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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級(jí),,第三級(jí),,第四級(jí),,第五級(jí),,,*,第六章 表面安裝技術(shù)（,SMT,）,§6.1,表面安裝技術(shù)概述,表面組裝技術(shù)：,是將片式電子元器件用貼裝機(jī)貼裝在印制電路板表面，通過(guò)波峰焊、再流焊等方法焊裝在基板上的一種新型的安裝技術(shù)。,,特點(diǎn)：,,使用特殊的表面裝配元器件；,,元器件是在印制電路板上可以不打孔；,,所有的焊接點(diǎn)都處于同一平面上；,,實(shí)現(xiàn)微型化；,,高頻特性好；,,有利于自動(dòng)化生產(chǎn)。,,,電子產(chǎn)品裝配技術(shù)的發(fā)展歷程：,,§6.2,表面裝配元器件,一、表面安裝元器件的分類(lèi),按功能分類(lèi)；,,按封裝形式分類(lèi)；,,使用環(huán)境：非氣密性
2、封裝和氣密性封裝器件。,,按有無(wú)引線和引線結(jié)構(gòu)分類(lèi)：,無(wú)引線片式元件以無(wú)源元件為主，短引線片式元件則以有源器件、集成電路和片式機(jī)電元件為主。引線結(jié)構(gòu)有翼形、鉤形和對(duì)接引腳；,,二、無(wú)源器件,SMC,,SMC,主要包括片狀電阻、電容、電感濾波器、陶瓷振蕩器等。,基本外形：,,長(zhǎng)方體,SMC,器件的型號(hào),：,電氣參數(shù)和普通器件差不多。,,標(biāo)稱(chēng)數(shù)值的,標(biāo),法采用數(shù)字表注法或色環(huán)標(biāo)注法。,,1.,表面裝配電阻器,◆,矩形片式電阻器,陶瓷基片,電阻膜,玻璃釉層,Ag-,Pb,電極,鍍,Ni,層,鍍,Sn,或,,Sn,-,Pb,層,厚膜表面裝配電阻器通過(guò)在一個(gè)平坦的高純度氧化鋁基底表面上網(wǎng)印電阻膜來(lái)制作電
3、阻。,,薄膜型表面裝配電阻器是用濺射在基片上的鎳鉻合金膜來(lái)制作電阻。,,◆,圓柱狀電阻器,采用刻槽來(lái)調(diào)整阻值，線間有分布電容，頻率特性較差。其電阻體是單一的碳膜和金屬膜。,,2,．電阻網(wǎng)絡(luò),16,9,1,8,16,9,1,8,芯片陣列型電阻網(wǎng)絡(luò)電路示例,5,8,5,8,5,1,4,1,4,1,4,8,16,9,1,8,16,9,1,8,SOP,型電阻網(wǎng)絡(luò)電路,,3.,表面裝配電容,片式電容器：云母、陶瓷、鉭電解、鋁電解、有機(jī)薄膜電容器。產(chǎn)量最大的是片式獨(dú)石陶瓷電容器。,◆,表面裝配多層陶瓷電容器,,英制的器件長(zhǎng)度,(,mil),,◆,表面裝配電解電容器,片式鉭電解電容器具有最大單位體積容量，在
4、表面組裝元件中，超過(guò),0.33,μF,的電容一般都為鉭電解電容器。鉭電解電容器響應(yīng)速度快，適用于數(shù)字電路高速處理的場(chǎng)合。,,片式鋁電解電容器進(jìn)入實(shí)用化階段。其封裝形式有金屬封裝、樹(shù)脂封裝兩種。,,,◆,片式有機(jī)薄膜電容器,,有機(jī)薄膜電容器在各類(lèi)電容器中片狀化是最晚的，直到,1982,年才開(kāi)始出現(xiàn)?，F(xiàn)在日、美、西歐均已進(jìn)入批量生產(chǎn)，產(chǎn)品基本上是矩形塑封，以厚度僅,1.5,mm,的聚酯薄膜為介質(zhì)，產(chǎn)品尺寸不一。,,◆,片式云母電容器,,片式云母電容器采用天然云母作為介質(zhì)，制成矩形片狀。與多層片狀瓷介電容器相比，體積略大，但耐熱性好、損耗小、易制成小電容量、穩(wěn)定性高、,Q,值高、精度高，適宜高頻電路
