lin第1章电子组装技术概论.pptx

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1、第第1 1章章 电子组装技术电子组装技术2021/9/121 自从20世纪90年代以来，电子工业进入空前的高速发展阶段。人们希望电子设备体积小、重量轻、性能好、寿命长以满足各方面的要求。因此促进了电子电路的高度集成技术和高密度组装技术的发展，前者称为微电子封装技术、后者称为微电子表面组装技术，英文称之为“Surface Mount Technology”，简称SMT。2021/9/122 SMT是现代电子产品先进制造术的重要组成部分。其技术内容包含电子元器件的设计制造技术、电路板的设计制造技术、自动贴装工艺设计及装备、组装用辅助材料的开发生产及相关技术设备等。它的技术范畴涉及到材料科学、精密机

2、械制造、微电子技术、测试与控制、计算机技术等诸多学科，是综合了光、机、电一体化的系统工程。微电子表面组装技术经过40年的发展，现已进入了成熟期。成为电子组装的主导技术。2021/9/123SMT生产过程lSMT生产过程包括如生产过程包括如下几个工艺环节：下几个工艺环节：2021/9/124一、推动SMT技术快速发展的原因1.电子子产品追求小型化，以前使用的穿孔插件元件已品追求小型化，以前使用的穿孔插件元件已无法无法缩小小 2.电子子产品功能更完整，所采用的集成品功能更完整，所采用的集成电路路(IC)已无已无穿孔元件，特穿孔元件，特别是大是大规模、高集成模、高集成IC，不得不采用，不得不采用表面

3、表面贴片元件片元件 3.产品批量化，生品批量化，生产自自动化，厂方要以低成本高化，厂方要以低成本高产量，量，出出产优质产品以迎合品以迎合顾客需求及加客需求及加强市市场竞争力争力 4.电子元件的子元件的发展，集成展，集成电路路(IC)的开的开发，半，半导体材体材料的多元料的多元应用用 5.电子科技革命子科技革命势在必行，追逐国在必行，追逐国际潮流潮流2021/9/125小型电子产品小型电子产品2021/9/126二、SMT产生与发展概况（1）SMT技术自技术自20世纪世纪60年代产生。飞利浦生产的用于年代产生。飞利浦生产的用于手表的纽扣状微型器件。手表的纽扣状微型器件。（2）美国是世界上最早应用

4、）美国是世界上最早应用SMT的国家，一直重视在投的国家，一直重视在投资类电子产品和军事装备领域发挥资类电子产品和军事装备领域发挥SMT技术优势。技术优势。（3）日本在）日本在20世纪世纪70年代从美国引进年代从美国引进SMT技术并将之应技术并将之应用在消费类电子产品领域，并投入巨资大力加强基础用在消费类电子产品领域，并投入巨资大力加强基础材料、基础技术和推广应用方面的开发研究工作。材料、基础技术和推广应用方面的开发研究工作。1、SMT技术发展简史技术发展简史2021/9/127二、SMT产生与发展概况（4）欧洲各国）欧洲各国SMT的起步较晚，但他们重视发的起步较晚，但他们重视发展并有较好的工业

5、基础，发展速度也很快，其展并有较好的工业基础，发展速度也很快，其发展水平仅次于日本和美国。发展水平仅次于日本和美国。（5）我国）我国SMT的应用起步于的应用起步于20世纪世纪80年代初期，年代初期，最初从美、日等国成套引进了最初从美、日等国成套引进了SMT生产线用于生产线用于彩电调谐器生产。彩电调谐器生产。（6）20世纪世纪80年代中期以来，年代中期以来，SMT进入高速发进入高速发展阶段，展阶段，90年代初已成为完全成熟的新一代电年代初已成为完全成熟的新一代电路组装技术，并逐步取代通孔插装技术。路组装技术，并逐步取代通孔插装技术。2021/9/128二、SMT产生与发展概况2 2、发展阶段划分

