表面组装技术SMT实用工艺基础最全版.docx
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表面组装技术SMT实用工艺基础最全版
(表面组装技术)SMT实用工艺基础
目錄
第一章SMT概述4
1.1SMT概述4
1.2SMT相关技术5
一、元器件5
二、窄间距技术(FPT)是SMT发展的必然趋势5
三、无铅焊接技术5
四、SMT主要设备发展情况6
1.3常用基本术语7
第二章SMT工艺概述7
2.1SMT工艺分类7
一、按焊接方式,可分为再流焊和波峰焊两种类型7
二、按组装方式,可分为全表面组装、单面混装、双面混装三种方式(见表2-1)8
2.2施加焊膏工艺8
一、工艺目的8
二、施加焊膏的要求9
三、施加焊膏的方法9
2.3施加贴片胶工艺9
一、工艺目的9
二、表面组装工艺对贴片胶的要求及选择方法9
三、施加贴片胶的方法和各种方法的适用范围11
2.4贴装元器件11
一、定义11
二、贴装元器件的工艺要求11
2.5再流焊11
一、定义11
二、再流焊原理12
第三章波峰焊接工艺14
3.1波峰焊原理14
3.2波峰焊工艺对元器件和印制板的基本要求15
3.3波峰焊工艺材料16
3.4波峰焊工艺流程17
3.5波峰焊的主要工艺参数及对工艺参数的调整17
3.6波峰焊接质量要求19
第四章表面组装元器件(SMC/SMD)概述19
4.1表面组装元器件基本要求19
4.2表面组装元件(SMC)的外形封装、尺寸主要参数及包装方式(见表4-1)21
4.3表面组装器件(SMD)的外表封装、引脚参数及包装方式(见表4-2)22
4.4表面组装元器件的焊端结构22
4.5表面组装电阻、电容型号和规格的表示方法;23
4.6表面组装元器件(SMC/SMD)的包装类型24
4.7表面组装元器件使人用注意事项25
第五章表面组装工艺材料介绍――焊膏25
5.1焊膏的分类、组成25
5.2焊膏的选择依据及管理使用27
5.3焊膏的发展动态28
5.4无铅焊料简介28
第六章SMT生产线及其主要设备30
6.1SMT生产线30
6.2SMT生产线主要设备31
第七章SMT印制电路板设计技术33
7.1PCB设计包含的内容:
33
7.2如何对SMT电子产品进行PCB设计33
第八章SMT印制电路板的设计要求36
8.1几种常用元器件的焊盘设计36
8.2焊盘与印制导线连接,导通孔.测试点.阻焊和丝网的设置41
8.3元器件布局设置43
8.4基准标志46
第九章SMT工艺(可生产性)设计----贴装机对PCB设计的要求48
9.1可实现机器自动贴装的元器件尺寸和种类48
9.2PCB外形和尺寸49
9.3PCB允许翘曲尺寸49
9.4PCB定位方式49
第十章SMT不锈钢激光模板制作、外协程序及制作要求50
10.1向模板加工厂发送技术文件50
10.2模板制作外协程序及制作要求51
第十一章SMT贴装机离线编程55
11.1PCB程序数据编辑56
11.2自动编程优化编辑57
11.3在贴装机上对优化好的产品程序进行编辑57
11.4校对并备份贴片程序58
第十二章后附(手工焊)修板及返修工艺介绍58
12.1后附(手工焊)、修板及返修工艺目的58
12.2后附(手工焊)、修板及返修工艺要求58
12.3后附(手工焊)、修板及返修技术要求59
12.4后附(手工焊)、修板及返修方法59
第十三章BGA返修工艺61
13.1BGA返修系统的原理61
13.2BGA的返修步骤61
13.3BGA植球工艺介绍63
第十四章表面组装检验(测)工艺64
14.1表面组装检验(测)工艺介绍64
14.2组装前检验(来料检验)65
14.3工序检验67
14.4表面组装板检验71
14.5AOl检测与X光检测简介74
第十五章SMT回流焊接质量分析77
15.1PCB焊盘设计77
15.2焊膏质量及焊膏的正确使用79
