2SMT基础知识nlv.pptx
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1、Welcome:Chap2.1 SMT2.1 SMT元器件元器件2.2 SMT2.2 SMT工艺材料工艺材料2.3 2.3 印制电路板印制电路板2.4 2.4 人工人工装装焊焊2.6 2.6 认证考试举例认证考试举例 2.5 2.5 电子整机产品的制造电子整机产品的制造Welcome:Chap2.1 SMT2.1 SMT元器件元器件1.SMT元器件分类元器件分类 无源元件无源元件SMC(Surface Mounting Components)有源器件有源器件SMD(Surface Mounting Devices)2-1.元器件元器件Welcome:Chap半导体集成电路的分类半导体集成电路的
2、分类 数字集成电路逻辑电路门电路、触发器、计数器、加法器、延时器、锁存器等算术逻辑单元、编码器、译码器、脉冲发生器、多谐振荡器可编程逻辑器件(PAL、GAL、FPGA、ISP)特殊数字电路ASIC微处理器通用微处理器、单片机电路数字信号处理器(DSP)通用/专用支持电路ASIC特殊微处理器MCU存储器动态/静态RAMROM、PROM、EPROM、E2 PROM特殊存储器件缓冲器、驱动器模拟集成电路接口电路A/D、D/A、电平转换器模拟开关、模拟多路器、数字多路/选择器采样/保持电路特殊接口电路光电器件光电传输器件光发送/接收器件光电耦合器、光电开关特殊光电器件音频/视频电路音频放大器、音频/射
3、频信号处理器视频电路、电视机电路音频/视频数字处理电路特殊音频/视频电路线性电路线性放大器、模拟信号处理器运算放大器、电压比较器、乘法器电压调整器、基准电压电路特殊线性电路Welcome:ChapSMC无源元件无源元件的种类的种类名称外形尺寸长宽高(mm)主要特性常用包装方式矩形片式元件片式电阻器1.60.80.451/16W110%2.210M1.编带2.散装2.01.250.501/10W3.21.6/2.50.601/8W/1/4W4.53.20.601/2W片式多层瓷介电容器1.60.80.92.01.251.253.21.61.5(2.52.0)4.53.22.05.65.02.02
4、0V/25V,0.5pF1.5F1.编带2.散装片式钽电容器3.21.61.5(2.01.9)4.72.61.86.03.22.57.34.32.8435V0.1F100F1.编带2.散装片式钽电容器2.01.253.21.60/2.50.047H33H编带或散装热敏电阻器3.21.61.0k150k编带或散装压敏电阻器8.06.03.222270V编带或散装磁珠2.01.254.53.2Z=7125编带或散装Welcome:Chap退出退出SMC无源元件无源元件的种类(续)的种类(续)圆圆柱柱形形元元件件电电阻器阻器1.02.01/10W0.15%101M1.编带编带2.散装散装1.43.5
5、1/6W2.25.91/4W瓷介瓷介电电容器容器1.252.01.53.416V,25V,50V133000pF编带编带陶瓷振子陶瓷振子2.87.026MHz编带编带复复合合元元件件电电阻网阻网络络SOP型型16引引线宽线宽7.62824元件元件47470k编带编带5.12.21.04元件元件电电容网容网络络7.57.50.910元件元件1pF0.47F编带编带滤滤波器波器5.05.02.8低通,低通,带带通,高通,延通,高通,延迟线迟线编带编带4.53.22.8调调幅,幅,调频调频异异形形元元件件 铝电铝电解解电电容器容器4.34.35.75.35.36.0450V0.1220F编带编带微微
6、调电调电容器容器4.54.92.6350pF编带编带微微调电调电位器位器3.03.01.64.53.82.81002M编带编带绕线绕线型型电电感器感器3.22.52.010nH2.2mH机机电电元元件件 变压变压器器8.26.55.210nH2.2mH编带编带各种开关各种开关轻轻触、旋触、旋转转、扳、扳钮钮,选择选择件件编带编带振子振子10.67.82.53.525MHz编带编带继电继电器器16108托托盘盘式式连连接器接器直接直接连连接器,接器,DIP型型PLCC型型托托盘盘式式Welcome:ChapSMD有源器件有源器件的种类的种类名称外形尺寸LWt(mm)特征热性能采用标准备注二极管圆
