《现代电子装联工艺基础》课件第2章

第2章装联工艺流程2.1

THT与SMT技术2.2组装类型2.3工艺流程2.4生产线组成

2.1THT与SMT技术

2.1.1THT技术

THT(通孔插装技术）是一种将元器件的引脚直接插入到印刷电路板的金属化焊接通孔中，再在电路板的引脚伸出面上进行焊接的装联技术。元器件的插装可以采用自动化的设备进行，也可以采用手工进行。由THT所装联的元器件也称为通孔插装元件（ThroughHoleComponent，THC），一般是具有较长的引脚并适合于通孔插装的电子元器件，如传统的分立式晶体管、电阻、电容和双列直插、针栅阵列封装的集成电路等（如图1.3所示）。

THT采用了“插装-焊接”的工艺方法。插、焊过程所需要的各项技术、材料和装备构成了THT的主要内容。具体包括：（1）工艺技术。工艺技术包括元器件引脚校直、折弯/剪脚、插装、固定，组装件焊接、焊后清洗及检测与返修等技术。

（2）工艺材料。工艺材料包括焊接材料、助焊剂、清洗剂等。

（3）工艺装备。工艺装备包括元器件的自动插装设备，组装件的整体焊接设备（主要是波峰焊接炉）以及清洗、检测和返修设备或工具等。

THT采用的焊接技术是波峰焊接技术。装联组件的底面（引脚伸出面）在通过波峰焊机的锡槽时，经锡槽中的焊料波的冲刷完成焊接加热和焊料填充，并待焊料冷却后完成组件的焊接过程。图2.1显示了THT波峰焊与组装件的局部示

意图。

THT是一种较为传统的装联工艺。在印刷电路板上需要预先打孔并对其进行金属化处理是THT区别于SMT的显著特征，此外,THT还具有焊点牢固、可手工操作,一般难以实现双面组装等特点。目前，国内许多大型电子企业对THC的插装仍多采取手工进行，真正使用自动插装设备的并不多。图2.1THT波峰焊及组装件局部示意图（a）THT波峰焊示意图;（b）THT组装件局部示意图2.1.2SMT技术

SMT(表面组装技术）是一种将待装联元器件直接贴、焊在印刷电路板的焊盘表面上的装联技术。SMT的组装过程是：首先在印刷电路板的焊盘（Pad）表面涂布焊锡膏，再将元器

件的金属化端子或引脚准确贴放到焊盘的锡膏上，然后将印刷电路板与元器件一起放入回流焊炉中整体加热至焊锡膏熔化，经冷却、锡膏焊料固化后便实现了元器件与印刷电路之间的机械和电气连接。

SMT采用的是“贴放-焊接”的工艺方法。贴、焊过程所需要的各项技术、材料和装备构成了SMT的主要内容。具体包括：

（1）工艺技术。工艺技术包括焊料涂布、元器件贴放、组装件焊接、焊后清洗、检测与返修等各项技术。

（2）工艺材料。工艺材料包括焊锡膏等焊接材料和工艺性的辅助材料,如助焊剂、粘接剂、清洗剂等。

（3）工艺装备。工艺装备包括焊料的涂布设备（锡膏印刷机、印刷模板）、元器件的贴放设备（主要是贴片机）、组装件的整体焊接设备（回流焊炉）以及清洗、检测和返修设备或工具等。由于SMT广泛采用了整体回流焊接技术进行组件焊接，因此回流焊接技术是SMT的一项关键技术。同时，随着阻容元件的小型化发展和IC器件引脚的不断增多、间距越来越小，使得高精度、高速度的元器件自动贴放设备也成为了SMT的一项关键技术装备。图2.2显示了SMT回流焊与组装件的局部示意图。PCB上无需打孔、元器件直接贴放在焊盘表面是其显著特点。图2.2SMT回流焊与组装件的局部示意图由SMT组装的产品称为表面组装件（SurfaceMountAssembly，SMA）。由SMT组装的元器件也称为表面贴装元器件，并把各种无源元件(如电阻、电容等)称为表面贴装元件（SurfaceMountComponent，SMC），把有源器件(如各种形式的集成电路)称为表面贴装器件（SurfaceMountDevice，SMD）。表面贴装元器件特指那些焊端或引脚制作在同一平面并适合表面组装工艺装联的电子元器件，其外形有矩形片式、圆柱形和各种异形结构等，如图1.4所示。由于元器件的外形尺寸有所减小,IC集成度有所提高以及可以双面组装，因此与THT相比，SMT的组装密度较高、产品结构更为紧凑。同时，由于采用的贴、焊方式减少了引线的寄生电容和电感，使产品的高频特性更好。此外，SMT的生产成本可降低30％以上，并适合自动化生产。因此在目

