第一章表面组装元器件.ppt

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1、 学习情境学习情境3 3：表面组装元器件表面组装元器件 2.1 2.1 表面安装元器件表面安装元器件 2.2 2.2 集成电路封装的演变集成电路封装的演变 2.3 2.3 表面安装工艺流程表面安装工艺流程 总总学时数：学时数：2 2课时课时广东科学技术职业学院广东科学技术职业学院2021/9/171 2 2.1.1表面安装元器件表面安装元器件(简称简称SMC)SMC)表面安装元器件又称为片状元件，片状元表面安装元器件又称为片状元件，片状元件主要特点：尺寸小；重量轻件主要特点：尺寸小；重量轻;形状标准化形状标准化;无引线或短引线；适合在印制板上进行表面安无引线或短引线；适合在印制板上进行表面安装

2、。装。2021/9/172SMC:Surface mount components，主要是指一些有源的表面贴装元件；习惯上人们表面组装无源器件如电阻、电容、电感成为SMC；SMD:surface mount device，主要是指一些有源的表面贴装元件；如小外形晶体管（SOT）及四方扁平组件（QFP）2021/9/173 电电 阻阻 电电 容容 集成电路集成电路 电位器电位器2021/9/174 2.1.1 2.1.1 电阻器电阻器 1.1.矩形电阻器：矩形电阻器：2021/9/175 电阻基体：电阻基体：氧化铝陶瓷基板；氧化铝陶瓷基板；基体表面：基体表面：印刷电阻浆料，烧结形成电阻膜，刻出图

3、印刷电阻浆料，烧结形成电阻膜，刻出图 形调整阻值；形调整阻值；电阻膜表面：电阻膜表面：覆盖玻璃釉保护层，覆盖玻璃釉保护层，两侧端头：两侧端头：三层结构。三层结构。2021/9/176 2.2.圆柱形电阻器圆柱形电阻器(简称简称MELF)MELF)2021/9/177电阻基体：电阻基体：氧化铝磁棒；氧化铝磁棒；基体表面：基体表面：被覆电阻膜被覆电阻膜(碳膜或金属膜碳膜或金属膜)，印刷电阻浆，印刷电阻浆料，烧结形成电阻膜，刻槽调整阻值；料，烧结形成电阻膜，刻槽调整阻值；电阻膜表面：电阻膜表面：覆盖保护漆；覆盖保护漆；两侧端头：两侧端头：压装金属帽盖。压装金属帽盖。2021/9/1783.3.小型电

4、阻网络小型电阻网络 将将多多个个片片状状矩矩形形电电阻阻按按不不同同的的方方式式连连接接组组成成一一个个组组合元件。合元件。电路连接方式电路连接方式：A A、B B、C C、D D、E E、F F六种形式；六种形式；封装结构封装结构：是采用小外型集成电路的封装形式：是采用小外型集成电路的封装形式2021/9/1794.4.电位器电位器（P116P116）适用于适用于SMTSMT的微调电位器按结构可分为敞开式的微调电位器按结构可分为敞开式和密封式两类。和密封式两类。2021/9/17102.1.2 2.1.2 电容器电容器 表表面面安安装装用用电电容容器器简简称称片片状状电电容容器器，从从目目前

5、前应应用用情情况况来来看看，适适用用于于表表面面安安装装的的电电容容器器已已发发展展到到数数百百种型号，主要有下列品种：种型号，主要有下列品种：多层片状瓷介电容器多层片状瓷介电容器 （占（占 80%80%）钽电解电容器钽电解电容器 铝电解电容器铝电解电容器 有机薄膜电容器（较少）有机薄膜电容器（较少）云母电容器电容器（较少）云母电容器电容器（较少）2021/9/1711 1.1.多层片状瓷介电容器多层片状瓷介电容器（独石电容）（独石电容）(简称简称:MLC)MLC)绝缘介质：绝缘介质：陶瓷膜片陶瓷膜片 金属极板：金属极板：金属（白金、钯或银）的浆料印刷在膜片金属（白金、钯或银）的浆料印刷在膜片

6、上，经叠片上，经叠片(采用交替采用交替 层叠的形式层叠的形式)、烧、烧 结成一个整体，根结成一个整体，根 据容量的需要，少据容量的需要，少 则二层，多则数十则二层，多则数十 层层,甚至上百层。甚至上百层。端头：端头：三层结构。三层结构。2021/9/1712 2.2.片状铝电解电容器片状铝电解电容器 阳极：阳极：高纯度的铝箔经电解腐蚀形成高倍率的表面；高纯度的铝箔经电解腐蚀形成高倍率的表面；阴极：阴极：低纯度的铝箔经电解腐蚀形成高倍率的表面；低纯度的铝箔经电解腐蚀形成高倍率的表面；介质：介质：在在阳极箔阳极箔表面生成的氧化铝薄膜；表面生成的氧化铝薄膜；芯子：芯子：电解纸夹于阳电解纸夹于阳 阴箔

