孟州市產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)職工培訓中心培訓教材實用電子技術

實用電子技術

主編：行銀生

副主編：行心聰（河南省中原內(nèi)配股份有限公司）

參編人員：張琦劉婷香張愛芬張瑞芳

王國勇李春文

韓強（河南省皓澤電子有限公司）

孟州市產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)職工培訓中心

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隨著孟州市電子電器企業(yè)的飛速發(fā)展，企業(yè)對電子技術人員的需求

量迅速增加。為了滿足企業(yè)的需求，培養(yǎng)能快速掌握實用電子操作技術

的員工，為孟州產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)建設做出貢獻，特編寫本培訓教材。

本教材對電子技術最基本的基礎知識做了較詳細的敘述，同時又介

紹了一些實用電子電路、實用技術知識。各章節(jié)內(nèi)容結構嚴謹、前后穿

插，實用，通俗易懂，且有一定的理論深度。為了保證這套校本教材的

編寫質(zhì)量，學校成立了專門領導小組，成立了編寫委員會，制訂出詳細

的教材編寫方案，以確保教材的編寫能順利完成。

這套培訓教材共分為十一章，第一章SMT概述，由行銀生老師編寫;

第二章SMT工藝概述，由張琦老師編寫；第三章波峰焊接工藝，由行心

聰老師（企業(yè)）編寫；第四章表面組裝元器件（SMC/SMD）,由張愛芬老

師編寫。第五章表面組裝工藝材料介紹一一焊膏，由李春文老師編寫。

第六章SMT生產(chǎn)線及其主要設備，由韓強老師（企業(yè)）編寫。第七章SMT

印制電路板設計技術，由劉婷香老師編寫。第八章SMT印制電路板的設

計要求，由王國勇老師編寫。第九章SMT工藝（可生產(chǎn)性）設計一一貼

裝機對PCB設計的要求，由老師編寫。第十章SMT不銹鋼激光模板制作、

外協(xié)程序及制作要求，由劉婷香老師編寫。第十一章SMT貼裝機離線編

程，由張瑞芳編寫。

本書在編寫過程中，得到了孟州市產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)領導及廣大企業(yè)的大

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力支持，為本書出版提出了意見和建議，并有多家企業(yè)的技術骨干參與

了教材的編寫工作，在此表示衷心的感謝。

當然，由于編者水平有限，本教材的缺點和不足在所難免。實踐是

檢驗真理的唯一標準，在具體教學實踐中，我們會不斷完善和修改，并

期待領導、專家及同行提出批評，史希望本校教帥創(chuàng)造性地使用，使本

套教材更加充實和完善，更加體現(xiàn)培訓教材的特色。

編者

2012年12月

孟州市產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)職工培訓中心培訓教材實用電子技術

目錄

第一章SMT概述..........................................................1

1.1SMT概述............................................................1

1.2SMT相關技術.........................................................3

L3常用基本術語.........................................................7

第二章SMT工藝概述....................................................8

2.1SMT工藝分類.......................................................8

2.2施加焊膏工藝.......................................................10

2.3施加貼片膠工藝.....................................................II

2.4貼裝元器件.........................................................14

2.5再流焊..............................................................15

第三章波峰焊接工藝....................................................17

3.1波峰焊原理.........................................................18

3.2波峰焊工藝對元器件和印制板的基本要求..............................20

3.3波峰焊工藝材料.....................................................21

3.4波峰焊工藝流程......................................................23

3.5波峰焊的主要工藝參數(shù)及對工藝參數(shù)的調(diào)整.............................23

3.6波峰焊接質(zhì)量要求...................................................27

第四章表面組裝元器件(SMC/SMD)............................................................................27

4.1表面貼裝電阻器.....................................................29

4.2貼片電容器.........................................................37

4.3貼片電感器.........................................................43

4.4貼片二極管.........................................................46

4.5貼片晶體管.........................................................48

4.6表面貼裝集成電路..................................................50

4.7表面貼裝元器件的包裝...............................................56

4.8表面貼裝元器件使用注意事項........................................60

第五章表面組裝工藝材料介紹一一焊青....................................61

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5.1焊膏的分類、組成...................................................61

5.2焊膏的選擇依據(jù)及管理使用..........................................64

5.3焊膏的發(fā)展動態(tài).....................................................66

5.4無鉛焊料簡介.......................................................67

第六章SMT生產(chǎn)線及其主要設備.........................................70

6.1SMT生產(chǎn)線.........................................................70

6.2SMT生產(chǎn)線主要設備..................................................71

第七章SMT印制電路板設計技術..........................................76

7.1PCB設計包含的內(nèi)容：...............................................76

7.2如何對SMT電子產(chǎn)品進行PCB設計....................................77

第八章SMT印制電路板的設計要求........................................82

8.1兒種常用元落件的焊盤設計...........................................82

8.2焊盤與印制導線連接，導通孔、測試點、阻焊和絲網(wǎng)的設置.............90

8.3元器件布局設置.....................................................93

8.4基準標志...........................................................97

第九章SMT工藝（可生產(chǎn)性）設計-一貼裝機對PCB設計的要求.............100

9.1可實現(xiàn)機器自動貼裝的元器件尺寸和種類..............................100

9.2PCB外形和尺寸.....................................................101

9.3PCB允許翹曲尺寸...................................................102

9.4PCB定位方式......................................................102

第十章SMT不銹鋼激光模板制作、外協(xié)程序及制作要求.....................103

10.1向模板加工廠發(fā)送技術文件.........................................104

10.2模板制作外協(xié)程序及制作要求.......................................105

第十一章SMT貼裝機離線編程.............................................113

11.1PCB程序數(shù)據(jù)編輯..................................................114

11.2自動編程優(yōu)化編輯.................................................116

11.3在貼裝機上對優(yōu)化好的產(chǎn)品程序進行編輯.............................117

11.4校對并備份貼片程序................................................118

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第一章SMT概述

SMT（表面組裝技術）是新一代電子組裝技術。經(jīng)過20世紀80年代和

90年代的迅速發(fā)展，已進入成熟期。SMT已經(jīng)成為一個涉及面廣，內(nèi)容

豐富，跨多學科的綜合性高新技術。最近兒年，SMT又進入一個新的發(fā)

