SMT--表面组装技术知识概述
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SMT--表面组装技术知识概述
• 第3章 • 表面组装印制版的设计与制造
SMB（～board）
（1）表面贴装对PCB的要求 比THT 高一个数量级以上
·外观要求高 ·热膨胀系数小，导热系数高 ·耐热性要求 ·铜箔的粘合强度高 ·抗弯曲强度： ·电性能要求：介电常数，绝缘性能 ·耐清洗
对SMB性能要求高
• 若tanδ增大，介质吸收波长和热，损失大，在高频下这种关系就更 加明显，它直接影响高频传输信号的效率。
• 总之，ε和tanδ是评估SMB基材电气性能的重要参数，当电路的工作 频率大于1GHz时通常要求基材的ε＜3.5，tanδ＜0.02。此外，评估基材 电气性能指标的还有抗电强度、绝缘电阻，抗电弧性能等。
克服或消除金属化孔中的铜层开裂的措施：
• ①凹蚀工艺，以增强金属化孔壁与多层板的结合力； • ②适当控制多层板的层数，目前主张使用8～10层，使金属孔的 • 径深比控制在1：3左右，这是最保险的径深比，目前最常见的径深比是
1：6左右； • ③使用CTE相对小的材料或者用CTE性能相反的材料叠加使用， • 使SMB整体的CTE减小； • ④在SMB制造工艺上，采用盲孔和埋孔技术，如图3-6所示，以 • 达到减小径深比的目的。盲孔是指表层和内部某些分层互连，无须贯 • 穿整个基板，减小了孔的深度；埋孔则仅是内部分层之间的互连，可 • 使孔的深度进一步减小。尽管盲孔和埋孔在制作时难度大，但却大大提
• 当PCB的ε增大时，电路信号的传输速度V降低。例如，聚四氯乙烯基 板的ε为2.6～3，环氧基板的ε为4.5～4.9，前者比后者低35%～47%，若 采用前者制作SMB，则其信号速度比后者要快40%。
• 此外，若从信号损失角度来分析，电介质材料在交变电场的作用下 会因发热而消耗能量，通常用介质损耗角正切(tanδ)表示,一般情况下 tanδ与ε成正比关系。
• 耐两次再流焊温度，并要求SMB变形小、不起泡，焊盘仍有优良的可焊 性，SMB表面仍有较高的光洁度。
•
5.平整度高
•
SMB要求很高的平整度，以便SMD引脚与SMB焊盘密切配合，
• SMB焊盘表面涂覆层不再使用Sn／Pb合金热风整平工艺，而是采用
• 镀金工艺或者预热助焊剂涂覆工艺。
PCB基材质量参数
高了SMB的可靠性。
• 3.耐热性
• 某些工艺过程中SMB需经两次再流焊，因而经过一次高温后， 仍然要求保持板间的平整度，方能保证二次贴片的可靠性;而SMB焊 盘越来越小，焊盘的粘结强度相对较小，若SMB使用的基材耐热性 高，则焊盘的抗剥强度也较高，一般要求SMB能具有2500C／50s的 耐热性。
• 任何材料受热后都会膨胀，高分子材料的CTE通常高于无机材料，当 膨胀应力超过材料承受限度时，会对材料产生损坏。用于SMB的多层板 是由几片单层“半固化树脂片”热压制成的，冷却后再在需要的位置上钻 孔并进行电镀处理，最后生成电镀通孔－－金属化孔，金属化孔制成后 ，也就实现了SMB层与层之间的互连。一般金属化孔的孔壁仅在25μm 厚左右，且铜层致密性不会很高。
•
由于SMD器件引脚多且短，器件本体与PCB之间的CTE不一
• 致。由于热应力而造成器件损坏的事情经常会发生，因此要求SMD基材 的CTE应尽可能低，以适应与器件的匹配性，如今，CSP、FC等芯片级的 器件已用来直接贴装在SMB上，这就对SMB的CTE提出了更高的要求。
•
4.耐高温性能好
•
SMT焊接过程中，经常需要双面贴装元器件，因此要求SMB能
• 2.小孔径
• 单面PCB中的过孔主要用来插装元器件，而在SMB中大多数金
• 属化孔不再用来插装元器件，而是用来实现层与层导线之间的互连。
• 目前SMB上的孔径为Φ0.46～Φ0.3mm，并向Φ0.2～Φ0.1mm方
• 向发展，与此同时，出现了以盲孔和埋孔技术为特征的内层中继孔。
•
3.热膨胀系数(CTE)低
SMB的特点
•
1.高密度
•
由于有些SMD器件引脚数高达100～500条之多，引脚中心距
• 已由1.27mm过渡到0.5mm，甚至0.3mm，因此SMB要求细线、窄间距，线 宽从0.2～0.3mm缩小到0.15mm、0.1mm甚至0.05mm，2.54mm网格之间 已由过双线已发展到过3根导线,最新技术已达到过6根导线，细线、窄间 距极大地提高了PCB的安装密度。
temperture，简称Tg)。玻璃化转变温度是聚合物特有的性能,除了陶瓷基
