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1、学习情境学习情境3：表面组装元器件表面组装元器件2.1 表面安装元器件表面安装元器件2.2 集成电路封装的演变集成电路封装的演变2.3 表面安装工艺流程表面安装工艺流程总学时数：总学时数：2课时课时广东科学技术职业学院广东科学技术职业学院2.1表面安装元器件表面安装元器件(简称简称SMC)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。SMC:Surface mount components，主要是指一些有源
2、的表面贴装元件；习惯上人们表面组装无源器件如电阻、电容、电感成为SMC；SMD:surface mount device，主要是指一些有源的表面贴装元件；如小外形晶体管（SOT）及四方扁平组件（QFP）电阻电容电阻电容集成电路集成电路电位器电位器2.1.1 电阻器电阻器1.矩形电阻器：矩形电阻器：电阻基体：电阻基体：氧化铝陶瓷基板；氧化铝陶瓷基板；基体表面：基体表面：印刷电阻浆料，烧结形成电阻膜，刻出图印刷电阻浆料，烧结形成电阻膜，刻出图形调整阻值；形调整阻值；电阻膜表面：电阻膜表面：覆盖玻璃釉保护层，覆盖玻璃釉保护层，两侧端头：两侧端头：三层结三层结构构。2.圆柱圆柱形电阻器形电阻器(简称简
3、称MELF)电阻基体：电阻基体：氧化铝氧化铝磁棒磁棒；基体表面：基体表面：被被覆电阻膜覆电阻膜(碳碳膜或膜或金属金属膜膜)，印刷电阻浆，印刷电阻浆料，烧结形成电阻膜，刻料，烧结形成电阻膜，刻槽槽调整阻值；调整阻值；电阻膜表面：电阻膜表面：覆盖保护覆盖保护漆漆；两侧端头：两侧端头：压压装装金属帽金属帽盖。盖。3.小小型型电阻电阻网络网络将多个将多个片状矩形电阻片状矩形电阻按不同的方式连接组按不同的方式连接组成成一个组一个组合元件。合元件。电路电路连接方式连接方式：A、B、C、D、E、F六种六种形形式式；封封装结装结构构：是采用是采用小小外型外型集成电路集成电路的封的封装形装形式式4.电位器电位器
4、（P116）适适用于用于SMT的微的微调电位器调电位器按按结结构可分构可分为为敞开式敞开式和密封式和密封式两两类类。2.1.2 电容器电容器表面安装表面安装用用电容器简称片状电容器，电容器简称片状电容器，从目前应用从目前应用情情况来看况来看，适，适用于用于表面安装表面安装的的电容器电容器已发展到数百已发展到数百种型号种型号，主要，主要有下列品种有下列品种：多多层片状瓷层片状瓷介介电容器电容器（占（占 80%）钽钽电电解解电容器电容器铝电铝电解解电容器电容器有机薄有机薄膜电容器膜电容器（较少）（较少）云母云母电容器电容器电容器电容器（较少）（较少）1.多多层片状瓷层片状瓷介介电容器电容器（独石（
5、独石电容电容）(简称简称:MLC)绝缘介质绝缘介质：陶瓷膜片陶瓷膜片金属极金属极板：板：金属（白金、钯金属（白金、钯或或银）的银）的浆料印刷在膜片浆料印刷在膜片上，上，经叠经叠片片(采用交替采用交替层层叠的叠的形形式式)、烧烧结成结成一个一个整体，整体，根根据据容量容量的需的需要，要，少少则二则二层，层，多则数十多则数十层层,甚甚至至上上百百层。层。端头：端头：三层结三层结构构。2.片状铝电片状铝电解解电容器电容器阳阳极极：高纯度高纯度的的铝铝箔箔经经电电解解腐蚀腐蚀形成形成高倍率高倍率的的表面；表面；阴阴极极：低纯度低纯度的的铝铝箔箔经经电电解解腐蚀腐蚀形成形成高倍率高倍率的的表面；表面；介
