表面贴装工程介绍 SMT贴装 技术

表面贴装工程----关于SMT的历史目录SMAIntroduceSMT历史印刷制程贴装制程焊接制程检测制程质量控制ESD什么是SMTSMT历史SMT工艺流程什么是SMT？SMT(SurfaceMountTechnology)的英文缩写，中文意思是表面贴装技术。是新一代电子组装技术，它将传统的电子元器件压缩成为体积只有几十分之一的器件。表面安装不是一个新的概念，它源于较早的工艺，如平装和混合安装。电子线路的装配，最初采用点对点的布线方法，而且根本没有基片。第一个半导体器件的封装采用放射形的引脚，将其插入已用于电阻和电容器封装的单片电路板的通孔中。50年代，平装的表面安装元件应用于高可靠的军方，60年代，混合技术被广泛的应用，70年代，受日本消费类电子产品的影响，无源元件被广泛使用，近十年有源元件被广泛使用。SMAIntroduceSMAIntroduce什么是SMT？SurfacemountThrough-hole与传统工艺相比SMT的特点：高密度高可靠小型化低成本生产的自动化SMAIntroduce什么是SMT？自动化程度类型THT(ThroughHoleTechnology)SMT(SurfaceMountTechnology)元器件双列直插或DIP,针阵列PGA有引线电阻，电容SOIC,SOT,SSOIC,LCCC,PLCC,QFP,PQFP,片式电阻电容基板印制电路板，2.54mm网格，Φ0.8mm~0.9mm通孔印制电路板，1.27mm网格或更细，导电孔仅在层与层互连调用（Φ0.3mm~0.5mm），布线密度高2倍以上，厚膜电路，薄膜电路，0.5mm网格或更细焊接方法波峰焊再流焊面积大小，缩小比约1：3~1：10组装方法穿孔插入表面安装----贴装自动插件机自动贴片机，生产效率高SMAIntroduceSMT历史年代代表产品器件元件组装技术电子管收音机电子管带引线的大型元件札线，配线,手工焊接60年代黑白电视机晶体管轴向引线小型化元件半自动插装浸焊接70年代彩色电视机集成电路整形引线的小型化元件自动插装波峰焊接80年代录象机电子照相机大规模集成电路表面贴装元件SMC表面组装自动贴装和自动焊接电子元器件和组装技术的发展SMAIntroduceSMT工艺流程表面贴装元件介绍：表面贴装元件具备的条件元件的形状适合于自动化表面贴装尺寸，形状在标准化后具有互换性有良好的尺寸精度有一定的机械强度可承受有机溶液的洗涤可执行零散包装又适应编带包装耐焊接热应符合相应的规定SMAIntroduceSMT工艺流程电容SMAIntroduceSMT工艺流程SMAIntroduceSMT工艺流程SMAIntroduceSMT工艺流程SMAIntroduceSMT工艺流程表面贴装元件的种类有源元件（陶瓷封装）无源元件单片陶瓷电容钽电容厚膜电阻器薄膜电阻器轴式电阻器CLCC（ceramicleadedchipcarrier）陶瓷密封带引线芯片载体SOP（smalloutlinepackage）小尺寸封装QFP(quadflatpackage)四面引线扁平封装BGA(ballgridarray)球栅阵列SMC泛指无源表面安装元件总称SMD泛指有源表面安装元件SMAIntroduceSMT工艺流程Chip阻容元件IC集成电路英制名称公制mm英制名称公制mm120608050603040202013.2×1.650302525121.270.80.650.50.32.0×1.251.6×0.81.0×0.50.6×0.3阻容元件识别方法1．元件尺寸公英制换算（0.12英寸=120mil、0.08英寸=80mil）SMAIntroduceSMT工艺流程电阻电容标印值电阻值标印值电阻值2R25R61026823331045642.2Ω5.6Ω1KΩ6800Ω33KΩ100KΩ560KΩ0R50101104713322235130.5PF1PF11PF470PF3300PF22000PF51000PF阻容元件识别方法2．