电子产品制造工艺

第4章表面安装技术一、表面安装技术概述二、表面装配元器件三、SMT装配焊接材料四、维修SMT电路板的焊接工具和半自动化设备五、SMT元器件的手工焊接与返修六、SMT装配方案和生产设备七、SMT焊接质量标准八、微电子组装技术简介*4.1表面安装技术概述1.表面安装技术的发展过程2.SMT的装配技术特点1.表面安装技术的发展过程随着电子产品功能的智能化、信息传递的多媒体化以及网络化的信息资源共享的发展趋势，电子产品的体积越来越小，而功能越来越强。传统的通孔插装技术已不能满足生产要求。必须采用（SMT）技术进行电子产品组装。电子产品的装配技术必然全方位地转向SMT。表面安装技术：SMT，SurfaceMountingTechnology，也称表面装配技术、表面组装技术。通孔插装技术：THT，Through-HolemountingTechnology。1957年，美国就制成被称为片状元件（ChipComponents）的微型电子组件；60年代中期，荷兰飞利浦公司开发研究表面安装技术（SMT）获得成功。SMT的发展历经了三个阶段：⑴第一阶段（1970～1975年）这一阶段把小型化的片状元件应用在混合电路（我国称为厚膜电路）的生产制造之中。⑵第二阶段（1976～1985年）这一阶段促使了电子产品迅速小型化、多功能化；SMT自动化设备大量研制开发出来。⑶第三阶段（1986～现在）主要目标是降低成本，进一步改善电子产品的性能-价格比；SMT工艺可靠性提高。2.SMT的装配技术特点表面安装技术和通孔插装元器件的方式相比，具有以下优越性：（1）实现微型化。（2）信号传输速度高。（3）高频特性好。（4）有利于自动化生产，提高成品率和生产效率。（5）材料成本低。（6）SMT技术简化了电子整机产品的生产工序，降低了生产成本。二.表面装配元器件1.表面装配元器件的特点2.表面装配元器件的种类和规格1.表面装配元器件的特点(1)SMT元件引脚距离短，目前引脚中心间距最小的已经达到0.3mm。(2)SMT元器件直接贴装在印制电路板的表面，将电极焊接在与元器件同一面的焊盘上。2.表面装配元器件的种类和规格从结构形状分类，有薄片矩形、圆柱形、扁平异形等；从功能上分类为无源元件（SMC，SurfaceMountingComponent）、有源器件（SMD，SurfaceMountingDevice）和机电元件三大类。SMT元器件的分类无源元件（SMC）SMC包括片状电阻器、电容器、电感器、滤波器和陶瓷振荡器等。长方体SMC是根据其外形尺寸的大小划分成几个系列型号。欧美产品大多采用英制系列，日本产品大多采用公制系列，我国还没有统一标准，两种系列都可以使用。无论哪种系列，系列型号的前两位数字表示元件的长度，后两位数字表示元件的宽度。例如，公制系列3216（英制1206）的矩形贴片元件，长L=3.2mm（0.12inch），宽W=1.6mm（0.06inch）。并且，系列型号的发展变化也反映了SMC元件的小型化进程：5750（2220）→4532（1812）→3225（1210）→3216（1206）→2520（1008）→2012（0805）→1608（0603）→1005（0402）→0603（0201）。典型SMC系列的外形尺寸（单位：mm/inch）1inch=1000mil；1inch=25.4mm，1mm≈40mil。SMC的元件种类用型号加后缀的方法表示，例如，3216C是3216（1206）系列的电容器，2012R表示2012（0805）系列的电阻器。