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1、第二章 表面组装元器件的识别与选用,表面组装技术简介,表面组装技术是一种新型电子装联技术,也称表面安装技术或表面贴装技术。应用SMT技术可使电子组件的可靠性大为提高,重量更轻,体积更小,成本更低,因此,该技术也支配着电子设备的发展。SMT以提高产品可靠性性能和降低成本为目标,因而可广泛应用于消费类电子产品和军事尖端电子产品的制造和装联中。,表面组装技术是从厚、薄膜混合电路演变发展起来的。美国是世界上 SM D 与 S M T 最早 起源国家,并一直重视在此类电子产品的投资。在军事装备领域,表面组装技术发挥了高组装密度和高可靠性能方面的优势。组装技术经历了以下几个发展阶段:手工阶段(20 世纪
2、50 年代);半自动插装浸焊(2 0 世纪 60 年代)全自动插装波峰焊(20 世纪 70 年代)S M T 的发展使电子产品功能越来越强,体积越来越小,元器件越来越小,组装密度越来越高,组装难度也越来越大。最近 2、3 年 SM T 又进入了一个 新的发展高潮。为了进一步适应电子产品向短、小、轻、薄方向发展,出现了 BGA、CS P、Flip c h ip、复合化片式元件等新封装。由于 BGA 等元器件技术的发展,由于非 OD S 清洗和无铅焊料的出现,引起了 S M T设备、焊接材料、贴装和焊接工艺的变化。表面组装技术的迅速发展为电子制造业带来了一场革命,表面组装技术一系列发展也推动电子装
3、联技术向更高阶段发展。,SMC:指表面组装无源元件，如片式电阻、电容、电感称为。SMD:指有源器件，如小外形晶体管(SOT)及四方扁平组件(QFP)。,2、特点：(1)在表面组装器件的电极上，完全没有引线，或只有非常短小的引线，引线间距小。(2)表面组装元器件直接贴装在PCB的表面，将电极焊接在与元器件同一面的焊盘上。,SMT生产系统组成,SMT是表面组装技术（表面贴装技术）（Surface Mount Technology的缩写），称为表面贴装或表面安装技术。是目前电子组装行业里最流行的一种技术和工艺。它是一种将无引脚或短引线表面组装元器件（简称SMC/SMD，中文称片状元器件）安装在印制电
4、路板（Printed Circuit Board，PCB）的表面或其它基板的表面上，通过回流焊或浸焊等方法加以焊接组装的电路装连技术。,SMT特点：,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%。可靠性高、抗震能力强。焊点缺陷率低。高频特性好。减少了电磁和射频干扰。易于实现自动化，提高生产效率。降低成本达沃特弗SMT薄膜印刷线路沃特弗SMT薄膜印刷线路(20张)30%50%。节省材料、能源、设备、人力、时间等。,8,SMT組裝工艺流程,A面锡膏施加,元器件貼裝,再流焊接,板面翻转,
5、B面锡膏施加,元器件貼裝,再流焊接,检测,2.3 无源元件(SMC),2.2.1 SMC的外形尺寸表示及技术参数1、外形尺寸 矩形六面体、圆柱体、异形 矩形SMC系列型号的表示方法:前两位表示长度、后两位表示宽度 如3216矩形贴片元件，长=3.2mm，宽=1.6mm,2、标称数值的表示SMC元件种类用型号加后缀的方法表示:如3216C、2012R(1)片式元件标称数值表示方法:3216、2012、1608系列片状SMC的标称数值用标在元件上的三位数字表示，前两位是有效数，第三位是倍率成数。如电阻器表面印有114，表示阻值110k,(2)圆柱型电阻器三色环四色环五色环精度为1的精密电阻器还可以
6、用两位数字代码加一位字母代码表示。,普通电阻器标注,精密电阻器标注,2.3.2 表面组装电阻器,1、普通表面组装电阻器(图)按制造工艺分为:厚膜 薄膜按封装外形分为:片状采用厚膜工艺制造 圆柱形(MELF)采用薄膜工艺2、表面组装电阻排(图)是电阻网络的表面组装形式按结构分为SOP型、芯片功率型、芯片载体型、芯片阵列,3、表面组装电位器(片式电位器)(1)敞开式结构:无外壳保护，适用于消费类产品而且只能用于再流焊工艺(2)防尘式结构:有外壳保护，性能好，适用于高档消费电子产品(3)微调式结构:精细调节，性能好，价格昂贵，适用于投资类电子整机中(4)全密封式结构:调节方便、可靠、寿命长,2.3.
