电子产品工艺教案8

电子产品工艺与实训第八章电子元件表面安装工艺本章重点：表面安装技术表面安装元器件和材料表面安装设备与手工操作SMT本章难点：表面安装技术的基本工艺表面安装元器件表面安装设备与手工操作SMT电子产品工艺与实训目录8.1表面安装技术8.2表面安装元器件和材料本章小结返回主目录电子产品工艺与实训8.1表面安装技术表面安装技术是将电子元器件直接安装在印制电路板或其他基板导电表面的装接技术。1．表面安装技术的优点2．表面安装技术存在的的问题3．表面安装技术的基本工艺•图8.1电子元件在印制板上的表面安装电子产品工艺与实训SMT实际是包括表面安装元件（SMC）、表面安装器件（SMD）、表面安装印制电路板（SMB）、普通混装印制电路板（PCB）、点粘合剂、涂焊锡膏、元器件安装设备、焊接以及测试等技术在内的一整套完整的工艺技术的统称。电子产品工艺与实训1．表面安装技术的优点•表面安装技术的优点主要是元件的高密集性、产品性能的高可靠性、产品生产的高效率性、产品生产的低成本性。•表面安装元件使PCB的面积减小，成本降低；无引线和短引线使元器件的成本也降低，在安装过程中省去了引线成形、打弯，剪线的工序；电路的频率特性提高，减少了调试费用；焊点的可靠性提高，降低了调试和维修成本。在一般情况下，电子产品采用表面安装元件后可使产品总成本下降30﹪以上。电子产品工艺与实训2．表面安装技术存在的的问题•（1）表面安装元件本身的问题•（2）表面安装元件对安装设备要求比较高•（3）表面安装技术的初始投资比较大电子产品工艺与实训3、表面安装技术的基本工艺表面安装技术的基本工艺有两种基本类型，主要取决于焊接方式。1）采用波峰焊的工艺流程如图图8.2采用波峰焊的工艺流程电子产品工艺与实训•从上图中可见，采用波峰焊的工艺流程基本上是四道工序：•①点胶，将胶水点到要安装元件的中心位置；•方法：手动∕半自动∕自动点胶机。•②贴片，将无引线元件放到电路板上；•方法：手动∕半自动∕自动贴片机。•③固化，使用相应的固化装置将无引线元件固定在电路板上；•④焊接，将固化了无引线元件的电路板经过波峰焊机，实现焊接。•这种生产工艺适合于大批量生产，对贴片的精度要求比较高，对生产设备的自动化程度要求也很高。电子产品工艺与实训2）采用再流焊的工艺流程如图图8.3采用再流焊的工艺流程电子产品工艺与实训•从上图中可见，采用再流焊的工艺流程基本上是三道工序：•①涂焊膏，将专用焊膏涂在电路板上的焊盘上；•方法：丝印∕涂膏机。•②贴片，将无引线元件放到电路板上；•方法：手动∕半自动∕自动贴片机。•③再流焊，将电路板送入再流焊炉中，通过自动控制系统完成对元件的加热焊接。•方法：需要有再流焊炉。电子产品工艺与实训•这种生产工艺比较灵活，既可用于中小批量生产，又可用于大批量生产，而且这种生产方法由于无引线元器件没有被胶水定位，经过再流焊时，元件在液态焊锡表面张力的作用下，会使元器件自动调节到标准位置，如图所示8.4元器件自动调节位置示意图电子产品工艺与实训8．2表面安装元器件和材料•一、表面安装元器件•二、表面安装的其他材料电子产品工艺与实训一、表面安装元器件1．表面安装电阻2．表面安装电容3．表面安装电感器4．表面安装半导体器件电子产品工艺与实训1．表面安装电阻•（1）矩形片状电阻•矩形片状电阻的结构外形见图8.5所示，基片大都采用陶瓷（AI2O3）制成，具有较好的机械强度和电绝缘性。电阻膜采用RuO2制作的电阻浆料印制在基片上，再经过烧结制成。图8.5矩形片状电阻的结构和外型图8.6矩形片状电阻的外形尺寸电子产品工艺与实训（2）圆柱形电阻•圆柱形电阻的结构如图8.7所示，可以认为这种电阻是普通圆柱型长引线电阻去掉引线将两端改为电极的产物，外形与普通电阻类似。圆柱形电阻可分为碳膜和金属膜两大类，价格便宜，它的额定功率有1／8W、l／8W和1／4W3种，对应规格分别为φ1.1×2.0mm、φ1.5X3.5mm、φ2.2×5.9mm，体积大的功率也大，其标志采用常见的色环标志法，参数与矩形片状电阻相近。