smt-表面贴装技术[详细]

1、表面贴装技术,SMT SURFACE MOUNT TECHNOLOGY 编译：骆灵晖 linghui- 2002年11月20日,SMT: PCB上无需通孔,直接将表面贴装元器件贴、焊到印制电路板表面规定位置上的电路装联技术,表面贴装技术,SMT的组成,装联设备 装联工艺 表面贴装元器件,.流程简介,简易流程图示：,印刷锡膏,装贴元件,炉前QC,回流焊,外观QC,转下道 工序,OK,OK,OK,OK,OK,NG,NG,NG,PCB 板,第一篇 元器件,SMC-SURFACE MOUNT COMPONENT 主要有矩形片式元件、圆柱形片式元件、复合片式元件、异形片式元件。 SMD- SURFACE

2、 MOUNT DEVICE 主要有片式晶体管和集成电路，集成电路又包括SOP、SOJ、PLCC、LCCC、QFP、BGA、CSP 、FC、MCM等。,连接件(Interconnect)：提供机械与电气连接/断开，由连接插头和插座组成，将电缆、支架、机箱或其它PCB与PCB连接起来；可是与板的实际连接必须是通过表面贴装型接触。 有源电子元件(Active)：在模拟或数字电路中，可以自己控制电压和电流，以产生增益或开关作用，即对施加信号有反应，可以改变自己的基本特性。 无源电子元件(Inactive)：当施以电信号时不改变本身特性，即提供简单的、可重复的反应。 异型电子元件(Odd-form)：其

3、几何形状因素是奇特的，但不必是独特的。因此必须用手工贴装，其外壳(与其基本功能成对比)形状是不标准的，例如：许多变压器、混合电路结构、风扇、机械开关块，等。,例:,一.元器件的识别,电容（CAPACITOR） 电阻（RESISTOR） 电感（INDUCTOR） 其它器件,1.电容（CAPACITOR）,1)种类：瓷介电容、铝电解电容、钽电容 2）规格 1in=25.4mm,3)容量 单位: 1UF=103NF=106 PF 标识: ABC=AB*10C 103=10*103 PF 4)误差:J5% K10% M20% 5) 网络电容 CN(Capacitor Networks ) 例1: TD

4、K C2012 PH 1H 300 J . 尺 寸 温度特性 耐 压 标称容量 容量偏差 注: 耐 压 1C-16V 1E-25V 1H-50V 容量偏差 C0.25PF D0.5PF F-1.0PF J5% K10% M20%,6)特性(温度):,2.电阻（RESISTOR）,1）种类： 瓷片电阻、碳膜电阻、陶瓷电阻、电位器 2）规格：见电容规格 3）阻值单位: 1M=103K=106 4) 误差: F1% G2% J5% K10% O 跨接电阻 5）跳线电阻 JUMP 6) 网络电阻 RN：Resistor Networks,7) 标识: 数字 普通电阻 ABC=AB*10C 精密电阻 A

5、BCD=ABC*10D 色环,例2： RR 1206 561 J . 种类 尺寸、功耗 标称阻值 允许偏差,3.电感（INDUCTOR）,绕线形片式电感器 1H=103mH=106uH 多层形片式电感器 片式磁珠（Chip Bead） CBG 1608 U 050 T（B） 产品代码 规格尺寸 材料代码 阻抗（100MHZ） 包装方式,4.其它器件,第二篇 印刷技术,锡 膏 Solder paste 丝印模板 Stencils 丝印刮刀 Squeegees,网版印刷术语,1开孔面积百分率 open mesh area percentage 丝网所有网孔的面积与相应的丝网总面积之比,用百分 数表

6、示。2模版开孔面积 open stencil area 丝网印刷模版上所有图像区域面积的总和。3网框外尺寸 outer frame dimension 在网框水平位置上，测得包括网框上所有部件在内的长 与宽的乘积。4印刷头 printing head 印刷机上通过靠着印版动作、为焊膏或胶水转移提供必 要压力的部件。5焊膏或胶水 印刷过程中敷附于PCB板上的物质。6印刷面 printing side(lower side) 丝网印版的底面，即焊膏或胶水与PCB板相接触的一面。,网版印刷术语,7 丝网 screen mesh 一种带有排列规则、大小相同的开孔的丝网印刷模版的 载体。8 丝网印刷 s

7、creen printing 使用印刷区域呈筛网状开孔印版的漏印方式。9 印刷网框 screen printing frame 固定并支撑丝网印刷模版载体的框架装置。10 离网 snap-off 印刷过程中，丝网印版与附着于PCB板上的焊膏或胶水的 脱离。11 刮刀 squeegee 在丝网印刷中，迫使丝网印版紧靠PCB板，并使焊膏或胶 水透过丝网印版的开孔转移到PCB板上，同时刮除印版上 多余焊膏或胶水的装置。,网版印刷术语,12 刮刀角度 squeegee angle 刮刀的切线方向与PCB板水平面或与压印辊接触点的切线 之间的夹角，在刮刀定位后非受力或非运动的状态下测得。13 刮刀 sq