板外，几乎所有的层压板都含有聚合物，因此，它是选择基板的—个关键
参数。
2.热膨胀系数(CTE)
• 热膨胀系数(CoΒιβλιοθήκη Baidufficient of Thermal Expansion CTE) 是指每单位温度变 化所引发的材料尺寸的线性变化量。
• 4.电气性能
• 由于无线通信技术向高频化方向发展，对SMB的高频特性要求 更加提高，特别是移动通信系统的扩增，所用的频率也由短波带 (300M～1GHz)逐渐进入微波带(1～3GHz)。频率的增高会导致基材 的介电常数(ε)增大。通常电路信号的传输速度V (m／s)与ε有关：
V K C
• 其中，K为常数，C为光速，ε为PCB的介电常数。
• 对于多层板结构的SMB来说，其长、宽方向的CTE与厚度方向的CTE 存在差异性。因此当多层板焊接受热时，层压材料、玻璃纤维和铜层之 间在厚度方向的热膨胀系数不一致，其热应力就会作用在金属化孔的孔 壁上，从而引发金属化孔中的铜层开裂，发生故障，如图3-5所示。
图3-5 热应力对金属化孔壁的作用 a)多层板室温下无应力，金属化孔完好 b)高温下热应力作用在金属化孔上
•
1.玻璃化转变温度(Tg)
•
玻璃化转变温度(Tg)是指PCB材质在一定温度条件下，基材结构发生
变化的临界温度。在这个温度之下基材是硬而脆的，即类似玻璃的形态，
通常称之为玻璃态;若在这个温度之上，材料会变软，呈橡胶样形态，称
之为橡胶态或皮革态，这时它的机械强度将明显变低。
•
这种决定材料性能的临界温度称为玻璃化转变温度(glass transtion
• 5.平整度
• SMB要求很高的平整度，以使SMD引脚与SMB焊盘密切配合。SMB焊 盘表面涂覆层不仅使用Sn／Pb合金热风整平工艺，而且大量采用镀金工 艺或者预热助焊剂涂覆工艺。
• 第3章 • 表面组装印制版的设计与制造
SMB（～board）
（1）表面贴装对PCB的要求 比THT 高一个数量级以上
·外观要求高 ·热膨胀系数小，导热系数高 ·耐热性要求 ·铜箔的粘合强度高 ·抗弯曲强度： ·电性能要求：介电常数，绝缘性能 ·耐清洗
对SMB性能要求高
• 若tanδ增大，介质吸收波长和热，损失大，在高频下这种关系就更 加明显，它直接影响高频传输信号的效率。
• 总之，ε和tanδ是评估SMB基材电气性能的重要参数，当电路的工作 频率大于1GHz时通常要求基材的ε＜3.5，tanδ＜0.02。此外，评估基材 电气性能指标的还有抗电强度、绝缘电阻，抗电弧性能等。
克服或消除金属化孔中的铜层开裂的措施：
• ①凹蚀工艺，以增强金属化孔壁与多层板的结合力； • ②适当控制多层板的层数，目前主张使用8～10层，使金属孔的 • 径深比控制在1：3左右，这是最保险的径深比，目前最常见的径深比是
1：6左右； • ③使用CTE相对小的材料或者用CTE性能相反的材料叠加使用， • 使SMB整体的CTE减小； • ④在SMB制造工艺上，采用盲孔和埋孔技术，如图3-6所示，以 • 达到减小径深比的目的。盲孔是指表层和内部某些分层互连，无须贯 • 穿整个基板，减小了孔的深度；埋孔则仅是内部分层之间的互连，可 • 使孔的深度进一步减小。尽管盲孔和埋孔在制作时难度大，但却大大提
• 当PCB的ε增大时，电路信号的传输速度V降低。例如，聚四氯乙烯基 板的ε为2.6～3，环氧基板的ε为4.5～4.9，前者比后者低35%～47%，若 采用前者制作SMB，则其信号速度比后者要快40%。
• 此外，若从信号损失角度来分析，电介质材料在交变电场的作用下 会因发热而消耗能量，通常用介质损耗角正切(tanδ)表示,一般情况下 tanδ与ε成正比关系。
• 耐两次再流焊温度，并要求SMB变形小、不起泡，焊盘仍有优良的可焊 性，SMB表面仍有较高的光洁度。
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5.平整度高
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SMB要求很高的平整度，以便SMD引脚与SMB焊盘密切配合，
• SMB焊盘表面涂覆层不再使用Sn／Pb合金热风整平工艺，而是采用
• 镀金工艺或者预热助焊剂涂覆工艺。
PCB基材质量参数
高了SMB的可靠性。
• 3.耐热性
• 某些工艺过程中SMB需经两次再流焊，因而经过一次高温后， 仍然要求保持板间的平整度，方能保证二次贴片的可靠性;而SMB焊 盘越来越小，焊盘的粘结强度相对较小，若SMB使用的基材耐热性 高，则焊盘的抗剥强度也较高，一般要求SMB能具有2500C／50s的 耐热性。
