SMT技术基础与发展前景

1、1应用电子技术教研室应用电子技术教研室 徐徐 彬彬2lSMC 表面组装器件表面组装器件（Surface Mounting Components）lSMD 表面组装元件表面组装元件（Surface Mounting Device）lSMT 表面组装技术表面组装技术（Surface Mounting Technology）lTHT 传统通孔插装技术传统通孔插装技术（Through Hole Packaging Technology）lPCB 印刷电路板印刷电路板（Printed Circuit Board） 3w电子产品追求小型化，以前使用的穿孔插件元件已电子产品追求小型化，以前使用的穿孔插件元件

2、已无法缩小无法缩小 w电子产品功能更完整，所采用的集成电路电子产品功能更完整，所采用的集成电路(IC)已无穿已无穿孔元件，特别是大规模、高集成孔元件，特别是大规模、高集成IC，不得不采用表，不得不采用表面贴片元件面贴片元件 w产品批量化，生产自动化，厂方要以低成本高产量，产品批量化，生产自动化，厂方要以低成本高产量，出产优质产品以迎合顾客需求及加强市场竞争力出产优质产品以迎合顾客需求及加强市场竞争力 w电子元件的发展，集成电路电子元件的发展，集成电路(IC)的开发，半导体材料的开发，半导体材料的多元应用的多元应用 w电子科技革命势在必行，追逐国际潮流电子科技革命势在必行，追逐国际潮流4（1）、

3、）、SMT技术自技术自20世纪世纪60年代产生。飞利浦生产的年代产生。飞利浦生产的用于手表的纽扣状微型器件。用于手表的纽扣状微型器件。（2）、美国是世界上最早应用）、美国是世界上最早应用SMT的国家，一直重视在的国家，一直重视在投资类电子产品和军事装备领域发挥投资类电子产品和军事装备领域发挥SMT技术优势。技术优势。 （3）、日本在）、日本在20世纪世纪70年代从美国引进年代从美国引进SMT技术并将技术并将之应用在消费类电子产品领域，并投入巨资大力加强之应用在消费类电子产品领域，并投入巨资大力加强基础材料、基础技术和推广应用方面的开发研究工作。基础材料、基础技术和推广应用方面的开发研究工作。1

4、、SMT技术发展简史技术发展简史5（4）、欧洲各国）、欧洲各国SMT的起步较晚，但他们重视的起步较晚，但他们重视发展并有较好的工业基础，发展速度也很快，发展并有较好的工业基础，发展速度也很快，其发展水平仅次于日本和美国。其发展水平仅次于日本和美国。（5）、我国）、我国SMT的应用起步于的应用起步于20世纪世纪80年代初年代初期，最初从美、日等国成套引进了期，最初从美、日等国成套引进了SMT生产线生产线用于彩电调谐器生产。用于彩电调谐器生产。（6）、）、20世纪世纪80年代中期以来，年代中期以来，SMT进入高速进入高速发展阶段，发展阶段，90年代初已成为完全成熟的新一代年代初已成为完全成熟的新一

5、代电路组装技术，并逐步取代通孔插装技术。电路组装技术，并逐步取代通孔插装技术。62 2、发展阶段划分与现状、发展阶段划分与现状第一阶段（第一阶段（1960197519601975）：小型化，混合集成电路）：小型化，混合集成电路 第二阶段（第二阶段（1976198019761980）：减小体积，增强电路功能）：减小体积，增强电路功能 第三阶段（第三阶段（1980199519801995）：降低成本，大力发展生产设备，提高产品性）：降低成本，大力发展生产设备，提高产品性价比价比 现阶段（现阶段（19951995至今）：微组装、高密度组装、立体组装至今）：微组装、高密度组装、立体组装技术现状：据国外