5、使用。近年來(lái)在移動(dòng)式無(wú)線通信機(jī)、硬磁盤(pán)系統(tǒng)中大量使用。,,三、有源器件,SMD,常用的表面組裝器件主要有,片式二極管,、,片式晶體三極管,、,片式集成電路,。,1.,SMD,分立器件,,大多數(shù)片式分立器件都采用小型模壓塑封,(,SOT、SOD),形式，帶翼形引線。,,◆,片式二極管有塑封和玻封兩種形式。塑封片式二極管為扁平矩形結(jié)構(gòu),(,SOD),，,帶兩條翼形引線，有時(shí)為了統(tǒng)一尺寸和使用方便，也使用,SOT,封裝結(jié)構(gòu)。玻璃封裝片式二極管為圓柱形結(jié)構(gòu)，不帶引線。,,◆,,SOT,片式晶體三極管的封裝形式,常用的有,SOT-23、SOT-143、SOT-89,等封裝形式。,SOT,―,143,帶4
6、,條引線，可用來(lái)封裝雙柵場(chǎng)效應(yīng)管及高頻晶體管。,,2. SMD,集成電路,SO,封裝：,芯片寬度小于,0.15,in；,,電極引腳數(shù)目少于,18,腳；,,翼形的電極引腳形狀。,芯片寬度小于,0.25,in；,,電極引腳數(shù)目大于,20,腳；,,翼形的電極引腳形狀。,SOP,封裝：,,QFP,封裝,（塑料方形扁平封裝）：,QFP,封裝的芯片一般都是大規(guī)模集成電路；,,四周排列引腳；,,電極引腳數(shù)目可能多達(dá),200,腳以上；,,翼形的電極引腳形狀。,,PLCC,封裝,（塑料有引線芯片載體）：,PLCC,封裝的芯片一般都是可編程的芯片，有專(zhuān)用插座，便于改寫(xiě)數(shù)據(jù)；,,四周排列引腳；,,電極引腳數(shù)目多；,
7、,J,形的電極引腳。,,BGA,器件,,BGA,封裝器件在基板底面以陣列方式制出球形觸點(diǎn)作為引腳。,,BGA,主要分為：,,塑料球形柵格陣列,(,PBGA)、,陶瓷球柵陣列,(,CBGA)、,陶瓷柱柵陣列,(,CCGA)3,種類(lèi)型。,,四、表面裝配元器件的基本要求及使用注意事項(xiàng),1.,基本要求：,,表面應(yīng)該適用于真空吸嘴的拾取。,,表面裝配元器件的下表面應(yīng)保留使用膠粘劑的能力。,,尺寸、形狀應(yīng)該標(biāo)準(zhǔn)化，并具有良好的尺寸精度和互換性。,,包裝形式適應(yīng)貼片機(jī)的自動(dòng)貼裝。,,具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，能承受貼裝應(yīng)力和電路基板的彎曲應(yīng)力。,,元器件的焊端或引腳的共面性好，適應(yīng)焊接條件： 再流焊,235±5
8、℃,，焊接時(shí)間,2±0.2,s；,波峰焊,260±5℃,，焊接時(shí)間,5±0.5,s。,,可以承受有機(jī)溶劑的洗滌。,,2.,表面裝配元器件使用注意事項(xiàng),表面裝配元器件存放的環(huán)境條件：,,環(huán)境溫度庫(kù)房溫度＜,40℃,；,,生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)溫度＜,30℃,； 環(huán)境濕度＜,60％；,,,環(huán)境氣氛庫(kù)房及使用環(huán)境中不得有硫、氯、酸等有毒氣體；,,防靜電措施要滿(mǎn)足表面貼裝對(duì)防靜電的要求；,,表面裝配元器件的存放周期一般在三個(gè)月內(nèi)。