展高潮，已經(jīng)成為電子組裝技術的主流。

1.1SMT概述

SMT是無需對印制板鉆插裝孔，直接將處式元器件或適合于表面組

裝的微型元件器貼、焊到印制或其他基板表面規(guī)定位置上的裝聯(lián)技術。

由于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、抗沖擊、高頻特性

好和生產(chǎn)效率高等優(yōu)點。采用雙面貼裝時，組裝密度的5倍以左右，從

而使卬制板面積節(jié)約了60%-70%,重量減輕90%以上。

SMT在投資類電子產(chǎn)品、軍事裝備領域、計算機、通信設備、彩電

調(diào)諧器、錄像機、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(chǎn)品生產(chǎn)中都得到廣泛應用。SMT是電子裝聯(lián)

技術的發(fā)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(fā)展而來的。

美國是世界上SMD和SMT最早起源的國家，并一直重視在投資類

電子產(chǎn)品和軍事裝備領域發(fā)揮SMT高組裝密度和高可靠性能方面的優(yōu)

勢，具有很高的水平。

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日本在70年代從美國引進SMD和SMT應用在消費類電子產(chǎn)品領

域，并投入巨資大力加強基礎材料、基礎技術和推廣應用方面的開發(fā)研

究工作，從80年代中后期起加速了SMT在產(chǎn)業(yè)電子設備領域中的全面

推廣應用，僅用四年時間使SMT在計算機和通信設備中的應用數(shù)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

面處于世界領先地位。

歐洲各國SMT的起步較晚，但他們重視發(fā)展并有較好的工業(yè)基礎，

發(fā)展速度也很快，其發(fā)展水平和整機中SMC/SMD的使用效率僅次于日

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

投入巨資，紛紛引法先進技術，使SMT獲得較快的發(fā)展。

據(jù)飛利浦公司預測，到2010年全球范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的應用起步于80年代初期，最初從美、日等國成套引進

了SMT生產(chǎn)線用于彩電諧器生產(chǎn)。隨后應用于錄像機、攝像機及袖珍式

高檔多波段收音機、隨身聽等生產(chǎn)中，近幾年在計算機、通信設備、航

空航天電子產(chǎn)品中也逐漸得到應用。

據(jù)2000年不完全統(tǒng)計，我國約有40多家企業(yè)從事SMC/SMD的生

產(chǎn)，全國約有300多家引進了SMT生產(chǎn)線，不同程度的采用了SMT。

全國已引進4000-5000臺貼裝機。隨著改革開放的深入以及加入WTO,

近兩年一些美、日、新加坡、臺商已將SMT加工廠搬到了中國，僅

2001-2002一年就引進了4000余臺貼裝機。我國將成為SMT世界加工廠

的基地。我國SMT發(fā)展前景是廣闊的。

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SMT總的發(fā)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(fā)展高潮。為了進一步

適應電子設備向短、小、輕、薄方向發(fā)展，出現(xiàn)了0210(0.6mm*0.3mm)

的CHIP元年、BGA、CSP、FLIP、CHIP、復合化片式元件等新型封裝

元器件。由十BGA等元器件技術的發(fā)展，非ODS清洗和元鉛焊料的出

現(xiàn)，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(fā)展。SMT發(fā)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(fā)展。其尺寸從1206(3.2mm*1.6mm)

向0805(2.0mm*1.25mm)—0603(1.6mm0.8mm)—0402(1.0mm0.5mm)

—0201(0.6mm*0.3mm)發(fā)展。

2.SMD——表面組裝器件向小型、薄型和窄引腳間距發(fā)展。引腳中

心距從1.27向0.635mm—0.5mm—0.4mm及0.3mm發(fā)展。

3.出現(xiàn)了新的封裝形式BGA(球柵陣列，ballgridarrag)、CSP(UBGA)

和FILPCHIP(倒裝芯片)。

由于QFP(四邊扁平封裝器件受SMT工藝的限制，().3mm的引腳間

距已經(jīng)是極限值。而BGA的引腳的球形的，均勻地分布在芯片的底部。

BGA和QFP相比最突出的優(yōu)點首先是I/O數(shù)的封裝面積比高，節(jié)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

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和1.00mm,組裝難度下降，加工窗口更大c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(jīng)在高(I/O)數(shù)的器件封裝

中起主導作用。

二、窄間距技術(FPT)是SMT發(fā)展的必然趨勢

FPT是指將引腳間距在0.635?0.3mm之間的SMD和長大寬小于等

于1.6mm*0.8mm的SMC組裝在PCB上的技術。

由于計算機、通信、航空航天等電子技術飛速發(fā)燕尾服，促使半導

體集成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(yè)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(huán)境和人體危害，元鉛焊接也迅速地被提到議事日程

