表面安装技术
电子装配表面安装技术的分析研究
电子装配表面安装技术的分析研究【摘要】表面安装技术在电子装配中作为一种新的高密度装联技术成为电子设计与装配中研究的重点领域。
表面安装技术是将元器配件用专用的焊料膏或者胶粘剂固定在印制电路板上的过程。
【关键词】电子装配表面安装技术印制电路板随着电子技术的发展，市场需求的多样化，电子产品的多功能、高性能、微型化发展成为趋势。
表面安装技术（SMT）为了适应电子产品市场需求的变化而研制的一种新技术，它与传统的在基板上打孔插装元器件的“通孔”装配技术（THT）不同，直接将元器件贴装在基板上。
这种技术的出现替代了传统的通孔插装技术，成为当今最先进的电子产品装配技术。
1 表面安装技术的特点提高印制板的安装密度。
表面安装元器件具有重量轻、体积小、无引线或引线短的优点。
在安装中，不受通孔间距、引线间距的限制，同时可以减少占用印制板面积60%，重量减轻70%。
提高产品的可靠性。
表面安装元器件的可靠性高，装配结构的耐振动和耐机械冲击能力良好，表面安装元件的引线比较短或者无引线装置，使电路的信号路径短，参数的分布大大减小，有利于提高电路的高频性能。
提高生产效率，降低生产成本。
SMT的采用，在生产过程中减少了钻孔、成形、引线制造和剪切等工序，SMT的采用，在生产过程中减少了钻孔、引线制造、成形、减少了互连材料和基板材料的成本，节约了工时，自动化的装备提高了生产效率。
适合自动化生产。
由于现在使用的表面安装元器件重量轻、重量轻，在采用自动贴装机时无需对印制板面积进行扩大，而且还能够提高部件安装的密度和提高部件的自动化程度。
2 SMT的基础材料表面贴装元件（SMD）。
表面贴装元件（SMD）主要包括无引线、微小型或者引线短的表面贴装元器件。
表面贴装元件按其功能可分为片式机电元件、片式有源元件和片式无源元件。
片式机电元件有片式继电器和片式开关等；片式有源元件包括集成组件和分立器件；片式无源元件包括电感器、复合元件、电容器和电阻器等。
表面安装及微组装技术
表面安装及微组装技术
知识1 表面安装器件
一、表面安装无源元器件
1.片状电阻器
2.片状电容器
矩形片状电阻
片状陶瓷电容器
片状电解电容器
3．片状电感器
片状电感器
磁珠排
二、表面安装有源元器件
表面安装有源元器件（SMD）主要有二极管、三极管、场效应极管、复合管和场效应管
一、微组装技术的发展
近年来IC封装的发展
二、微组装技术的研究方向
1.基片技术 2.芯片直接贴装技术（DCA） 3. 多芯片组件技术（MCM）
三、微电子焊接技术
（a）传统装焊
（b）倒装焊
倒装焊技术是多芯片组件的主流技术，将芯片的有源区面对基板键合。在芯片
和基板上分别制备了焊盘，然后面对面键合，键合材料可以是金属引线或载带，也
三、表面贴装材料
（一）焊膏
焊膏是由合金焊料粉末和糊状助焊剂等物质构成的均匀混合的一种膏状体， 在表面组装件的回流焊中，焊膏被用来实施表面组装元器件的引线或端点与印 制板上焊盘的连接。焊膏涂覆是表面组装技术一道关键工序，它将直接影响到 表面组装件的焊接质量和可靠性。
（二）助焊剂
助焊剂在SMT焊接中的作用是净化焊接面、提高润湿性、防止焊料氧化的化 学物质，在焊接工艺中能帮助和促进焊接过程。
四、表面安装工艺
1．表面安装的方式
通常情况下，印制电路板上既有表面贴装元器件，也有通孔安装元器件，因 此，表面安装有单面表面贴装、双面表面贴装、单面混合安装、双面混合安装等四 种形式。
表面安装的四种方式
2.表面安装流程
固定基板 焊接面涂敷焊膏 贴装片状元器件
清洗 检测 返修
烘干
回流焊
第一章 表面组装技术基础
第一章 表面组装技术基础
19
§1—3 SMT 生产线
一条基本的 SMT 生产线，主要由表面涂敷设备、贴装设备、焊接 设备、清洗设备和检测设备组成，设备的总价值通常在数百万元至千万 元不等。 学习目标 1. 熟悉 SMT 生产线的基本组成。 2. 掌握 SMT 生产的一般工艺流程。 3. 了解 SMT 生产对环境及人员的要求。