,,對(duì)有防潮要求的,SMD,器件，開(kāi)封后,72,h,內(nèi)必須用完，如不能用完，應(yīng)存放在,20％,的干燥箱內(nèi)，已受潮的,SMD,器件應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行去潮烘干處理。,,操作人員拿取
9、,SMD,器件時(shí)應(yīng)帶防靜電腕帶。,,五、表面裝配元器件的選擇,SMT,元器件類(lèi)型選擇,,元器件的選擇注意貼片機(jī)的精度；,,PLCC,封裝的器件面積小，管腳布變形，但維修不方便，,SOP、QFP,維修方便。,,片式機(jī)電元件選用有引腳的器件。,,2. SMT,元器件的包裝選擇,,包裝類(lèi)型：編帶包裝、管式包裝、托盤(pán)包裝和散裝。,,根據(jù)貼片機(jī)的要求選擇。,,§6.3,SMT,裝配方案和生產(chǎn)設(shè)備,一、,SMT,裝配方案,1.,SMT,裝配結(jié)構(gòu),◆,全部采用表面裝配,◆,雙面混合裝配,◆,兩面分別裝配,,2. SMT,印制板焊接工藝,◆,,SMT,印制板波峰焊接工藝流程,◆,,SMT,印制板再流焊工藝流程
10、,適合兩面分別裝配方式,適合全表面裝配方式,,,SMT,的,裝配,設(shè)備主要有,3,大類(lèi)：,涂布設(shè)備、貼片設(shè)備和焊接設(shè)備,.,,二、,SMT,元器件貼片機(jī),1.,貼裝要求,對(duì),元器件的要求：正確性、準(zhǔn)確性；,,對(duì)元器件貼裝高度的要求。,,對(duì)元器件貼裝偏差范圍的要求；,引腳寬度的,3/4,在焊盤(pán)上,,2.,貼片機(jī),貼片機(jī)是指能將,SMT,元件正確地貼裝在印制電路板上的專(zhuān)用設(shè)備的總稱(chēng)。,它是一種由計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)拾取和貼裝,SMC/SMD,的機(jī)器人系統(tǒng)。它將,SMC/SMD,從料盒中取出，經(jīng)過(guò)判定整形后，將,SMC/SMD,傳遞到印制板上的精確位置，并可靠粘接和固定。,,①,衡量貼片機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)
11、：,,◆精度,：,貼裝精度、分辨率、重復(fù)精度。,,貼裝精度：貼裝精度由兩種誤差組成，即平移誤差和旋轉(zhuǎn)誤差。,分辨率：描述貼片機(jī)分辨空間連續(xù)點(diǎn)的能力。,重復(fù)精度：描述貼片機(jī)重復(fù)返回標(biāo)定點(diǎn)的能力。,,◆,速度：貼片機(jī)速度主要用以下幾個(gè)指標(biāo)來(lái)衡量。,,貼裝周期、貼裝率、生產(chǎn)量,,◆,適應(yīng)性：適應(yīng)性是貼片機(jī)適應(yīng)不同貼裝要求的能力，包括以下內(nèi)容：,,能貼裝的元器件的類(lèi)型。,,貼片機(jī)能夠容納供料器的數(shù)目和種類(lèi)。,,貼片機(jī)的調(diào)整。（編程或人工調(diào)整）,,②,貼片機(jī)的類(lèi)型選擇：,,三、手工貼裝,四、焊接設(shè)備,,波峰焊接設(shè)備,,再流焊接設(shè)備,五、,SMT,維修站,,作用：,對(duì)采用,SMT,工藝的電路板進(jìn)行維修。,