上，日本已研制出無鉛焊接并應用到實際生產(chǎn)中，美國和歐洲也在加緊

研究。由于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(fā)展情況

1.印刷機

由于新型SMD不斷出現(xiàn)、組裝密度的提高以及免清洗要求，印刷機

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的高密度、高精度的提高以及多功能方向發(fā)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(tǒng)。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(tǒng)外，還有自動

更換漏印模板、清洗網(wǎng)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(fā)與應用。這種方法焊膏是密封式的，適合免清洗、無

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多引腳窄間距化和復合式、組合式片式元

器件、BGA、CSP、DCA（芯片直接貼裝技術）、以及表面組裝的接插件等

新型片式元器件的不斷出現(xiàn)，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(fā)展。采用多貼裝頭、

多吸嘴以及高分辨率視覺系統(tǒng)等先進技術，使貼裝速度和貼裝精度大大

坦J/E宜同o

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

重復貼裝精度為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（小外型集成電路）、PLCC（塑

料有引線芯片載體）、窄引線間距QFP、BGA和CSP以及長接插件（15（）Mm

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長）等SMD/SMC的能力。

此外，現(xiàn)代的貼片機在傳動結構（Y軸方向由單絲械向雙絲杠發(fā)展）;

元件的對中方式（由機械向激光向全視覺發(fā)展）；圖像識別（采用高分辨

CCD）；BGA和CSP的貼裝（采用反射加直射鏡技術）；采用鑄鐵機架以減

少振動，提高精度，減少磨損；以及增強計算機功能等方面都采用了許

多新技術，使操作更加簡便、迅速、直觀和易掌握。

3.再流焊爐

再流焊爐主要有熱板式、紅外、熱風、紅外+熱風和氣相焊等形式。

再流焊熱傳導方式主要有輻射和對流兩種方式。

輻射傳導一一主要有紅外爐。其優(yōu)點是熱效率高，溫度陡度大，易

控制溫度曲線，雙面焊接時PCB上、下溫度易控制。其缺點是溫度不均

勻；在同一塊PCB上由于器件的顏色和大小不同、其溫度就不同。為了

使深顏色和大體積的元器件達到焊接溫度、必須提高焊接溫度，容易造

成焊接不良和損壞元器件等缺陷。

對流傳導一一主要有熱風爐。其優(yōu)點是溫度均勻、焊接質(zhì)量好。缺

點是PCB上、上溫差以及沿焊接長度方向的溫度梯度不易控制。

（1）目前再流焊傾向采用熱風小對流方式，在爐子下面采用制冷手段,

以保護爐子上、下和長度方向的溫度梯度，從而達到工藝曲線的要求。

（2）是否需要充N?選擇（基于免清洗要求提出的）

N2的主要作用是防止高溫下二次氧化，達到提高可焊性的目的。對

于什么樣的產(chǎn)品需要充Nz,目前還有爭議?？偟目雌饋?，無鉛焊接，以

及高密度，特別是引腳中心距為（）.5mm以下的焊接過程有必要用N2,否

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則沒有太大必要。另外，如果N2純度低（如普通20PPN）效果不明顯，因

此要求N2純度為100PPN。

蒸汽焊爐有再次興起的趨勢。特別是對電性能要求極高的軍品。

1.3常用基本術語

SMT一一表面組裝技術；

PCB——印制電路板；

SMA——表面組裝組件；

SMC\SMD——片式元件片/片式器件

FPT——窄間距技術。FPT是指將引腳間距在0.635—0.3mm之間

的SMD和長乘寬小于等于L6mm*（）.8mm的SMC組裝在PCB上的技

術。

MELF一一圓柱形元器件

SOP——羽翼形小外形塑料封裝；

SOJ——J形小外形塑料封裝；

TSOP一一薄形小小外塑料封裝；

PLCC——塑料有引線（J形）芯片載體；

QFP——四邊扁平封裝器件；

PQFP——帶角耳的四邊扁平封裝器件；

BGA----球柵陣列（ballgridarray）;

DCA——芯片直接貼裝技術；

CSP——芯片級封裝（引腳也在器件底下，外形與BGA相同，封

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裝尺寸BGA小。芯片封裝尺寸與芯片面枳比W1.2稱為CSP）；