6、质介质：在在阳阳极极箔箔表面表面生生成成的的氧化铝氧化铝薄薄膜；膜；芯子芯子：电电解解纸夹纸夹于于阳阳阴箔之间卷绕阴箔之间卷绕形成，形成，由由电电解解液浸透后液浸透后密密封封在在外外壳内壳内。矩形矩形与与圆柱型圆柱型两两种种：圆柱圆柱形形是采用是采用铝铝外外壳壳、底部底部装装有有耐热树脂底座耐热树脂底座的的结结构构。矩形矩形是采用是采用在铝在铝壳壳外外再再用用树脂树脂封封装装的的双双层结层结构构铝电铝电解解常常被被大大容量容量的的电容器电容器所所采用采用。3.片状片状钽钽电电解解电容器电容器阳阳极极：以高纯度以高纯度的钽金属的钽金属粉末粉末，与粘与粘合合剂混剂混合合后后，加加压压成成型、经型、
7、经烧结形成烧结形成多多孔性孔性的的烧结体；烧结体；绝缘介质绝缘介质：阳阳极极表面表面生生成成的的氧化氧化钽钽；阴阴极极：绝缘介质绝缘介质表面表面被被覆覆二二氧化氧化锰锰层层片状片状钽钽电电解解电容器电容器有有三三种类型种类型：裸裸片片型、型、模塑模塑型和型和端端帽型帽型。4.片状片状薄薄膜电容器膜电容器绝缘介质绝缘介质：有机介质薄有机介质薄膜膜金属极金属极板：板：在在有机薄有机薄膜膜双双侧侧喷涂喷涂的的铝铝金属金属；芯子芯子：在铝：在铝金属薄金属薄膜上覆盖膜上覆盖树脂树脂薄薄膜。膜。后通过卷绕后通过卷绕方式方式形成形成多多层电层电极（十极（十层层,甚甚至至上上百百层层）。端头：端头：内内层层铜
8、锌铜锌合合金金外外层层锡铅锡铅合合金金5.片状片状云母云母电容器电容器绝缘介质绝缘介质：天然天然云母云母片；片；金属极金属极板：板：将银将银印刷在印刷在云母云母片上；片上；芯子芯子：经叠经叠片片、热热压压形成电容体；形成电容体；端头：端头：三层结三层结构构。2.1.3 电电感感器器片状电片状电感感器器是是继继片状电阻器片状电阻器、片状电容器片状电容器之后迅之后迅速速发展发展起起来的一种来的一种新新型型无无源源元件，元件，它它的种类的种类很很多多。按按形状形状可分可分为为:矩形矩形和圆和圆拄拄型型；按按结结构可分构可分为：为：绕绕线线型、多型、多层层型和型和卷绕卷绕型型。目前用目前用量量较较大大
9、的是前的是前两两种种。1.绕绕线线型型电电感感器器它它是将是将导导线线缠绕缠绕在在芯芯状状材材料上，料上，外外表面表面涂敷环涂敷环氧氧树脂后树脂后用用模塑壳模塑壳体体封封装。装。2.多多层层型型电电感感器器它由铁它由铁氧体浆料氧体浆料和和导导电浆料电浆料交替交替印刷印刷多多层，层，经经高高温温烧结形成烧结形成具具有有闭闭合电路合电路的的整体。整体。用用模塑壳模塑壳体体封封装。装。2.1.4 小小外型封外型封装装晶晶体体管管(Small Outline Transistor)小小外型封外型封装装晶晶体体管管又称又称作作微型微型片状片状晶晶体体管管，常常用用的封的封装形装形式有式有四四种种。1.S
10、OT23型型：它它有有三三条条“翼翼型型”短引线。短引线。2.SOT143型型结结构构与与SOT23型型相仿相仿，不同的是有不同的是有四条四条“翼翼型型”短引线。短引线。3.SOT89型型适适用于用于中功率中功率的的晶晶体体管管(300mw2w)，它它的的三三条条短短引线引线是从是从管子管子的同一的同一侧引出。侧引出。4.TO252型型适适用于用于大功率晶大功率晶体体管管，在，在管子管子的一的一侧侧有有三三条条较较粗粗的的引线，引线，芯芯片片贴贴在在散热铜散热铜片上。片上。2.1.5 集成电路集成电路Integration circuit大大规规模模集成电路：集成电路：Large Scale
