单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第二章 表面组装元器件的识别与选用,表面组装技术简介,表面组装技术是一种新型电子装联技术,也称表面安装技术或表面贴装技术。应用SMT技术可使电子组件的可靠性大为提高,重量更轻,体积更小,成本更低,因此,该技术也支配着电子设备的发展。SMT以提高产品可靠性性能和降低成本为目标,因而可广泛应用于消费类电子产品和军事尖端电子产品的制造和装联中。,表面组装技术是从厚、薄膜混合电路演变发展起来的。美国是世界上 SM D 与 S M T 最早 起源国家,并一直重视在此类电子产品的投资。在军事装备领域,表面组装技术发挥了高组装密度和高可靠性能方面的优势。组装技术经历了以下几个发展阶段:手工阶段(20 世纪 50 年代);半自动插装浸焊(2 0 世纪 60 年代)全自动插装波峰焊(20 世纪 70 年代)S M T 的发展使电子产品功能越来越强,体积越来越小,元器件越来越小,组装密度越来越高,组装难度也越来越大。最近 2、3 年 SM T 又进入了一个 新的发展高潮。为了进一步适应电子产品向短、小、轻、薄方向发展,出现了 BGA、CS P、Flip c h ip、复合化片式元件等新封装。由于 BGA 等元器件技术的发展,由于非 OD S 清洗和无铅焊料的出现,引起了 S M T设备、焊接材料、贴装和焊接工艺的变化。表面组装技术的迅速发展为电子制造业带来了一场革命,表面组装技术一系列发展也推动电子装联技术向更高阶段发展。,SMC:,指表面组装无源元件，如片式电阻、电容、电感称为。,SMD:,指有源器件，如小外形晶体管,(SOT),及四方扁平组件,(QFP),。,2,、特点：,(1),在表面组装器件的电极上，完全没有引线，或只有非常短小的引线，引线间距小。,(2),表面组装元器件直接贴装在,PCB,的表面，将电极焊接在与元器件同一面的焊盘上。,SMT生产系统组成,SMT是表面组装技术（表面贴装技术）（Surface Mount Technology的缩写），称为表面贴装或表面安装技术。是目前电子组装行业里最流行的一种技术和工艺。它是一种将无引脚或短引线表面组装元器件（简称SMC/SMD，中文称片状元器件）安装在印制电路板（Printed Circuit Board，PCB）的表面或其它基板的表面上，通过回流焊或浸焊等方法加以焊接组装的电路装连技术。,SMT特点：,组装密度高、电子产品体积小、重量轻，贴片元件的体积和重量只有传统插装元件的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、抗震能力强。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。降低成本达沃特弗SMT薄膜印刷线路沃特弗SMT薄膜印刷线路(20张)30%50%。节省材料、能源、设备、人力、时间等。,SMT,組裝工,艺,流程,A,面,锡膏,施加,元器件貼裝,再流焊接,板面,翻转,B,面,锡膏,施加,元器件貼裝,再流焊接,检测,8,2.3,无源元件,(SMC),2.2.1 SMC,的外形尺寸表示及技术参数,1,、外形尺寸,矩形六面体、圆柱体、异形,矩形,SMC,系列型号的表示方法,:,前两位表示长度、后两位表示宽度 如,3216,矩形贴片元件，长,=3.2mm,，宽,=1.6mm,2,、标称数值的表示,SMC,元件种类用型号加后缀的方法表示,:,如,3216C,、,2012R,(1),片式元件标称数值表示方法,:,3216,、,2012,、,1608,系列片状,SMC,的标称数值用标在元件上的三位数字表示，前两位是有效数，第三位是倍率成数。,如电阻器表面印有,114,，表示阻值,110k,(2),圆柱型电阻器,三色环,四色环,五色环,精度为,1,的精密电阻器还可以用两位数字代码加一位字母代码表示。