THC——通孔插裝元器件。

第二章SMT工藝概述

2.1SMT工藝分類

一、按焊接方式，可分為再流焊和波峰焊兩種類型

1.再流焊工藝一一先將微量的錫鉛（SN/PB）焊膏施加到印制板的焊盤

上，再將片式元器件貼放在印刷板表面規(guī)定的位置上，最后將貼裝好元

器件的印制板放以再流焊設備的傳送帶上，從爐子入口到出口（大約5-6

分鐘）完成干燥、預熱、熔化、冷卻全部焊接過程。

2.波峰焊工藝一一先將微量的貼片膠（絕緣粘接膠）施加到印制板的

元器件底部或邊緣位置上，再將片式元器件貼放在印制表面規(guī)定的位置

上，并進行膠固化。片式元器件被牢固地粘接在印制板的焊接面，然后

插裝分立元器件，最后對片式元器件與插裝元器件同時進行波峰焊接。

二、按組裝方式，可分為全表面組裝、單面混裝、雙面混裝三種方式

表組裝方式

組裝方式ZK意圖電路基板元器件特征

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工藝簡

單、適用

A

全單面表面單面PCB表面組裝

于小型、

表組裝陶瓷基板元器件

薄型簡單

面

電路

組

高密度組

裝雙面表面A雙面PCB表面組裝

裝、薄型

■.一九.一一…—?怒

組裝11陶宜基板兀器件

>——I—B化

表面組裝一般采用

SMD和

A元器件和先貼后

THC都在雙面PCB

|~~_-通孔插裝推，工藝

i”■■,：..—一"■：；：■B

A面

元器件簡單

單

PCB成本

面

低，工藝

混表面組裝

THC在A簡單，先

裝元器件和

面SMD單面PCB貼后插如

A通孔插裝

在B面L—B采用先插

元器件

后貼，工

藝復雜。

THC在A表面組裝

A

面，A、B兀器件和適合高密

.i~ir1~■ji雙面PCB

兩面都有1__1|1----11B通孔插裝度組裝

雙

SMD元器件

面

表面組裝

混

A、B兩面A工藝復

元器件和

裝都有SMD雙面PCB雜，盡量

通孔插裝

和THC不采用

元器件

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2.2施加焊膏工藝

一、工藝目的

把適量的SN/PB焊膏均勻地施加在PCB焊盤上，以保證片式元器件

與PCB相對應的焊盤達到良好的電氣連接。

二、施加焊膏的要求

1.要求施加的焊膏量均勻，一致性好。焊膏圖形要清晰，相鄰的圖形

之間盡量不要粘連，焊膏圖形與焊盤圖形要一致，盡量不要錯位。

2.一般情況下，焊盤上單位面積的焊膏量應為（）.8mg/mm2左右，窄

間距兀器件應為（）.5mg/mm2左右。

3.焊膏應覆蓋每個焊盤的面積，應在75%以上；

4.焊膏印刷后，應無嚴重塌落，邊緣整齊，錯位不大于0.2mm；對

窄間距元器件焊盤，錯位不大于0.1mm。

5.基板不允許被焊膏污染。

三、施加焊膏的方法

施加焊膏的方法有三種：滴涂式（即注射式，滴除式又分為手工操作

和機器制作）、絲網(wǎng)印刷和金屬模板印刷。

各種方法的適用范圍如下：

1.手工滴涂法一一用于極小批量生產(chǎn)，或新產(chǎn)品的模型樣機和性能樣

機的研制階段，以及生產(chǎn)過程中修補、更換元器件等。

2.絲網(wǎng)印刷一一用于元器件焊盤間距較大，組裝密度不高的中小批量

生產(chǎn)中。

3.金屬模板印刷一一用于大批量生產(chǎn)以及組裝密度大，有多引線窄間

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距元器件的產(chǎn)品。

金屬模板印刷的質(zhì)量比較好，模板使用壽命長，因此一般應優(yōu)先采

用金屬模板印刷工藝。

2.3施加貼片膠工藝

一、工藝目的

在片式元件與插裝元器件混裝采用波峰焊工藝時，需要用貼片膠把

片式元件暫時固定在PCB的焊盤位置上，防止在傳遞過程或插裝元器件、

波峰焊等工序中元件掉落。在雙面再流焊工藝中，為防止已焊好面上大

型器件因焊接受熱熔化而掉落，也需要用貼片膠起輔助固定作用。

二、表面組裝工藝對貼片膠的要求及選擇方法

L表面組裝工藝對貼片膠的要求

(1)具有一定粘度，膠滴之間不拉絲，在元器件與PCB之間有一定的

粘接強度，兀器件貼裝后在搬運過程中不掉落。

(2)觸變性好，涂敷后膠滴不變形，不漫流，能保持足夠的高度；

(3)對印制板和元器件無腐蝕，絕緣電阻高和高頻特性好；

(4)常溫下使用壽命長(常溫下固化速度慢)；

(5)在固化溫度下固化速度快，固化溫度要求在15()℃以下，5分鐘以

內(nèi)完全固化；

(6)固化后粘接強度高，能經(jīng)得住波峰焊時260℃的高溫以及熔融的

錫流波剪切刀的沖擊；在焊接過程中無釋放氣體現(xiàn)象，波峰焊過程中元

件不掉落。

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(7)有顏色，便于目視檢查和自動檢測；

(8)應無毒、無嗅、不可燃，符合環(huán)保要求；

2,貼片膠的選擇方法

用于表面組裝的貼片膠主要有兩種類型：環(huán)氧樹脂和聚丙烯。

環(huán)氧樹脂型貼片膠屬于熱固型，一般固化溫度在140±20C/5min以

內(nèi)；

聚丙烯型貼片膠屬于光固型，需要先用UV(紫外)燈照一下，打開化

學鍵，然后再用150±10℃/l—2min完成完全固化。

(1)目前普通采用熱固型貼片膠，對設備和工藝的要求都比較簡單。

由于光固型貼片膠比較充分，粘接牢度高，對于較寬大的元器件應選擇

光固型貼片膠。

(2)要考慮固化前性能、固化性能及固化后性能，應滿足表面組裝工

藝對貼片膠的要求。

(3)應優(yōu)先選擇固化溫度較低、固化時間較短的貼片膠。目前較好的

貼片膠的固化條件一般在120-130℃/60c-120s.