6、与现状、发展阶段划分与现状第一阶段（第一阶段（1960197519601975）：小型化，混合集成电路）：小型化，混合集成电路 第二阶段（第二阶段（1976198019761980）：减小体积，增强电路功能）：减小体积，增强电路功能 第三阶段（第三阶段（1980199519801995）：降低成本，大力发展生产设备，提高产品性）：降低成本，大力发展生产设备，提高产品性价比价比 现阶段（现阶段（19951995至今）：微组装、高密度组装、立体组装至今）：微组装、高密度组装、立体组装技术现状：据国外资料报道，进入技术现状：据国外资料报道，进入2020世纪世纪9090年代以来，全球采用通孔组年代以来

7、，全球采用通孔组装技术的电子产品正以年装技术的电子产品正以年llll的速度下降，而采用的速度下降，而采用SMTSMT的电子产品正以的电子产品正以8 8的速度递增。到目前为止，日、美等国已有的速度递增。到目前为止，日、美等国已有8080以上的电子产品采用以上的电子产品采用了了SMTSMT。2021/9/129三、SMT技术的特点 专业化、实行电子制造服务（专业化、实行电子制造服务（EMS：Electronic Manufacturing Service）营销）营销与制造分离与制造分离。l 数字化、自动化数字化、自动化、规模化生产：输入定单、规模化生产：输入定单输出产品输出产品l多学科交叉综合：光

8、、机、电、材、力、多学科交叉综合：光、机、电、材、力、化、控、化、控、计、网、管理等学科高度集成。计、网、管理等学科高度集成。l高技术集成高技术集成 PCB制造制造 、精密加工、特种精密加工、特种加工、加工、特种焊接、精密成形、特种焊接、精密成形、2021/9/1210三、特点 1 1.组装密度高、装密度高、电子子产品体品体积小、重量小、重量轻，贴片元件的体片元件的体积和重量只有和重量只有传统插装元件的插装元件的1/10左右，一般采用左右，一般采用SMT之后，之后，电子子产品体品体积缩小小40%60%，重量减，重量减轻60%80%。2021/9/1211 2.可靠性高、抗振能力可靠性高、抗振能

9、力强。焊点缺陷率低。点缺陷率低。3.高高频特性好。减少了特性好。减少了电磁和射磁和射频干干扰。4.易于易于实现自自动化，提高生化，提高生产效率。效率。5.降低成本达降低成本达30%50%。节省材料、能源、省材料、能源、设备、人力、人力、时间等。等。三、特点2021/9/1212四、与传统技术比较组装的元器件引线短或无引线组装的元器件引线短或无引线THTTHT与与SMTSMT组装之比较组装之比较样品比较样品比较2021/9/1213五、SMT工艺方法l表面组装方法可分为三类六种组装方式。表面组装方法可分为三类六种组装方式。l1、单面混合组装工艺：是一种采用单面印制板和双波峰、单面混合组装工艺：是

10、一种采用单面印制板和双波峰焊工艺进行组装的工艺方法，有先贴法和后贴法之分。焊工艺进行组装的工艺方法，有先贴法和后贴法之分。l先贴法：是先在先贴法：是先在PCB的的B面贴面贴SMD(表面组装元器件表面组装元器件)，然，然后在后在A面插面插THC(通孔插装元件通孔插装元件)，这种方法易涂覆粘接剂，这种方法易涂覆粘接剂，但需留下但需留下THC的操作空间，组装密度低，而且插装的操作空间，组装密度低，而且插装THC元元件时易碰到已贴好的件时易碰到已贴好的SMD。l后贴法：是先插后贴法：是先插THC，后贴，后贴SMD，这样可以提高组装密度，这样可以提高组装密度，但涂覆粘接剂困难。大部分消费类产品都采用这种