11、IC（简称：简称：LSI）超超大大规规模模集成电路：集成电路：Ultra LSIC （简称：简称：USI）1.小小外型外型塑塑料料封封装装（Small Outline Package）(简称简称:SOP或或SOIC)引线形状：引线形状：翼翼型、型、J型、型、I型型；引线引线间间距距（引线引线数数)：1.27mm(8-28条条)1.0mm(32条条)、0.76mm(40-56条条)F2.芯芯片片载载体体封封装装为适为适应应SMT高高密密度度的需的需要，集成电路要，集成电路的的引线引线由由两侧两侧发展到发展到四四侧，侧，这这种种在在封封装主体装主体四四侧侧都都有有引线引线的的形形式式称为称为芯芯片
12、片载载体体,通常通常有有塑塑料料及及陶瓷陶瓷封封装两装两大大类类。(1)塑塑 料料 有有 引 线引 线 封封 装装（Plastic Leaded Chip Carrier）(简称简称:PLCC)引线形状：引线形状：J型型 引线引线间间距距：1.27mm 引线引线数数：18-84条条F(2)陶 瓷 无 引 线陶 瓷 无 引 线 封封 装装（Leadless Ceramic Chip Carrier）(简称简称:LCCC)它它的的特点特点是是：无引线无引线 引出端引出端是是陶瓷陶瓷外外壳壳四四侧侧的的镀镀金金凹凹槽槽(常常被被称称作作：城堡城堡式式)，凹凹槽的槽的中中心距心距有有1.0mm、1.2
13、7mm两两种种。F3.方型方型扁平扁平封封装装（Quad Flat Package）它它是是专专为小引线为小引线距距（又称又称细细间间距距）表面安装集成表面安装集成电路电路而研而研制制的的。引线形状：引线形状：带带有有翼翼型型引线引线的的称为称为QFP；带带有有J型型引线引线的的称为称为QFJ。引线引线间间距距：0.65mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm、0.25mm。引线引线数数范围范围：80500条条。F4.球栅阵球栅阵列封列封装装(Ball Grid Array)(简称简称:BGA)集成电路集成电路的的引线引线从封从封装主体装主体的的四四侧又侧又扩扩展到展到整整个个平平面，面，有有
14、效地效地解解决了决了QFP的的引线引线间间距缩距缩小小到极到极限限的的问问题题，被被称为称为新新型的封型的封装技术。装技术。F结结构构：在基板在基板(塑塑料料、陶瓷陶瓷或或载带载带)的的背背面面按按阵阵列方式列方式制制造造出出球球形形触触点点代代替替引线，在基板引线，在基板的的正正面装面装配配芯芯片。片。特点：特点：减减小小了了封封装尺寸，装尺寸，明显扩明显扩大大了了电路电路功功能能。如如:同同样样封封装尺寸为装尺寸为20mm 20mm、引引间间距距为为0.5mm的的QFP的的器件器件I/O数数为为156个个，而而BGA器件为器件为1521个个。发展方发展方向向：进：进一一步缩步缩小小,其其尺