3.貼片膠的使用與保管

(1)必須儲存在5-10℃的條件下，并在有效期(一般3-6個月)內(nèi)使用;

(2)要求使用前一天從冰箱中取出貼片膠，待貼片膠達到室溫后才能

打開容器蓋，防止水汽凝結；

(3)使用前用不銹鋼攪拌棒將貼片膠攪拌均勻，待貼片膠完全無氣泡

狀態(tài)下裝入注射器，添加完貼片膠后，應蓋好容器蓋；

(4)點膠或印刷操作工藝應在恒溫條件下(23±3℃)進行，因為貼片

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膠的粘度隨溫度而變化，以防影響涂敷質(zhì)量。

(5)采用印刷工藝時，不能使用回收的貼片膠；

(6)為預防貼片膠硬化和變質(zhì)，攪拌后貼片膠應在24小時內(nèi)使用完。

剩余的貼片膠要單獨存放，不能與新貼片膠混裝一起；

(7)點膠或印刷后，應在24小時內(nèi)完成固化；

(8)操作者盡量避免貼片膠與皮膚接觸，若不慎接觸，應及時用乙醇

擦洗干凈。

4.施加貼片膠的技術要求

(1)采用光固型貼片膠，元器件下面的貼片膠致少有一半的量處于被

照射狀態(tài)；采用熱固型貼片膠，貼片膠可完全被元器件覆蓋，見圖2-1；

(a)光固型貼片膠位置(b)熱固型貼片膠位置

圖2-1貼片膠涂敷位置示意圖

(2)小元件可涂一個膠滴，大尺寸元器件可涂敷多個膠滴；

(3)膠滴的尺寸與高度取決于元器件的類型，膠滴的高度應達到元器

件貼裝后膠滴能充分接觸到元器件底部的高度。膠滴量(尺寸大小或膠滴

數(shù)量)應根據(jù)元器件的尺寸和重量而定；尺寸和重量大的元器件膠滴量應

大一些，但也不宜過大，以保證足夠的粘接強度為準。

(4)為了保護可焊接以及焊點的完整性，要求貼片膠在貼裝前和貼裝

后都不能污染元器件端頭和PCB焊盤。

三、施加貼片膠的方法和各種方法的適用范圍

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施加貼片膠主要有三種方法：分配器滴涂、針式轉印和印刷。

1.分配器滴涂貼片膠

分配器滴涂可分為手動和全自動兩種方式。手動滴涂用于試驗或小

批量生產(chǎn)中；全自動滴涂用于大批量生產(chǎn)中。全自動滴涂需要專門的全

自動點膠設備，也有些全自動貼片機上配有點膠頭，具備點膠和貼片兩

種功能。

手動滴涂方法與焊膏滴涂相同，只是要選擇更細的針嘴，壓力與時

間參數(shù)的控制有所不同。

2.針式轉印貼片膠

針式轉印機是采用針矩陣組件，先在貼片膠供料盤上蘸取適量的貼

片膠，然后轉移動PCB的點膠位置上同時進行多點涂敷。此方法效率較

高，用于單一品種大批量生產(chǎn)中。

3.印刷貼片膠

印刷貼片膠的生產(chǎn)效率較高，用于大批量生產(chǎn)中，有絲網(wǎng)和模板兩

種印刷方法。印刷貼片膠的方法與焊膏印刷工藝相同，只是絲網(wǎng)和模板

的設計要求，印刷參數(shù)的設置有所不同。

2.4貼裝元器件

一、定義

用貼裝機或人工將片式元器件準確地貼放在印好焊膏或貼片膠的

PCB表面上。

二、貼裝元器件的工藝要求

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1.各裝配位號元器件的型號、標稱值和極性等特征標記要符合裝配