第一章 表面组装技术基础
11
一、SMT 的组成
1. 表面组装技术的组成
第一章 表面组装技术基础
12
一、SMT 的组成
2. SMT与THT的区别 SMT是从传统的THT发展起来的，但又区别于传统的THT。表面组装 技术和通孔插装技术相比，具有以下优点： （1）组装密度高，电子产品体积小、质量轻。 （2）可靠性高，抗振能力强，焊点缺陷率低。 （3）高频特性好，减少了电磁和射频干扰。 （4）易于实现自动化，提高了生产效率。 （5）成本可降低 30%～50%。
33
二、SMT 生产对环境及人员的要求
2. SMT 生产对操作人员的要求
操作人员的一般工作职责如下：
（1）服从管理、听从指挥。
（2）服从技术人员的工艺指导，严格执行产品质量标准和工艺规程。
（3）严格遵守生产工艺文件、安全操作规程、设备操作规程，不违
章操作。
（4）合理领用辅料，控制辅料的消耗。
第一章 表面组装技术基础
31
二、SMT 生产对环境及人员的要求
1. SMT 车间生产环境要求
（5）排风
再流焊和波峰焊设备都要求排风良好。
（6）防静电
生产设备必须接地良好，应采用三相五线制并独立接地。生产场所
的地面、工作台垫、座椅等均应符合防静电要求。
什么是表面贴装技术SMT
与此有关的技术主要包括：
表面贴装元器件（SMD）
贴装工艺流程及技术 贴装设备
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元器件设计：指对尺寸精度、电极端结构/形 状、耐热性的设计等。 元器件制造技术：指SMC、SMD生产过程中导电 物印刷﹑加热﹑修正﹑焊接﹑成型等技术。 元器件包装设计：指适合于自动贴装的编带 (图片)、托盘或其他形式的包装。 发展方向：向高集成化、超小型封装发展
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按形状分：圆柱形、矩形、扁平异型等 按品种分：片状电阻、片状电容、电感、 敏感元件、小型封装半导体元件和集成电 路等 按元件性质分：有源元件、无源元件等
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表面贴装元件编带
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思考题
1. 比较 SMT 与 THT 组装的差别。 2. SMT 有何优越性？ 3. 分析表面安装元器件有哪些显著特点。
课后作业
1. 试叙述 SMD 集成电路的封装形式。并注 意收集新出现的封装形式。
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表面贴装技术
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SMT迅猛发展的原因
SMT与我们日常生活息息相关，我们使用的手机 ﹑打印机﹑快译通、VCD﹑随身听﹑摄象机﹑传真机 ﹑微波炉﹑高清晰度电视﹑数码相机﹑IC卡、笔记本 电脑等，在追求电子产品多功能的同时，追求电子产 品小型化，如果使用穿孔插件元件，已无法使电子产 品缩小。如果没有SMT做基础，很难想象我们Biblioteka 使用 上这些使生活丰富多采的商品。
第7讲 表面安装技术 （SMT）概述、SMT元件
SMT的含义是什 么？
为什么SMT技术得 到流行与发展？
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本讲内容 表面组装技术的发展过程 SMT 元器件 SMT 元器件包装
表面安装技术
第三部分
工艺要点
优点
