SMB工艺和PCB制造基础知识

SMT(Surface mounting technology)是表面组装技术的英文缩写.它是一种直接将表面组装元件器件贴装,焊接到负责刷电路板表面规定位置的电路装联技术. 第一章 SMT综述 1.1 SMT的发展及特点

1. 电子技术发展的趋势: 智能化,多媒体化,网络化. 2. 集成电路发展要求:高密度化,高速化,标准化.

3. 表面组装技术发展趋势: 元器件越来越小,组装密度越来越大,组装难度越来越高.

4. SMT的优势: 实现微型化,信号传输速度高,高频特性好,自动化生产,减少材料,降低成本. 1.2 SMT的基本内容

1. SMT主要内容: 表面组装元器件， 电路基板, 组装设计, 组装工艺, 检测技术. 2. SMT技术: 涂敷,贴装,焊接,清洗,检测,返修技术.

3. SMT生产线: 上料装置,全自动印刷机,贴片机,自动检测仪,回流焊炉,在线测试仪,下料装置. 4. SMT基本工艺流程:

4.1 印刷:用焊锡膏印刷机将焊锡膏印到PCB焊盘上. 4.2 点胶:用点胶机将胶水滴到PCB固定位置.

4.3 贴装:用贴片机将表面组装元器件准确安装到PCB固定位置上. 4.4 贴片胶固化:用固化炉将贴片胶固化.

4.5 回流焊接:回流焊炉将焊锡膏融化,使元器件与PCB牢固粘接在一起. 4.6 清洗:用清洗机将组装好的PCB上面的助焊剂除去.

4.7 检测: 对焊SMA进行焊接质量和装配质量检测.(显微镜,ICT,AOI,X-Ray等.) 4.8 返修:用电烙铁,返修工作站对检测出故障的SMA进行返修. 5. SMT车间正常环境(符合GB73-84洁净厂房设计规范)

5.1 温度: 20-26

5.2 相对湿度: 40%-70% 5.3 噪声: <70DB

5.4 机器设备避免阳光直晒(因为配置有光电传感器)

5.5 防静电系统(防静电安全工作台,防静电腕带,防静电容器,防静电工作服,严禁易产生静电的杂物) 5.6 现场符合5S要求,有管理制度,检查,考核,记录. 第二章 SMT元器件

2.1 SMT元器件的特点和种类

1. SMC（surface mounted components 无源器件）SMD(surface mounted device 有源器件) 2. BGA(Ball Grid Array 球栅阵列结构) CSP(Chip Scale Package芯片尺寸封装) 3. 引脚(pin)就是从IC内部电路引出与外围电路的接线,所有引脚构成IC的接口. 4. 元器件种类(SMC,SMD,机电元件)或(非气密性封装器件和气密性封装器件) 2.2 SMT电阻器 1. SMT电阻器

1.1 按封装外形(片状和圆柱状).工艺(厚膜RN型和薄膜RK型)

1.2 片状SMT电阻器是根据其外形尺寸划分型号3216(长3.3mm,宽1.6mm)

1.3 RC05K103JT(RC片状电阻器 05型号 K电阻温度系数 103电阻值 J值误差度 T包装编带/塑料盒包装) 2. SMT电阻排

2.1 电阻排也称集成电阻,它是将多个参数与性能一致的电阻,按预定的配置要求连接后置于一个组装体内. 2.2 8P4R(8个引脚,4个电阻)

3. SMT电位器(片式电位器,有片状,圆柱状,扁平矩形结构)

3.1 敞开式结构:低廉但容易受灰尘和潮气.不适用于贴片峰焊工艺. 3.2 防尘式结构:有外壳或护罩,适用于电子产品. 3.3 微调式结构:价格昂贵,多用于精密电子产品. 3.4 全密封式结构: 调节方便,可靠,寿命长. 2.3 SMT电容器

1. SMT电容器目前有瓷介电容器和钽电解电容器.

2. 片式叠层陶瓷电容器(MLCC)(将内电极的陶瓷介质膜片叠合起来,高温烧结形成陶瓷芯片)

2.1 标注F5. F表示电容量系数为1.6. 5表示电容容量倍率. 表明该电容容量为1.6x10的五次方pf. 3. SMT电解电容器有铝电解电容器和钽电解电容器.

