精编【表面组装技术】电子产品制作新技术——表面安装技术SMT
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基础知识SMT基础知识SMT(Surface Mounted Technology)是目前电子组装行业最流行的技术和工艺。
SMT有什么特点:电子产品组装密度高,体积小,重量轻。
贴片元器件的体积和重量只有传统插件的1/10左右。
一般采用SMT 后,电子产品体积会缩小40%~60%,重量会减轻60%~80%。
可靠性高,抗振能力强。
焊点不良率低。
良好的高频特性。
减少了电磁和射频干扰。
易于实现自动化,提高生产效率。
成本降低30%-50%。
节省材料、能源、设备、人力、时间等。
为什么要用SMT:电子产品追求小型化。
过去用的打孔插件,并不能减少电子产品的功能,让电子产品更齐全。
所用的集成电路(IC)没有冲压元件,特别是大规模、高集成度的IC,不得不采用表面贴装元件,进行批量生产和自动化。
制造商应以低成本和高产量生产高质量的产品,以满足客户需求,并加强开发具有市场竞争力的电子元件。
随着集成电路(IC)的发展和半导体材料的多种应用,电子技术革命势在必行,追逐SMT工艺流程的国际潮流——双面组装工艺A:来料检验、PCB的A面丝印焊膏(点胶)、烘干(固化)、A面回流焊、清洗、翻板、PCB的B面丝印焊膏(点胶)、烘干和回流焊(B:来料检验、PCB的A面丝印焊膏(点胶)、烘烤(固化适用于PCB板A面回流焊和B面波峰焊。
在组装在PCB B侧的SMD 中,当只有SOT或SOIC(28)引脚在下方时,应采用这种工艺。
助焊剂产品的基本知识。
表面贴装用助焊剂的要求:残留在基板上的助焊剂残渣具有一定的化学活性,热稳定性好,润湿性好,能促进焊料的膨胀,对基板无腐蚀性,可清洗性好的氯含量在0.2%(W/W)以下。
二。
通量的作用。
焊接过程:预热/开始熔化焊料/形成焊料合金/形成焊点/固化焊料。
作用:辅助传热/去除氧化物/减少表面力/防止再氧化。
描述:溶剂蒸发/被加热,助焊剂覆盖基板和焊料。
表面,使传热均匀/释放活化剂与基板表面的离子氧化物反应,去除氧化膜/使熔融焊料的表面力变小,润湿良好/覆盖高温焊料表面,控制氧化提高焊点质量。
SMT就是表面组装技术SMT工艺SMT就是表面组装技术(Surface Mounted Technology的缩写),是目前电子组装行业里最流行的一种技术和工艺。
SMT有何特点:组装密度高、电子产品体积小、重量轻,贴片组件的体积和重量只有传统插装组件的1/10左右,一般采用SMT之后,电子产品体积缩小40%~60%,重量减轻60%~80%。
可靠性高、抗振能力强。
焊点缺陷率低。
高频特性好。
减少了电磁和射频干扰。
易于实现自动化,提高生产效率。
降低成本达30%~50%。
节省材料、能源、设备、人力、时间等。
为什么要用SMT:电子产品追求小型化,以前使用的穿孔插件组件已无法缩小电子产品功能更完整,所采用的集成电路(IC)已无穿孔组件,特别是大规模、高集成IC,不得不采用表面贴片组件产品批量化,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电子组件的发展,集成电路(IC)的开发,半导体材料的多元应用电子科技革命势在必行,追逐国际潮流SMT工艺流程------双面组装工艺A:来料检测èPCB的A面丝印焊膏(点贴片胶)è贴片è烘干(固化)èA面回流焊接è清洗è翻板èPCB的B面丝印焊膏(点贴片胶)è贴片è烘干è回流焊接(最好仅对B面è清洗è检测è返修)此工艺适用于在PCB两面均贴装有PLCC等较大的SMD时采用。
B:来料检测èPCB的A面丝印焊膏(点贴片胶)è贴片è烘干(固化)èA面回流焊接è清洗è翻板èPCB的B面点贴片胶è贴片è固化èB面波峰焊è清洗è检测è返修)此工艺适用于在PCB的A面回流焊,B面波峰焊。