圖和明細表要求。

2.貼裝好的元器件要完好無損。

3.元器件焊端或引腳不小于1/2的厚度要浸入焊膏。

元器件的端頭或引腳均應與焊盤圖形對齊、居中。由于冉流焊時有

自定位效應，因此元器件貼裝位置允許有一定的偏差。

2.5再流焊

一、定義

再流焊是通過重新熔化預先分配到印制板焊盤上的膏狀軟纖焊料?，

實現(xiàn)表面組裝元器件焊端或引腳與印制板焊盤之間機械與電氣連接的

軟釬焊。

二、再流焊原理

從溫度曲線（見圖2-2）分析再流焊的原理：當PCB進入升溫區(qū)（干燥

區(qū)）時，焊膏中的溶劑、氣體蒸發(fā)掉，同時，焊膏中的助焊劑潤濕焊盤、

元器件端頭和引腳，焊膏軟化、塌落、覆蓋了焊盤、元器件端頭和引腳

與氧氣隔離fPCB進入保溫區(qū)時，PCB和元器件得到充分的預熱，以防

PCB突然進入焊接高溫區(qū)而損壞PCB和元器件一當PCB進入焊接區(qū)時，

溫度迅速上升使焊膏達到熔化狀態(tài)，液態(tài)焊錫對PCB的焊盤、元器件端

頭和引腳潤濕、擴散、漫流或回流混合形成焊錫接點一PCB進入冷卻區(qū)，

使焊點凝固。此時完成了再流焊。

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圖2-2再流焊溫度曲線

1.再流焊特點

與波峰焊技術相比，再流焊有以下特點：

(1)不像波峰焊尋樣，要把元器件直接浸漬在熔融的焊料中，所以

元器件受到的熱沖小。

(2)能控制焊料的施加量，避免了虛焊、橋接等焊接缺陷，因此焊

接質(zhì)量好，可靠性高。

(3)有自定位效應(selfalignment)當元器件貼放位置有一定偏

離時.，由于熔焊料表面張力的作用，當基全部焊端或引腳與相應焊盤同

時被潤潤時，能在表面張力的作用下自動被拉回到近似目標位置的現(xiàn)象。

(4)焊接中一般不會混入不純物，使用焊膏時，能止確地保證焊料的

組分。

(5)可以采用局部加熱熱源，從而可在同一基板上采用不同焊接工藝

進行焊接。

(6)工藝簡單，修板的工作極小。

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2.再流焊的分類

(1)按再流焊加熱區(qū)域可分為兩大類：一類是對PCB整體加熱，另一

類是對PCB局部加熱。

(2)對PCB整體加熱再流焊可分為：熱板、紅外、熱風、熱風加紅外、

氣相冉流焊。

(3)對PCB局部加熱再流焊可分為：激光再流焊、聚焦紅外再流焊、

光束再流焊、熱氣流再流焊。

3.再流焊的工藝要求

(1)要設置合理的再流焊溫度曲線一一再流焊是SMT生產(chǎn)中的關鍵工

序，不恰當?shù)臏囟惹€設置會導致出現(xiàn)焊接不完全、虛焊、元件翅立、

錫珠多等焊接缺陷，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

(2)要按照PCB設計時的焊接方向進行焊接。

(3)焊接過程中，嚴防傳送帶震動。

(4)必須對首塊印制板的焊接效果進行檢查。檢查焊接是否完全、有

無焊膏融化不充分的痕跡、焊點表面是否光滑、焊點開頭否呈半狀、焊

料球和殘留物的情況、連焊和虛焊的情況等；此外，還要檢查PCB表面

顏色變化情況。要根據(jù)檢查結果適當調(diào)整溫度曲線。在批量生產(chǎn)過程中

要定時檢查焊接質(zhì)量的情況，及時對溫度曲線進行調(diào)整。

第三章波峰焊接工藝

波峰焊接(波峰焊)主要用于傳統(tǒng)通孔插裝印制電路板電裝工藝，以

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及表面組裝與通孔插裝元器件的混裝工藝。適用于波峰焊工藝的表面組

裝元器件有矩形和圓柱形片式元件、SOT以及較小的SOP等器件。

3.1波峰焊原理

用于表面組裝元器件的波峰焊設備一般都是雙波峰或電磁泵波峰焊

機。

F面以雙波峰焊機的工藝流程為例，來說明波峰焊原理（見圖3-1）

圖3-1雙波峰焊接過程示意圖

波峰焊原理用于表面組裝元器件的波峰焊設備一般都是雙波峰或電

磁泵波峰焊機。

下面以雙波峰焊機的工藝流程為例，來說明波峰焊原理（見圖3-1）o

當完成點（或印刷）膠、貼裝、膠固化、插裝通孔元器件的印制板從

波峰焊機的入口端隨傳送帶向前運行，通過焊劑發(fā)泡（或噴霧）槽時，印

制板下表面的焊盤、所有元器件端頭和引腳表面被均勻地涂覆上一層薄

薄的焊劑。隨著傳送帶運行，印制板進入預熱區(qū)，焊劑中的

溶劑被揮發(fā)掉，焊劑中松香和活性劑開始分解和活性化，印制板焊盤、

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元器件端頭和引腳表面的氧化膜以及其它污染物被清除；同時，印制板

和元器件得到充分預熱。

印制板繼續(xù)向前運行，印制板的底面首先通過第一個熔融的焊料波。

第一個焊料波是亂波（振動波或紊流波），將焊料打到印制板的底面所有

的焊盤、元器件焊端和引腳上；熔融的焊料在經(jīng)過焊劑凈化的金屬表面

上進行浸潤和擴散。之后，印制板的底面通過第二個熔融的焊料波，第

二個焊料波是平滑波，平滑波將引腳及焊端之間的連橋分開，并去除拉

尖（冰柱）等焊接缺陷（圖3-2是雙波峰焊錫波）

圖3-2雙波峰焊錫波

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當印制板繼續(xù)向前運行離開第二個焊料波后，自然降溫冷卻形成焊