7、3 表面组装电容器,1、陶瓷系列电容器(MLC)以陶瓷材料为电容介质，通常是无引脚结构可靠性高，用于汽车、军事和航空航天产品。2、电解电容器铝电解电容器:异型结构/钽电解电容器:片状矩形3、云母电容器以天然云母为电介质，一般为矩形片状耐热性好、损耗低，用于无线通信和硬盘系统中,2.3.4 表面组装电感器,1、绕线型表面组装电感器：工字形(开磁路、闭磁路)、槽形、棒形、腔体。2、多层型表面组装电感器(MLCI)特点:(1)可靠性高(2)磁路闭合，不干扰也不受干扰，适宜高密度组装(3)无引线，小型化3、卷绕型表面组装电感器优点:尺寸较小、成本低缺点:圆柱形故接触面积小，因此组装性不好,2.3.5
8、其他表面组装元件,1、片式滤波器(1)片式抗干扰滤波器(EMI滤波器)作用:抑制同步信号中的高次谐波噪声，防止信号失真(2)片式LC滤波器(3)片式表面波滤波器(晶体滤波器)2、片式振荡器:陶瓷、晶体、LC,2.3.6 SMC的焊端结构,无引线片状元件SMC的电极焊端一般由三层金属构成：内部是钯银合金电极中间是镍阻挡层:避免高温焊接时元件厚膜电极脱帽导致虚焊或脱焊；对内部电极起保护阻挡作用。外部是铅锡合金:提高可焊接性,2.4 表面组装器件(SMD),2.4.1 表面组装分立器件包括各种分立半导体，有二极管、晶体管、场效应管，也有由2、3支晶体管、二极管组成的简单复合电路。1、表面组装分立器件
9、的外形 电极引脚数为26个二极管:2端或3端封装；小功率晶体管:3端或4端封装；46端SMD内大多封装两支晶体管或场效应管。,2、表面组装元件(SMD)引脚形状 翼形 钩形 球形 I形 针形,2、表面组装二极管无引线柱形玻璃封装二极管:稳压开关、通用二极管片状塑料封装二极管:矩形片状3、小外形塑封晶体管(SOT)采用带翼形短脚引线的塑料封装,2.4.2 表面组装集成电路,1、集成电路的封装定义：是指安装半导体集成电路芯片用的外壳，它不仅起着安放、固定、密封、保护芯片和增强电热性能的作用，而且还是沟通芯片内部与外部电路的桥梁，芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上，这些引脚又通过印制电路板上的
10、导线与其他元器件建立连接。,2、封装方式,(1)SO封装:引线比较少的小规模集成电路一般采用这种小型封装。大多采用翼形引脚SOP封装:芯片宽度小于0.15in，引脚在840之间SOL封装:芯片宽度在0.25in以上，引脚在44以上SOW封装:芯片宽度在0.6in以上，引脚在44以上,(2)QFP封装(20世纪90年代主要采用的方式)定义:矩形四面都有电极引脚的表面组装集成电路称作QFP封装。封装的芯片一般是大规模集成电路。采用翼形引脚PQFP:封装的芯片四角有突出TQFP:薄型封装，厚度小于1.0mm或0.5mm,(3)LCCC封装 是陶瓷芯片载体封装的表面组装集成电路中没有引脚的一种封装。芯
11、片被封装在陶瓷载体上，无引线的电极焊端排列在封装底面上的四边。优点:全封闭式、可靠性高 主要用于军用产品中,(4)PLCC封装PLCC是集成电路的有引脚塑封芯片载体封装，引脚采用钩形引脚，大多用于可编程存储器。(5)PGA封装(大规模集成电路的封装，BGA前身)CPU集成度增加和个人用户更换更方便PGA封装:将CPU引脚由翼形引脚改成针形引脚缺点:必须配合专用插座、封装成本高,(5)大规模集成电路的BGA封装发展缘由:集成电路的集成度迅速提高，封装尺寸必须缩小。电极采用球形引脚球形引脚优点:尺寸小利于高密度组装；再流焊时有自校准效应，降低了贴片精度，提高组装可靠性。BGA品种:陶瓷BGA(CB