12、,工具：高分辨率的電視攝像系統(tǒng)、放大鏡、焊接工具、器件拾取工具等。,,§6.4 SMT,印制電路板及裝配材料,一、,SMT,印制電路板,,SMT-PCB,板的特點(diǎn)及組裝要求,,特點(diǎn)：（,和,THT-PCB,板相比較,）,,焊盤(pán)小、通孔小、焊盤(pán)上沒(méi)有通孔；,,布線區(qū)域加大，布線網(wǎng)格縮??；,,對(duì)焊區(qū)的尺寸要求嚴(yán)格，焊盤(pán)、焊點(diǎn)的設(shè)計(jì)特殊；,,阻焊工藝不同。,,組裝要求：,位置尺寸網(wǎng)格化：以,5mil,、,25mil,、,50mil,的整數(shù)倍作為網(wǎng)格參考；,,孔的坐標(biāo)公差：公差為,±0.05mm;,確定原點(diǎn)為參考,,制造工藝允許公差：雙層電路板套印公差為,± 0.1mm,，,多層電路板套印公差為,±
13、0.05mm,。,,2. SMT-PCB,板的設(shè)計(jì)內(nèi)容,①,基板材料的選擇：,金屬芯印制板,,②,SMT,印制板外形及尺寸設(shè)計(jì),SMT,印制板外形設(shè)計(jì),,當(dāng),SMT,印制板定位在工作臺(tái)上，對(duì),PCB,板的外形沒(méi)有特別要求。,,當(dāng)采用導(dǎo)軌傳送,PCB,時(shí)，板的外形應(yīng)該是矩形，如果有效的板面是異形，必須設(shè)計(jì)工藝邊使,PCB,板的外形成為矩形。,,SMT,印制板的尺寸設(shè)計(jì),,SMT-PCB,板的最大尺寸等于貼片機(jī)最大貼裝尺寸；,,SMT-PCB,板的最小尺寸等于貼片機(jī)最小貼裝尺寸；,,SMT-PCB,板的厚度一般在,0.5～2,mm,之間。,③,SMT,印制板上元器件的布局,,采用再流焊接，要注意下
14、面幾點(diǎn)：,,當(dāng)電路板放到再流焊接設(shè)備的傳送帶上時(shí)，元器件的長(zhǎng)軸應(yīng)該與設(shè)備的傳動(dòng)方向垂直，這樣可以防止在焊接過(guò)程中出現(xiàn)元器件在板上漂移或“豎碑”的現(xiàn)象。,,電路板上的元器件要均勻分布，特別要把大功率的器件分散開(kāi)，避免電路工作時(shí)板上局部過(guò)熱產(chǎn)生應(yīng)力，影響焊點(diǎn)的可靠性。,,雙面貼裝的元器件，兩面上體積較大的器件要錯(cuò)開(kāi)裝配位置。否則，在焊接過(guò)程中會(huì)因?yàn)榫植繜崛萘吭龃蠖绊懞附有Ч?,采用波峰焊接時(shí)，要遵循如下規(guī)范：,,在波峰焊接面上不能放置,PLCC/QFP,等四邊有引線的器件。,,裝配在波峰焊接面上的,SMT,元器件，其長(zhǎng)軸要和焊料波峰流動(dòng)的方向平行，可以減少電極間的焊錫橋接。,,波峰焊接面上的大
15、、小,SMT,元器件不能排成一條直線，要交錯(cuò)放置，可以防止焊接時(shí)因焊料波峰的“陰影”效應(yīng)造成的虛焊和漏焊。,,③,SMT,印制板上的焊盤(pán),◆,焊盤(pán)形狀：,,與元器件電極形狀相匹配的矩形。,◆,,SMC/SMD,焊盤(pán)設(shè)計(jì)原則：,,矩形元器件焊盤(pán)設(shè)計(jì)（0805、1206）,焊盤(pán)寬度：,A,=,W,max,-,K,,焊盤(pán)的長(zhǎng)度：,B,=,H,max,+,T,max,+K,,B,=,H,max,+,T,max,-,K,,焊盤(pán)間距：,G,=,L,max,-,2,T,max,-,K,K=0.25mm,,晶體管的焊盤(pán)設(shè)計(jì)：,,例：,SOT-23,SOP,和,QFP,封裝元器件的焊盤(pán)設(shè)計(jì)：,W,2,≥,W,，