3.1 铝电解电容器容量和工作电压范围比较大,难做成贴片形式,但价格低廉,（100容量,25V额定电压RVT型号） 3.2 钽电解电容体积小电容量又大,适合贴装元件.但是昂贵.按封装形式分裸片型,模塑封装,端帽型三种. 2.4 SMT电感器(扼流,退耦,滤波,调谐,延迟,补偿,LC调谐,LC滤波,LC延迟等功能)

1. 电感器可分为固定电感器,可调电感器,LC复合元件, 特殊产品.（绕线型,多层型,卷绕型） 2.5 SMT分立器件

1. SMT分立半导体器件有二级管,晶体管,场效应管等组成. 2． SMT二级管(无引线柱形玻璃封装,片装塑料封装两种)

2.1 无引线柱形玻璃封装二级管主要有稳压,开关,通用二级管. 2.2 矩形片式塑料封装二级管

2.3 SMT晶体管(三级管)SOT封装,有23,89,143,252几种尺寸结构.,使用盘状编带包装. 2.6 SMT集成电路

1. 衡量集成电路的先进性,主要考虑集成度,电路技术,特征尺寸,电气性能(时钟频繁,电压,功耗),封装技术. 2. 电路的封装是指安装半导体集成电路芯片用的外壳,起着安放,固定,密封,保护芯片,增强电热性能的作用. 3. 电级形式:

3.1 无引脚: LCCC，PQFN等封装方式,电级焊端直接焊到PCB的焊盘上,可靠性高. 3.2 有引脚: 巽形(SOT,SOP,QFP), 钩形(SOJ,PLCC), 球形(BGA,CSP, FLIP CHIP)三种. 4. 封装材料:

4.1 金属封装:冲压成型,精度高,尺寸严格,便于大量生产,价格低. 4.2 陶瓷封装:电气性能优良,适用于高密度封装. 4.3 金属-陶瓷封装: 兼有金属和陶瓷的优点. 4.4 塑料封装::可塑性强,成本低廉,工艺简单

5. 芯片的基板类型: 搭载和固定裸芯片,同时兼有绝缘,导热,隔离及保护作用,是芯片连接内外电路的桥 6. 封装比:评价集成电路封装技术的优劣,一个重要比标就是封装比,封装比=芯片面积/封装面积 7. SMT集成电路的封装形式

7.1 SO封装:引线比较少的小规模集成电路.有引脚数目不同SOP,SOL,SOW/小型SSOP,薄型TSOP等. 7.2 QFP封装:四侧引脚扁平封装.(塑料封装为主) 7.3 PLCC封装:集成电路钩形引脚塑封芯片载体封装.

7.4 LCCC封装:陶瓷芯片载体封装的片式集成电路没有引脚的一种封装.注:在陶瓷外壳侧面有类似城堡状的金属化

糟和外壳底面镀金电相连,提供了较短的信号通路,电感和电容损耗较低,可用于高频工作状态,如微处理器,门阵列和存储器.

7.5 PQFN封装:一种无引脚封装,呈正方形,封装底部中央位置有一个大面积裸露焊盘,提高了散热性能. 7.6 BGA封装:球栅阵列封装,全平面式的格栅阵排列.

7.7 CSP封装:芯片尺寸级封装的意思.是BGA进一步微型化的产物,做到裸芯片尺寸有多大.封装尺寸就有多大. 27. 包装

1. 散装：无引线且无级性的SMC元件可以散装,成本低,但不利于自动化拾取和贴装. 2. 盘状编带包装:纸质编带,塑料编带,粘接式编带.

3. 管式包装:适合于品种多,批量小的产品,包装管为PVC材料构成.

4. 托盘包装:由碳粉或纤维材料制成,用于要求暴露在高温下的元件托盘通常具有150或更高温. 2.8 选择与使用

1. SMT元器件的基本要求： 适应自动化装配和焊接线.

2. SMT元器件的选择:符合系统和电路的要求,综合考虑市场供应商所能提供的规格,性能和价格因素. 3. SMT元器件的注意事项

3.1 仓库温度<40,生产现场温度<30,环境温渡<60%, 防静电措施,防湿措施. 3.2 库存时间不超过2年,有防潮要求的72小时内使用,或存放于干燥箱内. 3.3 运输,分料,检验,手工贴装时,应该带防静电腕带,尽量使用吸笔操作.

4. SMT元器件的封装形式的发展: 芯片级组装技术,多芯片模块技术,三维立体组装技术. 第三章 工艺材料

1. 贴片胶:主要用来将元器件固定在PCB上,一般用点胶或网板印刷的方法来分配.贴上元器件后放入烘箱或回流焊机

加热硬化,硬化后,再加热也不会熔化,也就是说热固化过程是不可逆的. 1.1 按基体材料分类: 环氧树脂和聚丙烯两大类. 1.2 按功能分: 结构型,非结构型,密封型三大类. 1.3 按化学性质分: 热固型, 热塑型,弹性型,合成型.