,普通电阻器标注,精密电阻器标注,2.3.2,表面组装电阻器,1,、普通表面组装电阻器,(,图,),按制造工艺分为,:,厚膜 薄膜,按封装外形分为,:,片状采用厚膜工艺制造,圆柱形,(MELF),采用薄膜工艺,2,、表面组装电阻排,(,图,),是电阻网络的表面组装形式,按结构分为,SOP,型、芯片功率型、芯片载体型、芯片阵列,3,、表面组装电位器,(,片式电位器,),(1),敞开式结构,:,无外壳保护，适用于消费类产品而且只能用于再流焊工艺,(2),防尘式结构,:,有外壳保护，性能好，适用于高档消费电子产品,(3),微调式结构,:,精细调节，性能好，价格昂贵，适用于投资类电子整机中,(4),全密封式结构,:,调节方便、可靠、寿命长,2.3.3,表面组装电容器,1,、陶瓷系列电容器,(MLC),以陶瓷材料为电容介质，通常是无引脚结构,可靠性高，用于汽车、军事和航空航天产品。,2,、电解电容器,铝电解电容器,:,异型结构,/,钽电解电容器,:,片状矩形,3,、云母电容器,以天然云母为电介质，一般为矩形片状,耐热性好、损耗低，用于无线通信和硬盘系统中,2.3.4,表面组装电感器,1,、绕线型表面组装电感器：工字形,(,开磁路、闭磁路,),、槽形、棒形、腔体。,2,、多层型表面组装电感器,(MLCI),特点,:,(1),可靠性高,(2),磁路闭合，不干扰也不受干扰，适宜高密度组装,(3),无引线，小型化,3,、卷绕型表面组装电感器,优点,:,尺寸较小、成本低,缺点,:,圆柱形故接触面积小，因此组装性不好,2.3.5,其他表面组装元件,1,、片式滤波器,(1),片式抗干扰滤波器,(EMI,滤波器,),作用,:,抑制同步信号中的高次谐波噪声，防止信号失真,(2),片式,LC,滤波器,(3),片式表面波滤波器,(,晶体滤波器,),2,、片式振荡器,:,陶瓷、晶体、,LC,2.3.6 SMC,的焊端结构,无引线片状元件,SMC,的电极焊端一般由三层金属构成：,内部是钯银合金电极,中间是镍阻挡层,:,避免高温焊接时元件厚膜电极脱帽导致虚焊或脱焊；对内部电极起保护阻挡作用。,外部是铅锡合金,:,提高可焊接性,2.4,表面组装器件,(SMD),2.4.1,表面组装分立器件,包括各种分立半导体，有二极管、晶体管、场效应管，也有由,2,、,3,支晶体管、二极管组成的简单复合电路。,1,、表面组装分立器件的外形,电极引脚数为,26,个,二极管,:2,端或,3,端封装；小功率晶体管,:3,端或,4,端封装；,46,端,SMD,内大多封装两支晶体管或场效应管。,2,、表面组装元件,(SMD),引脚形状,翼形,钩形,球形,I,形,针形,2,、表面组装二极管,无引线柱形玻璃封装二极管,:,稳压开关、通用二极管,片状塑料封装二极管,:,矩形片状,3,、小外形塑封晶体管,(SOT),采用带翼形短脚引线的塑料封装,2.4.2,表面组装集成电路,1,、集成电路的封装定义：是指安装半导体集成电路芯片用的外壳，它不仅起着安放、固定、密封、保护芯片和增强电热性能的作用，而且还是沟通芯片内部与外部电路的桥梁，芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上，这些引脚又通过印制电路板上的导线与其他元器件建立连接。,2,、封装方式,(1),SO,封装,:,引线比较少的小规模集成电路一般采用这种小型封装。大多采用翼形引脚,SOP,封装,:,芯片宽度小于,0.15in,，引脚在,8,40,之间,SOL,封装,:,芯片宽度在,0.25in,以上，引脚在,44,以上,SOW,封装,:,芯片宽度在,0.6in,以上，引脚在,44,以上,(2)QFP,封装,(20,世纪,90,年代主要采用的方式,),定义,:,矩形四面都有电极引脚的表面组装集成电路称作,QFP,封装。封装的芯片一般是大规模集成电路。采用翼形引脚,PQFP:,封装的芯片四角有突出,TQFP:,薄型封装，厚度小于,1.0mm,或,0.5mm,(3)LCCC,封装,是陶瓷芯片载体封装的表面组装集成电路中没有引脚的一种封装。