《SMT技术基础与设备（第2版）第1章电子课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《SMT技术基础与设备（第2版）第1章电子课件.ppt（27页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、SMT技术基础与设备（第2版）第1章电子课件 高教版 SMT基础与设备第2版电子工业出版社同名教材何丽梅 主编第1章 SMT与SMT工艺 o1.2 1.2 表面组装技术的优越性表面组装技术的优越性o1.2.1 SMT1.2.1 SMT的优点的优点o 1.组装密度高o 片式元器件比传统穿孔元件所占面积和质量大为减少。采用片式元器件比传统穿孔元件所占面积和质量大为减少。采用SMTSMT可使电子产品体积缩小可使电子产品体积缩小60%60%，质量减轻，质量减轻75%75%。通孔插装元器件。通孔插装元器件按按2.54mm2.54mm网格安装元件，而网格安装元件，而SMTSMT组装元件网格从组装元件网格从
2、1.27mm1.27mm发展到目发展到目前前0.63mm0.63mm网格，个别达网格，个别达0.5mm0.5mm网格安装元件，密度更高。例如一网格安装元件，密度更高。例如一个个6464引脚的引脚的DIPDIP集成电路，它的组装面积为集成电路，它的组装面积为25mm75mm25mm75mm，而采用，而采用引线间距为引线间距为0.63mm0.63mm的的QFPQFP，同样引线数量的组装面积为，同样引线数量的组装面积为12mml2mm12mml2mm，仅为通孔技术的，仅为通孔技术的1/121/12。装有装有2424个元器件的电路板个元器件的电路板与一角硬币的比较与一角硬币的比较贴片电阻与蚂蚁的比较贴
3、片电阻与蚂蚁的比较o 片式元器件的可靠性高；器件小而轻，故抗震能力强；采用自动化生片式元器件的可靠性高；器件小而轻，故抗震能力强；采用自动化生产，贴装与焊接可靠性高，一般不良焊点率小于百万分之十，比通孔插装产，贴装与焊接可靠性高，一般不良焊点率小于百万分之十，比通孔插装元件波峰焊接技术低一个数量级，用元件波峰焊接技术低一个数量级，用SMTSMT组装的电子产品组装的电子产品MTBFMTBF平均为平均为2525万小万小时，目前几乎有时，目前几乎有90%90%的电子产品采用的电子产品采用SMTSMT工艺。工艺。o2.可靠性高 3.高频特性好o 由于片式元器件贴装牢固，器件通常为无引线或短引线，降低了
4、寄由于片式元器件贴装牢固，器件通常为无引线或短引线，降低了寄生电感和寄生电容的影响，提高了电路的高频特性，采用片式元器件设生电感和寄生电容的影响，提高了电路的高频特性，采用片式元器件设计的电路最高频率达计的电路最高频率达3GHz3GHz，而采用通孔元件仅为，而采用通孔元件仅为500MHz500MHz。采用。采用SMTSMT也可缩也可缩短传输延迟时间，可用于时钟频率为短传输延迟时间，可用于时钟频率为16MHz16MHz以上的电路。若使用以上的电路。若使用MCMMCM技术，技术，计算机的高端时钟频率可达计算机的高端时钟频率可达100MHz100MHz，由寄生电抗引起的附加功耗可降低，由寄生电抗引起
5、的附加功耗可降低2 23 3倍。倍。4.降低成本o 片式元器件发展很快，促使成本迅速下降，一个片式电阻已同通孔电片式元器件发展很快，促使成本迅速下降，一个片式电阻已同通孔电阻价格相当，约合人民币阻价格相当，约合人民币1 1分左右。分左右。SMTSMT技术简化了电子整机产品的生产工技术简化了电子整机产品的生产工序，降低了生产成本。在印制板上安装时，元器件的引线不用整形、打弯、序，降低了生产成本。在印制板上安装时，元器件的引线不用整形、打弯、剪短，因而使整个生产过程缩短，生产效率得到提高。同样功能电路的加剪短，因而使整个生产过程缩短，生产效率得到提高。同样功能电路的加工成本低于通孔插装方式，一般可
