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1、第八章表面安装技术(一)8.1 表面安装元器件 8.2 表面安装印制电路板 8.3 表面安装工艺流程 学时数：2课时,什么是“表面安装技术”（P115）(Surface Mounting Technology)(简称SMT)它是将电子元器件直接安装在印制电路板的表面，它的主要特征是元器件是无引线或短引线，元器件主体与焊点均处在印制电路板的同一侧面。,表面安装技术主要具有下列的优点：减少了印制板面积(可节省面积6070%)减轻了重量(可减轻重量7080%)；安装容易实现自动化；由于采用了膏状焊料的焊接技术，提高了产品的焊接质量和可靠性；减小了寄生电容和寄生电感。,8.1表面安装元器件(简称SMC
2、)(P115),表面安装元器件又称为片状元件，片状元件主要特点：尺寸小；重量轻;形状标准化;无引线或短引线；适合在印制板上进行表面安装。,电 阻 电 容 集成电路 电位器,8.1.1 电阻器（P115）1.矩形电阻器：,电阻基体：氧化铝陶瓷基板；基体表面：印刷电阻浆料，烧结形成电阻膜，刻出图 形调整阻值；电阻膜表面：覆盖玻璃釉保护层，两侧端头：三层结构。,2.圆柱形电阻器(简称MELF)（P116）,电阻基体：氧化铝磁棒；基体表面：被覆电阻膜(碳膜或金属膜)，印刷电阻浆料，烧结形成电阻膜，刻槽调整阻值；电阻膜表面：覆盖保护漆；两侧端头：压装金属帽盖。,3.小型电阻网络（P116）将多个片状矩形
3、电阻按不同的方式连接组成一个组合元件。电路连接方式：A、B、C、D、E、F六种形式；封装结构：是采用小外型集成电路的封装形式,4.电位器（P116）适用于SMT的微调电位器按结构可分为敞开式和密封式两类。,8.1.2 电容器（P117）表面安装用电容器简称片状电容器，从目前应用情况来看，适用于表面安装的电容器已发展到数百种型号，主要有下列品种：多层片状瓷介电容器（占 80%）钽电解电容器 铝电解电容器 有机薄膜电容器（较少）云母电容器电容器（较少）,1.多层片状瓷介电容器（独石电容）（P117）(简称:MLC)绝缘介质：陶瓷膜片 金属极板：金属（白金、钯或银）的浆料印刷在膜片上，经叠片(采用交
4、替 层叠的形式)、烧 结成一个整体，根 据容量的需要，少 则二层，多则数十 层,甚至上百层。端头：三层结构。,2.片状铝电解电容器（P117）阳极：高纯度的铝箔经电解腐蚀形成高倍率的表面；阴极：低纯度的铝箔经电解腐蚀形成高倍率的表面；介质：在阳极箔表面生成的氧化铝薄膜；芯子：电解纸夹于阳 阴箔之间卷绕形成，由电解液浸透后密 封在外壳内。,矩形与圆柱型两种：圆柱形是采用铝外壳、底部装有耐热树脂底座的结构。矩形是采用在铝壳外再用树脂封装的双层结构铝电解常被大容量的电容器所采用。,3.片状钽电解电容器（P117）阳极：以高纯度的钽金属粉末，与粘合剂混合后，加压成型、经烧结形成多孔性的烧结体；绝缘介质
5、：阳极表面生成的氧化钽；阴极：绝缘介质表面被覆二氧化锰层,片状钽电解电容器有三种类型：裸片型、模塑型和端帽型。,4.片状薄膜电容器（P118）绝缘介质：有机介质薄膜 金属极板：在有机薄膜双侧喷涂的铝金属；芯子：在铝金属薄膜上覆盖树脂薄膜。后通过卷绕方式形成多层电极（十层,甚至上百层）。端头：内层铜锌合金 外层锡铅合金,5.片状云母电容器（P118）绝缘介质：天然云母片；金属极板：将银印刷在云母片上；芯子：经叠片、热压形成电容体；端头：三层结构。,8.1.3 电感器（P118）片状电感器是继片状电阻器、片状电容器之后迅速发展起来的一种新型无源元件，它的种类很多。按形状可分为:矩形和圆拄型；按结构