图8.7圆柱形表面安装电阻的结构电子产品工艺与实训矩形片状电阻和圆柱形电阻两种表面安装电阻的主要性能对比见表8.3。表8.3矩形片状电阻和圆柱形电阻的主要性能对比电阻项目矩形片状圆柱形结构电阻材料RuO2等贵金属氧化物碳膜、金属膜电极Ag–Pd∕Ni∕焊料三层Fe—Ni镀Sn或黄铜保护层玻璃釉耐热漆基体高铝陶瓷片圆柱陶瓷阻值标志三位数码色环（3，4，5环）电气性能阻值稳定、高频特性好温度范围宽、噪声电平低、谐波失真低安装特性无方向但有正反面无方向，无反正面使用特性提高安装密度提高安装速度电子产品工艺与实训(3)片状跨接线电阻器•片状跨接线电阻器也称为零阻值电阻，专门用于作跨接线用，以便于使用SMT设备装配。片状跨接线电阻器的尺寸及代码与矩形片状电阻器相同，其特点是允许通过的电流大，如0603为1A、0805以上为2A。另外，该电阻的电阻值并不为零，一般在30mΩ左右，最大值为50mΩ，因此，它不能用于不同地线之间的跨接，以免造成不必要的干扰。电子产品工艺与实训(4)片状电位器•片状电位器采用玻璃釉作为电阻体材料，其特点是体积小，一般为4mm×5mm×2.5mm；重量轻，仅0.1～0.2g；高频特性好，使用频率可超过80MHz；阻值范围宽，为8Ω～2MΩ；额定功率有1／20W、1／8W、1／8W等几种。电子产品工艺与实训2．表面安装电容•在表面安装电容器中使用最多的是多层片状陶瓷电容，其次是铝和钽电解电容，有机薄膜电容和云母电容用的较少。表面安装电容器的外形同电阻一样，也有矩形片状和圆柱形两大类。电子产品工艺与实训（1）片状电容器容量和允差标注方法片状电容器的容量标注，一般由两位组成，其第1位是英文字母，代表有效数字，第2位是数字，代表8的指数，电容单位为pF，具体含义如表8.4所示。表8.4片状电容的标记字母ABCDEFGHIKLMN有效数字11.11.11.31.51.61.822.22.42.733.3字母PQRSTUVWXYZ有效数字3.63.94.34.75.15.66.26.87.58.29.1字母abcefmnty有效数字2.53.544.556789电子产品工艺与实训•例如，一个电容器标注为K2，查表可知K=2.4,2=82，那么这个电容器的标称值为2.4×82=240pF。•有些片状电容器的容量采用3位数，单位为pF。前两位为有效数，后一位数为加的零数。若有小数点，则用P表示。如1P5表示1.5pF，80表示8pF等。允差用字母表示，C为±0.25pF，D为±0.5pF，F为±1％，J为±5％，K为±8％，M为±20％，I为.20％～80％。电子产品工艺与实训(2)常见片状电容器•①片状多层陶瓷电容器•②片状铝电解电容器•③片状钽电解电容器电子产品工艺与实训①片状多层陶瓷电容器•片状多层陶瓷电容器又称片状独石电容器，是片状电容器中用量大、发展最为迅速的一种。若采用的介质材料不同，其温度特性、额定工作电压及工作温度范围亦不同。内部为多层陶瓷组成的介质层，两端头由多层金属组成。电容器的温度特性由介质决定。电子产品工艺与实训②片状铝电解电容器•由于铝电解电容器是以阳极铝箔、阴极铝箔和衬垫材卷绕而成，所以片状铝电解电容器基本上是小型化铝电解电容器加了一个带电极的底座结。卧式结构是将电容器横倒，它的高度尺寸小一些，但占印制板面积较大。一般铝电解电容器仅适用于低频，目前一些DC／DC变换器的工作频率可达几百千赫到几兆赫，则可选用三洋公司商标为DS.CON的有机半导体铝固体电解电容器，它具有较好的频率特性，但价格较贵。电子产品工艺与实训③片状钽电解电容器•片状钽电解电容是以高纯钽粉为原料，与粘合剂混合后，将钽引线埋人，加压成型，然后在1800～2000°C的真空中燃烧，形成多孔性的烧结体作为阳极。应用硝酸锰发生电解反应，使烧结体表面固体电解质二氧化锰作为阴极。在二氧化锰的烧结体上涂覆石墨层或涂银的合金层，最后封焊阳极和阴极端子。