第八章表面安装技术ppt课件

1、 第八章表面安装第八章表面安装技术技术( (一一) ) 8.1 8.1 表面安表面安装元器件装元器件 8.2 8.2 表表面安装印制电路板面安装印制电路板 8.3 8.3 表表面安装工艺流程面安装工艺流程 学时学时数：数：2 2课时课时什么是什么是“表面安装技术表面安装技术” ” （P115P115） ( Surface Mounting Technology)( Surface Mounting Technology)(简称简称SMT)SMT) 它是将电子元器件直接安装在印制电路板它是将电子元器件直接安装在印制电路板的表面，它的主要特征是元器件是无引线或的表面，它的主要特征是元器件是无引线或

2、短引线，元器件主体与焊点均处在印制电路短引线，元器件主体与焊点均处在印制电路板的同一侧面。板的同一侧面。 表面安装技术主要具有下列的优点：表面安装技术主要具有下列的优点：减少了印制板面积减少了印制板面积( (可节省面积可节省面积6070%)6070%)减轻了重量减轻了重量( (可减轻重量可减轻重量7080%) 7080%) ；安装容易实现自动化；安装容易实现自动化；由于采用了膏状焊料的焊接技术，提高了由于采用了膏状焊料的焊接技术，提高了产品的焊接质量和可靠性；产品的焊接质量和可靠性；减小了寄生电容和寄生电感减小了寄生电容和寄生电感 。 8.1 8.1表面安装元器件表面安装元器件( (简称简称S

3、MC)(P115)SMC)(P115) 表面安装元器件又称为片状元件，片状元表面安装元器件又称为片状元件，片状元件主要特点：尺寸小；重量轻件主要特点：尺寸小；重量轻; ; 形状标准化形状标准化; ; 无引线或短引线；适合在印制板上进行表面安无引线或短引线；适合在印制板上进行表面安装。装。 电电 阻阻 电电 容容 集成电路集成电路 电位器电位器 8.1.1 8.1.1 电阻器电阻器P115P115） 1. 1.矩形电阻器：矩形电阻器： 电阻基体：氧化铝陶瓷基板；电阻基体：氧化铝陶瓷基板； 基体表面：印刷电阻浆料，烧结形成电阻膜，刻出图基体表面：印刷电阻浆料，烧结形成电阻膜，刻出图 形调整阻值；形

4、调整阻值； 电阻膜表面：覆盖玻璃釉保护层，电阻膜表面：覆盖玻璃釉保护层， 两侧端头：三层结构。两侧端头：三层结构。 2. 2.圆柱形电阻器圆柱形电阻器( (简称简称MELF)MELF)（P116P116） 电阻基体：氧化铝磁棒；电阻基体：氧化铝磁棒；基体表面：被覆电阻膜基体表面：被覆电阻膜( (碳膜或金属膜碳膜或金属膜) )，印刷电阻浆，印刷电阻浆料，烧结形成电阻膜，刻槽调整阻值；料，烧结形成电阻膜，刻槽调整阻值；电阻膜表面：覆盖保护漆；电阻膜表面：覆盖保护漆；两侧端头：压装金属帽盖。两侧端头：压装金属帽盖。3.3.小型电阻网络小型电阻网络P116P116） 将多个片状矩形电阻按不同的方式连接

5、组成一个将多个片状矩形电阻按不同的方式连接组成一个组合元件。组合元件。 电路连接方式：电路连接方式：A A、B B、C C、D D、E E、F F六种形式；六种形式； 封装结构：是采用小外型集成电路的封装形式封装结构：是采用小外型集成电路的封装形式4. 4. 电位器电位器P116P116） 适用于适用于SMTSMT的微调电位器按结构可分为敞开式的微调电位器按结构可分为敞开式和密封式两类。和密封式两类。 8.1.2 8.1.2 电容器电容器P117P117） 表面安装用电容器简称片状电容器，从目表面安装用电容器简称片状电容器，从目前应用情况来看，适用于表面安装的电容器前应用情况来看，适用于表面安

