）在美国IBM、日本SONY公司等都已经得到广泛应用，多芯片MCM功能组件是进一步小型化的方向。目前我国使用的SMT设备已经与国际接轨，但设计、制造、工艺、管理技术与国际有差距，加强基础工艺研究。努力使我国真正成为SMT制造大国和制造强国是发展的总趋势。