现代电子元件装配技术第一章表面贴装技术概述一、什么表面贴装技术表面贴装技术，是使用自动组装设备将表面贴装元器件贴装和焊接到印刷电路板表面指定位置的一种电子装联技术，简称SMT(Surface Mount Technology)二、表面贴装技术的内涵表面贴装技术是一门涉及微电子、精密机械、自动控制、焊接、精细化工、材料、检测、管理等多种专业和多门学科的系统工程。
表面贴装技术的重要基础之一是表面贴装元器件，其发展需求和发展程度也是主要受表面贴装元器件发展水平的制约。
表面贴装技术从20世纪60、70开始出现，并逐渐发展起来。
三、表面贴装技术的基本组成表面贴装技术是一项复杂的系统工程，它主要包含表面组装元器件、表面贴装电路板、材料、组装工艺、组装设计、检测技术、组装和检测设备、控制和管理等技术。
SMT的主要组成部分设计——结构尺寸、端子形式、耐焊接热等(1)表面贴装元器件制造——各种元器件的制造技术包装——编带式、棒式、散装等(2)表面贴装电路板——单(多)层PCB、陶瓷、瓷釉金属板等(3)组装设计——电设计、热设计、元器件布局、基板图形布线设计等组装材料——粘接剂、焊锡膏、助焊剂、清洁剂等(1)组装工艺组装技术——各种组装设备的工艺参数控制技术包装——编带式、托盘示、棒式、散装等四、表面贴装技术的优缺点1.传统的通孔插装技术(THT)通孔插装技术，是一种将元器件的引脚插入印刷电路板的通孔中，然后在电路板的引脚伸出面上进行焊接的电子装联技术，简称THT(Through Hole Packaging Technology)优点：工艺简单，可手工焊接，可用于高电压、强电流电路板的装联缺点：体积大，重量大，难以实现双面组装2.表面贴装技术的优缺点优点：组装密度高，体积小，重量轻，功耗小缺点：使用专用设备组装，设备成本投入高，工艺复杂五、典型表面贴装生产流程第二章表面贴装元器件表面贴装元件(SMC，Surface Mount Component)表面贴装器件(SMD，Surface Mount Device)表面贴装元器件的包装方式一、表面贴装元件(SMC)1.电阻器(Resistance)2.电容器(Capacity)3.电感器(Inductance)特点：微小型化、无引脚(或扁平、短小引脚)，适合在印刷电路板表面组装。
1.电阻器(Resistance)从封装方式来分可分成a. Chip矩形片式元件一般标出数值，黑底白字，以三位数据为主例如：470代表47×10E0＝47欧姆b. Melf圆柱型元件c. 电阻网络(已SOP小型扁平封装为主)SOP 小型扁平封装(Small Outline Package)d. 可调电阻2.电容器(Capacity)以材料或结构来分，可分成片式瓷介电容器，MLC(Multilayer Ceramic Capacity)，独石电容器钽电解电容器铝电解电容器从封装方式来分可分成a. Chip矩形片式元件一般没有标出数值，多数没有极性b. Melf圆柱型元件c.片式钽电解电容器比片式瓷介电容器厚，多数标出极性d.片式铝电解电容器e.可调电容器3.电感器(Inductance)从封装方式来分可分成a. Chip矩形片式元件一般没有标出数值，多数没有极性二、表面贴装器件(SMD)1. SOD小型二极管(Small Outline Diode)2. SOT小型晶体管(Small Outline Transistor)3. SOP小型扁平封装(Small Outline Package)4. QFP四边扁平封装器件(Quad Flat Package)5. PLCC塑封有引线芯片载体(Plastic Leaded Chip Carrier)6. BGA球形栅格阵列(Ball Grid Array)主要分成三种类型：塑料球形栅格阵列(PBGA，Plastic Ball Grid Array)陶瓷球形栅格阵列(CBGA，Ceramic Ball Grid Array)陶瓷柱栅格阵列(CCGA，Ceramic Column Grid Array)三、表面贴装元器件的包装方式主要分成四种包装方式1. 编带包装(Tape)适用于Chip、Melf、SOP等小型元器件2. 托盘包装(Tray)适用于SOP、QFP、BGA等较大型的元器件3. 棒式包装(Stick)适用于DIP、SOP等元元件4. 散装(Bulk)适用于SOT等元器件第三章表面贴装材料焊锡膏(Solder Paste)助焊剂(Flux)贴装胶清洗剂其它材料一、焊锡膏(Solder Paste)焊锡膏是由合金焊料粉末和糊状助焊接剂均匀混合而成的浆料或膏状体。
1.焊锡膏的化学组成焊锡膏主要由合金焊料粉末和助焊剂组成。
其中合金焊料粉末占总重量的85%-90%，助焊剂占15%-20%。
a. 合金焊料粉末根据合金焊料粉末的金属成分不同，主要分成有铅焊料和无铅焊料。
表3-1 焊锡膏的组成和功能表3-2 合金焊料温度b. 助焊剂通过助焊剂中活性剂的作用，能清除被焊材料表面以及合金粉末本身的氧化膜，使焊料迅速扩散并附着在被焊金属表面。
助焊剂的组成对焊膏的扩展性、润湿性、塌陷、粘度变化、清洗性质、焊珠飞溅及储存寿命均有较大影响。
c. 焊锡膏的储存与使用储存：在0－4ºC低温储存有效时间：约半年(越快使用越好)使用：先在常温下密封解冻，使用前均匀搅拌。