7、之间卷绕形成，阴箔之间卷绕形成，由电解液浸透后密由电解液浸透后密 封在外壳内。封在外壳内。2021/9/1713矩形与圆柱型两种：矩形与圆柱型两种：圆柱形圆柱形是采用铝外壳、底部装有耐热树脂底座是采用铝外壳、底部装有耐热树脂底座的结构。的结构。矩形矩形是采用在铝壳外再用树脂封装的双层结构是采用在铝壳外再用树脂封装的双层结构铝电解常被大容量的电容器所采用。铝电解常被大容量的电容器所采用。2021/9/17143.3.片状钽电解电容器片状钽电解电容器阳极：阳极：以高纯度的钽金属粉末，与粘合剂混合后，加以高纯度的钽金属粉末，与粘合剂混合后，加压成型、经烧结形成多孔性的烧结体；压成型、经烧结形成多孔性

8、的烧结体；绝缘介质：绝缘介质：阳极表面生成的氧化钽；阳极表面生成的氧化钽；阴极：阴极：绝缘介质表面被覆二氧化锰层绝缘介质表面被覆二氧化锰层2021/9/1715 片状钽电解电容器片状钽电解电容器有三种类型：裸片型有三种类型：裸片型、模塑型和端帽型。模塑型和端帽型。2021/9/1716 4.4.片状薄膜电容器片状薄膜电容器 绝缘介质：绝缘介质：有机介质薄膜有机介质薄膜 金属极板：金属极板：在有机薄膜双侧喷涂的铝金属；在有机薄膜双侧喷涂的铝金属；芯子：在铝金属薄膜上覆盖树脂薄膜。后通过卷绕芯子：在铝金属薄膜上覆盖树脂薄膜。后通过卷绕方式形成多层电极（十层方式形成多层电极（十层,甚至上百层）。甚至

9、上百层）。端头：端头：内层铜锌合金内层铜锌合金 外层锡铅合金外层锡铅合金2021/9/1717 5.5.片状云母电容器片状云母电容器 绝缘介质：绝缘介质：天然云母片；天然云母片；金属极板：金属极板：将银印刷在云母片上；将银印刷在云母片上；芯子：芯子：经叠片、热压形成电容体；经叠片、热压形成电容体；端头：端头：三层结构。三层结构。2021/9/17182.1.3 2.1.3 电感器电感器 片状电感器是继片状电阻器、片状电容器之后迅片状电感器是继片状电阻器、片状电容器之后迅速发展起来的一种新型无源元件，它的种类很多。速发展起来的一种新型无源元件，它的种类很多。按形状可分为按形状可分为:矩形和圆拄型

10、；矩形和圆拄型；按结构可分为：按结构可分为：绕线型、多层型和卷绕型。绕线型、多层型和卷绕型。目前用量较大的是前两种。目前用量较大的是前两种。2021/9/17191.1.绕线型电感器绕线型电感器 它是将导线缠绕在芯状材料上，外表面涂敷环氧它是将导线缠绕在芯状材料上，外表面涂敷环氧树脂后用模塑壳体封装。树脂后用模塑壳体封装。2021/9/17202.2.多层型电感器多层型电感器 它它由由铁铁氧氧体体浆浆料料和和导导电电浆浆料料交交替替印印刷刷多多层层，经经高高温烧结形成具有闭合电路的整体。温烧结形成具有闭合电路的整体。用模塑壳体封装。用模塑壳体封装。2021/9/17212.1.4 2.1.4

11、小外型封装晶体管小外型封装晶体管 (Small Outline Transistor)Small Outline Transistor)小小外外型型封封装装晶晶体体管管又又称称作作微微型型片片状状晶晶体体管管，常常用用的封装形式有四种。的封装形式有四种。1.1.SOT23SOT23型：型：它有三条它有三条“翼型翼型”短引线。短引线。2.2.SOT143SOT143型型结构与结构与SOT23SOT23型相仿，型相仿，不同的是有四条不同的是有四条“翼型翼型”短引线。短引线。2021/9/17223.3.SOT89SOT89型型 适适用用于于中中功功率率的的晶晶体体管管(300(300mw2w)mw