6、资料报道，进入技术现状：据国外资料报道，进入2020世纪世纪9090年代以来，全球采用通孔组年代以来，全球采用通孔组装技术的电子产品正以年装技术的电子产品正以年llll的速度下降，而采用的速度下降，而采用SMTSMT的电子产品正以的电子产品正以8 8的速度递增。到目前为止，日、美等国已有的速度递增。到目前为止，日、美等国已有8080以上的电子产品采用以上的电子产品采用了了SMTSMT。 7专业化专业化 营销营销/品牌与制造分离品牌与制造分离 EMS l 数字化数字化 自动化自动化 规模化规模化 输入定单输入定单输出产品输出产品l多学科交叉综合多学科交叉综合 机、光、电、材、力、机、光、电、材、

7、力、 化、控、化、控、 计、网、管计、网、管 l高技术集成高技术集成 PCB 、 精密加工、特种加工、精密加工、特种加工、 特种焊接、精密成形、特种焊接、精密成形、 SMT8w组装密度高、电子产品体积小、重量轻，贴组装密度高、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，一般采用左右，一般采用SMT之后，电子产品体之后，电子产品体积缩小积缩小40%60%，重量减轻，重量减轻60%80%。 w可靠性高、抗振能力强。焊点缺陷率低。可靠性高、抗振能力强。焊点缺陷率低。 w高频特性好。减少了电磁和射频干扰。高频特性好。减少了电磁和射频干

8、扰。 w易于实现自动化，提高生产效率。易于实现自动化，提高生产效率。 w降低成本达降低成本达30%50%。节省材料、能源、。节省材料、能源、设备、人力、时间等。设备、人力、时间等。9 安装技术的发展安装技术的发展 微型化的关键微型化的关键 短引线短引线/ /无引线元器件无引线元器件101/8普通电阻0603电阻样品比较样品比较11l组装密度高、产品体积小、重量轻。组装密度高、产品体积小、重量轻。一一般体积缩小般体积缩小40%60%，重量减轻，重量减轻60%80%l可靠性高，抗振能力强。可靠性高，抗振能力强。l高频特性好，减少了电磁和射频干扰。高频特性好，减少了电磁和射频干扰。l易于实现自动化，

9、提高生产效率。易于实现自动化，提高生产效率。12l电子元件、集成电路的设计制造技术电子元件、集成电路的设计制造技术 l电子产品的电路设计技术电子产品的电路设计技术 l电路板的制造技术电路板的制造技术 l自动贴装设备的设计制造技术自动贴装设备的设计制造技术 l电路装配制造工艺技术电路装配制造工艺技术 l装配制造中使用的辅助材料的开发生产装配制造中使用的辅助材料的开发生产技术技术1314l第一步第一步 为制造着想的产品设计（为制造着想的产品设计（DFM, Design for Manufacture)l第二步第二步 工艺流程的控制工艺流程的控制l第三步第三步 焊接材料焊接材料l第四步第四步 丝印丝

10、印l第五步第五步 黏合剂黏合剂/环氧胶及滴胶环氧胶及滴胶l第六步第六步 贴放元件贴放元件l第七步第七步 焊接焊接l第八步第八步 清洗清洗l第九步第九步 测试测试/检查检查l第十步第十步 返工与修理返工与修理15l虽然对虽然对DFM有各种的定义，但有一个基本点是有各种的定义，但有一个基本点是为大家所认同的，那就是在新产品开发的构思为大家所认同的，那就是在新产品开发的构思阶段，阶段，DFM就必须有具体表现，以求在产品制就必须有具体表现，以求在产品制造的阶段，以最短的周期、最低的成本，达到造的阶段，以最短的周期、最低的成本，达到尽可能高的产量。尽可能高的产量。16l随着作为销售市场上具有战略地位的英

