SMT技術(shù)基礎(chǔ)與設(shè)備（第2版）第1章電子課件高教版SMT基礎(chǔ)與設(shè)備

第2版電子工業(yè)出版社同名教材何麗梅主編

第1章SMT與SMT工藝

1.2表面組裝技術(shù)的優(yōu)越性1.2.1SMT的優(yōu)點

1.組裝密度高

片式元器件比傳統(tǒng)穿孔元件所占面積和質(zhì)量大為減少。采用SMT可使電子產(chǎn)品體積縮小60%，質(zhì)量減輕75%。通孔插裝元器件按2.54mm網(wǎng)格安裝元件，而SMT組裝元件網(wǎng)格從1.27mm發(fā)展到目前0.63mm網(wǎng)格，個別達0.5mm網(wǎng)格安裝元件，密度更高。例如一個64引腳的DIP集成電路，它的組裝面積為25mm×75mm，而采用引線間距為0.63mm的QFP，同樣引線數(shù)量的組裝面積為12mm×l2mm，僅為通孔技術(shù)的1/12。

裝有24個元器件的電路板與一角硬幣的比較貼片電阻與螞蟻的比較

片式元器件的可靠性高；器件小而輕，故抗震能力強；采用自動化生產(chǎn)，貼裝與焊接可靠性高，一般不良焊點率小于百萬分之十，比通孔插裝元件波峰焊接技術(shù)低一個數(shù)量級，用SMT組裝的電子產(chǎn)品MTBF平均為25萬小時，目前幾乎有90%的電子產(chǎn)品采用SMT工藝。2.可靠性高

3.高頻特性好由于片式元器件貼裝牢固，器件通常為無引線或短引線，降低了寄生電感和寄生電容的影響，提高了電路的高頻特性，采用片式元器件設(shè)計的電路最高頻率達3GHz，而采用通孔元件僅為500MHz。采用SMT也可縮短傳輸延遲時間，可用于時鐘頻率為16MHz以上的電路。若使用MCM技術(shù)，計算機的高端時鐘頻率可達100MHz，由寄生電抗引起的附加功耗可降低2～3倍。

4.降低成本

片式元器件發(fā)展很快，促使成本迅速下降，一個片式電阻已同通孔電阻價格相當(dāng)，約合人民幣1分左右。SMT技術(shù)簡化了電子整機產(chǎn)品的生產(chǎn)工序，降低了生產(chǎn)成本。在印制板上安裝時，元器件的引線不用整形、打彎、剪短，因而使整個生產(chǎn)過程縮短，生產(chǎn)效率得到提高。同樣功能電路的加工成本低于通孔插裝方式，一般可使生產(chǎn)總成本降低30%～50%。以下幾點也是促使SMT生產(chǎn)成本下降的因素。①印制板上鉆孔數(shù)量減少，節(jié)約返修費用；②由于頻率特性提高，減少了電路調(diào)試費用；③由于片式元器件體積小、質(zhì)量輕，減少了包裝、運輸和儲存費用。

5.便于自動化生產(chǎn)

目前穿孔安裝印制板要實現(xiàn)完全自動化，還需擴大40%原印制板面積，這樣才能使自動插件的插裝頭將元件插入，否則沒有足夠的空間間隙，將碰壞零件。自動貼片機采用真空吸嘴吸放元件，真空吸嘴小于元件外形，有利提高安裝密度。SMT大生產(chǎn)中也存在一些問題，如：元器件上的標(biāo)稱數(shù)值看不清，維修工作困難；維修調(diào)換器件需要專用工具；元器件與印制板之間熱膨脹系數(shù)一致性差。但這些問題均是發(fā)展中的問題，隨著專用拆裝設(shè)備的出現(xiàn)，以及新型低膨脹系數(shù)印制板的出現(xiàn)，均已不再成為阻礙SMT深入發(fā)展的障礙。1.2.2SMT和通孔插裝技術(shù)的比較SMT工藝技術(shù)的特點可以通過其與傳統(tǒng)通孔插裝技術(shù)(THT)的差別比較體現(xiàn)。從組裝工藝技術(shù)的角度分析，SMT和THT的根本區(qū)別是“貼”和“插”。二者的差別還體現(xiàn)在基板、元器件、組件形態(tài)、焊點形態(tài)和組裝工藝方法各個方面。之所以出現(xiàn)“插”和“貼”這兩種截然不同的電路模塊組裝技術(shù)，是由于采用了外形結(jié)構(gòu)和引腳形式完全不同的兩種類型的電子元器件。由于SMT生產(chǎn)中采用“無引線或短引線”的元器件，故從組裝工藝角度分析，表面組裝和通孔插裝(THT)技術(shù)的根本區(qū)別一是所用元器件、PCB的外形不完全相同；二是前者是“貼裝”，即將元器件貼裝在PCB焊盤表面，而后者則是“插裝”，即將長引腳元器件插入PCB焊盤孔內(nèi)。THT與SMT的區(qū)別如表1-2所示。

表1-2THT與SMT的區(qū)別類型THTSMT元器件雙列直插或DIP針陣列PGA有引線電阻、電容SOIC，SOT，LCCCP，LCC，QFP,BGA，CSR，片式電阻、電容基板印制電路板采用2.54mm網(wǎng)格設(shè)計，通孔孔徑為φ0.8～0.9mm印制電路板采用1.27mm網(wǎng)格或更細設(shè)計，通孔孔徑為φ0.3～0.5mm焊接方法波峰焊再流焊面積大小，縮小比約為1：3～1：10