⑴ 实现微型化。表面安装技术组装的电子部件，其几何尺寸 和占用空间的体积比通孔插装元器件小得多，一般可减小 60%~70%，甚至可减小90%。重量减轻60%~90%。 ⑵ 信号传输速度高。结构紧凑、安装密度高，在电路板上双 面贴装时，组装密度可以达到5.5~20个焊点/cm2，由于连线 短、传输延迟小，可实现高速度的信号传输。同时，更加耐 振动、抗冲击。这对于电子设备超高速运行具有重大的意义。
第二部分 第二部分
Electrical and Mechanical
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工艺流程
3． 固化和回流焊接固化和回流焊接的作用是将电路板上的 贴片胶和焊锡膏熔化，使表面安装的元器件能够与印制电路 板牢固的黏接在一起，所用的设备为固化炉和回流焊机（再 流焊机），如图9-6所示。
第二部分 第二部分
Electrical and Mechanical
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工艺流程
建议总结
Proposals
第二部分
第三部分
工艺流程
(1)保证安全使用。电子产品安装时，安全是首要大事，不良的装 配不仅直接影咱产 品的性能，而且会造成安全隐患。 (2)确保安装质量。即成品的检验合格率高，技术指标一致性好。
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工艺流程
5． 检测检测是指将组装好的印制电路板进行焊接质量和装备 质量的检测，如图9-7所示。其检测的设备较多，例如放大镜、 显微镜、自动监测仪，在线测试仪、功能测试仪等。根据不同 产品的需要，可以配置不同的检测设备。
对于检测安装不良的印制电路板，则需要借用电烙铁进行返修， 或送入返修工作站。
第6章表面安装技术(SMT)
§6.1 表面安装技术概述 表面组装技术：是将片式电子元器件用贴装机贴装在 印制电路板表面，通过波峰焊、再流焊等方法焊装在 基板上的一种新型的安装技术。 特点： ➢使用特殊的表面装配元器件； ➢元器件是在印制电路板上可以不打孔； ➢所有的焊接点都处于同一平面上； ➢实现微型化； ➢高频特性好； ➢有利于自动化生产。
➢厚膜表面装配电阻器通过在一个平坦的高纯度氧化铝 基底表面上网印电阻膜来制作电阻。 ➢薄膜型表面装配电阻器是用溅射在基片上的镍铬合金 膜来制作电阻。
◆圆柱状电阻器
采用刻槽来调整阻值，线间有分布电容，频率特性 较差。其电阻体是单一的碳膜和金属膜。
2．电阻网络
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芯片阵列型电阻网络电路示例
它是一种由计算机控制的 自动拾取和贴装SMC/SMD的 机器人系统。它将SMC/SMD 从料盒中取出，经过判定整 形后，将SMC/SMD传递到印 制板上的精确位置，并可靠 粘接和固定。
①衡量贴片机的主要技术指标： ◆精度：贴装精度、分辨率、重复精度。 贴装精度：贴装精度由两种误差组成，即平移误差和 旋转误差。
助焊剂：含量一般占焊膏的8％～15％，其主要成分有 树脂、活性剂和稳定剂等。 特点：由于熔融焊膏的表面张力作用，可以校正元器 件相对于PCB的微小位移。 2. 常用焊膏及使用注意事项
采用波峰焊接时，要遵循如下规范：
➢在波峰焊接面上不能放置PLCC/QFP等四边有引线 的器件。 ➢装配在波峰焊接面上的SMT元器件，其长轴要和焊 料波峰流动的方向平行，可以减少电极间的焊锡桥接 。 ➢波峰焊接面上的大、小SMT元器件不能排成一条直 线，要交错放置，可以防止焊接时因焊料波峰的“阴 影”效应造成的虚焊和漏焊。
简述表面安装技术的工艺流程
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表面安装工艺简介
表面安装工艺简介表面安装技术，又称为表面贴装技术，它是将表面贴装元器件贴、焊到印制电路板表 面规定位置上的电路装联技术。