1608（0603）、1005（0402）、0603（0201）系列SMC元件的表面积太小，难以用手工装配焊接，所以元件表面不印刷它的标称数值（参数印在纸编带的盘上）；3216、2012系列片状SMC的标称数值一般用印在元件表面上的三位数字表示：前两位数字是有效数字，第三位是倍率乘数（精密电阻的标称数值用四位数字表示，参阅第2章）。例如，电阻器上印有114，表示阻值110kΩ；表面印有5R6，表示阻值5.6Ω；表面印有R39，表示阻值0.39Ω。电容器上的103，表示容量为10000pF，即0.01μF（大多数小容量电容器的表面不印参数）。圆柱形电阻器用三位或四位色环表示阻值的大小。精度的另外一种表示方法（P134）：EIA-96系列贴片电阻有0Ω的常用典型SMC电阻器的主要技术参数片状元器件可以用三种包装形式提供给用户：散装、管状料斗和盘状纸编带。⑴表面安装电阻器二种封装外形⑵表面安装电阻网络常见封装外形有：0.150英寸宽外壳形式（称为SOP封装）有8、14和16根引脚；0.220英寸宽外壳形式（称为SOMC封装）有14和16根引脚；0.295英寸宽外壳形式（称为SOL封装件）有16和20根引脚。⑶表面安装电容器②表面安装钽电容器表面安装钽电容器的外型都是矩形，按两头的焊端不同，分为非模压式和塑模式两种。长宽高352819尺寸详见网址（）⑷表面安装电感器SW型绕线式贴片电感塑封电感CFI片式铁氧体电感晶片电感CFI片式铁氧体电感晶片电感SCM型贴片式共模扼流器贴片式共模扼流器功率电感SPE型贴片功率电感使用载带包装运用于SMT。●产品小型化，方形；宽度：3.2mm~5.7mm，高度：1.8mm~4.7mm。●适用于回流焊SMT工艺。●无铅产品，符合RoHS指令。●广泛应用于升降压转换器，液晶显示，笔记本电脑，掌上记事本，数码产品，网络通信等。①产品类型：SPE型。②外观尺寸：方型，32表示长3.2mm；25表示宽2.5mm；20表示高2.0mm。③电气性能表示：470表示47μH。④允许公差：K表示±10%，M表示±20%，N表示±30%。⑤包装方式：R表示载带盘装；B表示散装外型尺寸(单位：mm)功率电感SPRH型功率电感●使用载带包装运用于SMT。●耐大电流，低直流，方形；宽度：6.2mm~12mm，高度：3.0mm~8.0mm。●磁性屏蔽结构。●适用于回流焊SMT工艺。●无铅产品，符合RoHS指令。●广泛应用于升降压转换器，便携式摄录机，液晶显示，笔记本电脑，网络通信，便携式通讯设备电源等。①产品类型：SPRH型。②外观尺寸：12表示宽12mm；5表示高5mm。③电气性能表示：221表示220μH。④允许公差：K表示±10%，M表示±20%，N表示±30%。⑤包装方式：R表示载带盘装；B表示散装。详见网址（）可调电感MDS0504S可调电感MD0505A可调电感详见网址（）详见网址（）CSC10系列扁平线大电流电感贴片中周R棒形磁芯线圈空芯线圈贴片电感排⑸SMC的焊端结构镍的耐热性和稳定性好，对钯银内部电极起到了阻挡层的作用；镍的耐热性和稳定性好，对钯银内部电极起到了阻挡层的作用；镍的耐热性和稳定性好，对钯银内部电极起到了阻挡层的作用；镀铅锡合金的外部电极可以提高可焊接性。⑹SMC元件的规格型号表示方法SMT元件的规格型号表示方法因生产厂商而不同。如1/8W，470Ω，±5%的陶瓷电阻器：日本某公司生产：国内某企业生产：1000pF，±5%，50V的瓷介电容器:日本某公司生产：国内某企业生产：SMD分立器件SMD分立器件包括各种分立半导体器件，有二极管、三极管、场效应管，也有由两、三只三极管、二极管组成的简单复合电路。⑴SMD分立器件的外形尺寸SMD分立器件的外形尺寸⑵二极管无引线柱形玻璃封装二极管塑封二极管⑶三极管三极管采用带有翼形短引线的塑料封装（SOT，ShortOut-lineTransistor），可分为SOT23、SOT89、SOT143几种尺寸结构。