11、组装方但涂覆粘接剂困难。大部分消费类产品都采用这种组装方式。式。2021/9/1214五、SMT工艺方法l2、双面混合组装工艺：是一种采用双面印制板，、双面混合组装工艺：是一种采用双面印制板，双波峰焊和再流焊的组合式工艺方法。也有先贴双波峰焊和再流焊的组合式工艺方法。也有先贴和后贴之分，但一般采用先贴后插法。和后贴之分，但一般采用先贴后插法。l3、全表面组装：全表面组装是指在印制板上只、全表面组装：全表面组装是指在印制板上只装有装有SMC或或SMD而没有安装通孔插装（而没有安装通孔插装（THT）元件，此法既有双面组装的方式也有单面组装的元件，此法既有双面组装的方式也有单面组装的方式，由于有些元

12、器件和机电零件没有完全片式方式，由于有些元器件和机电零件没有完全片式化，在实际生产中，这种组装形式应用较少。化，在实际生产中，这种组装形式应用较少。2021/9/1215六、表面组装工艺流程 l表面组装工艺流程与焊接方式有关，组装的焊表面组装工艺流程与焊接方式有关，组装的焊接方式可分为再流焊和波峰焊两种类型。接方式可分为再流焊和波峰焊两种类型。l第一种是再流焊工艺：再流焊是先将微量的锡第一种是再流焊工艺：再流焊是先将微量的锡铅铅(Sn/Pb)焊膏施加到印制板的焊盘上，再将焊膏施加到印制板的焊盘上，再将片式元器件贴放在印板表面规定的位置上，最片式元器件贴放在印板表面规定的位置上，最后将贴装好元器

13、件的印制板放在再流焊设备的后将贴装好元器件的印制板放在再流焊设备的传送带上，从炉子入口到出口传送带上，从炉子入口到出口(大约需要大约需要4-6分分钟钟)完成干燥、预热、熔化、冷却全部焊接过完成干燥、预热、熔化、冷却全部焊接过程。程。2021/9/1216六、表面组装工艺流程l第二种是波峰焊工艺第二种是波峰焊工艺:波峰焊是先将微量波峰焊是先将微量的贴片胶的贴片胶(绝缘粘接胶绝缘粘接胶)施加到印制板的施加到印制板的元器件底部或边缘位置上，再将片式元元器件底部或边缘位置上，再将片式元器件贴放在印制板表面规定的位置上，器件贴放在印制板表面规定的位置上，并进行胶固化。片式元器件被牢固地粘并进行胶固化。片

14、式元器件被牢固地粘接在印制板的焊接面，然后插装分立元接在印制板的焊接面，然后插装分立元器件，最后对片式元器件与插装元器件器件，最后对片式元器件与插装元器件同时进行波峰焊接。同时进行波峰焊接。2021/9/1217六、表面组装工艺流程l流程流程1：单面再流焊工艺：涂布焊膏：单面再流焊工艺：涂布焊膏贴装元器件贴装元器件再流焊接。再流焊接。l流程流程2：单面波峰焊工艺：涂布粘接剂：单面波峰焊工艺：涂布粘接剂贴装元器件贴装元器件粘接剂固化粘接剂固化翻板翻板波峰焊接。波峰焊接。l 2021/9/1218六、表面组装工艺流程l流程流程3：双面再流焊工艺：涂布焊膏：双面再流焊工艺：涂布焊膏贴装贴装元器件元器

15、件再流焊接再流焊接翻板翻板涂布焊膏涂布焊膏贴装元器件贴装元器件再流焊接。再流焊接。l组装工艺流程组装工艺流程4：双面波峰焊工艺：涂布焊膏：双面波峰焊工艺：涂布焊膏贴装元器件贴装元器件粘接剂固化粘接剂固化翻板翻板波峰焊接波峰焊接涂布粘接剂涂布粘接剂贴装元器件贴装元器件粘接剂固化粘接剂固化翻板翻板波峰焊接。波峰焊接。l 2021/9/1219六、表面组装工艺流程l流程流程5：双面再流混合波峰焊接工艺：涂布焊膏：双面再流混合波峰焊接工艺：涂布焊膏贴装元器件贴装元器件再流焊再流焊翻板翻板涂布粘接剂涂布粘接剂贴装元器件贴装元器件粘接剂固化粘接剂固化翻板翻板手插件手插件波峰焊接。波峰焊接。l流程流程6：双

