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SMT技术 电子组装最流行的一种技术工艺

【来源:PCB与SMT网】【作者:admin】【时间: 2008-2-14 9:39:54】【点击:


什么是SMT:
  SMT就是表面组装技术(SurfaceMountedTechnology的缩写),是目前电子组装行业里最流行的一种技术和工艺。

  SMT有何特点:

  1、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%。

  2、可靠性高、抗振能力强。焊点缺陷率低。

  3、高频特性好。减少了电磁和射频干扰。

  4、易于实现自动化,提高生产效率。降低成本达30%~50%。节省材料、能源、设备、人力、时间等。

  为什么要用SMT:

  1、电子产品追求小型化,以前使用的穿孔插件元件已无法缩小

  2、电子产品功能更完整,所采用的集成电路(IC)已无穿孔元件,特别是大规模、高集成IC,不得不采用表面贴片元件。

  3、产品批量化,生产自动化,厂方要以低成本高产量,出产优质产品以迎合顾客需求及加强市场竞争力

  4、电子元件的发展,集成电路(IC)的开发,半导体材料的多元应用

  5、电子科技革命势在必行,追逐国际潮流

  一、SMT工艺流程------单面组装工艺

  来料检测-->丝印焊膏(点贴片胶)-->贴片-->烘干(固化)-->回流焊接-->清洗-->检测-->返修

  二、SMT工艺流程------单面混装工艺

  来料检测-->PCB的A面丝印焊膏(点贴片胶)-->贴片-->烘干(固化)-->回流焊接-->清洗-->插件-->波峰焊-->清洗-->检测-->返修

  三、SMT工艺流程------双面组装工艺

  A:来料检测-->PCB的A面丝印焊膏(点贴片胶)-->贴片-->烘干(固化)-->A面回流焊接-->清洗-->翻板-->PCB的B面丝印焊膏(点贴片胶)-->贴片-->烘干-->回流焊接(最好仅对B面-->清洗-->检测-->返修)

  此工艺适用于在PCB两面均贴装有PLCC等较大的SMD时采用。

  B:来料检测-->PCB的A面丝印焊膏(点贴片胶)-->贴片-->烘干(固化)-->A面回流焊接-->清洗-->翻板-->PCB的B面点贴片胶-->贴片-->固化-->B面波峰焊-->清洗-->检测-->返修)

  此工艺适用于在PCB的A面回流焊,B面波峰焊。

在PCB的B面组装的SMD中,只有SOT或SOIC(28)引脚以下时,宜采用此工艺。
  四、SMT工艺流程------双面混装工艺

  A:来料检测-->PCB的B面点贴片胶-->贴片-->固化-->翻板-->PCB的A面插件-->波峰焊-->清洗-->检测-->返修

  先贴后插,适用于SMD元件多于分离元件的情况

  B:来料检测-->PCB的A面插件(引脚打弯)-->翻板-->PCB的B面点贴片胶-->贴片-->固化-->翻板-->波峰焊-->清洗-->检测-->返修

  先插后贴,适用于分离元件多于SMD元件的情况

  C:来料检测-->PCB的A面丝印焊膏-->贴片-->烘干-->回流焊接-->插件,引脚打弯-->翻板-->PCB的B面点贴片胶-->贴片-->固化-->翻板-->波峰焊-->清洗-->检测-->返修

  A面混装,B面贴装。

  D:来料检测-->PCB的B面点贴片胶-->贴片-->固化-->翻板-->PCB的A面丝印焊膏-->贴片-->A面回流焊接-->插件-->B面波峰焊-->清洗-->检测-->返修

  A面混装,B面贴装。先贴两面SMD,回流焊接,后插装,波峰焊

  E:来料检测-->PCB的B面丝印焊膏(点贴片胶)-->贴片-->烘干(固化)-->回流焊接-->翻板-->PCB的A面丝印焊膏-->贴片-->烘干-->回流焊接1(可采用局部焊接)-->插件-->波峰焊2(如插装元件少,可使用手工焊接)-->清洗-->检测-->返修

  SMT基本工艺构成:

  基本工艺构成要素:

  丝印(或点胶)-->贴装-->(固化)-->回流焊接-->清洗-->检测-->返修

  丝印:其作用是将焊膏或贴片胶漏印到PCB的焊盘上,为元器件的焊接做准备。所用设备为丝印机(丝网印刷机),位于SMT生产线的最前端。

  点胶:它是将胶水滴到PCB的的固定位置上,其主要作用是将元器件固定到PCB板上。所用设备为点胶机,位于SMT生产线的最前端或检测设备的后面。

  贴装:其作用是将表面组装元器件准确安装到PCB的固定位置上。所用设备为贴片机,位于SMT生产线中丝印机的后面。
固化:其作用是将贴片胶融化,从而使表面组装元器件与PCB板牢固粘接在一起。所用设备为固化炉,位于SMT生产线中贴片机的后面。

  回流焊接:其作用是将焊膏融化,使表面组装元器件与PCB板牢固粘接在一起。所用设备为回流焊炉,位于SMT生产线中贴片机的后面。

  清洗:其作用是将组装好的PCB板上面的对人体有害的焊接残留物如助焊剂等除去。所用设备为清洗机,位置可以不固定,可以在线,也可不在线。

  检测:其作用是对组装好的PCB板进行焊接质量和装配质量的检测。所用设备有放大镜、显微镜、在线测试仪(ICT)、飞针测试仪、自动光学检测

  (AOI)、X-RAY检测系统、功能测试仪等。位置根据检测的需要,可以配置在生产线合适的地方。

  返修:其作用是对检测出现故障的PCB板进行返工。所用工具为烙铁、返修工作站等。配置在生产线中任意位置。

  SMT有关的技术组成

  1、电子元件、集成电路的设计制造技术

  2、电子产品的电路设计技术

  3、电路板的制造技术

  4、自动贴装设备的设计制造技术

  5、电路装配制造工艺技术

  6、装配制造中使用的辅助材料的开发生产技术

  为什么要用表面贴装技术(SMT)?

  1、电子产品追求小型化,以前使用的穿孔插件元件已无法缩小

  2、电子产品功能更完整,所采用的集成电路(IC)已无穿孔元件,特别是大规模、高集成IC,不得不采用表面贴片元件

  3、产品批量化,生产自动化,厂方要以低成本高产量,出产优质产品以迎合顾客需求及加强市场竞争力

  4、电子元件的发展,集成电路(IC)的开发,半导体材料的多元应用

  5、电子科技革命势在必行,追逐国际潮流

  SMT的特点

  1、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%。

  2、可靠性高、抗振能力强。焊点缺陷率低。

  3、高频特性好。减少了电磁和射频干扰。

  4、易于实现自动化,提高生产效率。降低成本达30%~50%。节省材料、能源、设备、人力、时间等。

  SMT元器件介绍

  SMC:表面组装元件(SurfaceMountedcommponents)

  主要有矩形片式元件、圆柱形片式元件、复合片式元件、异形片式元件。

 
SMD:表面组装器件(SurfaceMountedDevices)
  主要有片式晶体管和集成电路,集成电路又包括SOP、SOJ、PLCC、LCCC、QFP、BGA、CSP、FC、MCM等。举例如下:

  1、连接件(Interconnect):提供机械与电气连接/断开,由连接插头和插座组成,将电缆、支架、机箱或其它PCB与PCB连接起来;可是与板的实际连接必须是通过表面贴装型接触。

  2、有源电子元件(Active):在模拟或数字电路中,可以自己控制电压和电流,以产生增益或开关作用,即对施加信号有反应,可以改变自己的基本特性。无源电子元件(Inactive):当施以电信号时不改变本身特性,即提供简单的、可重复的反应。

  3、异型电子元件(Odd-form):其几何形状因素是奇特的,但不必是独特的。因此必须用手工贴装,其外壳(与其基本功能成对比)形状是不标准的,

  例如:许多变压器、混合电路结构、风扇、机械开关块,等。

  Chip片电阻,电容等,尺寸规格:0201,0402,0603,0805,1206,1210,2010,等。钽电容,尺寸规格:

  TANA,TANB,TANC,TANDSOT

  晶体管,SOT23,SOT143,SOT89等

  melf圆柱形元件,二极管,电阻等

  SOIC集成电路,尺寸规格:SOIC08,14,16,18,20,24,28,32

  QFP密脚距集成电路PLCC集成电路,PLCC20,28,32,44,52,68,84

  BGA球栅列阵包装集成电路,列阵间距规格:1.27,1.00,0.80

  CSP集成电路,元件边长不超过里面芯片边长的1.2倍,列阵间距<0.50的microBGA

  SMT名词解释

  Bridge(锡桥):把两个应该导电连接的导体连接起来的焊锡,引起短路。

  Buriedvia(埋入的通路孔):PCB的两个或多个内层之间的导电连接(即,从外层看不见的)。

  C

  CAD/CAMsystem(计算机辅助设计与制造系统):计算机辅助设计是使用专门的软件工具来设计印刷电路结构;计算机辅助制造把这种设计转换成实际的产品。这些系统包括用于数据处理和储存的大规模内存、用于设计创作的输入和把储存的信息转换成图形和报告的输出设备

  Capillaryaction(毛细管作用):使熔化的焊锡,逆着重力,在相隔很近的固体表面流动的一种自然现象。

Chiponboard(COB板面芯片):一种混合技术,它使用了面朝上胶着的芯片元件,传统上通过飞线专门地连接于电路板基底层。

  Circuittester(电路测试机):一种在批量生产时测试PCB的方法。包括:针床、元件引脚脚印、导向探针、内部迹线、装载板、空板、和元件测试。

  Cladding(覆盖层):一个金属箔的薄层粘合在板层上形成PCB导电布线。

  Coefficientofthethermalexpansion(温度膨胀系数):当材料的表面温度增加时,测量到的每度温度材料膨胀百万分率(ppm)

  Coldcleaning(冷清洗):一种有机溶解过程,液体接触完成焊接后的残渣清除。

  Coldsolderjoint(冷焊锡点):一种反映湿润作用不够的焊接点,其特征是,由于加热不足或清洗不当,外表灰色、多孔。

  Componentdensity(元件密度):PCB上的元件数量除以板的面积。

  Conductiveepoxy(导电性环氧树脂):一种聚合材料,通过加入金属粒子,通常是银,使其通过电流。

  Conductiveink(导电墨水):在厚胶片材料上使用的胶剂,形成PCB导电布线图。

  Conformalcoating(共形涂层):一种薄的保护性涂层,应用于顺从装配外形的PCB。

  Copperfoil(铜箔):一种阴质性电解材料,沉淀于电路板基底层上的一层薄的、连续的金属箔,它作为PCB的导电体。它容易粘合于绝缘层,接受印刷保护层,腐蚀后形成电路图样。Coppermirrortest(铜镜测试):一种助焊剂腐蚀性测试,在玻璃板上使用一种真空沉淀薄膜。

  Cure(烘焙固化):材料的物理性质上的变化,通过化学反应,或有压/无压的对热反应。

  Cyclerate(循环速率):一个元件贴片名词,用来计量从拿取、到板上定位和返回的机器速度,也叫测试速度。

D

  Datarecorder(数据记录器):以特定时间间隔,从着附于PCB的热电偶上测量、采集温度的设备。

  Defect(缺陷):元件或电路单元偏离了正常接受的特征。

  Delamination(分层):板层的分离和板层与导电覆盖层之间的分离。

  Desoldering(卸焊):把焊接元件拆卸来修理或更换,方法包括:用吸锡带吸锡、真空(焊锡吸管)和热拔。

  Dewetting(去湿):熔化的焊锡先覆盖、后收回的过程,留下不规则的残渣。

  DFM(为制造着想的设计):以最有效的方式生产产品的方法,将时间、成本和可用资源考虑在内。

  Dispersant(分散剂):一种化学品,加入水中增加其去颗粒的能力。

  Documentation(文件编制):关于装配的资料,解释基本的设计概念、元件和材料的类型与数量、专门的制造指示和最新版本。使用三种类型:原型机和少数量运行、标准生产线和/或生产数量、以及那些指定实际图形的政府合约。