6、使生产总成本降低工成本低于通孔插装方式，一般可使生产总成本降低30%30%50%50%。以下几点。以下几点也是促使也是促使SMTSMT生产成本下降的因素。生产成本下降的因素。o 印制板上钻孔数量减少，节约返修费用；印制板上钻孔数量减少，节约返修费用；o 由于频率特性提高，减少了电路调试费用；由于频率特性提高，减少了电路调试费用；o 由于片式元器件体积小、质量轻，减少了包装、运输和储存费用。由于片式元器件体积小、质量轻，减少了包装、运输和储存费用。5.便于自动化生产o 目前穿孔安装印制板要实现完全自动化，还需扩大目前穿孔安装印制板要实现完全自动化，还需扩大40%40%原印制原印制板面积，这样才能
7、使自动插件的插装头将元件插入，否则没有足板面积，这样才能使自动插件的插装头将元件插入，否则没有足够的空间间隙，将碰坏零件。自动贴片机采用真空吸嘴吸放元件，够的空间间隙，将碰坏零件。自动贴片机采用真空吸嘴吸放元件，真空吸嘴小于元件外形，有利提高安装密度。真空吸嘴小于元件外形，有利提高安装密度。o SMT SMT大生产中也存在一些问题，如：元器件上的标称数值看大生产中也存在一些问题，如：元器件上的标称数值看不清，维修工作困难；维修调换器件需要专用工具；元器件与印不清，维修工作困难；维修调换器件需要专用工具；元器件与印制板之间热膨胀系数一致性差。但这些问题均是发展中的问题，制板之间热膨胀系数一致性差
8、。但这些问题均是发展中的问题，随着专用拆装设备的出现，以及新型低膨胀系数印制板的出现，随着专用拆装设备的出现，以及新型低膨胀系数印制板的出现，均已不再成为阻碍均已不再成为阻碍SMTSMT深入发展的障碍。深入发展的障碍。1.2.2 SMT1.2.2 SMT和通孔插装技术的比较和通孔插装技术的比较o SMT SMT工艺技术的特点可以通过其与传统通孔插装技术工艺技术的特点可以通过其与传统通孔插装技术(THT)(THT)的差别的差别比较体现。从组装工艺技术的角度分析，比较体现。从组装工艺技术的角度分析，SMTSMT和和THTTHT的根本区别是的根本区别是“贴贴”和和“插插”。二者的差别还体现在基板、元
9、器件、组件形态、焊点形。二者的差别还体现在基板、元器件、组件形态、焊点形态和组装工艺方法各个方面。态和组装工艺方法各个方面。o 之所以出现之所以出现“插插”和和“贴贴”这两种截然不同的电路模块组装技术，这两种截然不同的电路模块组装技术，是由于采用了外形结构和引脚形式完全不同的两种类型的电子元器件。是由于采用了外形结构和引脚形式完全不同的两种类型的电子元器件。由于由于SMTSMT生产中采用生产中采用“无引线或短引线无引线或短引线”的元器件，故从组装工艺角的元器件，故从组装工艺角度分析，表面组装和通孔插装度分析，表面组装和通孔插装(THT)(THT)技术的根本区别一是所用元器件、技术的根本区别一是
10、所用元器件、PCBPCB的外形不完全相同；二是前者是的外形不完全相同；二是前者是“贴装贴装”，即将元器件贴装在，即将元器件贴装在PCBPCB焊盘表面，而后者则是焊盘表面，而后者则是“插装插装”，即将长引脚元器件插入，即将长引脚元器件插入PCBPCB焊盘孔焊盘孔内。内。THTTHT与与SMTSMT的区别如表的区别如表1-21-2所示。所示。表1-2 THT与SMT的区别 类类 型型 THT SMT元器件元器件双列直插或双列直插或DIPDIP针阵列针阵列PGAPGA有引线电阻、电容有引线电阻、电容 SOICSOIC，SOTSOT，LCCCPLCCCP，LCCLCC，QFP,BGAQFP,BGA，C
11、SRCSR，片式电阻、，片式电阻、电容电容 基板基板印制电路板采用印制电路板采用2.54mm2.54mm网格网格设计，通孔孔径为设计，通孔孔径为0.80.80.9mm 0.9mm 印制电路板采用印制电路板采用1.27mm1.27mm网格网格或更细设计，通孔孔径为或更细设计，通孔孔径为0.30.30.5mm0.5mm焊焊接方法接方法波峰波峰焊焊再流焊再流焊 面面积积大大小，缩小比约为小，缩小比约为1 1：3 31 1：1010 组组装方法装方法穿孔插入穿孔插入表面安装表面安装(贴装贴装)自自动动化程度化程度自自动动插装机插装机自动贴片机，生产效率高于自动贴片机，生产效率高于自动插装机自动插装机
