SMT实习

SMT工艺实习－－FM微型贴片收音机的制作什么是SMT?SMT(SurfaceMountingTechnology),即表面贴装技术,是电子组装中最普遍应用的一种新兴技术.经过20世纪80年代的迅速发展,已经进入成熟期.SMT已经成为一个涉及面广、内容丰富、跨多学科的综合性高新技术.最近几年,SMT又进入一个新的发展高潮,已经成为电子组装技术的主流.SMT概述SMT是无需对印制板钻插装孔,直接将片式元器件或适合与表面组装的微型元件器件贴、焊到印制板基板表面规定位置上的装联技术.由于各种片式元器件的几何尺寸和占空间体积比插装元器件小得多,这种组装形式具有结构紧凑、体积小、耐振动、抗冲击、高频特性和生产效率高等优点.在同一块板上采用双面贴装时密度是插件组装的1/5左右,从而使印制板面积节约了60%-70%,重量减轻80%以上.SMT是电子装联技术的发展方向,已成为世界电子整机组装技术的主流.我国SMT的应用起步于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,随后用于录像机、摄像机及袖珍式高档多波段收音机、随身听等生产中.近几年在计算机、通信设备、航空航天电子产品中也逐渐得到应用.SMT总的发展趋势是:元器件越来越小、组装难度越来越大.为了进一步适应电子设备向短、小、轻、薄方向发展,出现了0201(0.6mm*0.3mm)的CHIP元件、BGA（BallGridArray—球栅阵列结构的PCB）、CSP(ChipScalePackage—芯片级封装）、复合化片式元件等新型封装元器件.由于BGA等元器件技术的发展,引起了SMT设备、焊接材料、贴装和焊接工艺的变化,推动电子组装技术向更高阶段发展.SMT发展速度之快,的确令人惊讶,可以说,每年、每月、每天都有变化.SMT发展动态1.1SMT简介技术缩写年代代表元器件安装基板安装方法焊接技术通空安装THT20世纪60~70年代晶体管,轴向引线元件单、双面PCB手工/半手工插装手工浸焊70~80年代单、双列直插IC，轴向引线元器件编带单面及多层PCB自动插装波峰焊浸焊手工焊表面安装SMT20世纪80年代开始SMC、SMD片式封装VSI、VLSI高质量SMB自动贴片机波峰焊回流焊1.THT与SMT表1.1.1是THT与SMT区别表1.1.1大规模集成电路超大规模集成电路（VeryLargeScaleIntegration）图1.1.1是THT与SMT的安装尺寸比较2.SMT主要特点高密集性ＳＭＣ、ＳＭＤ的体积只有传统元器件的1/3～1/10左右,可以装在PCB的两面,有效利用了印制版的面积,减轻了电路板的重量.高可靠性ＳＭＣ和ＳＭＤ无引线或引线很短,重量轻,因而抗振动能力强,焊点失效率可比THT降低一个数量级,大大提高了产品可靠性.高性能ＳＭＴ密集安装减少了电磁干扰和射频干扰,尤其在高频电路中减少了分布参数的影响,提高了信号传输速度,改善了高频特性,使产品性能提高.高效率ＳＭＴ更适合自动化大规模生产.采用计算机集成制造系统（ＣＩＭＳ）可使整个生产过程高度自动化,将生产效率提高到新的水平.低成本ＳＭＴ使ＰＣＢ面积减小,成本降低;无引线和短引线使ＳＭＤ、ＳＭＣ成本降低;安装中省去引线成型、打弯、剪线的工序;频率特性提高,减小调试费用;焊点可靠性提高,减小调试维修成本.可以下降30%以上.SMT有两种基本焊接方式.(1)波峰焊:图1.1.23.SMT工艺及设备简介此种方式适合大批量生产.对贴片要求高,生产过程自动化程度要求也很高这种方法较为灵活,视配置设备的自动化程度,既可用于中小型批量生产,又可用于批量型生产.混合安装方法,则需根据产品实际将上述两种方法交替使用.(2)回流焊:图1.1.3回流焊机1.2SMT元器件及设备1.表面贴装元器件SMC/SMD(surfacemountingcomponent/device)SMT元器件由于安装方式不同,与THT元器件主要区别在外型封装.