7、柱1.353.42.75.2高速开关用80V/50mA整流用100V/1A亦有Zener二极管片式(两端)3.81.51.12.51.250.9VHF-SBand用30V/100mAJEDECEIAJ三极管片式(多端)(同上)14引线 PNP,NPN FET36端子功率塑封4.64.21.66.810.31.6高压及马达驱动用PNP NPN片式(五端)2.92.81.11闸门C-MOS5端子4000,74系列集成电路SOP(MFP)225mil型(6.5mm宽)8、10、14、16引线 差中心距50mil(1.27mm)4000、74HC系列300mil型(7.8mm宽)8、10、14、18、
8、20、24 375mil型(9.4mm宽)22、24、28引线VSOP225mil型(16.5mm)16、20引线差中心距 0.65mm300mil型(7.8mm宽)14、16、20、24、30 大规模集成电路QFP/VQFP1.0mm(中心距)46、48、52、56、60、64良好鸥翼型引线0.8mm32、44、48、60、64、80、1280.65mm52、56、100、114、148、160、208265 k bit,STAM0.55mm(VQFP)28引线0.5mm(VQFP)32、48、64、80、100PLCC/SOJ1.27mm(50mil)18、20、28、32、44、52、6
9、8、64SOJ:20、24、26良好J型引线Welcome:Chap2.集成电路的封装集成电路的封装 退出退出SOT,一般有一般有SOT23,SOT89和和SOT143三种,其中三种,其中SOT23是通用的表面是通用的表面组装三极管,组装三极管,SOT89适用于较高功率,适用于较高功率,SOT143一般用作射频晶体管。一般用作射频晶体管。SOL,是两边是两边“鸥翼鸥翼”引脚,特点是焊接引脚,特点是焊接容易,工艺检测方便,但占用面积较大。容易,工艺检测方便,但占用面积较大。SOJ是两边是两边“J”形引脚,特点是节省形引脚,特点是节省PCB面积面积.PLCC,“J”形引线具有一定的弹性,形引线具有
10、一定的弹性,可缓解安装和焊接的应力,防止焊点断可缓解安装和焊接的应力,防止焊点断裂,但这种封装焊在裂,但这种封装焊在PCB上,检测焊点上,检测焊点较困难。较困难。LCCC,无引线地组装在电路中,引进无引线地组装在电路中,引进的寄生参数小,噪声和延时特性明显改的寄生参数小,噪声和延时特性明显改善,陶瓷外壳的热阻也比塑料小。但因善,陶瓷外壳的热阻也比塑料小。但因直接组装在基板表面,没有引线来帮助直接组装在基板表面,没有引线来帮助吸收应力,易造成焊点开裂,吸收应力,易造成焊点开裂,LCCC比比其它类型价格高。其它类型价格高。QFP,有正方形和长方形两种,引线距有正方形和长方形两种,引线距有有0.5m
11、m、0.4mm和和0.3mm几种。引线几种。引线数为数为44160。Intel系列系列CPU主板采用这主板采用这种封装形式。种封装形式。QFN 是一种无引脚封装,呈正方形或是一种无引脚封装,呈正方形或矩形,封装底部具有与底面水平的焊盘,矩形,封装底部具有与底面水平的焊盘,在中央有一个大面积裸露焊盘用来导热,在中央有一个大面积裸露焊盘用来导热,围绕大焊盘的封装外围四周有实现电气围绕大焊盘的封装外围四周有实现电气连接的导电焊盘。连接的导电焊盘。Welcome:ChapBGA(BALL GRID ARRAY)的种类:)的种类:PBGA(Plasric BGA)塑料塑料BGA:Intel系列CPU中,
12、Pentium II、III、IV处理器均采用这种封 装形式。CBGA(CeramicBGA)陶瓷陶瓷BGA:陶瓷基板,芯片与基板间的电气连接通常采用倒装芯片 (FlipChip)的安装方式。Intel系列CPU中,Pentium I、II、Pentium Pro处理器均采用 过这种封装形式。FCBGA(FilpChipBGA):硬质多层基板。TBGA(TapeBGA)载带自动键合载带自动键合BGA:基板为带状软质的1-2层PCB电路板。CCGA:Ceramic Column Grid Array,陶瓷柱栅陈列 MBGA:微小BGA PGA(Pin Grid Array Package)插针网