16、,,,W,2,≤,1.2,W,，,,G,=,F,-,K,,,SOJ,和,PLCC,封裝元器件的焊盤(pán)設(shè)計(jì)：,,◆,采用波峰焊接時(shí),SMT,印制板焊盤(pán)設(shè)計(jì)要點(diǎn),,可以沿著焊接設(shè)備的傳動(dòng)方向（也就是焊錫流的方向），適當(dāng)加長(zhǎng)器件的焊盤(pán)，保證焊點(diǎn)在焊錫波峰中的充分浸潤(rùn),,。,,◆,采用再流焊接時(shí),SMT,印制板焊盤(pán)設(shè)計(jì)要點(diǎn)：,,,④,SMT,印制板上的焊點(diǎn),⑤,SMT,印制板上的金屬化孔,,導(dǎo)通孔的直徑一般不小于,0.75,mm,。,,,采用再流焊時(shí)，不能把導(dǎo)通孔設(shè)置在焊盤(pán)上或焊盤(pán)的延長(zhǎng)部分上或焊盤(pán)角上。,,采用波峰焊接時(shí)，導(dǎo)通孔應(yīng)設(shè)置在焊盤(pán)中或靠近焊盤(pán)的地方，這樣有利于排出助焊劑揮發(fā)的氣體。,,,⑥,
17、SMT,印制板上的導(dǎo)線,,特點(diǎn)：印制導(dǎo)線更細(xì)，間距更小。,,⑦,SMT-PCB,板阻焊與絲網(wǎng)的設(shè)計(jì),,阻焊：,除焊盤(pán)之外的所有面積。,絲網(wǎng)圖形,：,一般情況下，需要在絲印層標(biāo)出元器件的圖形，絲印層包括元器件的電氣符號(hào)、位號(hào)、極性、集成電路,1,號(hào)腳的標(biāo)志。,,⑧,SMT-PCB,板基準(zhǔn)標(biāo)志（,mark,）,的設(shè)計(jì),,基準(zhǔn)標(biāo)志,：是為了校正,PCB,板加工誤差時(shí)用于光學(xué)定位的一組圖形。,,基準(zhǔn)標(biāo)志圖形的種類(lèi)：有實(shí)心圓、三角形、菱形、方形、十字形、空心圓等，優(yōu)先選用實(shí)心圓。,,基準(zhǔn)標(biāo)志圖形的表面處理：基準(zhǔn)標(biāo)志圖形的表面可為裸銅、鍍錫、鍍金，要求鍍層均勻、不要過(guò)厚。,,基準(zhǔn)標(biāo)志圖形的周邊處理,,：,
18、在基準(zhǔn)標(biāo)志圖形的周邊應(yīng)有,1,～,2mm,的無(wú)阻焊區(qū)。特別注意，不要把基準(zhǔn)標(biāo)志圖形設(shè)置在電源及大面積地的網(wǎng)格上。,,,,⑨,SMT-PCB,板定位孔、夾持邊與裝配孔的設(shè)計(jì),,定位孔及裝配孔內(nèi)壁不允許有電鍍層。,,⑩,SMT-PCB,板的設(shè)計(jì)圖紙及文件,,,二、,膏狀焊料,,1.,焊膏的組成和特點(diǎn),,焊膏：用,合金焊料粉末,和,觸變性助焊劑系統(tǒng),均勻混合的乳濁液。,,合金焊料：,,顆粒狀的合金粉末；,,含錫,63,％、鉛,37,％的共晶焊料，在焊接電子產(chǎn)品中應(yīng)用最為廣泛；,,金錫焊料（,Au80,％、,Sn20,％）,對(duì)于金導(dǎo)體表面有很好的焊接質(zhì)量，常用于焊接小型片狀元器件；,,合金粉中對(duì)有害雜