6、装的电容器已发展到数百种型号，主要有下列品种：已发展到数百种型号，主要有下列品种： 多层片状瓷介电容器多层片状瓷介电容器 （占（占 80% 80%） 钽电解电容器钽电解电容器 铝电解电容器铝电解电容器 有机薄膜电容器较少）有机薄膜电容器较少） 云母电容器电容器较少）云母电容器电容器较少） 1. 1.多层片状瓷介电容器独石电容）（多层片状瓷介电容器独石电容）（P117P117） ( (简称简称:MLC) :MLC) 绝缘介质：陶瓷膜片绝缘介质：陶瓷膜片 金属极板：金属白金、钯或银的浆料印刷在膜片金属极板：金属白金、钯或银的浆料印刷在膜片上，经叠片上，经叠片( (采用交替采用交替 层叠的形式层叠的

7、形式) )、烧、烧 结成一个整体，根结成一个整体，根 据容量的需要，少据容量的需要，少 则二层，多则数十则二层，多则数十 层层, ,甚至上百层。甚至上百层。 端头：三层结构。端头：三层结构。 2. 2.片状铝电解电容器片状铝电解电容器P117P117） 阳极：高纯度的铝箔经电解腐蚀形成高倍率的表面；阳极：高纯度的铝箔经电解腐蚀形成高倍率的表面； 阴极：低纯度的铝箔经电解腐蚀形成高倍率的表面；阴极：低纯度的铝箔经电解腐蚀形成高倍率的表面； 介质：在阳极箔表面生成的氧化铝薄膜；介质：在阳极箔表面生成的氧化铝薄膜； 芯子：电解纸夹于阳芯子：电解纸夹于阳 阴箔之间卷绕形成，阴箔之间卷绕形成， 由电解液

8、浸透后密由电解液浸透后密 封在外壳内。封在外壳内。矩形与圆柱型两种：矩形与圆柱型两种： 圆柱形是采用铝外壳、底部装有耐热树脂底座圆柱形是采用铝外壳、底部装有耐热树脂底座的结构。的结构。 矩形是采用在铝壳外再用树脂封装的双层结构矩形是采用在铝壳外再用树脂封装的双层结构铝电解常被大容量的电容器所采用。铝电解常被大容量的电容器所采用。 3.3.片状钽电解电容器片状钽电解电容器P117P117）阳极：以高纯度的钽金属粉末，与粘合剂混合后，加阳极：以高纯度的钽金属粉末，与粘合剂混合后，加压成型、经烧结形成多孔性的烧结体；压成型、经烧结形成多孔性的烧结体；绝缘介质：阳极表面生成的氧化钽；绝缘介质：阳极表面

9、生成的氧化钽；阴极：绝缘介质表面被覆二氧化锰层阴极：绝缘介质表面被覆二氧化锰层 片状钽电解电容器片状钽电解电容器有三种类型：裸片型、有三种类型：裸片型、模塑型和端帽型。模塑型和端帽型。 4. 4.片状薄膜电容器片状薄膜电容器P118P118） 绝缘介质：有机介质薄膜绝缘介质：有机介质薄膜 金属极板：在有机薄膜双侧喷涂的铝金属；金属极板：在有机薄膜双侧喷涂的铝金属； 芯子：在铝金属薄膜上覆盖树脂薄膜。后通芯子：在铝金属薄膜上覆盖树脂薄膜。后通过卷绕方式形成多层电极十层过卷绕方式形成多层电极十层, ,甚至上百甚至上百层）。层）。 端头：内层铜锌合金端头：内层铜锌合金 外层锡铅合金外层锡铅合金 5.

10、 5.片状云母电容器片状云母电容器P118P118） 绝缘介质：天然云母片；绝缘介质：天然云母片； 金属极板：将银印刷在云母片上；金属极板：将银印刷在云母片上； 芯子：经叠片、热压形成电容体；芯子：经叠片、热压形成电容体； 端头：三层结构。端头：三层结构。8.1.3 8.1.3 电感器电感器P118P118） 片状电感器是继片状电阻器、片状电容器片状电感器是继片状电阻器、片状电容器之后迅速发展起来的一种新型无源元件，它之后迅速发展起来的一种新型无源元件，它的种类很多。的种类很多。 按形状可分为按形状可分为: :矩形和圆拄型；矩形和圆拄型； 按结构可分为：绕线型、多层型和卷绕按结构可分为：绕线型