點，即完成焊接。

3.2波峰焊工藝對元器件和印制板的基本要求

一、對表面組裝元件要求

表面組裝元器件的金屬電極應選擇三層端頭結構，元器件體和焊端

能經(jīng)受兩次以上260C波峰焊的溫度沖擊，焊接后元器件體不損壞或變

形，片式元件金屬端頭無剝落（脫帽）現(xiàn)象。

二、對插裝元件要求

如采用短插一次焊工藝，插裝元件必需預先成形，要求元件引腳露

出印制板表面0.8-3mmo

三、對印制電路板要求

基板應能經(jīng)受260℃/50s的熱沖擊，銅箔抗剝強度好；阻焊膜在高

溫卜仍有足夠的粘附力，焊接后不起皺；一般采用RF4環(huán)氧玻璃纖維布

印制電路板。

四、對印制電路板的要求

印制電路板翹曲度小于0.8-1.0%。

五、對PCB設計要求

對于貼裝元器件采用波峰焊工藝的印制電路板必須按照貼裝元器件

的特點進行設計，元器件布局和排布方向應遵循較小的元件在前和盡量

避免互相遮擋的原則。

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3.3波峰焊工藝材料

一、焊料

目前一般采用Sn63/Pb37棒狀共晶焊料，熔點183℃。

使用過程中,Sn和Pb的含量分別保持在±1%以內(nèi)；Sn的最小含量

為61.5%：焊料中主要雜質(zhì)的最大含量控制在以下范圍內(nèi)：

Cu<0.08%；AKO.005%；Fe<0.02%；Bi<0.1%；Zn<0.002%；

Sb<0.02%；As<0.05%o根據(jù)設備的使用情況定期(三個月至半年)檢測

焊料的主要雜質(zhì)以及Sn和Pb的含量，不符合要求時更換焊錫或采取其

它措施，例如當Sn含量少于標準要求時，可摻加一些純Sn。

二.焊劑和焊劑的選擇

1.焊劑的作用

(1)焊劑中的松香樹脂和活性劑在一定溫度下產(chǎn)生活性化反應，能去

除焊接金屬表面氧化膜，同時松香樹旨又能保護金屬表面在高溫下不再

氧化。

(2)焊劑能降低熔融焊料的表面張力，有利于焊料的潤濕和擴散。

2.焊劑的特性要求

(1)熔點比焊料低，擴展率>85%。

(2)粘度和比重比熔融焊料小，容易被置換，不產(chǎn)生毒氣。焊劑的比

重可以用溶劑來稀釋，一般控制在0.82-0.84。

(3)免清洗型焊劑的比重<0.8,要求固體含量<2.Owt%,不含鹵化物,

焊后殘留物少，不產(chǎn)生腐蝕作用，絕緣性能好，絕緣電阻>1x10“Q。

(4)水清洗、半水清洗和溶劑清洗型焊劑要求焊后易清洗。

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（5）常溫下儲存穩(wěn)定。

3.焊劑的選擇

按照清洗要求，焊劑分為免清洗、水清洗、半水清洗和溶劑清洗四

種類型。按照松香的活性分類，可分為R（非活性）、RMA（中等活性）、RA（全

活性）三種類型，要根據(jù)產(chǎn)品對清潔度和電性能的具體要求進行選擇。

一般情況下軍用及生命保障類產(chǎn)品，如衛(wèi)星、飛機儀表、潛艇通信、

醫(yī)療裝置和微弱信號測試儀器等電子產(chǎn)品必須采用清洗型的焊劑。其他

如通信類、工業(yè)設備類、辦公設備類及計算機等類型的電子產(chǎn)品可采用

免清洗或清洗型的焊劑。一般家用電器類電子產(chǎn)品均可采用免清洗型焊

劑或采用RMA（中等活性）松香型焊劑，可不清洗。

三、稀釋劑

當焊劑的比重超過要求值時，可使用稀釋劑進行稀釋；不同型號的焊

劑應采用相應的稀釋劑。

四、防氧化劑

防氧化劑是為減少焊接時焊料在高溫下氧化而加大的輔料，起節(jié)約焊

料和提高焊接質(zhì)量作用，目前主要采用油類與還原劑組成的防氧化劑。

要求防氧化劑還原能力強、在焊接溫度下不碳化。

五、錫渣減除劑

錫渣減除劑能使熔融的焊錫與錫渣分離，從而起到節(jié)省焊料的作用。

六、阻焊劑或耐高溫阻焊膠帶

用于防止波峰焊時后附元件的插孔被焊料堵塞等。

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3.4波峰焊工藝流程

焊接前準備一開波峰焊機一設置焊接參數(shù)一首件焊接并檢驗一連續(xù)