6、可分为：绕线型、多层型和卷绕型。目前用量较大的是前两种。,1.绕线型电感器（P118）它是将导线缠绕在芯状材料上，外表面涂敷环氧树脂后用模塑壳体封装。,2.多层型电感器（P119）它由铁氧体浆料和导电浆料交替印刷多层，经高温烧结形成具有闭合电路的整体。用模塑壳体封装。,8.1.4 小外型封装晶体管（P119）(Small Outline Transistor)小外型封装晶体管又称作微型片状晶体管，常用的封装形式有四种。1.SOT23型：它有三条“翼型”短引线。2.SOT143型结构与SOT23型相仿，不同的是有四条“翼型”短引线。,3.SOT89型（P119）适用于中功率的晶体管(300mw2
7、w)，它的三条短引线是从管子的同一侧引出。,4.TO252型（P119）适用于大功率晶体管，在管子的一侧有三条较粗的引线，芯片贴在散热铜片上。,8.1.5 集成电路（P120）Integration circuit 大规模集成电路：Large Scale IC（简称：LSI）超大规模集成电路：Ultra LSIC（简称：USI）1.小外型塑料封装（Small Outline Package）(简称:SOP或SOIC)引线形状：翼型、J型、I型；引线间距（引线数)：1.27mm(8-28条)1.0mm(32条)、0.76mm(40-56条),2.芯片载体封装（P120）为适应SMT高密度的需要，
8、集成电路的引线由两侧发展到四侧，这种在封装主体四侧都有引线的形式称为芯片载体,通常有塑料及陶瓷封装两大类。(1)塑料有引线封装（Plastic Leaded Chip Carrier）(简称:PLCC)引线形状：J型引线间距：1.27mm引线数：18-84条,(2)陶瓷无引线封装（Leadless Ceramic Chip Carrier）(简称:LCCC)（P120）它的特点是：无引线引出端是陶瓷外壳 四侧的镀金凹槽(常被称作：城堡式)，凹槽的中心距有1.0mm、1.27mm两种。,3.方型扁平封装（Quad Flat Package）（P120）它是专为小引线距（又称细间距）表面安装集成电
9、路而研制的。引线形状：带有翼型引线的称为QFP；带有J型引线的称为QFJ。引线间距：0.65mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm、0.25mm。引线数范围：80500条。,4.球栅阵列封装（P121）(Ball Grid Array)(简称:BGA)集成电路的引线从封装主体的四侧又扩展到整个平面，有效地解决了QFP的引线间距缩小到极限的问题，被称为新型的封装技术。,结构：在基板(塑料、陶瓷 或载带)的背面按阵 列方式制造出球形触 点代替引线，在基板 的正面装配芯片。特点：减小了封装尺寸，明显扩大了电路功能。如:同样封装尺寸为20mm 20mm、引间距为0.5mm的QFP的器件I/O数为15
10、6个，而BGA器件为1521个。发展方向：进一步缩小,其尺寸约为芯片的1-1.2倍,被称作“芯片尺寸封装”（简称：CSP或BGA）,5.裸芯片组装（P119）随着组装密度和IC的集成度的不断提高，为适应这种趋势，IC的裸芯片组装形式应运而生，并得到广泛应用。它是将大规模集成电路的芯片直接焊接在电路基板上，焊接方法有下列几种。板载芯片(简称:COB)COB是将裸芯片直接粘在电路基板上，用引线键合达到芯片与SMB的连接，然后用灌封材料包封，这种形式主要用在消费类电子产品中。,载带自动键合(简称:TAB)（P121）载带：基材为聚酰亚胺薄膜，表面覆盖上铜箔后，用化学法腐蚀出精细的引线图形。芯片：在引