11、、多层型和卷绕型。型。 目前用量较大的是前两种。目前用量较大的是前两种。1.1.绕线型电感器绕线型电感器P118P118） 它是将导线缠绕在芯状材料上，外表面涂敷环氧它是将导线缠绕在芯状材料上，外表面涂敷环氧树脂后用模塑壳体封装。树脂后用模塑壳体封装。2.2.多层型电感器多层型电感器P119P119） 它由铁氧体浆料和导电浆料交替印刷多层，经高它由铁氧体浆料和导电浆料交替印刷多层，经高温烧结形成具有闭合电路的整体。温烧结形成具有闭合电路的整体。 用模塑壳体封装。用模塑壳体封装。8.1.4 8.1.4 小外型封装晶体管小外型封装晶体管P119P119） (Small Outline Transi

12、stor) (Small Outline Transistor) 小外型封装晶体管又称作微型片状晶体管，小外型封装晶体管又称作微型片状晶体管，常用的封装形式有四种。常用的封装形式有四种。1.SOT231.SOT23型：它有三条型：它有三条“翼型短引线。翼型短引线。2.SOT1432.SOT143型型结构与结构与SOT23SOT23型相仿，型相仿，不同的是有四条不同的是有四条“翼型短引线。翼型短引线。3. SOT893. SOT89型型P119P119） 适用于中功率的晶体管适用于中功率的晶体管(300mw2w)(300mw2w)，它的三条短，它的三条短引线是从管子的同一侧引出。引线是从管子的同

13、一侧引出。4. TO2524. TO252型型P119P119） 适用于大功率晶体管，在管子的一侧有三条较粗的适用于大功率晶体管，在管子的一侧有三条较粗的引线，芯片贴在散热铜片上。引线，芯片贴在散热铜片上。 8.1.5 8.1.5 集成电路集成电路 （P120P120） Integration Integration circuitcircuit 大规模集成电路：大规模集成电路：Large Scale ICLarge Scale IC简称：简称：LSILSI） 超大规模集成电路：超大规模集成电路：Ultra LSIC Ultra LSIC （简称：（简称：USIUSI） 1. 1.小外型塑料封

14、装小外型塑料封装 （Small Outline PackageSmall Outline Package）( (简称简称:SOP:SOP或或SOIC)SOIC) 引线形状：引线形状： 翼型、翼型、J J型、型、I I型；型；引线间距引线数引线间距引线数) )： 1.27mm(8-28 1.27mm(8-28条条) ) 1.0mm (32 1.0mm (32条条) ) 、 0.76mm(40-56 0.76mm(40-56条条) ) 2.2.芯片载体封装芯片载体封装P120P120） 为适应为适应SMTSMT高密度的需要，集成电路的引线由两侧高密度的需要，集成电路的引线由两侧发展到四侧，这种在封

15、装主体四侧都有引线的形式发展到四侧，这种在封装主体四侧都有引线的形式称为芯片载体称为芯片载体, ,通常有塑料及陶瓷封装两大类。通常有塑料及陶瓷封装两大类。(1)(1)塑料有引线封装塑料有引线封装Plastic Leaded Chip CarrierPlastic Leaded Chip Carrier）( (简称简称:PLCC):PLCC)引线形状：引线形状：J J型型引线间距：引线间距：1.27mm1.27mm引线数：引线数：18 - 8418 - 84条条(2)(2)陶瓷无引线封装陶瓷无引线封装Leadless Ceramic Chip Leadless Ceramic Chip Carr

16、ierCarrier）( (简称简称:LCCC) :LCCC) （P120P120） 它的特点是：它的特点是：无引线无引线引出端是陶瓷外壳引出端是陶瓷外壳 四侧的镀金凹槽四侧的镀金凹槽 ( (常被称作：城堡式常被称作：城堡式) )，凹槽的中心距有凹槽的中心距有1.0mm1.0mm、1.27mm1.27mm两种。两种。3.3.方型扁平封装方型扁平封装Quad Flat PackageQuad Flat Package） （P120P120） 它是专为小引线距又称细间距表面安装集成它是专为小引线距又称细间距表面安装集成电路而研制的。电路而研制的。引线形状：引线形状： 带有翼型引线的称为带有翼型引线

17、的称为QFPQFP； 带有带有J J型引线的称为型引线的称为QFJQFJ。引线间距：引线间距： 0.65mm 0.65mm、0.5mm0.5mm、 0.4mm 0.4mm、0.3mm0.3mm、 0.25mm 0.25mm。引线数范围：引线数范围： 80500 80500条。条。 4.4.球栅阵列封装球栅阵列封装P121P121） (Ball Grid Array)( (Ball Grid Array)(简称简称:BGA):BGA) 集成电路的引线从封装主体的四侧又扩展到整个集成电路的引线从封装主体的四侧又扩展到整个平面，有效地解决了平面，有效地解决了QFPQFP的引线间距缩小到极限的的引线间