焊接生產(chǎn)一送修板檢驗。

3.5波峰焊的主要工藝參數(shù)及對工藝參數(shù)的調(diào)整

一、焊劑涂覆量

要求在印制板底面有薄薄的一層焊劑，要均勻，不能太厚，對于免清

洗工藝特別要注意不能過量。焊劑涂覆量要根據(jù)波峰焊機的焊劑涂覆系

統(tǒng)，以及采用的焊劑類型進行設置。焊劑涂覆方法主要有涂刷與發(fā)泡和

定量噴射兩種方式。

采用涂刷與發(fā)泡方式時，必須控制焊劑的比重。焊劑的比重一般控

制在0.82-0.84之間（液態(tài)松香焊劑原液的比重）。焊接過程中隨著時間

的延長，焊劑中的溶劑會逐漸揮發(fā)，使焊劑的比重增大；其粘度隨之增

大，流動性也隨之變差，影響焊劑潤濕金屬表面，妨礙熔融的焊料在金

屬表面上的潤濕，引起焊接缺陷。因此，采用傳統(tǒng)涂刷及發(fā)泡方式時應

定時測量焊劑的比重，如發(fā)現(xiàn)比重增大，應及時用稀釋劑調(diào)整到正常范

圍內(nèi)；但是，稀釋劑不能加入過多，比重偏低會使焊劑的作用下降，對

焊接質(zhì)量也會造成不良影響。另外，還要注意不斷補充焊劑槽中的焊劑

量，不能低于最低極限位置。

采用定量噴射方式時，焊劑是密閉在容器內(nèi)的，不會揮發(fā)、不會吸

收空氣中水分、不會被污染，因此焊劑成分能保持不變。關鍵要求噴頭

能夠控制噴霧量，應經(jīng)常清理噴頭，噴射孔不能堵塞。

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二、預熱溫度和時間

預熱的作用：

1.將焊劑中的溶劑揮發(fā)掉，這樣可以減少焊接時產(chǎn)生氣體。

2.焊劑中松香和活性劑開始分解和活化，可以去除印制板焊盤、元

器件端頭和引腳表面的氧化膜及其它污染物，同時起到防止金屬表面在

高溫下發(fā)生再氧化的作用。

3.使印制板和元器件充分預熱，避免焊接時急劇升溫產(chǎn)生熱應力損

壞印制板和元器件。

印制板預熱溫度和時間要根據(jù)印制板的大小、厚度、元器件的大小

和多少，以及貼裝元器件的多少來確定。預熱溫度在90—130℃（PCB表

面溫度），多層板及有較多貼裝元器件時預熱溫度取上限。預熱時間由傳

送帶速度來控制。如預熱溫度偏低或和預熱時間過短，焊劑中的溶劑揮

發(fā)不充分，焊接時產(chǎn)生氣體引起氣孔、錫珠等焊接缺陷；如預熱溫度偏

高或預熱時間過長，焊劑被提前分解，使焊劑失去活性，同樣會引起毛

刺、橋接等焊接缺陷。因此，要恰當控制頂熱溫度和時間，最佳的預熱

溫度是在波峰焊前涂覆在PCB底面的焊劑帶有粘性（見表3-1）o

PCB類型元器件預熱溫度（℃）

中面板純THC或THC與SMD混裝90—100

雙面板純THC90—110

雙面板THC與SMD100—110

多層板純THC110—125

多層板THC與SMD混裝110—130

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三、焊接溫度和時間

焊接過程是焊接金屬表面、熔融焊料和空氣等之間相互作用的復雜

過程，必須控制好焊接溫度和時間。如焊接溫度偏低，液體焊料的粘度

大，不能很好地在金屬表面潤濕和擴散，容易產(chǎn)生拉尖和橋連、焊點表

面粗糙等缺陷。如焊接溫度過高，容易損壞元器件，還會由于焊劑被炭

化失去活性、焊點氧化速度加快，產(chǎn)生焊點發(fā)烏、焊點不飽滿等問題。

波峰溫度一般為250±5℃（必須測量打上來的實際波峰溫度）。由于

熱量是溫度和時間的函數(shù)，在一定溫度下焊點和元件受熱的熱量隨時間

的增加而增加。波峰焊的焊接時間通過調(diào)整傳送帶的速度來控制，傳送

帶的速度要根據(jù)不同型號波峰焊機的長度、預熱溫度、焊接溫度等因素

統(tǒng)籌考慮進行調(diào)整。以每個焊點，接觸波峰的時間來表示焊接時間，一

般焊接時間為3-4秒鐘。

四、印制板爬坡角度和波峰高度

印制板爬坡角度為3—7℃。是通過調(diào)整波峰焊機傳輸裝置的傾斜角

度來實現(xiàn)的。

適當?shù)呐榔陆嵌扔欣谂懦龤埩粼诤更c和元件周圍由焊劑產(chǎn)生的

氣體，當THC與SMD混裝時，由于通孔比較少，應適當加大印制板爬坡

角度。通過調(diào)節(jié)傾斜角度還可以調(diào)整PCB與波峰的接觸時間，傾斜角度

越大，每個焊點接觸波峰的時間越短，焊接時間就短；傾斜角度越小，

每個焊點接觸波峰的時間越長，焊接時間就長。適當加大印制板爬坡角

度還有利于焊點與焊料波的剝離。當焊點離開波峰時，如果焊點與焊料

波的剝離速度太慢，容易造成橋接。適當?shù)牟ǚ甯叨仁购噶喜▽更c增

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加壓力和流速有利于焊料潤濕金屬表面、流入小孔，波峰高度一般控制

在印制板厚度的2/3處。

五、工藝參數(shù)的綜合調(diào)整

工藝參數(shù)的綜合調(diào)整對提高波峰焊質(zhì)量是非常重要的。

焊接溫度和時間是形成良好焊點的首要條件。焊接溫度和時間與預

熱溫度、焊料波的溫度、傾斜角度、傳輸速度都有關系。綜合調(diào)整工藝

參數(shù)時首先要保證焊接溫度和時間。雙波峰焊的第一個波峰一般在

235~240℃/1s左右，第二個波峰一般在240-260℃/3s左右。

焊接時間=焊點與波峰的接觸長度/傳輸速度

焊點與波峰的接觸長度可以用一塊帶有刻度的耐高溫玻璃測試板走

一次波峰進行測量。

傳輸速度是影響產(chǎn)量的因素。在保證焊接質(zhì)量的前提下，通過合理

的綜合調(diào)整各工藝參數(shù)，可以實現(xiàn)盡可能的提高產(chǎn)量的目的。

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3.6波峰焊接質(zhì)量要求

一、焊點外觀

焊接點表面應完整、連續(xù)平滑、焊料量適中，無大氣孔和砂眼：

二、潤濕性

焊點潤濕性好，呈彎月形狀，插裝元件潤濕角0應小于90°,以15?

45°為最好，見圖3-45)。片式元件閏濕角。小于90°,焊料應在片式

元件金屬化端頭處全面鋪開，形成連續(xù)均勻的覆蓋層，見圖3-4(b)：

三、漏焊、虛焊和橋接等缺陷應降至最少：

四、元件體

焊接后貼裝元件無損壞、無丟失、端頭電極無脫落：

五、插裝元件

要求插裝元器件的元件面上錫好(包括元件引腳插裝孔和金屬化孔)；

六、PCB表面

焊接后印制板表面允許有微小變色，但不允許嚴重變色，不允許阻

焊膜起皺、起泡和脫落。

第U1表面組裝元器件(SMC/SMD)

“表面組裝元件/表面組裝器件”的英