片式电阻、电容识别标记SMAIntroduceSMT工艺流程IC第一脚的的辨认方法OB36HC081132412厂标型号OB36HC081132412厂标型号OB36HC081132412厂标型号T93151—1HC02A1132412厂标型号①IC有缺口标志②以圆点作标识③以横杠作标识④以文字作标识（正看IC下排引脚的左边第一个脚为“1”）SMAIntroduceScreenPrinterMountReflowAOISMT工艺流程印刷锡高贴装元件再流焊清洗锡膏——再流焊工艺简单，快捷涂敷粘接剂红外加热表面安装元件固化翻转插通孔元件波峰焊清洗贴片——波峰焊工艺价格低廉，但要求设备多，难以实现高密度组装SMAIntroduceSMT工艺流程SMAIntroduceSMT工艺流程通常先作B面再作A面印刷锡高贴装元件再流焊翻转贴装元件印刷锡高再流焊翻转清洗双面再流焊工艺A面布有大型IC器件B面以片式元件为主充分利用PCB空间，实现安装面积最小化，工艺控制复杂，要求严格常用于密集型或超小型电子产品，如手机SMAIntroduceSMT工艺流程波峰焊插通孔元件清洗混合安装工艺多用于消费类电子产品的组装印刷锡膏贴装元件再流焊翻转点贴片胶贴装元件加热固化翻转先作A面：再作B面：插通孔元件后再过波峰焊：SMAIntroduceSolderpasteSqueegeeStencilSTENCILPRINTINGScreenPrinter内部工作图ScreenPrinterSMAIntroduceScreenPrinter的基本要素：Solder(又叫锡膏）经验公式：三球定律至少有三个最大直径的锡珠能垂直排在模板的厚度方向上至少有三个最大直径的锡珠能水平排在模板的最小孔的宽度方向上单位：锡珠使用米制（Micron)度量，而模板厚度工业标准是美国的专用单位Thou.(1m=1*10-3mm,1thou=1*10-3inches,25mm1thou)判断锡膏具有正确粘度的一种经济和实际的方法：搅拌锡膏30秒，挑起一些高出容器三，四英寸，锡膏自行下滴，如果开始时象稠的糖浆一样滑落，然后分段断裂落下到容器内为良好。反之，粘度较差。ScreenPrinterSMAIntroduceSqueegee(又叫刮板或刮刀）菱形刮刀拖裙形刮刀聚乙烯材料或类似材料金属10mm45度角SqueegeeStencil菱形刮刀拖裙形刮刀SqueegeeStencil45-60度角ScreenPrinterSMAIntroduce模板制造技术化学蚀刻模板电铸成行模板激光切割模板简介优点缺点在金属箔上涂抗蚀保护剂用销钉定位感光工具将图形曝光在金属箔两面，然后使用双面工艺同时从两面腐蚀金属箔通过在一个要形成开孔的基板上显影刻胶，然后逐个原子，逐层地在光刻胶周围电镀出模板直接从客户的原始Gerber数据产生，在作必要修改后传送到激光机，由激光光束进行切割成本最低周转最快形成刀锋或沙漏形状纵横比1.5：1提供完美的工艺定位没有几何形状的限制改进锡膏的释放要涉及一个感光工具电镀工艺不均匀失去密封效果密封块可能会去掉纵横比1：1错误减少消除位置不正机会激光光束产生金属熔渣造成孔壁粗糙纵横比1：1模板(Stencil)制造技术:ScreenPrinterSMAIntroduceREFLOW再流的方式：红外线焊接红外+热风（组合）气相焊（VPS）热风焊接热型芯板（很少采用）SMAIntroduceTime(BGABottom)1-3℃/Sec200℃Peak225℃±5℃60-90Sec140-170℃60-120SecPreheatDryoutReflowcooling热风回流焊过程中，焊膏需经过以下几个阶段，溶剂挥发；焊剂清除焊件表面的氧化物；焊膏的熔融、再流动以及焊膏的冷却、凝固。