二、助焊剂(Flux)助焊剂通常以松香作为基体，包括活性剂、成模物质、添加剂和溶剂等。
助焊剂的主要功能a. 除去焊接表面的氧化物b. 防止焊接时焊料和焊接表面的再氧化c. 降低焊料的表面张力d. 有利于热量传递到焊接区三、贴装胶表面贴装胶通常由基体树脂、固化剂和固化促进剂、增韧剂和填料组成。
粘装胶的主要作用是起到粘接、定位和密封作用。
1. 贴装胶的化学组成a. 基体树脂是贴装胶的核心，一般用环氧树脂和丙烯酸酯类聚合物。
b. 固化剂和固化促进剂常用的固化剂和固化促进剂为双氰胺、三氟化硼－胺络合物、咪唑类衍生物等。
c. 增韧剂常用的增韧剂有邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、液体丁腈橡胶和聚硫橡胶等。
d. 填料加入填料后可提高贴装胶的电绝缘性能和耐高温性能。
常用的填料有硅微粉、碳酸钙、膨润土、白碳黑、硅藻土、钛白粉、铁红和碳黑。
2. 贴装胶的分类a. 按基体材料分，有环氧树脂和聚丙烯两大类b. 按功能分，有结构型、非结构型和密封型c. 按化学性质分，有热固型、热塑型、弹性型和合成型d. 按使用方法分，有针式、注射式、丝网漏印等方式的贴装胶四、清洗剂常用的清洗剂有CFC－113(三氟三氯乙烷)和甲基氯仿作为清洗剂的主体材料。
五、其它材料a. 阻焊剂在阻焊剂中采用的基体树脂有环氧丙烯酸酯、丙烯酸聚氨酯、聚酯丙烯酸酯和有机硅丙酸酯。
b. 防氧化剂c. 插件胶第四章表面贴装电路板表面贴装电路板的特点SMB的结构可制造性设计一、表面贴装电路板的特点印刷电路板是一种附着于绝缘基材表面，用于连接电子元器件(包括屏蔽元件)的导电图形，简称PCB(Print Circuit Board)。
专用于SMT的PCB(Print Circuit Board，印刷电路板)专称为SMB。
特点：SMB比传统的PCB板的电路图形设计要高，其主要特点是：高密度、小孔径、多层数、高板厚/孔径比、优秀的运输特性、高平整光洁度和尺寸稳定性等。
二、SMB的结构SMB一般由基板材料、导体材料和阻焊层三部分组成。
1. 基板材料SMB的基板材料主要有无机材料和有机材料两大类。
无机材料主要指陶瓷电路基板，有机材料中最常用环氧玻璃纤维基板。
a.陶瓷基板材料陶瓷电路基板的基板材料是95％的氧化铝，在要求基板强度很高的情况下，可采用99％的纯氧化铝。
b.环氧玻璃纤维电路基板环氧玻璃纤维电路基板由环氧树脂和玻璃纤维组成，它结合了玻璃纤维强度好和环氧树脂韧性好的优点，故具有良好的强度和延展性，它有单面、双面和多层之分。
日常生产中多数采用FR-4的环氧玻璃纤维作为电路板的基板材料。
2.导体材料常用的导体材料有铜、铝、金等。
为提高导体材料与基板之间的附着力，常采用过渡层(亦称打底)材料，如铬(Cr)、镍(Ni)、钛(Ti)等。
过渡层厚度一般为50-60nm，导体层厚度一般为100-200nm。
3.阻焊层在印刷电路板上涂覆阻焊层的目的是防止邻近布线和焊盘间焊锡连桥，保护电路板免受机械损伤和污染。
三、可制造性设计DFM(Design for Manufacturing)，可制造性设计，就是研究产品本身的物理设计与制造系统各部分之间的相互关系，并把它用于生产设计中以便将整个制造系统融合在一起进行总体优化，是保证PCB设计质量的最有效的方法。
DFM从产品开发设计时就考虑到可制造性，使设计和制造之间紧密联系，实现从设计到制造一次成功的目的。
HP公司DFM统计调查表明：产品总成本60%取决于产品的最初设计，75%的制造成本取决与设计说明和设计规范，70-80%的生产缺陷是由于设计原因造成的。
3.1. DFM的优点DFM具有缩短开发周期、降低成本、提高产品质量等优点，是企业产品取得成功的途径。
a. 有利于制造程序的标准化DFM规范在企业内外部起到了一个良好的桥梁，它把设计、制造和产品部门有机地联系起来，同时可以达到生产测试设备的标准化。
b. 有利于技术转移，简化产品转移流程企业一般外包，则企业与OEM、EMS/CM之间的有效沟通非常必要。
具有良好可制造性的产品与OEM、EMS/CM间实现平滑的技术转移和过渡，快速组织生产。
Electronic Manufacturing Services电子设备制造厂商(EMS)Contract Manufacturers签约厂商(CM)Original Equipment Manufacturers原始设备制造厂商(OEM)Electronic Components Manufacturers电子元器件制造厂商(ECM)c. 降低新工艺引进成本，减少测试工艺开发的庞大费用d. 节约成本，改善供货能力低成本、高产出、良好的供货能力，同时高可靠性是产品长期成本降低的基础。
如果产品的可制造性差，往往花费更多的人力、物力、财力达到目的，同时还付出延缓交货、失去市场等沉重代价。
e. 新产品开发及验证的基础没有DFM规范控制的产品，在产品开发的后期，甚至常常在批量生产阶段才会发现各种生产问题，此时又更改设计，无疑增加开发成本，延长产品推向市场的时间，失去主动权。
3.2. PCB设计印刷电路板设计也称为印刷板排版设计，目前基本通过计算机辅助的方法使用CAD软件来实现。
PCB设计质量是衡量表面组装技术水平的重要标志，是保证表面组装质量的首要条件之一。