12、2w)，它它的的三三条条短短引线是从管子的同一侧引出。引线是从管子的同一侧引出。2021/9/17234.4.TO252TO252型型 适适用用于于大大功功率率晶晶体体管管，在在管管子子的的一一侧侧有有三三条条较较粗粗的的引线，芯片贴在散热铜片上。引线，芯片贴在散热铜片上。2021/9/1724 2.1.5 2.1.5 集成电路集成电路 Integration circuit Integration circuit 大规模集成电路：大规模集成电路：Large Scale ICLarge Scale IC（简称：简称：LSILSI）超大规模集成电路：超大规模集成电路：Ultra LSIC Ult

13、ra LSIC （简称：简称：USIUSI）1.1.小外型塑料封装小外型塑料封装 （Small Outline PackageSmall Outline Package）(简称简称:SOPSOP或或SOIC)SOIC)引线形状：引线形状：翼型、翼型、J J型、型、I I型；型；引线间距（引线数引线间距（引线数)：1.27 1.27mm(mm(8-288-28条条)1.01.0mm(mm(3232条条)、0.76 0.76mm(mm(40-5640-56条条)2021/9/17252021/9/17262.2.芯片载体封装芯片载体封装 为为适适应应SMTSMT高高密密度度的的需需要要，集集成成电

14、电路路的的引引线线由由两两侧侧发发展展到到四四侧侧，这这种种在在封封装装主主体体四四侧侧都都有有引引线线的的形形式式称为芯片载体称为芯片载体,通常有塑料及陶瓷封装两大类。通常有塑料及陶瓷封装两大类。(1)(1)塑塑 料料 有有 引引 线线 封封 装装（Plastic Plastic Leaded Leaded Chip Chip CarrierCarrier）(简称简称:PLCC)PLCC)引线形状：引线形状：J J型型引线间距：引线间距：1.271.27mmmm引线数：引线数：18-8418-84条条2021/9/1727(2)(2)陶陶 瓷瓷 无无 引引 线线 封封 装装（Leadless

15、 Leadless Ceramic Ceramic Chip Chip CarrierCarrier）(简称简称:LCCC)LCCC)它的特点是：它的特点是：无引线无引线引出端是陶瓷外壳引出端是陶瓷外壳 四侧的镀金凹槽四侧的镀金凹槽 (常被称作：城堡式常被称作：城堡式)，凹槽的中心距有凹槽的中心距有1.01.0mmmm、1.27mm1.27mm两种。两种。2021/9/17283.3.方型扁平封装（方型扁平封装（Quad Flat PackageQuad Flat Package）它它是是专专为为小小引引线线距距（又又称称细细间间距距）表表面面安安装装集集成成电路而研制的。电路而研制的。引线形

16、状：引线形状：带有翼型引线的称为带有翼型引线的称为QFPQFP；带有带有J J型引线的称为型引线的称为QFJQFJ。引线间距：引线间距：0.65 0.65mmmm、0.50.5mmmm、0.4mm 0.4mm、0.3mm0.3mm、0.25mm 0.25mm。引线数范围：引线数范围：80500 80500条。条。2021/9/17294.4.球栅阵列封装球栅阵列封装 (Ball Grid Array)(Ball Grid Array)(简称简称:BGA)BGA)集集成成电电路路的的引引线线从从封封装装主主体体的的四四侧侧又又扩扩展展到到整整个个平平面面，有有效效地地解解决决了了QFPQFP的的

17、引引线线间间距距缩缩小小到到极极限限的的问问题，被称为新型的封装技术。题，被称为新型的封装技术。2021/9/1730 结构：结构：在基板在基板(塑料、陶瓷塑料、陶瓷 或载带或载带)的背面按阵的背面按阵 列方式制造出球形触列方式制造出球形触 点代替引线，在基板点代替引线，在基板 的正面装配芯片。的正面装配芯片。特点：特点：减小了封装尺寸，明显扩大了电路功能。如减小了封装尺寸，明显扩大了电路功能。如:同样封装尺寸为同样封装尺寸为2020mmmm 20mm 20mm、引间距为引间距为0.50.5mmmm的的QFPQFP的的器件器件I/OI/O数为数为156156个，而个，而BGABGA器件为器件为