15、寸尺寸约约为为芯芯片片的的1-1.2倍倍,被被称称作作“芯芯片尺寸片尺寸封封装装”（简称：简称：CSP或或BGA）F5.裸芯裸芯片片组组装装随着随着组组装装密密度度和和IC的的集成集成度度的不的不断提断提高高，为适，为适应应这这种种趋势趋势，IC的的裸芯裸芯片片组组装形装形式应式应运而运而生生，并得并得到到广广泛泛应用应用。它它是将是将大大规规模模集成电路集成电路的的芯芯片片直直接接焊焊接接在电路基在电路基板上，板上，焊焊接方接方法法有下列有下列几几种种。板板载载芯芯片片(简称简称:COB)COB是将是将裸芯裸芯片片直直接接粘粘在电路基板上，在电路基板上，用用引线引线键键合合达达到到芯芯片片与
16、与SMB的连接的连接，然后然后用用灌灌封封材材料料包包封封，这这种种形形式式主要主要用用在在消费消费类类电电子子产产品品中中。F载带自动键载带自动键合合(简称简称:TAB)载带载带：基基材材为为聚酰亚胺聚酰亚胺薄薄膜，表面覆盖上膜，表面覆盖上铜箔铜箔后后，用用化学化学法法腐蚀腐蚀出出精细精细的的引线图形。引线图形。芯芯片：片：在引出点上在引出点上镀镀Au、Cu或或Sn/Pn合合金金，形成，形成高高度度为为20-30m的的凸凸点电点电极极。组组装装方方法法：芯芯片片粘贴粘贴在在载带载带上，上，将将凸凸点电点电极极与与载载带带的的引线引线连接连接，然然用用树脂树脂封封装。装。它它适适用于用于大大批
17、批量量自自化化生生产产。TAB的的引线引线间间距距可较可较QFP进进一一步缩步缩小小至至0.2mm或或更细更细。F 倒倒装装芯芯片片(Flip Chip)(简称简称:FC)芯芯片：片：制成制成凸凸点电点电极极；组组装装方方法法：将将裸芯裸芯片片倒置倒置在在SMB基板上基板上(芯芯片片凸凸点点电电极极与与SMB上上相相应的应的焊焊接接部部位位对对准准)，用用再再流焊流焊连连接接。发展方发展方向向：倒倒装装芯芯片片的的互互连连技术，技术，由由于于焊焊点点可分可分布布在在裸芯裸芯片片全全表面，表面，并直并直接接与与基板基板焊盘焊盘连接连接，更更适适应微组应微组装技术装技术的发展的发展趋势趋势，是目前
18、是目前研究研究和发展和发展最最为为活跃活跃的一种的一种裸芯裸芯片片组组装技术装技术。F2.1.6 封封装装的的主要特主要特性性1.引引脚共脚共面面度度引引脚共脚共面面度度是是表表示示元器件元器件所所有有引引脚脚的的底部底部是是否否处处于同一于同一平平面面的的参参数数,它它是是影响影响装装联联质质量量的的重要重要指指标。标。引线引线共共面面度度的的要要求求是是：将将器件器件放放置置在在平平面上，面上，所所有有引线引线与与平平面面的的间间隙隙应应小小于于0.1mm。F2.引引脚脚结结构构翼翼形结形结构构：更更符符合合未未来来朝朝着着引引脚脚薄、薄、窄窄、细细间间距距的方的方向向发展发展，适合，适合
19、于于安装位安装位置置较较低低的的场场合，合，能能适适各各种种焊焊接方接方法法，但缺但缺点点是是引引脚脚无无缓冲余缓冲余地地，在，在振振动动应应力力下下易损伤易损伤。J形结形结构构：基板：基板利利用用率高率高，安装，安装更更坚固坚固，抗振抗振性性强强，但但安装安装厚厚度度较较高高。I形结形结构构：并并不不常常用用，它它是是由由插插装形装形式的式的元器件元器件截截断断引引脚脚形成。形成。F3.封封装装可可靠靠性性在在再再流焊流焊期期间间封封装装开开裂裂问题问题，使使器件器件的的长期长期可可靠靠性性下下降降。4.封封装尺寸标准化装尺寸标准化公差公差的的变变化化范围范围大大，给给SMB焊盘焊盘设计设计及及制制造造艺艺造造成成很大很大困难困难，强强调调封封装尺寸装尺寸的的标准化标准化是发展是发展SMT的的当当务务之之急急。F