在PCB的B面组装的SMD中,只有SOT或SOIC(28)引脚以下时,宜采用此工艺。
表面组装技术概述一、表面组装技术的概念及其类型表面组装技术,又称表面安装技术或表面贴装技术,用SMT(Surface Mounting Technology)表示。
它是将片式元器件安装在印刷电路板或其它基板表面上,通过波峰焊、再流焊等方法焊接的一种新型的组装技术。
采用表面组装技术,可使电子产品小型化、薄型化、提高装配密度和装配速度,提高产品的质量,降低产品的成本。
表面组装技术包括片式元器件的设计、制造和选用,基板的选择,表面组装方案的制定和设计,印制线路板的设计与制造,粘结剂的点涂,焊膏印刷,片式元器件贴放,贴装部件的焊接,贴装部件的清洗,部件质量的检验和性能测试,部件的返修等。
表面组装技术的内容详见图1-1所示。
性能要求:电气性能、机械性能、稳定性、可靠性、一致性等片式元器件设计技术与制造:选用什么材料、结构形状、焊接端形式、尺寸精度、可焊性、制造技术包装形式:散装(塑料袋)、盒装(料盒)、带装(编带)、盘式。
基板材料、单(多)层印刷电路板、陶瓷、被釉金属、金属聚合物等基板电路图形制作:图形设计、元器件位置、焊盘、焊区间隙、尺寸大小、通孔金属化、测试点等片片式元器件在基板上单面组装式片式元器件和有引线元器件在基板两面混装元组装片式元器件在基板两面组装器多芯片组装件组装粘合剂:环氧树脂系、丙烯系等、用印刷或涂敷方法形成的组装技术材料工艺材料:助焊、清洗剂、阻焊剂、助溶剂表焊料:锡、锡-铅面流动材粘结剂涂敷:丝网印刷、涂布头组料涂敷粘结剂固化:紫外线照射加热、红外线照射加热、超声波加热装焊料涂敷:丝网印刷、涂布头技浸焊术流动焊波峰焊(水平喷流、倾斜喷流)焊接电热、红外线、喷热气、气相饱和蒸汽再流焊用焊料膏法、预焊料膏法顺序式:将印制电路板放在X-Y工作台上,元器件按程序逐个依次贴装上去组装机一次式:可通过模板一次同时将多个元器件贴装到印制电路板上序列式:有多个贴装头,印制电路板从一个工位移动至另一个工位,每个工位贴装一个元器件图1-1 表面组装技术的内容表面组装的类型根据有源器件和无源元件在基板上贴装的情况一般分为三种类型,如图1-2所示。
SMT表面组装技术SMT工艺一.概述.1.S MT:表面装贴工艺.指将无引脚的片式元件(SMD)装贴于线路板上的组装技术SMT技术在电子产品制造业中,已被越来越多的工厂采用.是电子制造业的发展趋势.SMT:Surfacemountingtechnology表面装贴工艺SMD:Surfacemountingdevice表面装贴元件2.特点A.由于采用SMT机器,自动化程度高,减少了人力。
B.元件尺寸小,且无引脚,可使电子产品轻,薄,小型化。
C.装配密度高,速度快。
二.OKMCOSMT生产工艺流程,如下::使用机器将锡浆印刷在线路板上。
(DEK-265 印刷锡浆机):使用机器将规则元件贴在线路板上。
(NITTO 多元件高速贴片机):使用机器将不规则元件贴在线路板上。
(TENRYU中速贴片机)热风回流,将锡浆熔解,形成焊点.(HELLER回流炉),如短路,少锡,元件移位等。
(使用检查模板检查)三.工艺简介。
1. 锡浆印刷。
采用的机器:DEK-265锡浆印刷机(英国DEK 公司)。
1.1基本原理。
以一定的压力及速度,用金属或橡胶刮刀将装在钢网上的锡浆通过钢网漏印在线路板上。
锡浆成份为:锡63%,铅37%,松香含量:9-10%,熔点为183O C. 步骤为:图示:刮刀锡浆钢网(厚0.15MM)顶针 线路板(PCB)1.2DEK265印刷锡浆机印刷锡浆的品质直接影响点焊回流炉的品质,所以需要检查锡浆的印刷品质.一般地,主要检查以下的项目:少锡 短路 无锡浆 偏位印刷轮廓不良:拉尖,锡浆下垂。