11、出点上镀Au、Cu或Sn/Pn合金，形成高度为20-30m的凸点电极。组装方法：芯片粘贴在载带上，将凸点电极与载带的引线连接，然用树脂封装。它适用于大批量自化生产。TAB的引线间距可较QFP进一步缩小至0.2mm或更细。,倒装芯片(Flip Chip)(简称:FC)（P121）芯片：制成凸点电极；组装方法：将裸芯片倒置在SMB基板上(芯片凸点电极与SMB上相应的焊接部位对准)，用再流焊连接。发展方向：倒装芯片的互连技术，由于焊点可分布在裸芯片全表面，并直接与基板焊盘连接，更适应微组装技术的发展趋势，是目前研究和发展最为活跃的一种裸芯片组装技术。,8.1.6 封装的主要特性（P122）1.引脚共
12、面度 引脚共面度是表示元器件所有引脚的底部是否处于同一平面的参数,它是影响装联质量的重要指标。引线共面度的要求是：将器件放置在平面上，所有引线与平面的间隙应小于0.1mm。,2.引脚结构（P123）翼形结构：更符合未来朝着引脚薄、窄、细间距的方向发展，适合于安装位置较低的场合，能适各种焊接方法，但缺点是引脚无缓冲余地，在振动应力下易损伤。J形结构：基板利用率高，安装更坚固，抗振性强，但安装厚度较高。I形结构：并不常用，它是由插装形式的元器件截断引脚形成。,3.封装可靠性（P123）在再流焊期间封装开裂问题，使器件的长期可靠性下降。4.封装尺寸标准化（P123）公差的变化范围大，给SMB焊盘设计
13、及制造艺造成很大困难，强调封装尺寸的标准化是发展SMT的当务之急。,8.2表面安装印制电路板(简称SMB)(P123),8.2.1 SMB的主要特点:（P124）1.高密度 随着SMC引线间距由1.27mm向0.762mm0.635mm0.508mm0.381mm0.305mm直至0.1mm的过渡，SMB发展到五级布线密度，即:在1.27 mm中心距的焊盘间允许通过三条布线,在2.54mm中心距的焊盘间允许通过四条线布线(线宽和线间距均为0.1 mm),并还在向五条布线的方向发展。,2.小孔径 在SMT中，由于SMB上的大多数金属化孔不再用来装插元器件，而是用来实现各层电路的贯穿连接，SMB的
14、金属化通孔直径一般在向0.6 0.3mm 0.1mm的方向发展。3.多层数 SMB不仅适用于单、双面板，而且在高密度布线的多层板上也获得了大量的应用。现代大型电子计算机中用多层SMB十分普遍，层数最高的可达近百层。,4.高板厚孔径比 PCB的板厚与孔径之比一般在3以下，而SMB普遍在5以上，甚至高达21。这给SMB的孔金属化增加了难度。5.优良的传输特性 由于SMT广泛应用于高频、高速信号传输的电子产品中，电路的工作频率由100MHz向1000MHz，甚至更高的频段发展。6.高平整高光洁度 SMB在焊接前的静态翘曲度要求小于0.3%。7.尺寸稳定性好 基材的热膨胀系数(CTE)是SMB设计、选
15、材时必须考虑的重要因素之一。,8.3表面安装的工艺流程(P128),8.3.1 表面安装组件的类型:表面安装组件(Surface Mounting Assembly)(简称：SMA)类型：全表面安装(型)双面混装(型)单面混装(型),1.全表面安装(型)：（P128）全部采用表面安装元器件，安装的印制电路板是单面或双面板.,2.双面混装(型)：（P128）表面安装元器件和有引线元器件混合使用，印制电路板是双面板。,3.单面混装(型)：（P128）表面安装元器件和有引线元器件混合使用，与型不同的是印制电路板是单面板。,8.3.2 工艺流程（P128）由于SMA有单面安装和双面安装；元器件有全部表面安装及表面安装与通孔插装的混合安装；焊接方式可以是再流焊、波峰焊、或两种方法混合使用；通孔插装方式可以是手工插，或机械自动插；从而演变为多种工艺流程，目前采用的方式有几十种之多，下面仅介绍通常采用的几种形式。,1.单面全表面安装,2双面全表面安装,3.单面混合安装,4.双面混合安装,