  Downtime(停机时间):设备由于维护或失效而不生产产品的时间。

  Durometer(硬度计):测量刮板刀片的橡胶或塑料硬度。

  E

  Environmentaltest(环境测试):一个或一系列的测试,用于决定外部对于给定的元件包装或装配的结构、机械和功能完整性的总影响。

  Eutecticsolders(共晶焊锡):两种或更多的金属合金,具有最低的熔化点,当加热时,共晶合金直接从固态变到液态,而不经过塑性阶段。

  F

  Fabrication():设计之后装配之前的空板制造工艺,单独的工艺包括叠层、金属加成/减去、钻孔、电镀、布线和清洁。

  Fiducial(基准点):和电路布线图合成一体的专用标记,用于机器视觉,以找出布线图的方向和位置。

  Fillet(焊角):在焊盘与元件引脚之间由焊锡形成的连接。即焊点。

  Fine-pitchtechnology(FPT密脚距技术):表面贴片元件包装的引脚中心间隔距离为0.025"(0.635mm)或更少。

  Fixture(夹具):连接PCB到处理机器中心的装置。

  Flipchip(倒装芯片):一种无引脚结构,一般含有电路单元。设计用于通过适当数量的位于其面上的锡球(导电性粘合剂所覆盖),在电气上和机械上连接于电路。

  Fullliquidustemperature(完全液化温度):焊锡达到最大液体状态的温度水平,最适合于良好湿润。

  Functionaltest(功能测试):模拟其预期的操作环境,对整个装配的电器测试。

  G

  Goldenboy(金样):一个元件或电路装配,已经测试并知道功能达到技术规格,用来通过比较测试其它单元。

  H

  Halides(卤化物):含有氟、氯、溴、碘或砹的化合物。是助焊剂中催化剂部分,由于其腐蚀性,必须清除。

  Hardwater(硬水):水中含有碳酸钙和其它离子,可能聚集在干净设备的内表面并引起阻塞。

  Hardener(硬化剂):加入树脂中的化学品,使得提前固化,即固化剂。

 


 I
  In-circuittest(在线测试):一种逐个元件的测试,以检验元件的放置位置和方向。

  J

  Just-in-time(JIT刚好准时):通过直接在投入生产前供应材料和元件到生产线,以把库存降到最少。

  L

  Leadconfiguration(引脚外形):从元件延伸出的导体,起机械与电气两种连接点的作用。

  Linecertification(生产线确认):确认生产线顺序受控,可以按照要求生产出可靠的PCB。

  M

  Machinevision(机器视觉):一个或多个相机,用来帮助找元件中心或提高系统的元件贴装精度。

  Meantimebetweenfailure(MTBF平均故障间隔时间):预料可能的运转单元失效的平均统计时间间隔,通常以每小时计算,结果应该表明实际的、预计的或计算的。

  N

  Nonwetting(不熔湿的):焊锡不粘附金属表面的一种情况。由于待焊表面的污染,不熔湿的特征是可见基底金属的裸露。

  O

  Omegameter(奥米加表):一种仪表,用来测量PCB表面离子残留量,通过把装配浸入已知高电阻率的酒精和水的混合物,其后,测得和记录由于离子残留而引起的电阻率下降。Open(开路):两个电气连接的点(引脚和焊盘)变成分开,原因要不是焊锡不足,要不是连接点引脚共面性差。

  Organicactivated(OA有机活性的):有机酸作为活性剂的一种助焊系统,水溶性的。

  P

  Packagingdensity(装配密度):PCB上放置元件(有源/无源元件、连接器等)的数量;表达为低、中或高。

  Photoploter(相片绘图仪):基本的布线图处理设备,用于在照相底片上生产原版PCB布线图(通常为实际尺寸)。

  Pick-and-place(拾取-贴装设备):一种可编程机器,有一个机械手臂,从自动供料器拾取元件,移动到PCB上的一个定点,以正确的方向贴放于正确的位置。

  Placementequipment(贴装设备):结合高速和准确定位地将元件贴放于PCB的机器,分为三种类型:SMD的大量转移、X/Y定位和在线转移系统,可以组合以使元件适应电路板设计。