11、特网和随着作为销售市场上具有战略地位的英特网和电子商务的迅猛发展，电子商务的迅猛发展，OEM面临一个日趋激烈面临一个日趋激烈的竞争形势，产品开发和到位市场的时机正在的竞争形势，产品开发和到位市场的时机正在戏剧性的缩短，边际利润的压力事实上已有增戏剧性的缩短，边际利润的压力事实上已有增加。同时合约加工商加。同时合约加工商(CM)发现客户要求在增加：发现客户要求在增加：生产必须具有资格并持有执照，产品上的电子生产必须具有资格并持有执照，产品上的电子元件必需有效用和有可追溯性。这样，文件的元件必需有效用和有可追溯性。这样，文件的存档已成为必不可少的了。存档已成为必不可少的了。17l理解锡膏及其如何工

12、作，将对理解锡膏及其如何工作，将对SMT过程的相互过程的相互作用有更好的了解。适当的评估技术用来保证作用有更好的了解。适当的评估技术用来保证与锡膏相联系的生产线的最佳表现。与锡膏相联系的生产线的最佳表现。18l在表面贴片装配的回流焊接中，锡膏是元件引在表面贴片装配的回流焊接中，锡膏是元件引脚或端点和电路板上焊盘之间的连接介质。除脚或端点和电路板上焊盘之间的连接介质。除了锡膏本身之外，丝印之中有各种因素，包括了锡膏本身之外，丝印之中有各种因素，包括丝印机，丝印方法和丝印过程的各个参数。其丝印机，丝印方法和丝印过程的各个参数。其中丝印过程是重点。中丝印过程是重点。19l必须明确规定黏合剂的稠密度、

13、良好的必须明确规定黏合剂的稠密度、良好的胶点轮廓、良好的湿态和固化强度、胶胶点轮廓、良好的湿态和固化强度、胶点大小。使用点大小。使用CAD或其它方法来告诉自或其它方法来告诉自动设备在什么地方滴胶点。滴胶设备必动设备在什么地方滴胶点。滴胶设备必需有适当的精度、速度和可重复性，以需有适当的精度、速度和可重复性，以达到应用成本的平衡。一些典型的滴胶达到应用成本的平衡。一些典型的滴胶问题必须在工艺设计时预计到问题必须在工艺设计时预计到20l今天的表面贴片设备不仅要能够准确贴今天的表面贴片设备不仅要能够准确贴放各种元件，而且要能够处理日益变小放各种元件，而且要能够处理日益变小的元件包装。设备必须保持其机

14、动性，的元件包装。设备必须保持其机动性，来适应可能变成电子包装主流的新元件。来适应可能变成电子包装主流的新元件。设备使用者设备使用者-OEM和和CM-正面临激动人心正面临激动人心的时刻，成功的关键在于贴片设备供应的时刻，成功的关键在于贴片设备供应商满足顾客要求和在最短的时间内提交商满足顾客要求和在最短的时间内提交产品的能力。产品的能力。21l批量回流焊接，过程参数控制，回流温批量回流焊接，过程参数控制，回流温度曲线的效果，氮气保护回流，温度测度曲线的效果，氮气保护回流，温度测量和回流量和回流 温度曲线优化。温度曲线优化。22l清洗时常被描述成清洗时常被描述成“非增值非增值”过程，但过程，但这样

15、现实吗？或者是太过简化，以致于这样现实吗？或者是太过简化，以致于阻碍了对复杂事物的仔细思考。没有可阻碍了对复杂事物的仔细思考。没有可靠的产品和最低的成本，一个公司在今靠的产品和最低的成本，一个公司在今天的环球经济中无以生存。因此制造过天的环球经济中无以生存。因此制造过程中的每一步都必须经过仔细检查以确程中的每一步都必须经过仔细检查以确保其有助于整个成功。保其有助于整个成功。23l选择测试和检查的策略是基于板的复杂选择测试和检查的策略是基于板的复杂性，包括许多方面：表面贴片或通孔插性，包括许多方面：表面贴片或通孔插件，单面或双面，元件数量（包括密件，单面或双面，元件数量（包括密脚），焊点，电气与