1.4 技术要求: 常温使用寿命要长,合适的贴度,快速固化,包装方式.

2. 焊锡膏:由合金粉未,糊状焊剂合成具有一定粘性和良好触变特性的膏状体.

焊锡膏分类: 按熔点分类,按活性分类,按黏度分类.

3. 助焊剂:焊剂, 焊接过程中不可缺少的辅料.在波峰焊中,助焊剂和合金焊料分开使用,而在回流焊中,助焊剂则作为焊

锡膏的重要组成部分.助焊剂对保证焊接质量起着关键的作用.传统的助焊剂以松香为基体. 焊剂分类:松香焊剂,合成焊剂,有机焊剂.

助焊剂的选择: a. 波峰焊应用液态助焊剂, 回流焊应用糊状助焊剂. b. SMT最常用的是中等活性的助焊剂.

c. 有机熔剂清洗要用有机类助焊剂,去离子水清洗,要用水洗助焊剂. 免洗方式用免洗助焊剂.

4. 清洗剂:SMT中,元器件体积小,贴装密度高,间距小,当助焊剂或其他杂质存留在PCB表面或空隙时,会污染电路,所以必

须及时清理,才能提高可靠性,使产品性能符合要求. 广泛使用的清洗剂有CFC-113和甲氯仿. 5. 其他材料:

5.1 阻焊剂(绿油):防焊涂料,它能保护不需要焊接的部分.

5.2 防氧化剂:对节约焊锡,保证焊接质量起着重要作用,普通应用于波峰焊中. 5.3 插件胶:固定插装元器件用的胶粘剂. 第四章 SMT印刷涂敷工艺及设备 第一节 焊锡膏印刷工艺

1. 焊锡膏印刷工艺: 如果采用回流焊技术,在焊接前需要将焊料涂在焊接部位.

1.1 焊锡膏法(注射滴涂法和印刷涂敷法(模板漏印法，丝网印刷法)) 1.2 预敷焊料法(电镀法和熔融法) 1.3 预形成焊料法.

2. 焊锡膏印刷机的分类（用来印刷焊锡膏或贴片胶的）

2.1 手动漏印模板印刷机,手动丝网印刷机,全自动焊锡膏印刷机. 3. 焊锡膏印刷机的结构:

3.1 夹挂PCB基板的工作平台. 3.2 印刷头系统.

3.3 丝网或模板及其固定机构.

4. 印刷机主要技术指标:最大印刷面积,印刷精度,重复精度,印刷速度. 5. 印刷工艺流程:准备-调整参数-印刷-检验-清理与结束.l

6. 刮刀按形状分为菱形和拖尾刮刀.按制作材料分为聚胺酯橡胶刮刀和金属刮刀. 第二节 SMT贴片胶涂敷工艺

1. SMT需要焊接前把元器件贴装到电路板上.如果采用回流焊工艺流程进行焊接,依靠焊锡膏就能够把元器件粘贴在

PCB板上传接到焊接工序.但是如果采用波峰焊工艺或双面混合装配的电路板来说,由于元器件在焊接过程中位于电路板的下方,所以在贴片时必须用粘接剂将其固定.

2. 把贴片胶涂敷在电路板上的工艺称”点胶”,有点滴法,注射法,印刷法. 3. 贴片胶的固化:电热烘箱, 硬化剂, 紫外线辐射固化贴片剂. 4. 使用贴片胶注意事项:

4.1 储存条件: 5C以下的冰箱内低温密封保存.

4.2 使用要求: 从冰箱取出后,要室温恢复2-3小时再使用,首批次要跟踪首件产品. 4.3 灌装要求: 不准混用,要用清洁的注射管灌装.

4.4 用量控制：用量少粘度不够. 多了会流到焊盘,妨碍焊接. 4.5 及时固化,及时清洗：

4.6 返修要求: 用热风枪均匀地加热元件. 第五章 SMT贴片工艺及设备

1. 贴片设备(在PCB上印好焊锡膏或贴片胶后,用贴片机将SMC/SMD贴放到PCB表面位置,叫贴片工序)