具体地说，就是首先在印制板电路盘上涂布焊锡膏，再将 表面贴装元器件准确地放到涂有焊锡膏的焊盘上，通过加热印制电路板直至焊锡膏熔化， 冷却后便实现了元器件与印制板之间的互连。
亿宾微电子表面安装技术主要包括表面安装元件 (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)、点胶粘剂、涂焊料膏、元器件安装设备、焊接技术、检测技术等，其主要特点如下。
1．组装密度高 sMT片式元器件比传统穿孔元器件的所占面积和质量都大为减小，一般来说，采用 sMT可使电子产品体积缩小60％，质量减轻75％。
通孔安装技术的元器件，按2．54mm 网格安装元件，而sMT组装元件网格从1．27mm发展到目前的o．63mm网格，个别达 o．5mm网格的安装元件，密度更高。
例如一个64端子的DIP集成块，它的组装尺寸为 25mm×75mm，而同样端子采用引线间距为o．63mm的方形扁平封装集成块(QFP)，它的组装尺寸仅为12航m×12mm。
2．可魔性高由于片式元器件小而轻，抗振动能力强，自动化生产程度高，故贴装可靠性高。
一般不良焊点率小于10％，比通孔插装元件波峰接技术低一个数量级，用5MT组装的电子产品平均无故障时间(MwF)为乙5×10‘h，g前几乎有90％的电子产品采用删工艺。
3．高频特性好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工作频率达3GHs。
而采用通孔元件仅仅为500 MHz。
采用sMT也可缩短传拖延迟时间，可用于时钟频率为16MHs以上的电路。
若使用多芯模块McM技术，计算机工作站的端时钟频率可达loo MHz，由寄生电抗引起的附加功耗可大大降低。
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(2)注射法（P139） 将焊膏置于注射器内部并借助于气动、液压或
电驱动方式加压，使焊膏经针孔排出点在SMB焊盘 表面。
形状由注射针尺寸、点胶时间和压力大来控制。
注射法与印刷法的比较： 速度： 注射法的速度不及丝网/模板印刷快，注射法是逐
一种红色的膏状体,其主要成分为：胶粘 剂、固化剂、颜料、溶剂。
常用的表面安装胶粘剂主要有两类， 即:环氧树脂和聚炳烯类。
环氧树脂类（P131）
它属于热固型、高粘度的胶粘剂,耐腐蚀的能力最 强, 但易脆裂。
它有单组分和双组分两种, 可以做成液体、膏剂、 薄膜和粉剂等形式供使用,它是用途最为广泛的胶粘 剂。 聚炳烯类
利用了焊膏的流变特性。 静态时，焊膏的粘性较高； 在刮刀刷动时,焊膏在作用力下粘度下降,则顺利
的从丝网孔中流出, 一旦沉淀在焊盘上后,又恢复至高粘度状态。
模板印刷法： （P138） 模板的结构:它是在金属模板上通过激光切割、电 镀或蚀刻的方法制作出开口图形。
模板类型： • 全金属模板:不锈钢板或黄铜板(变形量小的材料) • 柔性金属模板: 将金属模板粘接 在丝网上，实际 上是丝网板与金 属模板的结合
(1)形貌：良好涂膏的形貌如图所示，均匀覆盖在 焊盘上，无凸峰、边缘不清、拉丝、搭接等不良现 象；
(2)印刷面积：
焊膏图形与焊盘对准，两者尺寸和形状相符， 焊膏图形在焊盘的覆盖面积必须大于焊盘面积的 75%，小于焊盘面积的两倍；
(3)印刷厚度：
印刷厚度决定了焊点处的焊料体积，一般漏印 焊膏的厚度要求在100-300m，间距越细要求印刷 厚度越薄。
优缺点分析： 从使用角度看： 模板印精度优于丝网印，它印刷时可直接看
清焊盘，因此定位方便； 模板印刷可使用的粘度范围大，开口不会堵塞，
容易清洗。 从制造角度看： 丝网制作成本低、制造周期短，适于快速周
转