16、面波峰焊接工艺：涂布焊膏：双面波峰焊接工艺：涂布焊膏贴装元器贴装元器件件粘接剂固化粘接剂固化翻板翻板波峰焊接波峰焊接涂布粘涂布粘接剂接剂贴装元器件贴装元器件粘接剂固化粘接剂固化翻板翻板手手插件插件波峰焊接。波峰焊接。l 2021/9/1220六、表面组装工艺流程l流程流程7：单面再流混合波峰焊接工艺：锡膏涂：单面再流混合波峰焊接工艺：锡膏涂布布贴装元器件贴装元器件再流焊再流焊翻板翻板插插件件波峰焊。波峰焊。l l流程流程8：双面再流混合波峰焊接工艺：锡膏涂：双面再流混合波峰焊接工艺：锡膏涂布布贴装元器件贴装元器件再流焊再流焊翻板翻板插插件件波峰焊或手工焊。波峰焊或手工焊。l 2021/9/12

17、21七、七、SMTSMT有关的技有关的技术组成成l电子元件、集成子元件、集成电路的路的设计制造技制造技术 l电子子产品的品的电路路设计技技术 l电路板的制造技路板的制造技术 l自自动贴装装设备的的设计制造技制造技术 l电路装配制造工路装配制造工艺技技术 l装配制造中使用的装配制造中使用的辅助材料的开助材料的开发生生产技技术2021/9/1222七、七、SMTSMT有关的技有关的技术组成成2021/9/1223八、现代化的电子组装车间2021/9/12242021/9/12252021/9/12262021/9/1227九、表面组装技术现状与发展趋势 lSMT发展总趋势是电子产品功能越来越发展总

18、趋势是电子产品功能越来越强、体积越来越小、价格越来越低、更强、体积越来越小、价格越来越低、更新换代的速度也越来越快。新换代的速度也越来越快。l电子产品的小型化促使半导体集成电路电子产品的小型化促使半导体集成电路的集成度越来越高，的集成度越来越高，SMD和和IC的引脚间的引脚间距也越来越窄，引脚间距从距也越来越窄，引脚间距从0.3mm的细的细间距甚至缩小到间距甚至缩小到0.1mm，窄引脚间距已窄引脚间距已经成为现实。经成为现实。2021/9/1228九、表面组装技术现状与发展趋势l无铅焊料取代无铅焊料取代Sn-Pb焊料就成为必然趋势，欧盟、美国、日本等焊料就成为必然趋势，欧盟、美国、日本等工业发

19、达国家，已经全面禁止铅的使用，包括禁止进口含铅的电工业发达国家，已经全面禁止铅的使用，包括禁止进口含铅的电子产品。电子组装朝着无铅转化方向发展，无铅组装是子产品。电子组装朝着无铅转化方向发展，无铅组装是SMT发展发展的必然趋势。的必然趋势。l在组装技术方面：在组装技术方面：BGA、CSP的应用已经比较广泛、工艺也已经的应用已经比较广泛、工艺也已经成熟了，成熟了，0201(0.60.3mm)在多功能手机、在多功能手机、CCD摄像机、笔记本摄像机、笔记本电脑等产品中广泛的应用。倒装芯片（电脑等产品中广泛的应用。倒装芯片（Flip Chip）在美国）在美国IBM、日本日本SONY公司等都已经得到广泛应用，多芯片公司等都已经得到广泛应用，多芯片MCM功能组件是功能组件是进一步小型化的方向。进一步小型化的方向。l目前我国使用的目前我国使用的SMT设备已经与国际接轨，但设计、制造、工艺、设备已经与国际接轨，但设计、制造、工艺、管理技术与国际有差距，加强基础工艺研究。努力使我国真正成管理技术与国际有差距，加强基础工艺研究。努力使我国真正成为为SMT制造大国和制造强国是发展的总趋势。制造大国和制造强国是发展的总趋势。2021/9/1229