12、1.3.1 SMT1.3.1 SMT的组成的组成o 表面组装技术通常包括表面组装元器件、表面组装电路板及表面组装技术通常包括表面组装元器件、表面组装电路板及图形设计、表面组装工艺材料图形设计、表面组装工艺材料焊锡膏及贴片胶、表面组装设焊锡膏及贴片胶、表面组装设备、表面组装焊接技术备、表面组装焊接技术(包括波峰焊、再流焊、气相焊、激光焊包括波峰焊、再流焊、气相焊、激光焊)、表面组装测试技术、清洗技术以及表面组装大生产管理等多方面表面组装测试技术、清洗技术以及表面组装大生产管理等多方面内容。这些内容可以归纳为三个方面：一是设备，人们称它为内容。这些内容可以归纳为三个方面：一是设备，人们称它为SMT
13、SMT的硬件；二是装联工艺，人们称它为的硬件；二是装联工艺，人们称它为SMTSMT的软件；三是电子元器件，的软件；三是电子元器件，它既是它既是SMTSMT的基础，又是的基础，又是SMTSMT发展的动力，它推动着发展的动力，它推动着SMTSMT专用设备和专用设备和装联工艺不断更新和深化。装联工艺不断更新和深化。SMT的组成SMT?SMT?SMT基板基板设备设备材料材料设计设计工艺工艺测试测试元器件元器件管理管理1.3.2 SMT1.3.2 SMT工艺的主要内容工艺的主要内容o SMT SMT工艺技术的主要内容可分为组装材料选择、组装工艺设计、工艺技术的主要内容可分为组装材料选择、组装工艺设计、组
14、装技术和组装设备应用四大部分。组装技术和组装设备应用四大部分。o SMT SMT工艺技术涉及化工与材料技术（如各种焊锡膏、焊剂、清工艺技术涉及化工与材料技术（如各种焊锡膏、焊剂、清洗剂）、涂敷技术（如焊锡膏印刷）、精密机械加工技术（如丝洗剂）、涂敷技术（如焊锡膏印刷）、精密机械加工技术（如丝网制作）、自动控制技术（如设备及生产线控制）、焊接技术和网制作）、自动控制技术（如设备及生产线控制）、焊接技术和测试、检验技术、组装设备应用技术等诸多技术。测试、检验技术、组装设备应用技术等诸多技术。SMTSMTSMTSMT工工工工艺艺艺艺?1.4.1 SMT1.4.1 SMT的两类基本工艺流程的两类基本工
15、艺流程o 1.1.焊锡膏焊锡膏再流焊工艺再流焊工艺o 焊锡膏焊锡膏-再流焊的工艺流程是：焊锡膏印刷再流焊的工艺流程是：焊锡膏印刷贴片贴片再流焊再流焊检验、清洗，如图检验、清洗，如图1-31-3所示。该工艺流程的特点是简单、快捷，有所示。该工艺流程的特点是简单、快捷，有利于产品体积的减小，该工艺流程在无铅焊接工艺中更显示出优利于产品体积的减小，该工艺流程在无铅焊接工艺中更显示出优越性。越性。图图1-3 1-3 焊锡膏焊锡膏再流焊工艺流程再流焊工艺流程o 2.贴片波峰焊工艺o 贴片一波峰焊的工艺流程是：贴片胶涂敷贴片一波峰焊的工艺流程是：贴片胶涂敷贴片贴片固化固化翻翻转电路板、插装通孔元器件转电路
16、板、插装通孔元器件波峰焊波峰焊检验、清洗，如图检验、清洗，如图1-41-4所示。所示。该工艺流程的特点：利用双面板空间，电子产品的体积可以进一该工艺流程的特点：利用双面板空间，电子产品的体积可以进一步做小，并部分使用通孔元件，价格低廉。但设备要求增多，波步做小，并部分使用通孔元件，价格低廉。但设备要求增多，波峰焊过程中易出现焊接缺陷，难以实现高密度组装。峰焊过程中易出现焊接缺陷，难以实现高密度组装。o 若将上述两种工艺流程混合与重复使用，则可以演变成多种工若将上述两种工艺流程混合与重复使用，则可以演变成多种工艺流程。艺流程。图图1-4 1-4 贴片贴片波峰焊工艺流程波峰焊工艺流程1.4.2 S