12、GA)、塑料BGA(PBGA)、微型BGA(Micro-BGA、BGA、CSP),第三章、表面组装印制板的设计与制造,印制电路：是一种附着于绝缘基材表面，用于连接电子元器件的导电图形。印制电路板：简称印制板或PCB(Printed Circuit Board),是指印制电路的成品板。为了区别THT与SMT所用基板不同：通孔插装元器件所用的PCB称为插装印制板表面贴装元器件所用的印制板称为SMB,3.1 SMT印制电路板的特点和材料,3.1.1 SMT印制电路板的特点SMB与传统插装印制电路板相比，特点如下：(1)高密度:间距小、引脚多(100500)(2)小孔径:金属化孔、盲孔、埋孔(3)热膨
13、胀系数低:以适应与器件的匹配性(4)耐高温性能好:双面贴装元器件两次再流焊(5)平整度高:元器件引脚与焊盘密切配合,3.1.2 基板材料,1、有机类基板材料CCL用增强材料浸以树脂粘合剂，然后烘干成坯料，而后覆上铜箔，最后经高温高压而制成，因此也称为覆铜箔层压板(CCL),即覆铜板。2、无机类基板材料主要是指陶瓷板和瓷釉包覆钢基板,1、环氧玻璃纤维电路基板(1)组成:环氧树脂和玻璃纤维(2)优点:具有良好的延展性和强度，既可作单面、也可作双面和多层PCB。(3)制作过程:将玻璃纤维布浸入到环氧树脂中制成层板 在层板的单面或双面粘压铜箔(4)常用层板,2、陶瓷电路基板(1)基板材料:96氧化铝(
14、2)优点:热膨胀系数和PLCC匹配，所以可以获得良好的焊点可靠性适用于芯片制造过程中的真空蒸发工艺耐高温、表面光洁度好、化学稳定性高(3)缺点:无法适应自动化生产需求，价格昂贵,3、组合结构的电路基板(1)瓷釉包覆钢基板优点:克服陶瓷基板外形受限和介电常数高的缺点缺点:热膨胀系数较高瓷釉覆盖的铜-殷钢电路基板:热膨胀系数可调整到与LCCC匹配，介电常数也低，适合高速电路基板,(2)金属板支撑的薄电路基板组成结构:在一般电路板的制造工艺上把电路板经绝缘体后粘贴在金属支撑板上。也可在金属支撑板的两面都贴上覆铜电路板，此时相当于多层电路板。优点:支撑板可作为接地和散热用 机械支撑作用大大增强，从而保
15、持尺 寸稳定性,(3)柔性层结构的电路基板定义:将多片未加固的树脂片层压而成的树脂层。优点:吸收焊点部分应力，提高焊点可靠性(4)约束芯板结构的电路基板分类:金属 金属芯基板，非金属铜-铟瓦-铜多层印制板结构，优点,3.1.3 SMB基材的相关参数,(1)玻璃化转变温度(Tg)定义:聚合物(有机材料)的特点是在一定温度下基材形态会发生变化，这个临界温度被称为玻璃化转变温度。选择基板材料时，Tg要比电路的工作温度高，尽可能接近工艺中的最高温度，否则电路板的热应力会使SMT元器件引脚损坏。,(2)热膨胀系数:是指每单位温度变化引起材料尺寸的线性变化量。膨胀应力在X、Y方向与Z方向的差异导致金属化孔
16、的损坏，应尽量选择热膨胀系数低的电路板。采取措施:凹蚀工艺；控制多层板层数(径深比)；使用CET小的材料；采用盲孔、埋孔技术,(3)耐热性:一般要求具有250/50s的耐热性(4)电气性能:电路信号的传输速率(m/s)=kc/,为介电常数衡量电气性能主要指标:和tg，越大，信号传输速率越低；tg越大，信号损失越大(5)平整度采取措施:锡铅合金热风整平工艺、镀金工艺、涂敷有机耐热预焊剂,(6)特性阻抗Zo定义:印制线路传输中遭遇的阻力称为特性阻抗，简称Zo。传输线的负载阻抗等于传输线的特性阻抗，此时信号在传输过程中能量损失最小，此时信号能得到完整的传输。采取措施:提高半固化片厚度的精度、控制铜箔
17、厚度、控制导线宽度、选择合适的介电常数,3.1.4 CCL常用的字符代号,国标GB/T4721-1992中规定用几个英文字母和两位阿拉伯数字表示。(1)第一个字母C表示铜箔(2)第二三个字母表示基材所用的树脂(3)第四五个字母表示增强材料特殊情况:后面加“G”的意义(4)字母末尾用一短横线连接两位数字表示同类不同性能的产品编号特殊情况:后面加“F”的意义,3.1.5 CCL的铜箔种类与厚度,铜箔按制造方法分为：压延铜箔、电解铜箔(1)压延铜箔:铜纯度高，一般99%优点:弹性好，适合挠性板、高频信号板等高性能PCB的制造。表示方法：W(2)电解铜箔:铜纯度一般为99.8%适用于一般普通PCB板的制造，用“E”表示,