另一方面由于SMT重点在减少体积,故SMT元器件以小功率元器件为主.又因为大部分SMT元器件为片式,故通常又称片状元器件或表贴元器件,一般简称SMD.（SMC）/SMD元器件的特点：特征：无引线或短引线—小型化①片状元件小、轻、薄。安装密度高、体积和重量为普通元件的60%；②高频特性好，减小了引线分布电容，降低了寄生电容和电感，增强了电磁干扰和射频干扰能力；③易于实现自动化，组装时无需钻孔、剪线、打弯等工序，降低了成本，易于大规模生产。片状元件包装形式：①散装（或称袋装）:用字母B表示，可供手工贴装、维修和大数量漏斗贴装使用；②盒式包装：用C表示，将片状元件按一定方向排列在塑料盒中，适合夹具式贴片机使用；③编带包装：用T或U表示，将贴片元件按一定方向逐只装入纸编带或塑料编带孔内并封装，再卷绕在带盘上，适合全自动贴片机使用。表面贴装元器件识别：(1)片状阻容元件表贴元件包括表贴电阻、电位器、电容、开关、连接器等.使用最广泛的是片状电阻和电容.目前我国市场上片状电阻电容以公制代码表示外形尺寸.①片状电阻表1.2.1是常用片状电阻尺寸等主要参数代码参数1608*06032012*08053216*12063225*12105025*20106332*2512外型长×宽1.6×0.82.0×1.253.2×1.63.2×2.55.0×2.56.3×3.2功率(W)1/161/101/81/41/21电压(V)100200200200200注:1.*英制代号2.片状电阻厚度为0.4-0.6mm3.最新片状元件为1005(0402),而0603(0201),目前应用较少.4.电阻值采用数码法直接标在元件上,阻值小于10Ω用R代替小数点,例如8R2表示8.2Ω②片状电容片状电容主要是陶瓷叠片独石结构,外型代码与片状电阻含义相同,主要有:1005/*0402,1608/*0603,2012/*0805,3216/*1206,3225/*1210等.片状电容元件厚度为0.9-4.0mm.片状陶瓷电容依所用陶瓷不同分三种,其代号及特性分别为:NPO:Ⅰ类陶瓷,性能稳定,损耗小,用于高频高稳定场合X7R:Ⅱ类陶瓷,性能较稳定,用于要求较高的中低频场合Y5V:Ⅲ尖低频陶瓷,比容大,稳定性差,用于容量、损耗要求不高的场合③表贴器件表面贴装器件包括表面贴装分立器件(二极管、三极管、晶闸管等)和集成电路两大类.表面贴装分立器件除部分采用无引线圆柱外型,常见外型封装有SOT型和TO型.图1.2.2是几种常用外型封装.此外还有SC-70(2.0×1.25)、SO-8(5.0×4.4)封装SMD集成电路常用双列平封装SOP（见图1.2.1）,四列扁平封装QFP（见图1.2.2）,球栅阵列封装BGA（见图1.2.3）.前两种封装属于有引线封装,后一种封装属于无引线封装.2.印制板SMB(surfacemountingboard)(1)SMB的特殊要求:①外观要求光泽平整,不能有翘曲或高低不平②热胀系数小,导热系数高,耐热性好③铜箔粘合牢固,抗弯强度高④基板介电常数小,绝缘电阻高(2)焊盘设计:片装元器件焊盘形状对焊点强度和可靠性关系重大,以片状电阻元件位例(图1.2.4)(1)SMT典型焊点SMT焊接质量要求同THT基本相同,要求焊点的焊料连接面呈半弓形凹面,焊接与焊件交接处平滑,接触角尽可能小,无裂纹、针孔、夹渣、表面有光泽且光滑.由于SMT元器件尺寸小,安装精确度和密度高,焊接质量要求更高.另外还有一些特有缺陷,如立片(曼哈顿现象).图1.2.10和图1.2.11分别是两种典型焊点.3.SMT焊接质量(2)SMT常见焊点缺陷几种常见SMT焊接缺陷见图1.2.12,采用再流焊工艺时,焊盘设计和焊膏印制对控制焊接质量起关键作用,例如立片主要是两个焊盘上焊膏不均,一边焊膏太少甚至漏印而造成.4.