17、MT1.4.2 SMT的元器件安装方式的元器件安装方式o SMT SMT的组装方式大体上可分为单面混装、双面混装和全表面组的组装方式大体上可分为单面混装、双面混装和全表面组装装3 3种类型共种类型共6 6种组装方式。种组装方式。o 1.单面混合组装o 第一类是单面混合组装，即第一类是单面混合组装，即SMCSMCSMDSMD与通孔插装元件与通孔插装元件(THC)(THC)分分布在布在PCBPCB不同的两个面上混装，但其焊接面仅为单面。这一类组装不同的两个面上混装，但其焊接面仅为单面。这一类组装方式均采用单面方式均采用单面PCBPCB和波峰焊接工艺，具体有两种组装方式。和波峰焊接工艺，具体有两种组
18、装方式。o 先贴法。第一种组装方式称为先贴法，即在先贴法。第一种组装方式称为先贴法，即在PCBPCB的的B B面面(焊接焊接面面)先贴装先贴装SMCSMCSMDSMD，而后在，而后在A A面插装面插装THCTHC。o 后贴法。第二种组装方式称为后贴法，是先在后贴法。第二种组装方式称为后贴法，是先在PCBPCB的的A A面插面插装装THCTHC，后在，后在B B面贴装面贴装SMCSMCSMDSMD。o 2.双面混合组装o 第二类是双面混合组装，第二类是双面混合组装，SMCSMCSMDSMD和和THCTHC可混合分布在可混合分布在PCBPCB的的同一面，同时，同一面，同时，SMCSMCSMDSMD
19、也可分布在也可分布在PCBPCB的双面。双面混合组装采的双面。双面混合组装采用双面用双面PCBPCB、双波峰焊接或再流焊接。在这一类组装方式中也有先、双波峰焊接或再流焊接。在这一类组装方式中也有先贴还是后贴贴还是后贴SMCSMCSMDSMD的区别，一般根据的区别，一般根据SMCSMCSMDSMD的类型和的类型和PCBPCB的大的大小合理选择，通常采用先贴法较多。该类组装常用两种组装方式。小合理选择，通常采用先贴法较多。该类组装常用两种组装方式。o SMC SMCSMOSMO和和THCTHC同侧方式。同侧方式。SMCSMCSMDSMD和和THCTHC同在同在PCBPCB的同的同一侧。一侧。o S
20、MC SMCSMDSMD和和THCTHC不同侧方式。把表面组装集成芯片不同侧方式。把表面组装集成芯片(SMIC)(SMIC)和和THCTHC放在放在PCBPCB的的A A面，而把面，而把SMCSMC和小外形晶体管和小外形晶体管(SOT)(SOT)放在放在B B面。面。o 这类组装方式由于在这类组装方式由于在PCBPCB的单面或双面贴装的单面或双面贴装SMCSMCSMDSMD，而又，而又把难以表面组装化的有引线元件插入组装，因此组装密度相当把难以表面组装化的有引线元件插入组装，因此组装密度相当高。高。图图1-5 1-5 混合组装工艺流程混合组装工艺流程o 3.全表面组装o 第三类是全表面组装，在
21、第三类是全表面组装，在PCBPCB上只有上只有SMCSMCSMDSMD而无而无THCTHC。由于。由于目前元器件还未完全实现目前元器件还未完全实现SMTSMT化，实际应用中这种组装形式不多。化，实际应用中这种组装形式不多。这一类组装方式一般是在细线图形的这一类组装方式一般是在细线图形的PCBPCB或陶瓷基板上，采用细间或陶瓷基板上，采用细间距器件和再流焊接工艺进行组装。它也有两种组装方式。距器件和再流焊接工艺进行组装。它也有两种组装方式。o (1)(1)单面表面组装方式。单面表面组装方式。o (2)(2)双面表面组装方式。双面表面组装方式。图图1-6 1-6 双面均采用焊锡膏再流焊工艺流程双面均采用焊锡膏再流焊工艺流程1.4.3 SMT1.4.3 SMT生产系统的基本组成生产系统的基本组成 由表面涂敷设备、贴装机、焊接机、清洗机、测试设备等表面组由表面涂敷设备、贴装机、焊接机、清洗机、测试设备等表面组装设备形成的装设备形成的SMT生产系统习惯上称为生产系统习惯上称为SMT生产线。生产线。装载设备装载设备印刷机印刷机印刷检测印刷检测贴片机贴片机贴片检测贴片检测再流焊炉再流焊炉焊接检测焊接检测不合格品不合格品放置处放置处卸载设备卸载设备