組裝方法穿孔插入表面安裝(貼裝)自動化程度自動插裝機自動貼片機，生產(chǎn)效率高于自動插裝機

1.3.1SMT的組成表面組裝技術(shù)通常包括表面組裝元器件、表面組裝電路板及圖形設(shè)計、表面組裝工藝材料——焊錫膏及貼片膠、表面組裝設(shè)備、表面組裝焊接技術(shù)(包括波峰焊、再流焊、氣相焊、激光焊)、表面組裝測試技術(shù)、清洗技術(shù)以及表面組裝大生產(chǎn)管理等多方面內(nèi)容。這些內(nèi)容可以歸納為三個方面：一是設(shè)備，人們稱它為SMT的硬件；二是裝聯(lián)工藝，人們稱它為SMT的軟件；三是電子元器件，它既是SMT的基礎(chǔ)，又是SMT發(fā)展的動力，它推動著SMT專用設(shè)備和裝聯(lián)工藝不斷更新和深化。SMT的組成SMT?SMT基板設(shè)備材料設(shè)計工藝測試元器件管理1.3.2SMT工藝的主要內(nèi)容SMT工藝技術(shù)的主要內(nèi)容可分為組裝材料選擇、組裝工藝設(shè)計、組裝技術(shù)和組裝設(shè)備應(yīng)用四大部分。SMT工藝技術(shù)涉及化工與材料技術(shù)（如各種焊錫膏、焊劑、清洗劑）、涂敷技術(shù)（如焊錫膏印刷）、精密機械加工技術(shù)（如絲網(wǎng)制作）、自動控制技術(shù)（如設(shè)備及生產(chǎn)線控制）、焊接技術(shù)和測試、檢驗技術(shù)、組裝設(shè)備應(yīng)用技術(shù)等諸多技術(shù)。SMT工藝?1.4.1SMT的兩類基本工藝流程1.焊錫膏—再流焊工藝焊錫膏-再流焊的工藝流程是：焊錫膏印刷→貼片→再流焊→檢驗、清洗，如圖1-3所示。該工藝流程的特點是簡單、快捷，有利于產(chǎn)品體積的減小，該工藝流程在無鉛焊接工藝中更顯示出優(yōu)越性。圖1-3焊錫膏—再流焊工藝流程

2.貼片—波峰焊工藝貼片一波峰焊的工藝流程是：貼片膠涂敷→貼片→固化→翻轉(zhuǎn)電路板、插裝通孔元器件→波峰焊→檢驗、清洗，如圖1-4所示。該工藝流程的特點：利用雙面板空間，電子產(chǎn)品的體積可以進一步做小，并部分使用通孔元件，價格低廉。但設(shè)備要求增多，波峰焊過程中易出現(xiàn)焊接缺陷，難以實現(xiàn)高密度組裝。若將上述兩種工藝流程混合與重復(fù)使用，則可以演變成多種工藝流程。圖1-4貼片—波峰焊工藝流程1.4.2SMT的元器件安裝方式SMT的組裝方式大體上可分為單面混裝、雙面混裝和全表面組裝3種類型共6種組裝方式。

1.單面混合組裝第一類是單面混合組裝，即SMC／SMD與通孔插裝元件(THC)分布在PCB不同的兩個面上混裝，但其焊接面僅為單面。這一類組裝方式均采用單面PCB和波峰焊接工藝，具體有兩種組裝方式。①先貼法。第一種組裝方式稱為先貼法，即在PCB的B面(焊接面)先貼裝SMC／SMD，而后在A面插裝THC。②后貼法。第二種組裝方式稱為后貼法，是先在PCB的A面插裝THC，后在B面貼裝SMC／SMD。

2.雙面混合組裝第二類是雙面混合組裝，SMC／SMD和THC可混合分布在PCB的同一面，同時，SMC／SMD也可分布在PCB的雙面。雙面混合組裝采用雙面PCB、雙波峰焊接或再流焊接。在這一類組裝方式中也有先貼還是后貼SMC／SMD的區(qū)別，一般根據(jù)SMC／SMD的類型和PCB的大小合理選擇，通常采用先貼法較多。該類組裝常用兩種組裝方式。①SMC／SMO和THC同側(cè)方式。SMC／SMD和THC同在PCB的同一側(cè)。②SMC／SMD和THC不同側(cè)方式。把表面組裝集成芯片(SMIC)和THC放在PCB的A面，而把SMC和小外形晶體管(SOT)放在B面。這類組裝方式由于在PCB的單面或雙面貼裝SMC／SMD，而又把難以表面組裝化的有引線元件插入組裝，因此組裝密度相當(dāng)高。圖1-5混合組裝工藝流程

3.全表面組裝第三類是全表面組裝，在PCB上只有SMC／SMD而無THC。由于目前元器件還未完全實現(xiàn)SMT化，實際應(yīng)用中這種組裝形式不多。這一類組裝方式一般是在細線圖形的PCB或陶瓷基板上，采用細間距器件和再流焊接工藝進行組裝。它也有兩種組裝方式。