表面贴装技术介绍

•印刷 •注射滴涂
•高速机 •多功能高精机 •异形专用机 •手工贴片
•.红外 •热风 •热风加红外 •气相再流焊
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2. 再流焊原理
• 37Pb/63Sn铅锡焊膏再流焊温度曲线
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从温度曲线分析再流焊的原理：当PCB进入升温区 （干燥区）时，焊膏中的溶剂、气体蒸发掉，焊膏软 化、塌落、覆盖了焊盘，将焊盘、元件焊端与氧气隔 离；PCB进入保温区时，使PCB和元器件得到充分的预 热，以防PCB突然进入焊接高温区而损坏PCB和元器件 ；在助焊剂活化区，焊膏中的助焊剂润湿焊盘、元件 焊端，并清洗氧化层；当PCB进入焊接区时，温度迅速 上升使焊膏达到熔化状态，液态焊锡润湿PCB的焊盘、 元件焊端，同时发生扩散、溶解、冶金结合，漫流或 回流混合形成焊锡接点；PCB进入冷却区，使焊点凝固 。此时完成了再流焊。
会降低焊膏黏度，湿度过大时焊膏会吸收空气中的水分，
湿度过小时会加速焊膏中溶剂的挥发，环境中灰尘混入焊
膏中会使焊点产生针孔。
•
（一般要求环境温度23±3℃，相对湿度45~70%）
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从以上分析中可以看出，影响印刷质量的因素 非常多，而且印刷焊膏是一种动态工艺。 ① 焊膏的量随时间而变化，如果不能及时添加焊 膏的量，会造成焊膏漏印量少，图形不饱满。 ② 焊膏的黏度和质量随时间、环境温度、湿度、 环境卫生而变化； ③ 模板底面的清洁程度及开口内壁的状态不断变 化；
再流焊工艺控制
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内容
1. 再流焊定义 2. 再流焊原理 3. 再流焊工艺特点 4. 再流焊的工艺要求 5. 影响再流焊质量的因素
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1. 再流焊定义
• 再流焊Reflow soldring，通过重新熔化预先分 配到印制板焊盘上的膏状软钎焊料，实现表面组装 元器件焊端或引脚与印制板焊盘之间机械与电气连 接的软钎焊。
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•
(a) 垂直开口
(b) 喇叭口向下 (c) 喇叭口向上
•
易脱模
易脱模
脱模差
• 图1-5 模板开口形状示意图
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• (d) 印刷方式
•
①单向印刷（刮刀只能作一个方向印刷）
•
单向印刷时有一块刮刀是印刷用的，另一块刮刀是
作为回料用的；
•
②双向印刷
•
双向印刷时两块刮板进行交替往返印刷。
• 录象机 •电子照相机
•器 件 •电子管
•晶体管
•集成电路 •大规模集成电路
•元 件
•带引线的 •大型元件
• 轴向引线 •小型化元件
•整形引线的 •小型化元件
•表面贴装元件 • SMC
•组装技术
•札线，配线, •手工焊接
•半自动插 •装浸焊接
•自动插装 •表面组装自动贴 •波峰焊接 • 装和自动焊接
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SMT关键工序的工艺控制
1.印刷工艺 2.贴装元件工艺 3.焊接原理和再流焊工艺
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一.印刷焊膏工艺
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印刷焊膏是SMT的关键工序
• 印刷焊膏是保证SMT质量的关键工序。目 前一般都采用模板印刷。
• 据资料统计，在PCB设计正确、元器件和 印制板质量有保证的前提下，表面组装质量 问题中有70%的质量问题出在印刷工艺。
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4. 影响印刷质量的主要因素
a 首先是模板质量——模板印刷是接触印刷，因此模板 厚度与开口尺寸确定了焊膏的印刷量。焊膏量过多会产生 桥接，焊膏量过少会产生焊锡不足或虚焊。模板开口形状 以及开口是否光滑也会影响脱模质量。
•
b 其次是焊膏质量——焊膏的黏度、印刷性（滚动性、
转移性）、触变性、常温下的使用寿命等都会影响印刷质
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• b 位置准确——元器件的端头或引脚均和焊盘图形要尽量 对齐、居中，还要确保元件焊端接触焊膏图形。
•
两个端头的Chip元件自定位效应的作用比较大，贴装
时元件宽度方向有3/4以上搭接在焊盘上,长度方向两个端
头只要搭接到相应的焊盘上并接触焊膏图形，再流焊时就
能够自定位，但如果其中一个端头没有搭接到焊盘上或没
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•
•关键技术——各种SMD的开发与制造技术 •片时元器件 •产品设计——结构设计，端子形状，尺寸精度，可焊型
•包装——盘带式，管装式，散装式