如果钢网无损坏,印刷参数设置合适,通常印刷后,无以上不良。
主要的控制方法为过程技术员监控锡浆的厚度,如太厚,易产生QFPIC短路或锡珠。
如太薄,易产生假焊或少锡。
1.3要达到好的印刷品质,必须具备以下几点:(OKMCO选用原则)A.好的印刷钢网: 钢网厚度,钢网的开口尺寸等参数合适,孔壁垂直,无损坏。
如果钢网太厚,或开口尺寸太大,印刷在线路板上的锡浆份量就会太多,容易引起锡珠问题.同时,在元件较密集或IC脚距较小的地方,容易引起短路。
【表面组装技术】SMT名词解释xxxx年xx月xx日xxxxxxxx集团企业有限公司Please enter your company's name and contentvSMT名词辞典索引:*A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z中*-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------A-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------Anti-Static Material抗静电材料【静电防制】在静电防制的领域中,所指的「抗静电材料」乃是指其材料具有下列的特性时即可称之:(1)能抑制摩擦生电的材料(ESDA ADV 1.0),或(2)能抑制摩擦生电至200V以下的材料(EIA 625);而抗静电材料的定义并不是由量测其表面电阻率或体积电阻率来决定其特性,而是直接利用摩擦后的结果来测定的。
《回索引》AOI自动视觉检查Automatic Optical Inspection【SMT】在自动化生产制程中,以光学机器设备对产品进行视觉检查的一种设备。
通常以CCD镜头将基板影像作分割照相后,再利用数字影像分析软件来对于零件之外型、标示、位置等及焊点之色泽来判定缺件、偏移、错件、空焊等问题;对于短路之色泽及形状判定目前技术上则显得有较差之倾向。
对于非视觉可检测之部份﹝如BGA焊点﹞则非其能力可及。
《回索引》---------------------------Bead电感器【SMT】Bead一字原本意思为「珠、串珠」的意思,但在SMT制程中不知何时开始却有了一约定俗成的说法来泛指片状大小﹝Chip-Size﹞之积层电感器组件。
SMT表面组装技术SMT工艺技术SMT工艺技术(一)SMT——表面贴装技术(SurfaceMountTechnology)SMC——表面安装元件(SurfaceMountponet)SMD——表面安装器件(SurfaceMountDevice)SMB——表面安装印刷电路板(SurfaceMountPrintedCircuitBoard)THT——通孔插装技术MSI——中规模集成电路LSI——大规模集成电路SMT的优点:1.元器件安装密度高,电子产品体积小,重量轻。
2.可靠性高,抗振能力强。
3.高频特性好。
4.易于实现自动化,提高生产效率。
5.可以降低成本。
SMT的八大技术问题:管理工程,测试,材料,设备,工艺方法,图形设计,基板,元器件。
一.锡膏要具备的条件焊膏是由合金焊料粉、糊状焊剂和一些添加剂混合成而成的具有一定粘性和良好触变性特性的膏状体。
它是一种均相的、稳定的混合物。
在常温下焊膏可将电子元器件初粘在既定位置,当焊膏被加热到一定温度时,随着溶剂和部分添加剂的挥发、合金粉的熔化,焊膏再流使被焊元器件与焊盘互联在一起经冷却形成永久连接的焊点。
对焊膏要求能采用多种方式涂布,特别要具有良好的印刷性能和再流焊特性,并且在贮存时要具有稳定性。
1.焊膏应用前需具备以下特性:1)。