15.4贴装元器件.80
15.5回流焊温度曲线80
15.6回流焊设备的质量81
第十六章波峰焊接质量分析81
16.1设备要求82
16.2材料要求82
16.3印制电路板84
16.4元器件84
16.5工艺84
16.6设备维护85
第十七章中小型SMT生产线设备选型86
17.1中小型SMT生产线设备选型依据87
17.2中小型SMT生产线设备选型步骤88
17.3SMT生产线设备选型注意事项93
附录SMT在焊接中不良故障96
一.再流焊的工艺特点97
二.影响再流焊质量的原因分析99
三、SMT再流焊接中常见的焊接缺陷分析与预防对策103
SMT實用工藝基礎
第一章SMT概述
SMT(表面組裝技術)是新一代電子組裝技術。
經過20世紀80年代和90年代的迅速發展,已進入成熟期。
SMT已經成為一個涉及面廣,內容豐富,跨多學科的綜合性高新技術。
最新幾年,SMT又進入一個新的發展高潮,已經成為電子組裝技術的主流。
1.1SMT概述
SMT是無需對印製板鑽插裝孔,直接將處式元器件或適合於表面組裝的微型元件器貼、焊到印製或其他基板表面規定位置上的裝聯技術。
由於各種片式元器件的幾何尺寸和占空間體積比插裝元器件小得多,這種組裝形式具有結構緊湊、體積小、耐振動、抗衝擊、高頻特性好和生產效率高等優點。
採用雙面貼裝時,組裝密度的5倍以左右,從而使印製板面積節約了60%-70%,重量減輕90%以上。
SMT在投資類電子產品、軍事裝備領域、電腦、通信設備、彩電調諧器、錄影機、攝像機及袖珍式高檔多波段收音機、隨身聽、傳呼機和手機等幾乎所有的電子產品生產中都得到廣泛應用。
SMT是電子裝聯技術的發展方向,已成為世界電子整機組裝技術的主流。
SMT是從厚、薄膜混合電路演變發展而來的。
美國是世界上SMD和SMT最早起源的國家,並一直重視在投資類電子產品和軍事裝備領域發揮SMT高組裝密度和高可靠性能方面的優勢,具有很高的水準。
日本在70年代從美國引進SMD和SMT應用在消費類電子產品領域,並投入世資大力加強基礎材料、基礎技術和推廣應用方面的開發研究工作,從80年代中後期起加速了SMT在產業電子設備領域中的全面推廣應用,僅用四年時間使SMT在電腦和通信設備中的應用數量增長了近30%,在傳真機中增長40%,使日本很快超過了美國,在SMT方面處於世界領先地位。
歐洲各國SMT的起步較晚,但他們重視發展並有較好的工業基礎,發展速度也很快,其發展水準和整機中SMC/SMD的使用效率僅次於日本和美國。
80年代以來,新加坡、韓國、香港和臺灣省亞洲四小龍不惜投入钜資,紛紛引進先進技術,使SMT獲得較快的發展。
據飛利浦公司預測,到2010年全球範圍插裝元器件的使用率將由目前和40%下降到10%,反之,SMC/SMD將從60%上升到90%左右。
我國SMT的應用起步於80年代初期,最初從美、日等國成套引進了SMT生產線用於彩電諧器生產。
隨後應用於錄影機、攝像機及袖珍式高檔多波段收音機、隨身聽等生產中,近幾年在電腦、通信設備、航空航太電子產品中也逐漸得到應用。
據2000年不完全統計,我國約有40多家企業從事SMC/SMD的生產,全國約有300多家引進了SMT生產線,不同程度的採用了SMT。
全國已引進4000-5000台貼裝機。
隨著改革開放的深入以及加入WTO,近兩年一些美、日、新加坡、台商已將SMT加工廠搬到了中國,僅2001-2002一年就引進了4000餘台貼裝機。
我國將成為SMT世界加工廠的基地。
我國SMT發展前景是廣闊的。
SMT總的發展趨勢是:
元器件越來越小、組裝密度越來越高、組裝難度也越來越大。
最近幾年SMT又進入一個新的發展高潮。
為了進一步適應電子設備向短、小、輕、薄方向發展,出現了0210(0.6mm*0.3mm)的CHIP元年、BGA、CSP、FLIP、CHIP、複合化片式元件等新型封裝元器件。