• 任何材料受热后都会膨胀，高分子材料的CTE通常高于无机材料，当 膨胀应力超过材料承受限度时，会对材料产生损坏。用于SMB的多层板 是由几片单层“半固化树脂片”热压制成的，冷却后再在需要的位置上钻 孔并进行电镀处理，最后生成电镀通孔－－金属化孔，金属化孔制成后 ，也就实现了SMB层与层之间的互连。一般金属化孔的孔壁仅在25μm 厚左右，且铜层致密性不会很高。
•
由于SMD器件引脚多且短，器件本体与PCB之间的CTE不一
• 致。由于热应力而造成器件损坏的事情经常会发生，因此要求SMD基材 的CTE应尽可能低，以适应与器件的匹配性，如今，CSP、FC等芯片级的 器件已用来直接贴装在SMB上，这就对SMB的CTE提出了更高的要求。
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4.耐高温性能好
•
SMT焊接过程中，经常需要双面贴装元器件，因此要求SMB能
• 2.小孔径
• 单面PCB中的过孔主要用来插装元器件，而在SMB中大多数金
• 属化孔不再用来插装元器件，而是用来实现层与层导线之间的互连。
• 目前SMB上的孔径为Φ0.46～Φ0.3mm，并向Φ0.2～Φ0.1mm方
• 向发展，与此同时，出现了以盲孔和埋孔技术为特征的内层中继孔。
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3.热膨胀系数(CTE)低
SMB的特点
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1.高密度
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由于有些SMD器件引脚数高达100～500条之多，引脚中心距
• 已由1.27mm过渡到0.5mm，甚至0.3mm，因此SMB要求细线、窄间距，线 宽从0.2～0.3mm缩小到0.15mm、0.1mm甚至0.05mm，2.54mm网格之间 已由过双线已发展到过3根导线,最新技术已达到过6根导线，细线、窄间 距极大地提高了PCB的安装密度。
temperture，简称Tg)。玻璃化转变温度是聚合物特有的性能,除了陶瓷基
板外，几乎所有的层压板都含有聚合物，因此，它是选择基板的—个关键
参数。
2.热膨胀系数(CTE)
• 热膨胀系数(CoΒιβλιοθήκη Baidufficient of Thermal Expansion CTE) 是指每单位温度变 化所引发的材料尺寸的线性变化量。
• 4.电气性能
• 由于无线通信技术向高频化方向发展，对SMB的高频特性要求 更加提高，特别是移动通信系统的扩增，所用的频率也由短波带 (300M～1GHz)逐渐进入微波带(1～3GHz)。频率的增高会导致基材 的介电常数(ε)增大。通常电路信号的传输速度V (m／s)与ε有关：
V K C
• 其中，K为常数，C为光速，ε为PCB的介电常数。
• 对于多层板结构的SMB来说，其长、宽方向的CTE与厚度方向的CTE 存在差异性。因此当多层板焊接受热时，层压材料、玻璃纤维和铜层之 间在厚度方向的热膨胀系数不一致，其热应力就会作用在金属化孔的孔 壁上，从而引发金属化孔中的铜层开裂，发生故障，如图3-5所示。
图3-5 热应力对金属化孔壁的作用 a)多层板室温下无应力，金属化孔完好 b)高温下热应力作用在金属化孔上
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1.玻璃化转变温度(Tg)
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玻璃化转变温度(Tg)是指PCB材质在一定温度条件下，基材结构发生
变化的临界温度。在这个温度之下基材是硬而脆的，即类似玻璃的形态，
通常称之为玻璃态;若在这个温度之上，材料会变软，呈橡胶样形态，称
之为橡胶态或皮革态，这时它的机械强度将明显变低。
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这种决定材料性能的临界温度称为玻璃化转变温度(glass transtion
• 5.平整度
• SMB要求很高的平整度，以使SMD引脚与SMB焊盘密切配合。SMB焊 盘表面涂覆层不仅使用Sn／Pb合金热风整平工艺，而且大量采用镀金工 艺或者预热助焊剂涂覆工艺。