贴片技术组装流程图元器件检测SMB检测外壳与结构件检测丝印焊膏贴片回流焊接检验，补焊THT元件装焊部件装配检测，调试总装，交验5.SMT工艺步骤①丝印焊膏：首先将钢板透过蚀刻或雷射切割成PCB焊盘排布图形，将其固定于丝印台上，再将PCB放在钢板与丝印台中间，调整丝印台，使得PCB的焊盘与钢板上的漏孔重合，用刮刀(squeegee)将焊膏经钢板上的漏孔印至PCB的焊盘上。焊膏为表面贴装元件与PCB相互连接导通的接合材料。焊膏丝印台见下图。②贴片：贴片是整个SMT过程的主要工作，其过程是使用真空吸笔或镊子拾取表面贴装元件，将表面贴装元件准确的置放在已印好焊膏的PCB的焊盘上。由于表面贴装元件之设计日趋精密，其接脚的间距也随之变小，因此贴片技术层次的困难度也与日俱增。真空吸笔见下图。③回流焊接：回流焊接是将贴片后的PCB，经过回流焊机先行预热以活化助焊剂，再提升其温度至260℃使焊膏熔化，元件脚与PCB的焊盘相连结，再经过降温冷却，使焊锡固化，即完成表面贴装元件与PCB的接合。小型回流焊机焊接好样板丝印焊膏后的样板回流焊机焊接曲线:0180260(ºc)（t）160280预热焊接回流焊机焊接曲线降温④检验，维修。拆焊：焊接完成后，通过检验，发现某些元件需要更换，那么首先需要将其从PCB上拆除，此时要用热风拆焊台。热风拆焊台吹出热风的温度与强度可通过各自旋钮调节。热风拆焊台见下图：⑤安装THT元器件。⑥调试及总装。1.3实习产品介绍---FM微型（电调谐）收音机1.产品特点采用电调谐单片FM收音机集成电路，调谐方便准确。接收频率87---108MHz较高接收灵敏度外形小巧，便于随身携带工作电源范围大，1.8—3.5V，充电电池(1.2V)和一次性电池（1.5V）均可工作。内设静噪电路，抑制调谐过程中的噪声。2.工作原理电路的核心是单片收音机集成电路SC1088.它采用特殊的低中频（70KHz）技术，外围电路省去了中频变压器和陶瓷滤波器，使电路简单可靠，调试方便。SC1088采用SOT16脚封装，表2.1是引脚功能，图2.2是电路原理图。表2.1FM收音机集成电路SC1088引脚功能引脚功能引脚功能引脚功能引脚功能1静噪输出5本振调谐回路9IF输入13限幅器失调电压电容2音频输出6IF反馈10IF限幅放大器的电容器14接地3AF环路滤波71dB放大器的低通电容器11射频信号输入15全通滤波电容收索输入4VCC8IF输出12射频信号输入16电调谐AFC输出①FM信号输入如图所示，调频信号由耳机线馈入经电容器33p、82p和电感线圈78nH的输入电路进入IC的11、12脚混频电路。此处的FM信号没有调谐的调频信号，即所有调频电台信号均可进入。②本振调谐电路本振电路中关键元器件是变容二极管（见下图），它是利用PN结的结电容与偏压有关的特性制成的“可变电容”。如图2.3a所示，变容二极管加反向电压Ud，其结电容Cd与Ud的特性,如图2.3b所示，是非线性关系。这种电压控制的可变电容广泛用于电调谐、扫频等电路。本振调谐电路中，控制变容二极管V1的电压由IC第16脚给出。当按下扫描开关S1时，IC内部的RS触发器打开恒流源，由16脚向电容683充电，683两端电压不断上升，V1电容量不断变化，由V1、电容681、L4构成的本振电路的频率不断变化而进行调谐。当收到电台信号后，信号检测电路使IC内的RS触发器翻转，恒流源停止对电容683充电，同时在AFC电路作用下，锁住所接收的广播节目频率，从而可以稳定接收电台广播，直到再次按下S1开始新的搜索。当按下Reset开关S2时，电容683放电，本振频率回到最低端。③中频放大、限幅与鉴频电路的中频放大，限幅及鉴频电路的有源器件及电阻均在IC内。FM广播信号和本振电路信号在IC内混频器中混频产生70KHz的中频信号，经内部1dB放大器，中频限幅器，送到鉴频器检出音频信号，经内部环路滤波后由2脚输出音频信号。电路中1脚接的是静噪电容，3脚接的是（音频）环路滤波电容，6脚接的中频反馈电容，7脚的为低通电容，8脚与9脚之间的电容为中频耦合电容，10脚的为限幅器的低通电容，13脚