由於BGA等元器件技術的發展,非ODS清洗和元鉛焊料的出現,引起了SMT設備、焊接材料、貼裝和焊接工藝的變化,推動電子組裝技術向更高階段發展。
SMT發展速度之快,的確令人驚訝,可以說,每年、每月、每天都有變化。
1.2SMT相關技術
一、元器件
1.SMC――片式元件向小、薄型發展。
其尺寸從1206(3.2mm*1.6mm)向0805(2.0mm*1.25mm)-0603(1.6mm*0.8mm)-0402(1.0mm*0.5mm)-0201(0.6mm*0.3mm)發展。
2.SMD――表面組裝器件向小型、薄型和窄引腳間距發展。
引腳中心距從1.27向0.635mm-0.5mm-0.4mm及0.3mm發展。
3.出現了新的封裝形式BGA(球柵陣列,ballgridarrag)、CSP(UBGA)和FILPCHIP(倒裝晶片)。
由於QFP(四邊扁平封裝器件受SMT工藝的限制,0.3mm的引腳間距已經是極限值。
而BGA的引腳的球形的,均勻地分佈在晶片的底部。
BGA和QFP相比最突出的優點首先是I/O數的封裝面積比高,節省了PCB面積,提高了組裝密度。
其次是引腳間距較大,有1.5mm、1.27mm和1.00mm,組裝難度下降,加工視窗更大。
例:
31mm*31mmRBGA引腳間距為1.5mm時,有400個焊球(I/O);引腳間距為1.0mm時,有900個焊球(I/O)。
同樣是31mm*31mm的QFP-208,引腳間距為0.5mm時,只有208條引腳。
BGA無論在性能和價格上都有競爭力,已經在高(I/O)數的器件封裝中起主導作用。
二、窄間距技術(FPT)是SMT發展的必然趨勢
FPT是指將引腳間距在0.635-0.3mm之間的SMD和長*寬小於等於1.6mm*0.8mm的SMC組裝在PCB上的技術。
由於電腦、通信、航空航太等電子技術飛速發燕尾服,促使半導體積體電路的集成度越來越高,SMC越來越小,SMD的引腳間距也越來越窄。
目前,0.635mm和0.5mm引腳間距的QFP已成為工業和軍用電子裝備中的通信器件。
三、無鉛焊接技術
為了防止鉛對環境和人體危害,元鉛焊接也迅速地被提到議事日程上,日本已研製出無鉛焊接並應用到實際生產中,美國和歐洲也在加緊研究。
由於目前無鉛焊接的焊接溫度較高,因此焊接設、PCB材料及焊盤表面鍍錫的工藝、元器件耐高溫性能及端頭電極工藝、再流焊與波峰焊接工藝等等一系列新技術有待研究和解決。
四、SMT主要設備發展情況
1、印刷機
由於新型SMD不斷出現、組裝密度的提高以及免清洗要求,印刷機的高密度、高精度的提高以及多功能方向發展。
目前印刷機大致分為三種檔次:
(1)半自動印刷機
(2)半自動印刷機加視覺識別系統。
增加了CCD圖像識別,提高了印刷精度。
(3)全自動印刷機。
全自動印刷機除了有自動識別系統外,還有自動更換漏印範本、清洗網板、對QFP器件進行45度角印刷、二維和三維檢查印刷結果(焊膏圖形)等功能。
目前又有PLOWERFLOWER軟料包(DEK擠壓式、MINAMI單向氣功式等)的成功開發與應用。
這種方法焊膏是密封式的,適合免清洗、元鉛焊接以及高密度、高速度印刷的要求。
2、貼片機
隨著SMC小型化、SMD多引腳窄間距化和複合式、組合式片式元器件、BGA、CSP、DCA(晶片直接貼裝技術)、以及表面組裝的接外掛程式等新型片式元器件的不斷出現,對貼裝技術的要求越來越高。
近年來,各類自動化貼裝機正朝著高速、高精度和多功能方向發展。
採用多貼裝頭、多吸嘴以及高解析度視覺系統等先進技術,使貼裝速度和貼裝精度大大提高。
目前最高的貼裝速度可達到0.06S/Chip元件左右;高精度貼裝機的重複貼裝精度為0.05-0.25mm;多功能貼片機除了能貼裝0201(0.6mm*0.3mm)元件外,還能貼裝SOIC(小外型積體電路)、PLCC(塑膠有引線晶片載體)、窄引線間距
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