基本工艺：REFLOW工艺分区：（一）预热区目的：使PCB和元器件预热，达到平衡，同时除去焊膏中的水份、溶剂，以防焊膏发生塌落和焊料飞溅。要保证升温比较缓慢，溶剂挥发。较温和，对元器件的热冲击尽可能小，升温过快会造成对元器件的伤害，如会引起多层陶瓷电容器开裂。同时还会造成焊料飞溅，使在整个PCB的非焊接区域形成焊料球以及焊料不足的焊点。SMAIntroduceREFLOWSMAIntroduce目的：保证在达到再流温度之前焊料能完全干燥，同时还起着焊剂活化的作用，清除元器件、焊盘、焊粉中的金属氧化物。时间约60~120秒，根据焊料的性质有所差异。工艺分区：（二）保温区REFLOWSMAIntroduce目的：焊膏中的焊料使金粉开始熔化，再次呈流动状态，替代液态焊剂润湿焊盘和元器件，这种润湿作用导致焊料进一步扩展，对大多数焊料润湿时间为60~90秒。再流焊的温度要高于焊膏的熔点温度，一般要超过熔点温度20度才能保证再流焊的质量。有时也将该区域分为两个区，即熔融区和再流区。（四）冷却区焊料随温度的降低而凝固，使元器件与焊膏形成良好的电接触，冷却速度要求同预热速度相同。（三）再流焊区工艺分区：REFLOWSMAIntroduce贴片机的介绍拱架型(Gantry)元件送料器、基板(PCB)是固定的，贴片头(安装多个真空吸料嘴)在送料器与基板之间来回移动，将元件从送料器取出，经过对元件位置与方向的调整，然后贴放于基板上。由于贴片头是安装于拱架型的X/Y坐标移动横梁上，所以得名。这类机型的优势在于：系统结构简单，可实现高精度，适于各种大小、形状的元件，甚至异型元件，送料器有带状、管状、托盘形式。适于中小批量生产，也可多台机组合用于大批量生产。这类机型的缺点在于：贴片头来回移动的距离长，所以速度受到限制。MOUNTSMAIntroduce对元件位置与方向的调整方法：1)、机械对中调整位置、吸嘴旋转调整方向，这种方法能达到的精度有限，较晚的机型已再不采用。2)、激光识别、X/Y坐标系统调整位置、吸嘴旋转调整方向，这种方法可实现飞行过程中的识别，但不能用于球栅列陈元件BGA。3)、相机识别、X/Y坐标系统调整位置、吸嘴旋转调整方向，一般相机固定，贴片头飞行划过相机上空，进行成像识别，比激光识别耽误一点时间，但可识别任何元件，也有实现飞行过程中的识别的相机识别系统，机械结构方面有其它牺牲。MOUNTSMAIntroduce转塔型(Turret)元件送料器放于一个单坐标移动的料车上，基板(PCB)放于一个X/Y坐标系统移动的工作台上，贴片头安装在一个转塔上，工作时，料车将元件送料器移动到取料位置，贴片头上的真空吸料嘴在取料位置取元件，经转塔转动到贴片位置(与取料位置成180度)，在转动过程中经过对元件位置与方向的调整，将元件贴放于基板上。一般，转塔上安装有十几到二十几个贴片头，每个贴片头上安装2~4个真空吸嘴(较早机型)至5~6个真空吸嘴(现在机型)。由于转塔的特点，将动作细微化，选换吸嘴、送料器移动到位、取元件、元件识别、角度调整、工作台移动(包含位置调整)、贴放元件等动作都可以在同一时间周期内完成，所以实现真正意义上的高速度。目前最快的时间周期达到0.08~0.10秒钟一片元件。这类机型的优势在于：这类机型的缺点在于：贴装元件类型的限制，并且价格昂贵。MOUNTSMAIntroduce对元件位置与方向的调整方法：1)、机械对中调整位置、吸嘴旋转调整方向，这种方法能达到的精度有限，较晚的机型已再不采用。2)、相机识别、X/Y坐标系统调整位置、吸嘴自旋转调整方向，相机固定，贴片头飞行划过相机上空，进行成像识别。MOUNT