1.1 自动贴片机的类型

1.1.1 工作方式: 顺序式, 同时式,流水作业,顺序--同时式. 1.1.2 结构分类: 拱架型, 转塔式贴片机, 模块机. 1.2 自动贴片机的结构

1.2.1 设备本体 1.2.2 贴装头系统 1.2.3 供料器 1.2.4 视觉系统 1.2.5 定位系统 1.2.6 传感系统

1.2.7 计算机控制系统

1.3 贴片机的主要技术指标：精度, 贴片速度,适应性(能贴那类元器件). 2. 贴片工艺

2.1 质量要求: 元器件的准确性,位置的准确性和贴装压力的适度性. 3. 手工贴装

3.1 贴装前准备: 用刷子或简易印刷工装手工把助焊剂和焊锡膏涂到电路板的焊接部位. 3.2 手工贴装工具: 不锈钢镊子,真宽吸笔, 防静电工作台,防静电腕带,台式放大镜. 第六章 SMT焊接工艺及设备 1. 焊接原理

1.1 常用的锡焊方式:手工烙铁焊,手工热风焊,浸焊,波峰焊,回流焊. 1.2 SMT采用波峰焊(混合组装)和回流焊(全表面组装)

1.3 回流焊的设备: 热板传导回流焊,红外线辐射回流焊,全热风回流焊,红外线热风回流焊,汽相回流焊,简易红外线

回流焊机.

2. 自动焊接技术

2.1 波峰焊:利用泵将熔融焊料向压向喷嘴,形成焊料波峰不断从喷嘴中溢出。装有元器件的PCB平面直线均速通过

焊料波峰,在焊接面上形成浸润焊点而完成焊接

2.2 回流焊: 通过重新熔化预先分配到PCB焊盘上的膏装软纤焊料,实现表面组装元器件焊端或引脚与印刷焊接之

间机械与电气连接的软钎焊.

3. 手工焊接

3.1 焊接材料: 0.5-0.8mm活性焊锡丝（焊锡膏） 3.2 工具设备:

3.2.1 检测探针: 测量电路.

3.2.2 电热镊子: 专用于拆焊SMC的工具.用于取元件. 3.2.3 恒温电烙铁:

3.2.4 电烙铁专用加热头

3.2.5 真空吸锡枪:由吸锡枪和真空泵两大部分构成.用于清除锡渣. 3.2.6 热风工作台.

4. 返修工艺:SMT维修工件站.手工焊接应从小后大,最关键的是焊接前的预热和焊接后的冷却.

4.1 chip元件返修(片状电阻,电容,电感):解焊拆卸, 清理焊盘,组装焊接. 4.2 sop,qfp,plcc器件返修:电路板预热,拆除芯片, 清洁焊盘,组装焊接 第七章 SMT检测工艺及设备(来料检测,工序检测,组件检测) 1. 来料检测（元器件,PCB, 工艺耗材） 2. 工艺过程检测

2.1 三大工序: 焊锡膏印刷工序,元器件贴装工序, 焊接工序的检测.

2.2 方法:人工目视检测,AOI自动光学检测, 自动X射线检测.（主要测量焊接质量） 3. ICT在线检测:针床ICT和飞针ICT.(主要测量元器件漏装,错装,偏差,短路等问题)

4. 功能测试FCT:生产缺陷分析MDA,在线测试ICT,功能测试.(用于表面组装组件的电功能测试和检验) 第二部分 PCB制造

PCB(Printed Circuit Board)印制电路板,它是电子元器件的支撑体和电子元器件电气连接的提供者.(线宽,孔径,板厚) 第一章 PCB的特点和基板材料

印制电路是一种附着于绝缘基材表面,用于连接电子元器件的导电图形,印制电路板,即pcb. 1. PCB的分类与特点

1.1 分类: 刚性印制板 挠性印制板 单面板 双面板 多层板

1.2 特点: 高度密度化,可靠性,可设计性,可生产性,可测试性,可组装性,可维护性. 2. 基板材料

2.1 覆铜板(CCL)是制造PCB的主要材料.可分为纸基,布基,复合基,板基和特殊材料基(陶瓷或金属芯基) 2.2 CCL常用字符代号: C表示铜箔. PE酚醛 EP环氧 UP聚酯 SI 有机硅 TF聚四氟已烯,PI聚酰亚胺 2.3 CP纤维纸 GC无碱玻璃布 GM列碱玻璃纤维毡 AC纤维布 AM纤维毡