前的国内外电子行业中，普遍采用了SMT生产工艺，其产品装联生产线的主体都是由SMT设备组成的。2.1.3混装技术

简单地说，混装技术就是将SMT与THT结合起来使用的技术形式，主要用于包含表面贴装元器件与通孔插装元器件的装联场合。因此，混装工艺的主要内容也是由SMT和THT的内容共同组成的。显然，混装组件一般都包含SMC/SMD和THC两类元器件，其电路板上也需要有一部分的金属化通孔以适应THC的插装要求出于对组件成本和许多元器件功率等参数方面的考虑，目前仍有许多电子产品组件同时使用THC和SMC/SMD两种类型的元器件，因此，混装技术也是当前实际生产的主要工艺，国内绝大多数电子企业都采用这种装联工艺形式。THC元件以人工插装为主，而SMD/SMC则以自动贴装为主，最后再采用波峰焊或回流焊进行整体焊接。

原则上讲，两种工艺混合甚至重复使用可以演变出多种装联工艺流程。因此，在实际应用中，应当根据所使用的元器件、电路板类型和产品的功能要求，综合考虑现有的设备特点、生产组织和成本控制等因素，在装联设计的指导下制定出合理的装联工艺流程。2.2组装类型

通过装联所形成的电路模块一般称为组装件或装联组件，简称组件。根据装联对象的类型和装联方式，组装件主要分为三种类型。

1.完全由THC组装的组件（TypeⅠ）

TypeⅠ型组件是传统的通孔插装组件，在目前先进的电子产品中基本已被淘汰。它一般采取单面装联方式，并将元器件布置于PCB的正面，即元件布置面(背面是电路走线面），其装联组件如图2.3所示。这类组件有时也在背面插装少量的THC，但多用手工进行补装。

TypeⅠ型装联组件主要采用THT工艺进行装联。图2.3TypeⅠ型装联组件

2.完全由SMC/SMD组装的组件（TypeⅡ）

TypeⅡ型组件是典型的SMT装联组件。它能充分利用SMC/SMD的小型化特点和双面PCB的安装空间实现组装密度的最大化，因此是密集型、小型化电子产品的主要装联形式。根据元器件是贴装在印刷电路板的同一面还是正反两面，又可分为单面组装和双面组装两种方式（见图2.4）。

TypeⅡ型装联组件主要采用SMT工艺进行装联。图2.4TypeⅡ型装联组件（a）单面组装;（b）双面组装

3.由THC、SMC/SMD共同组装的组件（TypeⅢ）

TypeⅢ型组件也被称为混装组件，是目前广泛使用的组装形式。它充分地利用了双面PCB的安装空间和THC价格低廉、可以手工插装的特点，是提高组装密度、降低产品成本与设备投资的一种有效方法。

TypeⅢ型组件同样有单面组装和双面组装两种方式。图2.5显示的是TypeⅢ双面装联组件。一般情况下，SMD须与THC安装在PCB的正面，这主要是避免多引脚封装的SMD直接经历波峰焊的波峰冲刷，从而避免由此引起的焊接“桥接”和器件封装体被焊剂沿引脚浸入而导致的腐蚀问题等。如果需要双面组装的话,只有分立片式元件SMC可被安装在PCB的背面，并且要经受波峰焊焊料的冲刷。

TypeⅢ型装联组件一般采用THT和SMT的混合工艺进行组装。图2.5TypeⅢ型双面装联组件2.3工艺流程

组件的装联类型确定之后，就可以根据生产线条件选择具体的装联工艺流程。一般来说，不同组件类型对应有不同的装联流程，同一组件类型有时也可采用不同的工艺流程，因此，实际采用的工艺流程常有多种可供选择。根据组装类型，可将常用的工艺流程分为三种，分别说明如下。

1.TypeⅠ型组件的装联工艺流程

TypeⅠ型组件仍采用传统的THT工艺组装，其典型的工艺流程如图2.6所示。通常，返修工作只在发生组装缺陷时才会进行，一般采用手工作业的方式进行返修。元器件的插装一般按轴向引脚（如电阻）、径向引脚（如立式电容）和异型件的顺序进行。图2.6TypeⅠ型组件的装联工艺流程