8、ueegee blade 刮刀的刀状部分，直接作用于印版上的印刷焊膏或胶水， 使焊膏或胶水附着在PCB板上。14 刮区 squeegeeing area 刮刀在印版上刮墨运行的区域。15 刮刀相对压力 squeegee pressure, relative 刮刀在某一段行程内作用于印版上的线性压力除以这段 行程的长度。16 丝网厚度 thickness of mesh 丝网模版载体上下两面之间的距离。,一.锡膏 Solder paste,1）作用：焊接前有一定的粘性，使元器件在贴片过程中黏结在PCB焊盘上；焊接后完成PCB焊盘与元器件电极之间的物理、电器连接。 2) 成分,3）分级(1mm=1

9、x10-3mm,1thou=1x10-3inches,25mm=1thou) 4)粘度(500kcps1200kcps),5).焊膏的使用与保管 a.焊膏必须以密封状态在210 条件下存储。如果温度升高，焊膏中的合金粉末和焊剂化学反应后，使其粘度上升而影响其印刷性；如果温度过低（0 以下）焊剂中的松香成分会发生结晶想象，使焊膏状态恶化。 b.焊膏从冰箱里取出来后不能直接使用，必须在室温下回温，待焊膏温度达到室温后方可打开容器盖，以防止空气中的水汽凝结而混入其中。回温时间是4 8小时，至少要2小时，切不可用加温方法使其回温，这样会使焊膏性能劣化。,c.使用前应用刮刀或不锈钢棒等工具充分搅拌，使焊

10、膏 内合金粉颗粒均匀一致 并保持良好的粘度，搅拌时间为2 3分钟，搅拌使朝一个方向。 d.添加完焊膏后，应该盖好容器盖。 e.如果印刷间隔时间超过1小时，须将焊膏从模板上拭去，将焊膏回收到当天使用的容器中以防止焊膏的焊剂中易挥发组成物质逐渐减少，使其粘度增大，相关性能改变。（免清洗焊膏不能使用回收的焊膏）,f.焊膏被印刷到PCB板上后，放置与室温下时间过久会由于溶剂挥发，吸收水分因素造成性能劣化，因而要缩短进入回流焊的等待时间，尽量在4小时内完成。 g.焊膏印刷环境最好在253，相对湿度在65%以下。,6）几种常见的锡膏,松香型锡膏 水溶性锡膏 免清洗低残留物锡膏 无铅锡膏,二.印刷模板 St

11、encils,SMT印刷模板制造方法 1.化学蚀刻 2.激光切割 3.电铸法 现常用激光切割制造印刷模板,三.丝印机,手工印刷机 半自动印刷机 全自动印刷机,1.刮刀 Squeegees,1).刮刀的两种形式：菱形和拖裙形，拖裙形分成聚乙烯(或类似)材料和金属。,2).刮刀压力的经验公式 在金属模板上使用蓝色刮板，为了得到正确的压力，开始时在每50mm的刮板长度上施加1kg压力，例如300mm的刮板施加6kg的压力，逐步减少压力直到锡膏开始留在模板上刮不干净，然后再增加1kg压力。在锡膏刮不干净开始到刮板沉入丝孔内挖出锡膏之间，应该有12kg的可接受范围都可以到达好的丝印效果。,2.丝印速度,

12、丝印速度的经验公式 对PCB上最密元件引脚的每thou长度，可以允许每秒1mm的最大速度,四.SMT焊膏印刷的品质控制,1.焊膏印刷的常见缺陷 A.少印 B.连印 C.错印 D.凹形 E.边缘不齐 F.拉尖 G.塌落 H.玷污,2.影响印刷效果的因素主要有： A. 印刷设备的精度 B. PCB板焊盘的设计 C. 印刷模板的设计与制作 D. 焊膏的成份及使用 E. 印刷时PCB板的平整度和光洁度 F. 工艺参数的调整,五.焊膏印刷过程中的工艺控制,涂敷焊膏的基本要求： A.涂敷焊膏应适量均匀，一致性好，焊膏图形清晰，相邻的图形之间尽量不要沾连，焊膏图形与焊盘图形要一致尽量不要错位。 B.在一般情