13、格阵列封装插针网格阵列封装 PGA芯片封装形式在芯片的内外有多个方阵形的插针,每个方阵形插针沿芯片的四周间隔一定距离排列。根据引脚数目的多少,可以围成2-5圈。安装时,将芯片插入专门的PGA插座。为使CPU能够更方便地安装和拆卸,从486芯片开始,出现一种名为ZIF的CPU插座,专门用来满足PGA封装的CPU在安装和拆卸上的要求。Welcome:ChapCSP(Chip Size Package)Lead Frame Type(传统导线架形式):代表厂商有富士通、日立、Rohm、高士达。Rigid Interposer Type(硬质内插板型):代表厂商有摩托罗拉、索尼、东芝、松下等。Flex
14、ible Interposer Type(软质内插板型):Tessera公司的microBGA,CTS的sim-BGA 通用电气(GE)和NEC。Wafer Level Package(晶圆尺寸封装):有别于传统的单一芯片封装方式,WLCSP是将整片晶圆 切割为一颗颗的单一芯片,它号称是封装技术的未来主流,Aptos、卡西欧、EPIC、富士通、三菱电子等。CSP封装后的封装后的IC尺寸边长不大于芯片的尺寸边长不大于芯片的1.2倍,倍,IC面积只比晶粒(面积只比晶粒(Die)大不超过)大不超过1.4倍。倍。芯片组装器件和微组装技术芯片组装器件和微组装技术FPT 倒装芯片倒装芯片:是将带有凸点电极
15、的电路芯片面朝下(倒装),使凸点作为芯片电极与基板布 线的焊点,经焊接实现牢固的连接。载带自动键合载带自动键合TAB:是在聚酰薄膜(载带)覆盖铜箔,并以铜箔作为连接引线,通过专用焊 接键合机同时完成电路芯片与载带的连接(内连接)及载带与外围电路的连接 (外连接)。用双层带和三层带TAB。凸点载带自动键合凸点载带自动键合:BTAB连接方式正好与TAB相反,将连接用凸点电极做在载带引线上,通过自动焊接完成与芯片的连接。芯片电极成形有三种类型。一种是不进行任 何处理直接载带引线键合,另二种与TAB方式相似。微凸点连接微凸点连接:MBB通过将履光硬化的绝缘树脂,并利用树脂硬化时收缩应力,在一定的机械
16、载荷下完成芯片电极与基板电极的连接,突破了细微电极间距集成电路芯片的 组装工艺难点。多层陶瓷组装(多层陶瓷组装(MCM):采用薄膜混合技术制成高密度的多层板,装入多个IC芯片,形成多芯 片组装件。另一种是在9001000温度下共烧陶瓷多层 Welcome:Chap2.2 SMTSMT工艺材料工艺材料 在在SMT生产中,通常将贴片胶、锡膏、钢网称之为生产中,通常将贴片胶、锡膏、钢网称之为SMT工艺材工艺材料。料。SMT工艺材料对工艺材料对SMT的品质、生产效率起着致关重要的作用,的品质、生产效率起着致关重要的作用,是表面组装工艺的基础之一是表面组装工艺的基础之一 SMT工艺材料类型工艺材料类型
17、工艺组装工序波峰焊再流焊手工焊贴装粘接剂焊膏,(粘接剂)粘接剂(选用)焊接焊剂棒状焊料焊剂焊膏预成型焊料焊剂焊丝清洗各种溶剂退出退出Welcome:Chap1.焊锡(焊料)焊锡(焊料)各种焊料的物理和机械性能各种焊料的物理和机械性能焊料合金熔化温度密度(g/cm2)机械性能热膨胀系数(10-6/)导电率SnPbAgSbBiInAu液相线固相线拉伸强度N/mm2延伸率%硬度HB6337183共晶共晶8.4614516.624.011.060401838.5109030226810.8414512.728.78.259531430011.0304712.029.07.8623622151788.4
18、643916.522.311.3197.51.5309共晶11.331509.528.77.296.53.5221共晶6.4455513.025.413.497.52.5304共晶11.330529.029.08.89552402327.25403813.3-11.94343141671359.155571425.58.04258138共晶8.777203019.315.45.04852117共晶1183511.715580157共晶1758513.02080280共晶28-1187596.53.5221共晶20734014.0Welcome:Chap合金温度对照表合金温度对照表合金熔点温度范
19、围适用产品锡-铅锡丝锡棒锡膏预铸焊锡建议用途Sn63Pb37361183XXXX在电路板组装应用上最普遍被使用的合金比例Sn60Pb40361-374183-190XXXX通常在单面板焊锡及沾锡作业中被应用Sn55Pb45361-397183-203XXX不常被使用,除了在高温焊锡的沾锡作业Sn50Pb50361-420183-214XXX使用在铁、钢和铜等难焊金属的焊接Sn40Pb60361-460183-238XXX使用在高温用途,用于汽车工业冷却器的焊接Sn30Pb70361-496183-258XXX用于修补汽车凹痕No.123366-503186-262XX低锡渣合金,用于高温镀锡线