具有较长的贮存寿命,在2~5度下保存3~6个月,贮存时不会发生化学变化,也不会出现焊料粉和焊剂分离的现象,并保持其粘度和粘接性不变。
2)。
吸湿性小、低毒、无臭、无腐蚀性。
2.涂布时以及再流焊预热过程中具有的特性。
1)。
要具有良好的印刷性和滴涂性,脱膜性良好,能连续顺利的进行涂布,不会堵塞丝网或漏板的孔眼及注射用的管嘴,也不会溢出不必要锡膏。
2)。
有较长的工作寿命运,在印刷或滴涂后通常要求在常温下能放置12-24小时,其性能保持不变。
3)。
在再流焊预热过程中,焊膏应保持原来的形状和大小,不产生塌落。
塌落是指一定体积的焊膏印刷或滴涂于PCB后,由于重力和表面张力的作用及温度升高或停放时间过长而引起的高度降低,底面积超出规定边界的现象,塌落的程度称为塌落度。
【表面组装技术】电子产品制作新技术——表面安装技术SMTxxxx年xx月xx日xxxxxxxx集团企业有限公司Please enter your company's name and contentv电子产品制作新技术——表面安装技术(SMT)电子系统的微型化和集成化是当代技术革命的重要标志,也是未来发展的重要方向。
日新月异的各种高性能、高可靠、高集成、微型化、轻型化的电子产品,正在改变我们的世界,影响人类文明的进程。
安装技术是实现电子系统微型化和集成化的关键,尽管传统的安装技术还将继续发挥作用,但新的安装技术以不容置疑的优势将逐步取代传统方式,这是大势所趋。
表面安装技术,也称SMT技术,是伴随着无引脚元件或引脚极短的片状元器件(也称SMD元器件)的出现而发展起来的,是目前已经得到广泛应用的安装焊接技术。
它打破了在印制电路板上要先进行钻孔再安装元器件、在焊接完成后还要将多余的引脚剪掉的传统工艺,直接将SMD元器件平卧在印制电路板的铜箔表面进行安装和焊接。
现代电子技术大量采用表面安装技术,实现了电子设备的微型化,提高了生产效率,降低了生产成本。
从事电子技术工作的人员一定要了解这种新技术。
表面安装技术表面安装技术是将电子元器件直接安装在印制电路板或其他基板导电表面的装接技术。
在电子工业生产中,SMT实际是包括表面安装元件(SMC)、表面安装器件(SMD)、表面安装印制电路板(SMB)、普通混装印制电路板(PCB)、点粘合剂、涂焊锡膏、元器件安装设备、焊接以及测试等技术在内的一整套完整的工艺技术的统称。
当前SMT产品的形式有多种.表面安装技术涉及材料、化工、机械、电子等多科学、多领域,是一种综合性的高新技术。
1.表面安装技术的优点(1)高密集性表面安装元件的体积只有传统元器件的1∕3~1∕10左右,可以装在PCB板的两面,有效的利用了印制板的面积,减轻了电路板的重量。
一般采用表面安装元件后可使电子产品的体积缩小40﹪~60﹪,重量减轻60﹪~80﹪。
(2)高可靠性表面安装元件无引线或引线很短,重量轻,因而抗震能力强,焊点失效率可比传统安装至少降低一个数量级,大大提高了产品的可靠性。
(3)高性能性表面安装元件采用密集安装减小了电磁干扰和射频干扰,尤其在高频电路中,减小了分布参数的影响,提高了信号传输速度,改善了高频特性,使整个产品的性能有所提高。
(4)高效率性表面安装元件更适合于自动化大规模生产,采用计算机控制系统(CIMS)可使整个生产过程高度自动化,将生产效率提高到新的水平。
(5)低成本性表面安装元件使PCB的面积减小,成本降低;无引线和短引线使元器件的成本也降低,在安装过程中省去了引线成形、打弯,剪线的工序;电路的频率特性提高,减少了调试费用;焊点的可靠性提高,降低了调试和维修成本。
在一般情况下,电子产品采用表面安装元件后可使产品总成本下降30﹪以上。
2.表面安装技术存在的的问题(1)表面安装元件本身的问题表面安装元器件的规格目前在国际和国内尚无统一标准,给使用带来不便;表面安装元件的品种不齐全;表面安装元件的价格高于普通元器件;表面安装元件的数值误差比较大,精度不高。