从印刷设备看： 模板印刷可采用各种类型（手动、全自动）； 丝网印刷因定位困难(透过丝网很难看清SMB的焊 盘)，只能采用全自动印刷机， 在全自动印刷机上设有视觉处理系统，用以保证 漏印的准确性。 它们的共同特点是： 高效快速，可一次性完成对SMB的涂膏； 但通用性差，丝网/模板均是专用的, 换产品必须 重新制作， 印刷时焊膏是暴露在空气中,容易被污染。
注射法（P132） 与焊膏的印刷方法相仿
Dispenser
4.点胶质量标准（P132） (1)胶点轮廓:
不应出现塌落、拉丝、沾污焊盘等不良现象。
(2)点胶量：C 2(A+B) （P132） 。
5.不良涂膏现象（P140-P142）表8-3 常见的不良涂膏现象及产生的主要原因。 (1)漏印或空洞
(2)失准
(3)塌陷 (4)轮廓模糊
• (5)尖峰 • (6)过量
8.4.1 点胶（P130）
是指在SMC/SMD主体的 下方（非焊接部位）点上 胶粘剂的方法及过程， 作用:
是在焊接前固定它们 的位置。
它在紫外线照射及适当加热下几秒钟内能固化，其 粘度特性非常适合于高速点胶机，
但粘结强度略低，是比较新型 的胶粘剂。
3.常用点胶方法（P131） 印刷法 与焊膏的印刷方法相仿。 针孔转印法：
在硬件系统控制下，针 板网格在胶粘剂托盘中 吸收胶粘剂后转移到 SMB上。它的优点是简 便高效，适用于单一品 种的大批量生产
第八章表面安装技术(二)
8.4 表面安装工艺 学时数：2课时
8.4表面安装工艺(P130)
制造SMA的关键工艺为： 涂膏、点胶、固化、贴片、焊接、清洗、检测。
8.4.3 涂膏（P136） 作用：
提供焊接所需的助焊剂和焊料， 在再流焊前将SMC初步粘合在规定位置。
1.SMT焊膏组分（P136） 它是由作为焊料的金属合金粉末与糊状助焊剂均匀
点进行；印刷法是一次完成。 适应性： 注射法非常灵活，可应用在丝网/模板不能采用的
场合(基板表面已装入其它元器件时)， 而且通用性强，转产时不需调换注射器，适用于
小批量、多品种的生产模式。 印刷法适用于大批量、单一品种的生产。
4.涂膏质量标准（P139）
总的来说，涂膏质量标准是“适量”、“准确” 四个字，具体要求如下：
丝网印刷法
丝网板的结构:它是将丝网(单根聚脂丝或不锈钢 丝)紧绷在铝制框架上， 获得一个平坦而有柔性的 丝网表面，丝网上粘有光敏乳胶，用光刻法制作出 开口图形。开口部分与印制板上的焊盘相对应。
丝网印刷的原理： （P137） 利用了流体动力学的原理。
静态时，丝网与SMB之间保持“阶跃距离”， 刮刀刷动时，向下的压力使丝网与SMB接触，当刮 刀向前移动，在它后方的丝网即回弹脱离SMB表面， 结果在SMB焊盘上就产生一低压区，由于残留在丝网 孔中焊膏上的大气压与这 一低压区存在压差， 所以就将焊膏从网孔 中推向SMB表面， 形 成焊膏图形。
激 光 刻 模 板
模板与丝网印的比较： 结构方面： 模板的图形开口处没有丝网网格，对于被印刷的焊
膏提供了完全的开口面积； 丝网的图形开口处只提供大约1/2的开口面积。
印刷工艺方面： 丝网印刷时丝网与SMB必须保持阶跃距离，称为非
接触印刷， 模板印刷时模板与SMB之间可以没有距离，可以采
用接触（金属板）和非接触（柔性板）两种印刷方式
混合而形成的膏状焊料,
合金粉末成分（P136） 常用焊料合金有： 锡-铅(63%Sn-37%Pb)、 锡-铅(60%Sn-40%Pb)、 锡-铅-银(62%Sn-36%Pb-2%Ag)，
助焊剂的活性（P137） 采用活性为RMA级的弱活性松香助焊剂
3.常用涂膏方法（P137）
(1)印刷法：就是将焊膏以印刷的方法通过丝网板 或模板的开口孔涂敷在焊盘上。
SMT在实际生产时，有两种情况需要点胶： •采用波峰焊焊接前，需先将片状元件用胶粘剂粘
贴在SMB的规定位置，然后才能进入波峰焊焊接;
•采用再流焊焊接双面板前,为防止先焊好的A面上的 大型器件B面再流焊时脱落,需要在先焊的A面大型器 件下点胶,将其粘接在SMB上。
2.常用胶粘剂种类 SMT使用的胶粘剂,又称贴片胶,它是