19、質(zhì)（如鋅、鋁、鎘、銻、銅、鐵、砷、硫等）的含量有嚴(yán)格的限制。,,助焊劑：,含量一般占焊膏的,8,％～,15,％，其主要成分有樹(shù)脂、活性劑和穩(wěn)定劑等。,,特點(diǎn)：由于熔融焊膏的表面張力作用，可以校正元器件相對(duì)于,PCB,的微小位移。,2. 常用焊膏及使用注意事項(xiàng),,,三、,SMT,所用的粘合劑,,作用：固定貼片元器件，尤其在波峰焊接時(shí)使用。,,1.,涂敷粘合劑的方法,,◆,粘合劑點(diǎn)滴法：適合手工操作。,,◆,粘合劑注射法：適合手工操作，也適合自動(dòng)操作。,,,◆,粘合劑絲網(wǎng)印刷法,,用絲網(wǎng)漏印的工具把粘合劑印刷到電路基板上，這是一種成本低、效率高的方法，特別適用于元器件的密度不太高，生產(chǎn)批量比較大的
20、情況。,,2.粘合劑的固化,,◆,用電熱烘箱或紅外線輻射，對(duì)貼裝了元器件的電路板進(jìn)行定時(shí)加熱；,,◆,在粘合劑中混合添加一種硬化劑，使粘接了元器件的粘合劑在室溫中固化，也可以通過(guò)提高環(huán)境溫度加速固化；,,◆,采用紫外線輻射固化粘合劑。,,,四、清洗工藝,,電路板在焊接以后，其表面會(huì)留有各種殘留污物。為防止由于腐蝕而引起的電路失效，必須進(jìn)行清洗，將殘留污物去除。,,1.殘留污物的種類(lèi),,◆,顆粒性殘留污物,：,包括有灰塵、絮狀物和焊料球。,,◆,非極性殘留污物,：,包括有油脂、蠟和樹(shù)脂殘留物。,,◆,極性殘留污物,：,包括有鹵化物、酸和鹽，它們來(lái)自活化劑。,,2.,溶劑的種類(lèi)和選擇,,清洗溶劑分
21、兩大類(lèi)：,,◆,極性溶劑：酒精、水，可用來(lái)清除極性殘留污物。,,◆,非極性溶劑：氯化物和氟化物兩種，如三氯乙烷、,F-113,等?？捎脕?lái)清除非極性殘留污物。,,◆,實(shí)際應(yīng)用中使用非極性溶劑和極性溶劑混合后的溶劑進(jìn)行清洗，混合溶劑由兩種或多種溶劑組成。,,◆,水溶液清洗。,,3.,溶劑清洗設(shè)備,,分為在線式清洗器和批量式清洗器兩大類(lèi)。,,§6.4,SMT,組件的返修,,SMT,組件的返修是要更換功能、引腳和連接錯(cuò)誤或損壞的元器件，恢復(fù)電路組件的功能。,,確定故障位置及器件；,,更換元器件。,,一、,SMT,電路板的檢測(cè)、維修工具,,1. 檢查棒,,一般不在器件的管腳、焊點(diǎn)上測(cè)量，通過(guò)檢測(cè)點(diǎn)測(cè)量。
22、,,2.,專(zhuān)用鑷子,3.,焊接工具,,◆,自動(dòng)恒溫電烙鐵,,◆,加熱頭,用于,QFP,封裝器件的拆焊,,用于大型翼形引腳封裝器件的拆焊,用于,SO,、,SOP,、,SOT,封裝器件的拆焊,,二、手工焊接方法,1.,焊料與助焊劑,,有些片狀元器件的引出電極是由銀和鈀構(gòu)成的，在手工焊接時(shí)，建議使用含銀的細(xì)焊絲，其直徑為,0.6mm,，,含銀、鉛、錫的比例為,3.5,％、,36.5,％、,60,％。,,,助焊劑：采用無(wú)腐蝕性的松香酒精水，焊接以后要進(jìn)行清洗，也可以用酒精棉擦除焊點(diǎn)上殘留的松香。,,,2.,常用片狀元器件的焊接方法,,一般說(shuō)來(lái)，對(duì)已拆卸下來(lái)的,SMT,元器件，不能重,,復(fù)使用，因?yàn)椴鹦稌r(shí)可能溫度過(guò)高，致使器件性能惡化。,,用鑷子將元器件放在預(yù)定的位置上，,先焊好一腳或兩腳，后焊接其他引腳。,,
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