,芯片被封装在陶瓷载体上，无引线的电极焊端排列在封装底面上的四边。,优点,:,全封闭式、可靠性高,主要用于军用产品中,(4)PLCC,封装,PLCC,是集成电路的有引脚塑封芯片载体封装，引脚采用钩形引脚，大多用于可编程存储器。,(5)PGA,封装,(,大规模集成电路的封装，,BGA,前身,),CPU,集成度增加和个人用户更换更方便,PGA,封装,:,将,CPU,引脚由翼形引脚改成针形引脚,缺点,:,必须配合专用插座、封装成本高,(5),大规模集成电路的,BGA,封装,发展缘由,:,集成电路的集成度迅速提高，封装尺寸必须缩小。电极采用球形引脚,球形引脚优点,:,尺寸小利于高密度组装；再流焊时有自校准效应，降低了贴片精度，提高组装可靠性。,BGA,品种,:,陶瓷,BGA(CBGA),、塑料,BGA(PBGA),、微型,BGA(Micro-BGA,、,BGA,、,CSP),第三章、表面组装印制板的设计与制造,印制电路：是一种附着于绝缘基材表面，用于连接电子元器件的导电图形。,印制电路板：简称印制板或,PCB(Printed Circuit Board),是指印制电路的成品板。,为了区别,THT,与,SMT,所用基板不同：,通孔插装元器件所用的,PCB,称为插装印制板,表面贴装元器件所用的印制板称为,SMB,3.1 SMT,印制电路板的特点和材料,3.1.1 SMT,印制电路板的特点,SMB,与传统插装印制电路板相比，特点如下：,(1),高密度,:,间距小、引脚多,(100,500),(2),小孔径,:,金属化孔、盲孔、埋孔,(3),热膨胀系数低,:,以适应与器件的匹配性,(4),耐高温性能好,:,双面贴装元器件两次再流焊,(5),平整度高,:,元器件引脚与焊盘密切配合,3.1.2,基板材料,1,、有机类基板材料,CCL,用增强材料浸以树脂粘合剂，然后烘干成坯料，而后覆上铜箔，最后经高温高压而制成，因此也称为覆铜箔层压板,(CCL),即覆铜板。,2,、无机类基板材料,主要是指陶瓷板和瓷釉包覆钢基板,1,、环氧玻璃纤维电路基板,(1),组成,:,环氧树脂和玻璃纤维,(2),优点,:,具有良好的延展性和强度，既可作单面、也可作双面和多层,PCB,。,(3),制作过程,:,将玻璃纤维布浸入到环氧树脂中制成层板 在层板的单面或双面粘压铜箔,(4),常用层板,2,、陶瓷电路基板,(1),基板材料,:,96,氧化铝,(2),优点,:,热膨胀系数和,PLCC,匹配，所以可以获得良好的焊点可靠性,适用于芯片制造过程中的真空蒸发工艺,耐高温、表面光洁度好、化学稳定性高,(3),缺点,:,无法适应自动化生产需求，价格昂贵,3,、组合结构的电路基板,(1),瓷釉包覆钢基板,优点,:,克服陶瓷基板外形受限和介电常数高的缺点,缺点,:,热膨胀系数较高,瓷釉覆盖的铜,-,殷钢电路基板,:,热膨胀系数可调整到与,LCCC,匹配，介电常数也低，适合高速电路基板,(2),金属板支撑的薄电路基板,组成结构,:,在一般电路板的制造工艺上把电路板经绝缘体后粘贴在金属支撑板上。也可在金属支撑板的两面都贴上覆铜电路板，此时相当于多层电路板。,优点,:,支撑板可作为接地和散热用,机械支撑作用大大增强，从而保持尺,寸稳定性,(3),柔性层结构的电路基板,定义,:,将多片未加固的树脂片层压而成的树脂层。,优点,:,吸收焊点部分应力，提高焊点可靠性,(4),约束芯板结构的电路基板,分类,:,金属 金属芯基板，非金属,铜,-,铟瓦,-,铜多层印制板,结构，优点,3.1.3 SMB,基材的相关参数,(1),玻璃化转变温度,(Tg),定义,:,聚合物,(,有机材料,),的特点是在一定温度下基材形态会发生变化，这个临界温度被称为玻璃化转变温度。,选择基板材料时，,Tg,要比电路的工作温度高，尽可能接近工艺中的最高温度，否则电路板的热应力会使,SMT,元器件引脚损坏。,(2),热膨胀系数,:,是指每单位温度变化引起材料尺寸的线性变化量。,膨胀应力在,X,、,Y,方向与,Z