•贴装材料 •焊锡膏与无铅焊料 •黏接剂/贴片胶
•助焊剂
•导电胶
表 面
•基板材料：有机玻璃纤维，陶瓷板，合金板 •贴装印制板 •电路图形设计：图形尺寸设计，工艺型设计
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了解印刷原理，提高印刷质量
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1. 印刷焊膏的原理
• 焊膏和贴片胶都是触变流体，具有粘性。当刮刀以 一定速度和角度向前移动时，对焊膏产生一定的压 力，推动焊膏在刮板前滚动，产生将焊膏注入网孔 或漏孔所需的压力，焊膏的粘性摩擦力使焊膏在刮 板与网板交接处产生切变，切变力使焊膏的粘性下 降，使焊膏顺利地注入网孔或漏孔。
•防静电 •生产管理 •设备：印刷机，贴片机，焊接设备，清洗设备(在较早的工艺中使用），检测设备，维修设备
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•通常先作B 面
•印刷锡 高
•再作A面
•贴装元 件
•再流焊
•翻转
•印刷锡 高
•贴装元 件
•再流焊
•翻转
•双面再流焊工艺
•A面布有大型IC器件
•清洗
•B面以片式元件为主
•充分利用 PCB空间，实现安装面积最小化，工艺控制复杂，要求严格
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•Surface mount
•与传统工艺相比SMT的特点：
•Through-hole
•高密度 •高可靠 •低成本 •小型化 •生产的自动化
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类型
元器件 基板
焊接方法 面积 组装方法 自动化程度
THT(Through Hole Technology)
双列直插或DIP,针阵列PGA 有引线电阻，电容
量。
•
c 印刷工艺参数——刮刀速度、刮刀压力、刮刀与网
板的角度以及焊膏的黏度之间都存在一定的制约关系，因
此只有正确控制这些参数，才能保证焊膏的印刷质量。
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•
d 设备精度方面——在印刷高密度窄间距产品时，印
刷机的印刷精度和重复印刷精度也会起一定的作用。
•
e 环境温度、湿度、以及环境卫生——环境温度过高
组
•锡膏精密印刷工艺
装 技 术
•装联工艺
•涂布工艺
•贴片胶精密点涂工艺及固化工艺 •纯片式元件贴装，单面或双面
•贴装方式 •SMD与通孔元件混装，单面或双面
•贴装工艺：最优化编程
•波峰焊 •助焊剂涂布方式：发泡，喷雾
•焊接工艺
•双波峰，0型波，温度曲线的设定
•再流焊：红外热风式，N2保护再流焊，汽相焊，激光焊，通孔器件再流焊 •清洗技术：清洗剂，清洗工艺 •检测技术：焊点质量检测，在现测试，功能检测
•再流焊
•锡膏——再流焊工艺
•简单，快捷
•清洗
•涂敷粘接 剂
•红外加 热
•表面安装元 件
•固
化
•翻
•插通孔元
转
件
•贴片——波峰焊工艺
•价格低廉，但要求设备多，难以实现高密度组装
•波峰 焊
•清洗
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•印刷机
•贴片机
•AOI（自动光学检测仪）
•回流焊
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SMT关键工序的工艺控制
国MPM公司推出的刮刀旋转45°以及密封式ProFlow（捷
流）导流包印刷技术。最近日本Minami公司和Hitachi公
司相继推出了单向旋转和双向密闭型印刷技术，见图2-8。
这些新技术适合免清洗、无铅焊接、高密度、高速度印
刷的要求。
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(a)传统开放式 (b)单向旋转式 (c)固定压入式 (d) 双向密闭型 • 图2-8 各种不同形式的印刷技术示意图
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3. 再流焊工艺特点
• 自定位效应（self alignment）—当元器件贴放位 置有一定偏离时，由于熔融焊料表面张力作用，当 其全部焊端或引脚与相应焊盘同时被润湿时，在表 面张力作用下，自动被拉回到近似目标位置的现象 ；
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自定位效应（self alignment）
•常用于密集型或超小型电子产品，如 手机
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•先作A面：
•印刷锡 高
•贴装元 件
•再流焊
•再作B面：
•点贴片 胶
•贴装元 件
•插通孔元件后再过波峰 焊：
•插通孔元件
•波峰 焊
•混合安装工艺
•多用于消费类电子产品的组装
•加热固 化
•翻转 •翻转 •清洗
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•印刷锡 高
•贴装元 件
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•