  R

  Reflowsoldering(回流焊接):通过各个阶段,包括:预热、稳定/干燥、回流峰值和冷却,把表面贴装元件放入锡膏中以达到永久连接的工艺过程。

Repair(修理):恢复缺陷装配的功能的行动。

  Repeatability(可重复性):精确重返特性目标的过程能力。一个评估处理设备及其连续性的指标。

  Rework(返工):把不正确装配带回到符合规格或合约要求的一个重复过程。

  Rheology(流变学):描述液体的流动、或其粘性和表面张力特性,如,锡膏。

  S

  Saponifier(皂化剂):一种有机或无机主要成份和添加剂的水溶液,用来通过诸如可分散清洁剂,促进松香和水溶性助焊剂的清除。

  Schematic(原理图):使用符号代表电路布置的图,包括电气连接、元件和功能。

  Semi-aqueouscleaning(不完全水清洗):涉及溶剂清洗、热水冲刷和烘干循环的技术。

  Shadowing(阴影):在红外回流焊接中,元件身体阻隔来自某些区域的能量,造成温度不足以完全熔化锡膏的现象。

  Silverchromatetest(铬酸银测试):一种定性的、卤化离子在RMA助焊剂中存在的检查。(RMA可靠性、可维护性和可用性)

  Slump(坍落):在模板丝印后固化前,锡膏、胶剂等材料的扩散。

  Solderbump(焊锡球):球状的焊锡材料粘合在无源或有源元件的接触区,起到与电路焊盘连接的作用。

  Solderability(可焊性):为了形成很强的连接,导体(引脚、焊盘或迹线)熔湿的(变成可焊接的)能力。

  Soldermask(阻焊):印刷电路板的处理技术,除了要焊接的连接点之外的所有表面由塑料涂层覆盖住。

  Solids(固体):助焊剂配方中,松香的重量百分比,(固体含量)

  Solidus(固相线):一些元件的焊锡合金开始熔化(液化)的温度。

  Statisticalprocesscontrol(SPC统计过程控制):用统计技术分析过程输出,以其结果来指导行动,调整和/或保持品质控制状态。

  Storagelife(储存寿命):胶剂的储存和保持有用性的时间。

  Subtractiveprocess(负过程):通过去掉导电金属箔或覆盖层的选择部分,得到电路布线。

  Surfactant(表面活性剂):加入水中降低表面张力、改进湿润的化学品。

  Syringe(注射器):通过其狭小开口滴出的胶剂容器。

  T

  Tape-and-reel(带和盘):贴片用的元件包装,在连续的条带上,把元件装入凹坑内,凹坑由塑料带盖住,以便卷到盘上,供元件贴片机用。

Thermocouple(热电偶):由两种不同金属制成的传感器,受热时,在温度测量中产生一个小的直流电压。

  TypeI,II,IIIassembly(第一、二、三类装配):板的一面或两面有表面贴装元件的PCB(I);有引脚元件安装在主面、有SMD元件贴装在一面或两面的

  混合技术(II);以无源SMD元件安装在第二面、引脚(通孔)元件安装在主面为特征的混合技术(III)。

  Tombstoning(元件立起):一种焊接缺陷,片状元件被拉到垂直位置,使另一端不焊。

  U

  Ultra-fine-pitch(超密脚距):引脚的中心对中心距离和导体间距为0.010”(0.25mm)或更小。

  V

  Vapordegreaser(汽相去油器):一种清洗系统,将物体悬挂在箱内,受热的溶剂汽体凝结于物体表面。

  Void(空隙):锡点内部的空穴,在回流时气体释放或固化前夹住的助焊剂残留所形成。

  Y

  Yield(产出率):制造过程结束时使用的元件和提交生产的元件数量比率。


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