16、外观特性，这里，脚），焊点，电气与外观特性，这里，重点集中在元件与焊点数量。重点集中在元件与焊点数量。24l不把返工看作不把返工看作“必须的不幸必须的不幸”，开明的，开明的管理者明白，正确的工具和改进的技术管理者明白，正确的工具和改进的技术员培训的结合，可使返工成为整个装配员培训的结合，可使返工成为整个装配工序中一个高效和有经济效益的步骤。工序中一个高效和有经济效益的步骤。25262012 08052012 0805）16081608（0603)10050603)1005（04020402） 0603 0603（02010201） 0402 0402 （? ? ） 两种称呼公两种称呼公/ /英

17、英 封装代号：封装代号：L-W L-W 例例 16081608（公制）（公制） L=1.6mmL=1.6mm（60mil)60mil) W=0.8mm W=0.8mm（30mil30mil） （06030603）英制）英制 尺寸极限尺寸极限271005片间距0.20603片间距0.1安装成本28 工艺线（特征线）的进化 微电子微电子纳电子纳电子 1.00.80.65 1.00.80.65 0.50.350.250.50.350.250.180.130.10.180.130.10.090.07 圆片 （晶圆）29节距（引线间距引线间距 lead pitch lead pitch ）的演变的演变T

18、HT 2.54 1.89 SMT 1.271.00.8 0.650.50.4 0.3 30 常用封装（常用封装（1 1）SOPSOP（Small Outline PackageSmall Outline Package）小外形封装）小外形封装QFPQFP（Quad Flat Package Quad Flat Package ）方形扁平封装）方形扁平封装PLCC PLCC （Plastic Leaded Chip CarrierPlastic Leaded Chip Carrier）塑）塑 封引线芯片载体封引线芯片载体SOP QFP PLCCSOP QFP PLCC31COBCOB（Chip

19、On BoardChip On Board）板载芯片）板载芯片bondingbonding BGA BGA（ball grid arrayball grid array）球栅阵列）球栅阵列323334（1）表面贴装对）表面贴装对PCBPCB的要求的要求 比比THT THT 高一个数量级以上 外观要求外观要求高高 热膨胀系数热膨胀系数小，小，导热系数导热系数高高 耐热性耐热性要求要求 铜箔的粘合强度铜箔的粘合强度高高 抗抗弯曲强度：弯曲强度： 电性能要求：介电常数，绝缘性能电性能要求：介电常数，绝缘性能 耐耐清洗清洗35SMBSMB设计设计 焊盘形位焊盘形位/ /相互间距精度相互间距精度/ /布

20、线布线 规则等要求规则等要求36 组组装装方方式式示示意意图图电电路路基基板板焊焊接接方方式式特特征征单单面面表表面面组组装装 A A B B单单面面 P PC CB B陶陶瓷瓷基基板板单单面面再再流流焊焊工工艺艺 简简单单 ， 适适用用 于于 小小型型、薄薄型型简简单单电电路路全全表表面面组组装装双双面面表表面面组组装装 A A B B双双面面 P PC CB B陶陶瓷瓷基基板板双双面面再再流流焊焊高高密密度度组组装装、薄薄型型化化S SM MD D 和和 T TH HC C都都在在 A A 面面 A A B B双双面面 P PC CB B先先 A A 面面再再流流焊焊，后后 B B 面面波波峰峰焊焊一一般般采采用用先先贴贴后后插插，工工艺艺简简单单单单面面混混装装 T TH HC C 在在 A A 面面，S SM MD D 在在 B B 面面 A A B B单单面面 P PC CB BB B 面面波波峰峰焊焊P PC CB B 成成本本低低，工工艺艺简简单单，先先贴贴后后插插。如如采采用用先先插插后后贴贴，工工艺艺复复杂杂。T TH HC C 在在 A A 面面，A A、B B 两两面面都都有有 S SM MD D A