18、15211521个。个。发展方向发展方向：进一步缩小：进一步缩小,其尺寸约为芯片的其尺寸约为芯片的1-1.21-1.2倍倍,被称作被称作“芯片尺寸封装芯片尺寸封装”（简称：（简称：CSPCSP或或 BGABGA）2021/9/17315.5.裸芯片组装裸芯片组装 随随着着组组装装密密度度和和ICIC的的集集成成度度的的不不断断提提高高，为为适适应应这这种种趋趋势势，ICIC的的裸裸芯芯片片组组装装形形式式应应运运而而生生，并并得得到到广泛应用。广泛应用。它它是是将将大大规规模模集集成成电电路路的的芯芯片片直直接接焊焊接接在在电电路路基基板上，焊接方法有下列几种。板上，焊接方法有下列几种。板载芯

19、片板载芯片(简称简称:COB)COB)COBCOB是是将将裸裸芯芯片片直直接接粘粘在在电电路路基基板板上上，用用引引线线键键合合达达到到芯芯片片与与SMBSMB的的连连接接，然然后后用用灌灌封封材材料料包包封封，这这种形式主要用在消费类电子产品中。种形式主要用在消费类电子产品中。2021/9/1732载带自动键合载带自动键合(简称简称:TAB)TAB)载载带带：基基材材为为聚聚酰酰亚亚胺胺薄薄膜膜，表表面面覆覆盖盖上上铜铜箔箔后后，用化学法腐蚀出精细的引线图形。用化学法腐蚀出精细的引线图形。芯芯片片：在在引引出出点点上上镀镀AuAu、CuCu或或Sn/PnSn/Pn合合金金，形形成成高高度为度

20、为20-3020-30 m m的凸点电极。的凸点电极。组组装装方方法法：芯芯片片粘粘贴贴在在载载带带上上，将将凸凸点点电电极极与与载载带的引线连接，然用树脂封装。带的引线连接，然用树脂封装。它它适适用用于于大大批批量量自自化化生生产产。TABTAB的的引引线线间间距距可可较较QFPQFP进一步缩小至进一步缩小至0.20.2mmmm或更细。或更细。2021/9/17332021/9/1734 倒装芯片倒装芯片(Flip Chip)(Flip Chip)(简称简称:FC)FC)芯片：芯片：制成凸点电极；制成凸点电极；组组装装方方法法：将将裸裸芯芯片片倒倒置置在在SMBSMB基基板板上上(芯芯片片凸

21、凸点点电极与电极与SMBSMB上相应的焊接部位对准上相应的焊接部位对准)，用再流焊连接。，用再流焊连接。发发展展方方向向：倒倒装装芯芯片片的的互互连连技技术术，由由于于焊焊点点可可分分布布在在裸裸芯芯片片全全表表面面，并并直直接接与与基基板板焊焊盘盘连连接接，更更适适应应微微组组装装技技术术的的发发展展趋趋势势，是是目目前前研研究究和和发发展展最最为为活跃的一种裸芯片组装技术。活跃的一种裸芯片组装技术。2021/9/17352.1.6 2.1.6 封装的主要特性封装的主要特性 1.1.引脚共面度引脚共面度 引引脚脚共共面面度度是是表表示示元元器器件件所所有有引引脚脚的的底底部部是是否否处处于同

22、一平面的参数于同一平面的参数,它是影响装联质量的重要指标。它是影响装联质量的重要指标。引引线线共共面面度度的的要要求求是是：将将器器件件放放置置在在平平面面上上，所所有引线与平面的间隙应小于有引线与平面的间隙应小于0.10.1mmmm。2021/9/17362.2.引脚结构引脚结构 翼翼形形结结构构：更更符符合合未未来来朝朝着着引引脚脚薄薄、窄窄、细细间间距距的的方方向向发发展展，适适合合于于安安装装位位置置较较低低的的场场合合，能能适适各各种种焊焊接接方方法法，但但缺缺点点是是引引脚脚无无缓缓冲冲余余地地，在在振动应力下易损伤。振动应力下易损伤。J J形形结结构构：基基板板利利用用率率高高，安安装装更更坚坚固固，抗抗振振性性强，但安装厚度较高。强，但安装厚度较高。I I形形结结构构：并并不不常常用用，它它是是由由插插装装形形式式的的元元器器件件截断引脚形成。截断引脚形成。2021/9/1737 3.3.封装可靠性封装可靠性 在再流焊期间封装开裂问题，使器件的长期可靠在再流焊期间封装开裂问题，使器件的长期可靠性下降。性下降。4.4.封装尺寸标准化封装尺寸标准化 公公差差的的变变化化范范围围大大，给给SMBSMB焊焊盘盘设设计计及及制制造造艺艺造造成成很很大大困困难难，强强调调封封装装尺尺寸寸的的标标准准化化是是发发展展SMTSMT的的当当务之急。务之急。2021/9/1738