1.基极2.发射极3.集电极（4）场效应管SMD集成电路IC的主要封装形式有QFP，TQFP，PLCC，SOT，SSOP，BGA等。SOP---SmallOutlinePackage.小型封装SSOP---ShrinkSmallOutlinePackage.缩小型封装TSSOP---ThinShrinkSmallOutlinePackage.薄缩小型封装QFP---QuadPlatPackage.四方型封装TQFP---ThinQuadPlatPackage.薄四方型封装PLCC---PlasticLeadedChipCarrie.宽脚距塑料封装SOT---SmallOutlineTransistor.小型晶体管DIP---DualIn-LinePackage.双列直插封装BGA---BallGridArray.球状栅阵列SIP---SingleIn-LinePackage.单列直插封装SOJ---SmallOutlineJ.J形脚封装CLCC---CeramicLeadedChipCarrie.宽脚距陶瓷封装PGA---PinGridArray.针状栅阵列4.3SMT装配方案和生产设备4.3.1三种SMT组装结构及焊接工艺流程①第一种装配结构：全部采用表面安装单面双面②第二种装配结构：双面混合安装在线路板顶层（元件面）上，既有THT元件，又有各种SMD元件；底层（焊接面）只装配体积小的SMD、SMC元件。③第三种装配结构：两面分别安装在线路板顶层（元件面）上，只安装THT元件，底层（焊接面）装配体积小的SMD、SMC元件。（2）SMT印制板波峰焊接工艺流程采用第三种SMT装配结构时，波峰焊的工艺流程为：①制作粘合剂丝网②丝网漏印粘合剂③贴装SMT元器件④固化粘合剂加热或紫外线照射⑤插装THT元器件插件机正在插件THT插件机背面⑥波峰焊⑦印制板（清洗）测试测试中……(3)SMT印制板再流焊接工艺流程①制作焊锡膏丝网②丝网漏印焊锡膏手动刮锡膏自动刮锡膏自动刮锡膏③贴装SMT元器件贴片机④再流焊（第五章学习）（录像）⑤印刷版清洗及测试4.4SMT生产设备(1)锡膏印刷机和网板锡膏印刷机半自动锡膏印刷机网板(2)SMT元器件贴装机贴片机(3)SMT点胶机点胶机点胶机正在点胶上板机（接驳台）(4)SMT焊接设备(5)SMT电路板的焊接检测设备AOI自动光学检测系统(6)清洗工艺、设备和免清洗焊接工艺超声波清洗机可使用水、酒精、清洗溶剂。清洗完，烘干。(7)SMT电路板维修工作站德国ERSA公司IR-550维修工作站焊接视频检测仪(8)SMT自动生产线的组合大型SMT生产线辅助设备静音空压机SMT元器件贴装用贴装机或人工的方式，将SMC/SMD准确地贴放到PCB板上印好焊锡膏或贴片胶的表面相应位置上的过程，叫做贴装（贴片）工序。要保证贴片质量，应该考虑三个要素：贴装元器件的正确性、贴装位置的准确性和贴装压力（贴片高度）的适度性。⑴贴片工序对贴装元器件的要求·元器件的类型、型号、标称值和极性等特征标记，都应该符合产品装配图和明细表的要求。·贴装元器件的焊端或引脚上不小于1/2的厚度要浸入焊膏，一般元器件贴片时，焊膏挤出量应小于0.2mm；窄间距元器件的焊膏挤出量应小于0.1mm。·元器件的焊端或引脚均应该尽量和焊盘图形对齐、居中。因为再流焊时的自定位效应，元器件的贴装位置允许一定的偏差。①矩形元器件正确的贴装元器件的焊端居中位于焊盘上。贴装偏移（横向偏移）在贴装时发生横向移位（规定元器件的长度方向为“纵向”）。合格的标准是：焊端宽度的3/4以上在焊盘上，即D1≥焊端宽度的75%；否则为不合格。贴装偏移（纵向偏移）在贴装时发生纵向移位，合格的标准是：焊端与焊盘必须交叠；如果D2≥0，则为不合格。旋转偏移在贴装时发生