13、况下，焊盘上单位面积的焊膏量应该为0.8mg/平方mm左右，对窄间距的元件应为0.5 mg/平方mm。 C.涂敷在PCB焊盘上的焊膏量与期望值比较，可允许有一定的偏差，但焊膏覆盖每个焊盘的面积应在75%以上。,五.焊膏印刷过程中的工艺控制,D.焊膏涂敷后，应无严重塌落，边缘整齐，错位不大于0.2mm，对窄间距元件焊盘，错位不大于0.1mm，PCB不允许被焊膏污染。,第三篇 贴装技术,贴片机,1.贴片机类型,a.动臂式贴片机 具有较好的灵活性和精度，适用于大部分元件，高精度机器一般都是这种类型，但其速度无法与复合式、转盘式和大型平行系统相比。 可分为单臂式和多臂式,1.贴片机类型,b.复合式贴片

14、机 复合式机器是从动臂式机器发展而来，它集合了转盘式和动臂式的特点，在动臂上安装有转盘,如Simens最新推出的HS50机器就安装有4个这样的旋转头，贴装速度可达每小时5万片,1.贴片机类型,c.转盘式贴片机 转盘式机器由于拾取元件和贴片动作同时进行，使得贴片速度大幅度提高,如松下公司的MSH3机器贴装速度可达到0.075秒/片 FUJI CP6,1.贴片机类型,d.大型平行系统 大型平行系统由一系列的小型独立组装机组成。各自有丝杠定位系统机械手，机械手带有摄象机和安装头。如PHILIPS公司的FCM机器有16个安装头，实现了0.0375秒/片的贴装速度，但就每个安装头而言，贴装速度在0.6秒

15、/片左右,2.视觉系统,1)俯视摄像机(CCD) 2)仰视摄像机 (CCD) 3)头部摄像机 (Line-sensor) 4)激光对齐,3.送料系统,1)带式(TAPE) 2)盘式(TRAY) 3)散装式(BLUK) 4)管式 (STICK),4.灵活性,柔性制造系统(FMS)。,第四篇 焊接技术,手工焊接 波峰焊接 再流焊接,传导 对流 辐射,常见术语解释,1.焊接:依靠液态焊料添满母材的间隙并 与之形成金属结合的一种过程 2.润湿:熔融焊料在被焊金属表面上形成均匀、 平滑、连续并且附着牢固的合金过程,手工焊接,过程：快速地把加热和上锡的烙铁头接触带芯锡线(cored wire)，然后接触焊

16、接点区域，用熔化的焊锡帮助从烙铁到工件的最初的热传导。然后把锡线移开将要接触焊接表面的烙铁头。,焊接温度：焊锡的液化温度之上大约 100F。 焊接时间：大约3秒钟,波峰焊接,波峰焊：将熔融的液态焊料，借助与泵的作用，在焊料槽液面形成特定形状的焊料波，插/贴装了元器件的PCB置于传送链上，经特定角度及一定的浸入深度穿过焊料波峰而实现焊点焊接的过程,一波峰焊接主要材料,1.助焊剂 2.锡棒 锡棒由锡和铅组成，一般锡比铅的比例是63/37 锡棒是焊接的主要材料，融化后的锡呈银白色，可连接分离的导体。,二.助焊剂的作用,助焊剂的作用是在焊接中起助焊作用，具体表现在以下几个方面： A 清除金属接触面的氧

17、化物、氧化膜。 B 在焊接物表面形成一液态保护膜，隔离 高温时四周的空气，防止金属氧化。 C 降低焊锡表面张力，增加其扩散能力。 D焊接的瞬间，可以让融化的焊锡取代，顺 利完成焊接。,三.助焊剂的分类,1.无机系列： 主要有无机酸和无机盐组成有很强的活性和腐 蚀性，对元件有破坏作用，焊接后必须清洗 2.有机系列： 主要由有机的胺盐组成，焊接作用和腐蚀作用中等大部分为水溶性，无法用一般溶剂清洗。 3.树脂系列： 组要由松香、松香加活性剂、消光剂组成，松香的绝缘性较好，但活性差，为提高其活性，往往加入有机酸、有机胺等活性物质。,助焊剂的比重一般在0.79-0.825之间，预热温度在80-130，传

18、送速度在1.0-1.8m/min。,四.影响焊接品质的因素,1. 波峰高度： 波峰高度要平稳，波峰的高度以达到线路板厚度的1/2-2/3为宜，波峰高度过高，会造成锡点拉尖，堆锡过多，会使锡溢到元件表面；波峰过低往往会造成漏焊。,四.影响焊接品质的因素,2. 焊接温度： 焊接温度是指被焊接处与融化物的焊料相接触时的温度，温度过低会使焊点毛刺，不光滑，造成虚焊，假焊及拉尖；温度过高易使电路板变形，还会对焊盘及元件带来不好的影响；一般应控制在2455。,四.影响焊接品质的因素,3. 预热温度： 合适的预热温度可以减少PCB板焊接时的热冲击，减少PCB板的变形、翘曲，提高其活性；一般锡炉预热温度设定在80-150，具体需根据PCB板的材料、水份含量而设定要求；PCB板经过预热后，单面板温度为