传统的印刷方式——都是开放式印刷，焊膏暴露在
空气中，在刮刀的推动下在模板表面来回滚动。有单向
印刷和双向印刷两种印刷方式。
•
新型的印刷方式——随着SMT向高密度、窄间距、无
铅焊接的发展，对印刷精度、速度以及印刷质量有了进
一步的要求。印刷设备和技术也在不断地改进和发展。
出现了各种密封式的印刷技术。最初有英国DEK公司和美
有接触焊膏图形，再流焊时就会产生移位或吊桥；
•
正确
不正确
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C.贴片压力（吸嘴高Biblioteka Baidu）
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2.贴片原理
• 1. MARK点定位 • 2.以原点为（0，0）坐标，其它元器件以
CAD为坐标 • 3.贴片机根据相关坐标进行贴片，目前我
们使用的贴片机精度为±0.05mm
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• 刮板
焊膏
• 模板 • PCB • a焊膏在刮板前滚动前进 b产生将焊膏注入漏孔的压力 c切变力使焊膏注
入漏孔
•
X
•
•
Y
F
•
刮刀的推动力F可分解为
•
推动焊膏前进分力X和
•
将焊膏注入漏孔的压力Y
•
d焊膏释放（脱模）
• 图1-3 焊膏印刷原理示意图 表面贴装技术介绍
焊膏在刮板前滚动，才能产生将焊膏注入开口的压 力
……
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印刷缺陷举例
•错位
•塌边
•粘连
•少印
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二. 贴装元器件工艺
1.保证贴装质量的三要素 2.贴片原理
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1. 保证贴装质量的三要素
• a 元件正确 • b 位置准确 • c 压力（贴片高度）合适。
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• a 元件正确——要求各装配位号元器件的类型、 型号、标称值和极性等特征标记要符合产品的 装配图和明细表要求，不能贴错位置；
倍以上，厚膜电路，薄膜电路，
0.5mm网格或更细
波峰焊
•再流焊
大
小，缩小比约1：3~1：10
穿孔插入
表面安装----贴装
自动插件机
自动贴片机，生产效率高
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•电子元器件和组装技术的发展
•年 代 •代表产品
•电子管 •收音机
•60 年 代 •黑白电视机
•70 年 代 •彩色电视机
•80 年 代
• (c) 开口壁的形状和光滑度：开口壁光滑、喇叭口向下或 垂直时焊膏释放顺利。
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•开 口 壁 面 积 A
•开口面积B
•PC B
图1-4 放大后的焊膏印刷脱模示意图 Ft—焊膏与PCB焊盘之间的粘合力与开口面积、焊膏黏度有关 Fs—焊膏与开口壁之间的摩檫阻力与开口壁面积、光滑度有关 A——焊膏与模板开口壁之间的接触面积； B——焊膏与PCB焊盘之间的接触面积(开口面积)
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2020/12/6
表面贴装技术介绍
•SMT(Surface Mount Technology)的英文缩写，中文意思是 • 表面贴装技术 。是新一代电子组装技术，它将传统的 •电子元器件压缩成为体积只有几十分之一的器件。 • 表面安装不是一个新的概念，它源于较早的工艺，如 •平装和混合安装。 • 电子线路的装配，最初采用点对点的布线方法，而且 •根本没有基片。第一个半导体器件的封装采用放射形的引 •脚，将其插入已用于电阻和电容器封装的单片电路板的通 •孔中。50年代，平装的表面安装元件应用于高可靠的军方， •60年代，混合技术被广泛的应用，70年代，受日本消费类 •电子产品的影响，无源元件被广泛使用，近十年有源元件 •被广泛使用。
•再流焊前
•再流焊中
•再流焊后
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• 刮板
焊膏
•焊膏滚动
•印刷时焊膏填充模板开口的情况
•脱模
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2. 影响焊膏脱模质量的因素
• (a) 模板开口尺寸：开口面积B与开口壁面积A比＞0.66时 焊膏释放（脱模）顺利。 面积比＞0.66，焊膏释放体积百分比＞80% 面积比＜0.5，焊膏释放体积百分比＜ 60%
• (b) 焊膏黏度：焊膏与PCB焊盘之间的粘合力Fs＞焊膏与开 口壁之间的摩擦力Ft时焊膏释放顺利。
SMT(Surface Mount Technology)
SOIC,SOT,SSOIC,LCCC,PLCC ,QFP,PQFP,片式电阻电容
印制电路板，2.54mm网格，
印制电路板，1.27mm网格或更细， 导电孔仅在层与层互连调用
Φ0.8mm~0.9mm通孔
（ Φ0.3mm~0.5mm），布线密度高2