lin第1章-电子组装技术概论.ppt

1 第1章电子组装技术 2 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 SurfaceMountTechnology 简称SMT 3 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 4 SMT生产过程 SMT生产过程包括如下几个工艺环节 5 一 推动SMT技术快速发展的原因 电子产品追求小型化 以前使用的穿孔插件元件已无法缩小电子产品功能更完整 所采用的集成电路 IC 已无穿孔元件 特别是大规模 高集成IC 不得不采用表面贴片元件产品批量化 生产自动化 厂方要以低成本高产量 出产优质产品以迎合顾客需求及加强市场竞争力电子元件的发展 集成电路 IC 的开发 半导体材料的多元应用电子科技革命势在必行 追逐国际潮流 6 小型电子产品 7 二 SMT产生与发展概况 1 SMT技术自20世纪60年代产生 飞利浦生产的用于手表的纽扣状微型器件 2 美国是世界上最早应用SMT的国家 一直重视在投资类电子产品和军事装备领域发挥SMT技术优势 3 日本在20世纪70年代从美国引进SMT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 8 二 SMT产生与发展概况 4 欧洲各国SMT的起步较晚 但他们重视发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 5 我国SMT的应用起步于20世纪80年代初期 最初从美 日等国成套引进了SMT生产线用于彩电调谐器生产 6 20世纪80年代中期以来 SMT进入高速发展阶段 90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 9 二 SMT产生与发展概况 2 发展阶段划分与现状 第一阶段 1960 1975 小型化 混合集成电路第二阶段 1976 1980 减小体积 增强电路功能第三阶段 1980 1995 降低成本 大力发展生产设备 提高产品性价比现阶段 1995 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20世纪90年代以来 全球采用通孔组装技术的电子产品正以年ll 的速度下降 而采用SMT的电子产品正以8 的速度递增 到目前为止 日 美等国已有80 以上的电子产品采用了SMT 10 三 SMT技术的特点 专业化 实行电子制造服务 EMS ElectronicManufacturingService 营销与制造分离 数字化 自动化 规模化生产 输入定单 输出产品多学科交叉综合 光 机 电 材 力 化 控 计 网 管理等学科高度集成 高技术集成PCB制造 精密加工 特种加工 特种焊接 精密成形 11 三 特点 1 组装密度高 电子产品体积小 重量轻 贴片元件的体积和重量只有传统插装元件的1 10左右 一般采用SMT之后 电子产品体积缩小40 60 重量减轻60 80 12 2 可靠性高 抗振能力强 焊点缺陷率低 3 高频特性好 减少了电磁和射频干扰 4 易于实现自动化 提高生产效率 5 降低成本达30 50 节省材料 能源 设备 人力 时间等 三 特点 13 四 与传统技术比较 组装的元器件引线短或无引线THT与SMT组装之比较 样品比较 14 五 SMT工艺方法 表面组装方法可分为三类六种组装方式 1 单面混合组装工艺 是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 先贴法 是先在PCB的B面贴SMD 表面组装元器件 然后在A面插THC 通孔插装元件 这种方法易涂覆粘接剂 但需留下THC的操作空间 组装密度低 而且插装THC元件时易碰到已贴好的SMD 后贴法 是先插THC 后贴SMD 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组装方式 15 五 SMT工艺方法 2 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 也有先贴和后贴之分 但一般采用先贴后插法 3 全表面组装 全表面组装是指在印制板上只装有SMC或SMD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 16 六 表面组装工艺流程 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 第一种是再流焊工艺 再流焊是先将微量的锡铅 Sn Pb 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 大约需要4 6分钟 完成干燥 预热 熔化 冷却全部焊接过程 17 六 表面组装工艺流程 第二种是波峰焊工艺 波峰焊是先将微量的贴片胶 绝缘粘接胶 施加到印制板的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 并进行胶固化 片式元器件被牢固地粘接在印制板的焊接面 然后插装分立元器件 最后对片式元器件与插装元器件同时进行波峰焊接 18 六 表面组装工艺流程 流程1 单面再流焊工艺 涂布焊膏 贴装元器件 再流焊接 流程2 单面波峰焊工艺 涂布粘接剂 贴装元器件 粘接剂固化 翻板 波峰焊接 19 六 表面组装工艺流程 流程3 双面再流焊工艺 涂布焊膏 贴装元器件 再流焊接 翻板 涂布焊膏 贴装元器件 再流焊接 组装工艺流程4 双面波峰焊工艺 涂布焊膏 贴装元器件 粘接剂固化 翻板 波峰焊接 涂布粘接剂 贴装元器件 粘接剂固化 翻板 波峰焊接 20 六 表面组装工艺流程 流程5 双面再流混合波峰焊接工艺 涂布焊膏 贴装元器件 再流焊 翻板 涂布粘接剂 贴装元器件 粘接剂固化 翻板 手插件 波峰焊接 流程6 双面波峰焊接工艺 涂布焊膏 贴装元器件 粘接剂固化 翻板 波峰焊接 涂布粘接剂 贴装元器件 粘接剂固化 翻板 手插件 波峰焊接 21 六 表面组装工艺流程 流程7 单面再流混合波峰焊接工艺 锡膏涂布 贴装元器件 再流焊 翻板 插件 波峰焊 流程8 双面再流混合波峰焊接工艺 锡膏涂布 贴装元器件 再流焊 翻板 插件 波峰焊或手工焊 22 七 SMT有关的技术组成 电子元件 集成电路的设计制造技术电子产品的电路设计技术电路板的制造技术自动贴装设备的设计制造技术电路装配制造工艺技术装配制造中使用的辅助材料的开发生产技术 23 七 SMT有关的技术组成 24 八 现代化的电子组装车间 25 26 27 28 九 表面组装技术现状与发展趋势 SMT发展总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 更新换代的速度也越来越快 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 SMD和IC的引脚间距也越来越窄 引脚间距从0 3mm的细间距甚至缩小到0 1mm 窄引脚间距已经成为现实 29 九 表面组装技术现状与发展趋势 无铅焊料取代Sn Pb焊料就成为必然趋势 欧盟 美国 日本等工业发达国家 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SMT发展的必然趋势 在组装技术方面 BGA CSP的应用已经比较广泛 工艺也已经成熟了 0201 0 6 0 3mm 在多功能手机 CCD摄像机 笔记本电脑等产品中广泛的应用 倒装芯片 FlipChip 在美国IBM 日本SONY公司等都已经得到广泛应用 多芯片MCM功能组件是进一步小型化的方向 目前我国使用的SMT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 努力使我国真正成为SMT制造大国和制造强国是发展的总趋势