2.4 CEPCP(G)-23F c铜箔 EP环氧 CP纸基 (G)两表面贴附玻璃布 23F 具有粗燃性. 第二章 PCB设计

1. PCB设计的原则与方法

1.1 元器件布局, 布线规则, 导线宽度, 元器件的选择, PCB基材的选用, 抗电磁干扰设计, PCB散热设计。 1.2 电路块的划分要求

1.2.1 按照电路各部分的功能划分, I/O端子尽量靠近电路板边缘,以便为连接器连接. 1.2.2 模拟和数字两部分电路分开。

1.2.3 高,中,低频电路分开. 高频部分要单独屏蔽起来,防止外界电磁场的干扰. 1.2.4 大功率电路和其他电路分开,以便采用散热措施. 1.2.5 减小电路中噪声干扰和串扰现象。

第三章 PCB制造工艺 1． PCB制造工艺

1.1 单面板:单面覆铜板-下料(刷洗,干燥)-钻孔/冲孔-网印线路-蚀刻铜-去抗蚀印料-网印阻焊图形(绿油/阻焊剂)-网印

字符标记-外形加工-电气开,短路测试-刷洗,干燥-预涂助焊防氧化剂-分板-检验-包装-出厂. 1.1.1 制备照相底版(导电图形底图,阻焊图形底图,标记字符底图)

1.1.2 丝网印刷(在覆铜箔上分别网印出线路图形,阻焊图形,字符标记图形) 1.1.3 蚀刻(用电化学方法去除基材上无用导电材料,形成印刷图形的工艺. 1.1.4 机械加工(剪/裁板, 冲/钻孔,铣边)

1.1.5 预涂助焊剂(为了保护洁净铜表面不受大气氧化腐蚀,使成品保持可焊性,必须涂上助焊剂) 1.2 双面板: 1.3 多层板:

2． PCB线路形成:制片(光绘和冲片),裁板,抛光,钻孔,金属过孔, 线路感光层制作,图形暴光,图形显影,图形电镀,图形蚀刻

2.1 激光光绘:光绘是直接将在计算机中应用CAD设计的PCB图形数据文件送入激光光绘机的计算机系统,控制光绘

机利用光线直接在底片上绘制图形然后经过显影,定影得到胶片底版。（激光光绘机） 2.2 冲片:胶片冲片机与光绘机连接,属印前处理设备.（自动冲片机） 2.3 裁板:又称下料,常用设备有手动裁板机, 脚踏裁板机.

2.4 抛光:用抛光机除去PCB铜面的油污和氧化层,增加铜面的粗糙度,以利于后续的压膜制程. 2.5 钻孔:大型自动钻孔设备在镀铜板上钻通孔或盲孔.(小型自动数控钻床)

2.6 金属过孔:双面板和多层板的孔间,孔与导线间通过孔壁金属化建立可靠的电路连接,采用将铜沉积在贯通两面,

多面导线或焊盘的孔壁上,使原来非金属的孔壁金属化.(智能金属过孔机-包括孔内沉铜,板面电镀两工艺) 2.7 线路感光层制作:是将光绘制片底片上的电路图像转移到电路板上,在线路板制作上,有干膜/湿膜两种工艺.

2.7.1 干膜工艺（PCB干膜覆膜机）将经过处理的基板铜面通过热压方式贴上抗蚀干膜. 自动覆膜机可以在覆

筒板的双面上均匀压贴感光干膜。

2.7.2 湿膜工艺:湿膜的精度高,刷板,丝网印刷,预烘等工艺.

2.8 图形曝光:通过光化学反应,将线路感光层制作底片上的图像精确地印制到感光板上.(曝光机)

2.9 图形显影:显影是将PCB上没有曝光的感光层部分除去得到所需要的电路图形的过程。(自动显影设备) 2.10 图形电镀: 镀锡是在PCB线部分镀上一层锡,用来保护线路.(智能镀锡机)

2.11 图形蚀刻:以化学的方法将线路上不需要那部分铜箔除去,使之形成所需要的电告路图.(全自动喷淋腐蚀机) 3． PCB表面处理

3.1 阻焊,字符感光层的制作:将底片上的阻焊字符图像转移到腐蚀好的电路板上.（全自动丝网印刷机）

3.1.1 阻焊膜是一种保护层,涂在PCB不需要焊接的线路和基材上. 3.1.2 元件字符提供黄,白或黑色标记,给元件安装和维修提供信息。

3.2 焊盘处理工艺: 沉锡工艺. 4． PCB后续处理

4.1 检测(人工检测,针床检测)

4.2 分板: 常见的PCB分板机有走刀式分板机,气动式分板机,走板式分析机等。 4.3 包装要求:

4.3.1 真空包装

4.3.2 每叠板数依尺寸大小有限定 4.3.3 PE胶膜和汽泡膜包装 4.3.4 纸箱质量 4.3.5 缓冲物

4.3.6 每箱的数量与重量限制.