(2)表面安装元件对安装设备要求比较高表面安装元件在生产过程中,对生产设备有专门要求,几乎不用人工直接安装,都采用自动化装配设备。
另外对电路板的要求也比较高。
(3)表面安装技术的初始投资比较大主要是生产设备结构复杂,整个生产过程涉及的技术面宽,初期投资费用昂贵。
3.表面安装技术的特点电子产品采用表面安装技术有如下特点:(1)表面安装技术减少了焊接工序,提高了生产效率,无需在印制电路板上打孔,无需进行印制板上孔的金属化。
(2)表面安装技术减少了印制电路板的体积,一方面由于采用了SMD元器件,元件的体积明显减少,另一方面由于没有印制电路板带钻孔的焊盘,铜箔线条可以做得很细(可达0.1~0.025mm),线条之间的间隔也可减少(可达0.1mm),因而在印制电路板上元器件的安装密度可以做得很高,还可将印制电路板多层化。
(3)表面安装技术改善了电路的高频特性,由于元器件无引线或引线极短,减小了印制电路板的分布参数,改善了电路的高频特性。
4.表面安装技术的基本工艺表面安装技术的基本工艺有两种基本类型,主要取决于焊接方式。
采用波峰焊的工艺流程基本上是四道工序:①点胶,将胶水点到要安装元件的中心位置;方法:手动∕半自动∕自动点胶机。
②贴片,将无引线元件放到电路板上;方法:手动∕半自动∕自动贴片机。
③固化,使用相应的固化装置将无引线元件固定在电路板上;④焊接,将固化了无引线元件的电路板经过波峰焊机,实现焊接。
这种生产工艺适合于大批量生产,对贴片的精度要求比较高,对生产设备的自动化程度要求也很高。
采用再流焊的工艺流程基本上是三道工序:①涂焊膏,将专用焊膏涂在电路板上的焊盘上;方法:丝印∕涂膏机。
②贴片,将无引线元件放到电路板上;方法:手动∕半自动∕自动贴片机。
③再流焊,将电路板送入再流焊炉中,通过自动控制系统完成对元件的加热焊接。
方法:要有再流焊炉。
这种生产工艺比较灵活,既可用于中小批量生产,又可用于大批量生产,而且这种生产方法由于无引线元器件没有被胶水定位,经过再流焊时,元件在液态焊锡表面张力的作用下,会使元器件自动调节到标准位置.采用波峰焊对无引线元件焊接时,由于焊点上无插件孔,因而助焊剂在高温气化时所产生的大量蒸汽无法排放,在印制电路板和锡峰表面交接处会产生“锡爆炸”,无数个细小的锡珠会溅到印制电路板上的铜锡线和元器件之间,形成“桥连”电路。
为了解决这个问题,现在的波峰焊工艺对焊锡波峰采用双T型波峰,较好解决了这个问题。
采用再流焊对无引线元件焊接时,以为在元器件的焊接处都已经预焊上锡,印制电路板上的焊接点也已涂上焊膏,通过对焊接点加热,使两种工件上的焊锡重新融化到一起,实现了电气连接,所以这种焊接也称作重熔焊。
常用的再流焊加热方法有热风加热、红外线加热和激光加热,其中红外线加热方法具有操作方便、使用安全、结构简单等优点,在实际生产中使用的较多。
5.安装技术的发展电子产品的安装技术是现代发展最快的制造技术,从安装的工艺特点可将安装技术的发展过程分为五代,如下表所示。
由表可看出,第二代与第三代安装技术,元器件发展特征明显,而安装方法并没有根本改变,都是以长引线元器件穿过印刷板上通孔的安装方式,一般称为通孔安装(THT)。
第四代表面安装技术则发生了根本性变革,从元器件到安装方式,从PCB板的设计到焊接方法都以全新的面貌出现,它使电子产品体积大大缩小,重量变轻,功能增强,产品的可靠性提高,极大的推动了信息产业高速发展。
技术部门预计,将来90﹪以上的电子产品都将采用表面安装技术。
第五代安装技术是表面安装技术的进一步发展,从技术工艺上讲它仍属于“安装”范畴,但与我们通常所说的安装相差甚远,使用一般的工具、设备和工艺是无法完成的,目前正处于技术完善和在局部领域应用的阶段,但它代表了当前电子产品安装技术发展的方向。