2.TypeⅡ型组件的装联工艺流程

TypeⅡ型组件采用典型的SMT工艺组装。根据是单面组装还是双面组装，又分为两种具体的工艺流程，如图2.7所示。在图2.7(b)所示的双面组装流程中，传送带首先将PCB的正面向上送入锡膏印刷机，经锡膏印刷、点胶、贴片后进行回流焊，完成PCB正面的装联工序；然后翻板，将PCB的背面向上再送到生产线上，经锡膏印刷、贴片和回流焊后完成对PCB另一面的装联工序;最后再对组件进行清洗。图2.7TypeⅡ型组件的装联工艺流程（a）单面组装工艺流程;（b）双面组装工艺流程图2.8显示的是单面组装的典型工艺流程。有时在贴片之后还要增加一道烘干工序，以使焊锡膏适当地固化以粘牢元器件，避免在后续工序（如回流焊）中因振动等原因造成元器件错位。采用免清洗焊剂可以免除清洗工序。双面组装时，贴放较重的大型器件之前需要在PCB对应焊盘之间点胶（但需避免胶点漫流到焊盘上），贴放后还要进行烘胶固化。这样在翻板后进行第二次回流焊时，较重的器件因胶的粘接作用就不会掉落下来，已焊接在正面的较轻元器件则由于熔融焊料的表面张力作用同样也不会掉落下来（但焊接不良时也可能掉下）。否则，一般推荐先将贴装有较轻元器件的一面进行回流，然后再翻板并装焊有大型元器件的一面。图2.8TypeⅡ型单面组装工艺流程(a)印刷锡膏;(b)贴放元器件;(c)回流焊接;(d)清洗焊剂为了避免两次回流焊，双面组装时也可以考虑在锡膏印刷后点胶、贴片，利用贴片胶的粘接作用将第一面上的元器件粘结在PCB焊盘上，然后翻板进行第二面元器件贴放，最后整体进行回流焊接。这种方法的好处是省去了一道回流工序，并有效地避免了底面上元器件的掉落。但如果第二面的锡膏印刷有误或元器件贴放不当，则可能需要将整个板面清洗后重新回流。

由此也可以看出，产品的装联工艺流程可以是多种多样的。具体选择哪一种流程应根据组件的具体情况和生产条件来安排。

3.TypeⅢ型组件的装联工艺流程

TypeⅢ型组件包含了THC和SMC/SMD等两种类型的元器件，因此这类组装是典型的混装工艺。根据表面贴装元器件类型的不同，又可细分出以下两种工艺流程。

1)含SMC的装联工艺流程

当仅有片式SMC组件时，一般采用“贴、插＋波峰焊”工艺。根据实际的需要，可选择使用双面组装或单面组装。

在双面组装时，THC安装在PCB的正面，SMC则可安装在PCB的正反两面。根据是否采用自动插装机，其典型工艺流程又可分为图2.9中所示的两种。图2.10显示的是采用手工插装时的操作流程。图2.9含SMC的装联工艺流程（SMC贴放在背面时）（a）采用自动插装机的工艺流程;（b）采用手工插装的工艺流程图2.10TypeⅢ型双面组装手工插装的操作流程（THC＋SMC型）(a)点胶;(b)贴片、固胶;(c)翻板、插件;(d)波峰焊接;(e)清洗焊剂在单面组装时，元器件均布置在PCB的正面，其装联工艺流程可归入图2.11(a)所示的一类进行。

2)含SMD的装联工艺流程

当含有SMD组件时，一般采用“回流＋波峰焊”工艺。

根据是单面组装还是双面组装，其工艺流程如图2.11所示。当THC插装量不大时，也可在SMC/SMD双面组装之后再手工补装THC，图2.12显示的是这一操作过程。图2.11含SMD的装联工艺流程（a）单面组装工艺流程;（b）双面组装工艺流程图2.12TypeⅢ型双面组装操作流程（THC＋SMC/SMD型）（a）印刷锡膏;（b）贴放元器件;（c）回流焊接;（d）翻板、点胶（e）贴片、固胶;（f）翻板、插件;（g）波峰焊接2.4生产线组成

工艺属于企业的技术资源和生产要素，它在总体上构成了企业的工艺布局，