18、距缩小到极限的问题，被称为新型的封装技术。问题，被称为新型的封装技术。 构造：构造： 在基板在基板( (塑料、陶瓷塑料、陶瓷 或载带或载带) )的背面按阵的背面按阵 列方式制造出球形触列方式制造出球形触 点代替引线，在基板点代替引线，在基板 的正面装配芯片。的正面装配芯片。 特点：减小了封装尺寸，明显扩大了电路功能。如特点：减小了封装尺寸，明显扩大了电路功能。如: :同样封装尺寸为同样封装尺寸为20mm20mm 20mm 20mm、引间距为、引间距为0.5mm0.5mm的的QFPQFP的的器件器件I/OI/O数为数为156156个，而个，而BGABGA器件为器件为15211521个。个。 发展

19、方向：进一步缩小发展方向：进一步缩小, ,其尺寸约为芯片的其尺寸约为芯片的1-1.21-1.2倍倍, ,被称作被称作“芯片尺寸封装芯片尺寸封装” ” （简称：（简称：CSPCSP或或BGABGA） 5.5.裸芯片组装裸芯片组装P119P119） 随着组装密度和随着组装密度和ICIC的集成度的不断提高，为适应的集成度的不断提高，为适应这种趋势，这种趋势，ICIC的裸芯片组装形式应运而生，并得到的裸芯片组装形式应运而生，并得到广泛应用。广泛应用。 它是将大规模集成电路的芯片直接焊接在电路基它是将大规模集成电路的芯片直接焊接在电路基板上，焊接方法有下列几种。板上，焊接方法有下列几种。 板载芯片板载芯

20、片( (简称简称:COB):COB) COB COB是将裸芯片直接粘在电路基板上，用引线键是将裸芯片直接粘在电路基板上，用引线键合达到芯片与合达到芯片与SMBSMB的连接，然后用灌封材料包封，的连接，然后用灌封材料包封，这种形式主要用在消费类电子产品中。这种形式主要用在消费类电子产品中。载带自动键合载带自动键合( (简称简称:TAB) :TAB) （P121P121） 载带：基材为聚酰亚胺薄膜，表面覆盖上铜箔后，载带：基材为聚酰亚胺薄膜，表面覆盖上铜箔后，用化学法腐蚀出精细的引线图形。用化学法腐蚀出精细的引线图形。 芯片：在引出点上镀芯片：在引出点上镀AuAu、CuCu或或Sn/PnSn/Pn

21、合金，形成高合金，形成高度为度为20-3020-30m m的凸点电极。的凸点电极。 组装方法：芯片粘贴在载带上，将凸点电极与载组装方法：芯片粘贴在载带上，将凸点电极与载带的引线连接，然用树脂封装。带的引线连接，然用树脂封装。 它适用于大批量自化生产。它适用于大批量自化生产。TABTAB的引线间距可较的引线间距可较QFPQFP进一步缩小至进一步缩小至0.2mm0.2mm或更细。或更细。 倒装芯片倒装芯片(Flip Chip)(Flip Chip)(简称简称:FC) :FC) （P121P121） 芯片：制成凸点电极；芯片：制成凸点电极； 组装方法：将裸芯片倒置在组装方法：将裸芯片倒置在SMBSM

22、B基板上基板上( (芯片凸点芯片凸点电极与电极与SMBSMB上相应的焊接部位对准上相应的焊接部位对准) )，用再流焊连接。，用再流焊连接。 发展方向：倒装芯片的互连技术，由于焊点可分发展方向：倒装芯片的互连技术，由于焊点可分布在裸芯片全表面，并直接与基板焊盘连接，更适布在裸芯片全表面，并直接与基板焊盘连接，更适应微组装技术的发展趋势，是目前研究和发展最为应微组装技术的发展趋势，是目前研究和发展最为活跃的一种裸芯片组装技术。活跃的一种裸芯片组装技术。8.1.6 8.1.6 封装的主要特性封装的主要特性P122P122） 1. 1.引脚共面度引脚共面度 引脚共面度是表示元器件所有引脚的底部引脚共面