2 表面安装元器件表面安装元器件的结构、尺寸和包装型式都与传统的元器件不同,表面安装元器件的发展趋势是元件尺寸逐渐小型化。
片状元器件的尺寸是以四位数字来表示的,前面两位数字代表片状元器件的长度,后面两位数字代表片状元器件的宽度,例如1005表示这个片状元器件的长度为为1.0mm,宽度为0.5mm。
片状元器件的尺寸变化:3225→3216→2520→2125→2012→1608→1005→0603,目前最小尺寸的极限产品为0603,该产品已经面世。
2.1表面安装元器件的分类1.按照表面安装元器件的功能分类表面安装元器件可以分成无源元件、有源元件和机电元件。
(1)无源元件无源元件主要包括:①电阻器:厚膜电阻、薄膜电阻、敏感电阻。
②电位器:微调电位器、多圈电位器。
③电容器:陶瓷电容、电解电容、薄膜电容、云母电容等。
④电感器:叠层电感、线绕电感。
(2)有源元件有源元件主要包括:①分立器件:二极管、三极管、场效应管等。
②集成电路(3)机电元件机电元件主要包括:①开关:轻触开关。
②继电器③连接器:片状跨线、插片连接器、插座。
④电机。
2.按照表面安装元器件的形状分类按照表面安装元器件的形状分类,主要有薄片矩形、扁平封装、圆柱形、其他形状。
(1)薄片矩形:适用于各种无源器件和机电元件。
(2)扁平封装:主要有①双列封装②四面引线封装③无引线片式载体④焊球阵列(3)圆柱形:主要有各种电阻、电容、二极管等。
(4)其他形状①可调电阻、线绕电阻。
②可调电容、电解电容。
③滤波器、晶体振荡器。
④开关、继电器、电机。
2.2无源表面安装元件在表面安装元件中使用最广泛、品种规格最齐全的是电阻和电容,他们的外形结构、标识方法、性能参数都和普通的安装元件有所不同,在选用时应注意其差别。
1.表面安装电阻表面安装电阻主要有矩形片状和圆柱形两种。
(1)矩形片状电阻矩形片状电阻的结构外形大都采用陶瓷(AI2O3)制成,具有较好的机械强度和电绝缘性。
电阻膜采用RuO2制作的电阻浆料印制在基片上,再经过烧结制成。
由于RuO2的成本较高,近年来又开发出一些低成本的电阻浆料,如氮化系材料(TaN–Ta),碳化物系材料(WC–W)和Cu系材料。
电阻膜的外面有一层保护层,采用玻璃浆料印制在电阻膜上,在经过烧结成釉状,所以片状元件看起来都亮晶晶的。
片状电阻的电极由三层材料构成:内层是Ag-Pd合金,以保证与电阻膜接触良好,并且电阻小、附着力强;中层为Ni材料,主要作用是防止端头电极脱落;外层为可焊层,采用电镀Sn或Pb–Sn合金。
矩形片状电阻的外形尺寸为目前矩形片状电阻最小功率(1∕32W)的尺寸,括号内的尺寸为矩形片状电阻功率为1∕8W的尺寸。
矩形片状电阻的额定功率系列有:1,1∕2,1∕4,1∕8,1∕10,1∕16,1∕32,单位是瓦,矩形片状电阻的阻值范围在1Ω~10MΩ之间,有各种规格。
电阻值采用数码法直接标在元件上,阻值小于10Ω用R代替小数点,例如8R2表示8.2Ω,0 R为跨接片,电流容量不超过2A。
片状电阻的包装一般都是编带包装,片状电阻的焊接温度要控制在235℃±5℃,焊接时间为3±1秒,最高的焊接温度不得超过260℃。
(2)圆柱形电阻圆柱形电阻是普通圆柱型长引线电阻去掉引线将两端改为电极的产物。
圆柱形电阻的材料、制造工艺和标记都和普通圆柱型长引线电阻基本相同,只是外形尺寸要小的多,其中1∕8W碳膜圆柱型电阻的尺寸仅为ф1.25×2(mm),两端电极的长度仅为0.3mm,这种电阻目前仅有1∕8W和1∕4W两种规格。
矩形片状电阻和圆柱形电阻两种表面安装电阻的主要性能对比见下表。
矩形片状电阻和圆柱形电阻的主要性能对比2.表面安装电容在表面安装电容器中使用最多的是多层片状陶瓷电容,其次是铝和钽电解电容,有机薄膜电容和云母电容用的较少。