20、作业Sn20Pb80361-536183-280XXX不常被使用,除了在汽车工业Sn10Pb90514-576268-302XXXX用于制造BGA和CGA的球脚Sn05Pb95574-597301-314X高温合金,很少被用到无无铅铅合金合金Sn96.5Ag3.5430221XXXX高温合金,形成的焊点有很高的强度Sn96Ag04430-444221-229XXX在需要高强度的焊点的用途时会用到Sn95Ag05430-473221-245XXXX在需要高强度焊点时会用到100%Sn450232XXX用于添加于锡炉中补充锡的损耗Sn95Sb05450-464232-240XXXX高温焊锡使用SA
21、F-A-LLOY426-454219-235XXX专为无铅制程发展出的合金Welcome:Chap2.焊锡膏焊锡膏(Solder Paste)材重量比()体积比()作用锡膏锡粉85-9050-60用于焊接焊剂树脂10-1540-50赋于粘贴性防止再氧化活性剂去除属表面的氧化物溶剂松香的动性调整粘性赋于粘贴性粘活性剂防止锡膏分离提高印刷性防止锡膏塌下退出退出合金组分%温度特性焊膏用途SnPbAgBi熔点凝固点6337183共晶适用于焊接普通SMT电路板,不能用来焊接电极含有Ag、Ag/Pa材料的元器件6040183188同上62362179共晶适用于焊接电极含有Ag、Ag/Pa材料的元器件,印制
22、板表面镀层不能是水金10882268290适用于焊接耐高温元器件和需要两次再流焊的首次焊接,印制板表面镀层不能是水金96.53.5221共晶适用于焊接焊点强度高的SMT电路板,印制板表面镀层不能是水金4258138共晶适用于焊接SMT热敏元件和需要两次再流焊的第二次焊接Welcome:Chap3.助焊剂助焊剂 助焊膏助焊膏 助焊剂和焊膏混合物,收缩性好,可以取代焊膏无需丝印,用于焊接BGA,CSP等元器件.助焊剂的特性助焊剂的特性 当助焊剂清除氧化层之后,干净的被焊物表面,才可与焊锡结合。助焊剂与氧化物的化学反映有2种:相互化学作用形成第三种物质;氧化物直接被助焊剂剥离。当助焊剂在去除氧化物反
23、应的同时,必须还要形成一个保护膜,防止被焊物表面再度氧化,直到接触焊锡为止。退出退出Welcome:Chap4.贴片胶(红胶)贴片胶(红胶)贴片胶类型贴片胶类型 环氧树脂类型环氧树脂类型:属于热固型,一般固化温度在属于热固型,一般固化温度在14020/5min以内以内.丙稀酸类型丙稀酸类型:属于光固型,需要先用属于光固型,需要先用UV(紫外)灯照一下,打开化学键,(紫外)灯照一下,打开化学键,然后再用然后再用15010/(12min)完成固化完成固化.贴片胶的使用目的贴片胶的使用目的贴片胶的使用目的工艺波峰焊中防止元器件脱落波峰焊工艺再流焊中防止另一面元器件脱落双面再流焊工艺防止元器件位移与立
24、处再流焊工艺、预涂敷工艺作标记波峰焊、再流焊、预涂敷5.导电粘接剂导电粘接剂 导电粘接剂主要是由填充导电体颗粒、粘接剂用树脂、硬化剂媒介物、溶剂、稀释剂和添加剂所组成。银基粘接剂如果说没有更好,至少可以说与焊料的电接触可靠性相当。铜基粘接剂具有较高的初始值,不能很稳定地通过热循环和加热/湿度测试。有机粘接剂有微微提升粘接强度的倾向,焊接点展现了其稳定的机械强度。Welcome:Chap6.清洗剂清洗剂 现在广泛应用以CFC-113(三氟三氯乙烷)和甲基氯仿(1,1,1三氟三氯乙烷)为主体的两大类清洗剂。但它们对大气臭氧层有破坏作用,联合国已规定在1999年后停止使用。以以FC-113为主要成份
25、的几种共沸混合物的物理特性为主要成份的几种共沸混合物的物理特性物理特性Alpha1001Alpha1003FreonTMCFreonTMSGenesolvDTAGenesolvDMSGenesolvDES沸点,760mmHg,768236.239.734.242.044.4在沸点的汽化潜热,单位/Ib128100104.090.7-78.0密度g/cm3 (a=68,b=77)1.420b1.477b1.404a1.462A1.486a粘度,CP(a=70,b=77)0.461b-0.538b-0.70a表面张力,dyn/cm2(a=75,b=77,c=70,d=68)21.4b17.4b22
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