23、度是表示元器件所有引脚的底部是否处于同一平面的参数是否处于同一平面的参数, ,它是影响装联质量它是影响装联质量的重要指标。的重要指标。 引线共面度的要求是：将器件放置在平面引线共面度的要求是：将器件放置在平面上，所有引线与平面的间隙应小于上，所有引线与平面的间隙应小于0.1mm0.1mm。2.2.引脚结构引脚结构P123P123） 翼形结构：更符合未来朝着引脚薄、窄、细间翼形结构：更符合未来朝着引脚薄、窄、细间距的方向发展，适合于安装位置较低的场合，能距的方向发展，适合于安装位置较低的场合，能适各种焊接方法，但缺点是引脚无缓冲余地，在适各种焊接方法，但缺点是引脚无缓冲余地，在振动应力下易损伤。

24、振动应力下易损伤。 J J形结构：基板利用率高，安装更坚固，抗振性形结构：基板利用率高，安装更坚固，抗振性强，但安装厚度较高。强，但安装厚度较高。 I I形结构：并不常用，它是由插装形式的元器件形结构：并不常用，它是由插装形式的元器件截断引脚形成。截断引脚形成。 3. 3.封装可靠性封装可靠性 （P123P123） 在再流焊期间封装开裂问题，使器件的长期可靠在再流焊期间封装开裂问题，使器件的长期可靠性下降。性下降。 4. 4.封装尺寸标准化封装尺寸标准化P123P123） 公差的变化范围大，给公差的变化范围大，给SMBSMB焊盘设计及制造艺造焊盘设计及制造艺造成很大困难，强调封装尺寸的标准化是

25、发展成很大困难，强调封装尺寸的标准化是发展SMTSMT的的当务之急。当务之急。 8.2 8.2表面安装印制电路板表面安装印制电路板( (简称简称SMB)(P123)SMB)(P123)8.2.1 SMB8.2.1 SMB的主要特点的主要特点: : （P124P124）1.1.高密度高密度 随着随着SMCSMC引线间距由引线间距由1.27mm1.27mm向向0.762mm0.635mm0.508mm0.381mm0.30.762mm0.635mm0.508mm0.381mm0.305mm05mm直至直至0.1mm0.1mm的过渡，的过渡， SMB SMB发展到五级布线密度，即发展到五级布线密度，

26、即: :在在1.27 mm1.27 mm中中心距的焊盘间允许通过三条布线心距的焊盘间允许通过三条布线, , 在在2.54mm2.54mm中心距的焊盘间允许通过四条线布线中心距的焊盘间允许通过四条线布线( (线宽和线宽和线间距均为线间距均为0.1 mm),0.1 mm),并还在向五条布线的方并还在向五条布线的方向发展。向发展。 2. 2.小孔径小孔径 在在SMTSMT中，由于中，由于SMBSMB上的大多数金属化孔不再用来上的大多数金属化孔不再用来装插元器件，而是用来实现各层电路的贯穿连接，装插元器件，而是用来实现各层电路的贯穿连接，SMBSMB的金属化通孔直径一般在向的金属化通孔直径一般在向0.

27、6 0.6 0.3mm 0.3mm 0.1mm0.1mm的方向发展。的方向发展。3.3.多层数多层数 SMB SMB不仅适用于单、双面板，而且在高密度布线的不仅适用于单、双面板，而且在高密度布线的多层板上也获得了大量的应用。现代大型电子计算多层板上也获得了大量的应用。现代大型电子计算机中用多层机中用多层SMBSMB十分普遍，层数最高的可达近百层。十分普遍，层数最高的可达近百层。4.4.高板厚孔径比高板厚孔径比 PCB PCB的板厚与孔径之比一般在的板厚与孔径之比一般在3 3以下，而以下，而SMBSMB普遍在普遍在5 5以上，甚至高达以上，甚至高达2121。这给。这给SMBSMB的孔金属化增加了难的孔金属化增加了难度。度。5.5.优良的传输特性优良的传输特性 由于由于SMTSMT广泛应用于高频、高速信号传输的电子广泛应用于高频、高速信号传输的电子产品中，电路的工作频率由产品中，电路的工作频率由100MHz100MHz向向1000MHz1000MHz，甚，甚至更高的频段发展。至更高的频段发展。6.6.高平整高光洁度高平整高光洁度 SMB SMB在焊接前的静态翘曲度要求小于在焊接前的静态翘曲度要求小于0.3%0.3%。7.7.尺寸稳定性好尺寸稳定性好 基