•片状钽电解电容的参数，它的耐压为4v～50V；电容量为0.1μF～470μF，常用的范围为lμF～80μF、耐压范围为1OV～25V；工作温度范围为.40°C～±125°C；其允差为±8％～±20％。片状钽电解电容器的顶面有一条黑色线。是正极性标志，顶面上还有电容容量代码和耐压值。•片状钽电解电容器的尺寸比片状铝电解电容器小，并且性能好。如漏电小、负温性能好、等效串联电阻(ESR)小、高频性能优良，所以它应用越来越广，除用于消费类电子产品外，也应用于通信、电子仪器、仪表、汽车电器、办公室自动化设备等，但价格要比片状铝电解电容器贵。电子产品工艺与实训3表面安装电感器•片状电感器可分为小功率电感器及大功率电感器两类。小功率电感器主要用于视频及通信方面(如选频电路、振荡电路等)；大功率电感器主要用DC／DC变换器(如用作储能元件或LC滤波元件)。•（1）片状电感电感量的标注方法•（2）常见片状电感器电子产品工艺与实训（1）片状电感电感量的标注方法•关注与重点小功率电感量的代码有nH及μH两种单位，分别用N或R表示小数点。例如，4N7表示4.7nH，4R7则表示4.7μH；8N表示8nH，而8μH则用80来表示。•大功率电感上有时印上680K、220K字样，分别表示68μH及22μH。电子产品工艺与实训（2）常见片状电感器•小功率片状电感器有3种结构：绕线片状电感器、多层片状电感器、高频片状电感器。电子产品工艺与实训①绕线片状电感器•绕线片状电感器是用漆包线绕在骨架上做成的有一定电感量的元件。根据不同的骨架材料、不同的匝数而有不同的电感量及Q值。它有3种结构，如图8.8所示。•例如，采用空心或铝骨架的电感器是高频电感器，采用铁氧体的骨架则为中、低频电感器。•高频电感器(用于UHF段)的电感量较小，一般为1.5nH～80nH，用于VHF段、HF段的电感器电感量根据不同骨架尺寸为0.1μH～800μH(或更大)。电感量的允差一般有J级(±5％)、K级(±8％)、M级(±20％)。工作温度范围为.25℃～+85℃。图8.8片状桥式整流器电子产品工艺与实训②多层片状电感器•多层片状电感器是用磁性材料采用多层生产技术制成的无绕线电感器。它采用铁氧体膏浆及导电膏浆交替层叠并采用烧结工艺形成整体单片结构，有封闭的•磁回路，所以有磁屏蔽作用。该类电感器的特点：尺寸可做得极小，最小的尺寸为1mm×0.5mm×0.6mm；具有高的可靠性；由于有良好的磁屏蔽，无电感器之间的交叉耦合，可实现高密度。该类片状电感器适用于音频／视频设备及电话、通信设备。电子产品工艺与实训③高频(微波)片状电感器•高频(微波)片状电感器是在陶瓷基片上采用精密薄膜多层工艺技术制成，具有高的电感精度(±2％及±5％)，可应用于无线通信设备中。该电感器主要特点是寄生电容小，自振频率高(例如，8.2nH的电感器，其自振频率大于2GHz)。•大功率片状电感器都是绕线型，主要用于Dc／Dc变换器中，用作储能元件或大电流LC滤波元件(降低噪声电压输出)。它由方形或圆形工字型铁氧体为骨架，采用不同直径的漆包线绕制而成。电子产品工艺与实训4．表面安装半导体器件•片状半导体器件有片状二极管、片状三极管、场效应晶体管、各种集成电路及敏感半导体器件。•（1）片状二极管•（2）片状三极管•（3）片状集成电路电子产品工艺与实训（1）片状三极管的型号识别•我国三极管型号是“3A～3E”开头、美国是“2N”开头、日本是“2S”开头。目前市场上2S开头的型号占多数，欧洲对三极管的命名方法是用A或B开头(A表示锗管，B表示硅管)，第二部分用C、D或F、L(C——低频小功率管，F——高频小功率管、D——低频大功率管，L——高频大功率管)；用S和U分别表示小功率开关管和大功率开关管；第三部分用3位数表示登记序号。如：BC87表示硅低频小功率三极管。还有一些三极管型号是由生产工厂自己命名的(厂标)，是不标准的。例如，摩托罗拉公司生产的三极管是以M开头的。如在一