SMT-表面贴装技术

SMT

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SURFACE MOUNT TECHNOLOGY

编译：骆灵晖

LINVILLE@HONGEN.COM.CN

2002年11月20日

表面贴装技术

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

SMT:

PCB上无需通孔,直接将表面贴装元器件贴、焊到印制电路板表面规定位置上的电路装联技术

SMT的组成



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装联设备装联工艺





表面贴装元器件

.流程简介

简易流程图示：

PCB板研祥智能股份www.evoc.com印刷锡膏OKOK装贴元件OK炉前QCNG回流焊NGOKNG外观QCOK

转下道工序第一篇元器件



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SMC-SURFACE MOUNT COMPONENT

主要有矩形片式元件、圆柱形片式元件、复合片式元件、异形片式元件。



SMD-SURFACE MOUNT DEVICE

主要有片式晶体管和集成电路，集成电路又包括SOP、SOJ、PLCC、LCCC、QFP、BGA、CSP 、FC、MCM等。

例:

1.

2.

3.

4.

连接件(Interconnect)：提供机械与电气连接/断开，由连接插头和插座组成，将电缆、支架、机箱或其它PCB与PCB连接起来；可是与板的实际连接必须是通过表面贴装型接触。

有源电子元件(Active)：在模拟或数字电路中，可以自己控制电压和电流，以产生增益或开关作用，即对施加信号有反应，可以改变自己的基本特性。

无源电子元件(Inactive)：当施以电信号时不改变本身特性，即提供简单的、可重复的反应。

异型电子元件(Odd-form)：其几何形状因素是奇特的，但不必是独特的。因此必须用研祥智能股份www.evoc.com

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一.元器件的识别

电容（CAPACITOR）

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电阻（RESISTOR）电感（INDUCTOR）

其它器件

1.电容（CAPACITOR）



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1)种类：瓷介电容、铝电解电容、钽电容…



2）规格1in=25.4mm

英制in

SI制mm

04*0206*0308051206

10*0516*0821253216

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

3)容量

3

6

单位:1UF=10NF=10PF

C3

标识:ABC=AB*10103=10*10PF4)误差:J±5%K±10%M±20%5)网络电容CN(CapacitorNetworks)例1:TDK

C2012PH1H300J.尺寸温度特性耐压标称容量容量偏差

1E-25V1H-50V注:耐压1C-16V

容量偏差C±0.25PFD±0.5PFF-±1.0PF

J±5%K±10%M±20%

6)特性(温度):

标准(ppm/℃)

特性符号

< 2PF

C (NPO)P (N150)R (N220)S (N330)T (N470)U (N750)

CK:0±250PK:-150±250RK:-220±250SK:-330±250TK:-470±250

3PFCJ:0±120PJ:-150±120RJ:-220±120SJ:-330±120TJ:-470±120

>4PFCH:0±60PH:-150±60RH:-220±60SH:-330±60TH:-470±60

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UK:-750±250UJ:-750±120

+350~-1000

SL

2.电阻（RESISTOR）



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1）种类：

瓷片电阻、碳膜电阻、陶瓷电阻、电位器…

2）规格：见电容规格

3）阻值单位:1MΩ=103KΩ=106Ω

4)误差:F±1%G±2%J±5%K±10%O跨接电阻5）跳线电阻JUMP

6)网络电阻RN：ResistorNetworks





7)标识:

C

数字普通电阻ABC=AB*10Ω

精密电阻ABCD=ABC*10Ω

D

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色环

色环数值

黑0

棕1

红2

橙3

黄4

绿5

蓝6

紫7

灰8

白9

金10-1

银10-2

误差%±1±2±0.5±0.25±0.1+50 -20±5%±10%



例2：RR

种类

1206561J.

尺寸、功耗标称阻值允许偏差

3.电感（INDUCTOR）

绕线形片式电感器1H=10mH=10uH多层形片式电感器

片式磁珠（Chip Bead）



3

6

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CBG1608U050T（B）产品代码规格尺寸材料代码阻抗（100MHZ）包装方式

4.其它器件

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第二篇印刷技术



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锡膏Solder paste



丝印模板Stencils



丝印刮刀Squeegees

网版印刷术语

12345

www.evoc.com丝网所有网孔的面积与相应的丝网总面积之比,用百分

数表示。

开孔面积百分率open mesh area percentage研祥智能股份模版开孔面积open stencil area

丝网印刷模版上所有图像区域面积的总和。

网框外尺寸outer frame dimension印刷头printing head焊膏或胶水

印刷过程中敷附于PCB板上的物质。

在网框水平位置上，测得包括网框上所有部件在内的长与宽的乘积。

印刷机上通过靠着印版动作、为焊膏或胶水转移提供必要压力的部件。

6印刷面printing side(lower side)

丝网印版的底面，即焊膏或胶水与PCB板相接触的一面。

网版印刷术语

7丝网screen mesh

一种带有排列规则、大小相同的开孔的丝网印刷模版的载体。

8丝网印刷screen printing

使用印刷区域呈筛网状开孔印版的漏印方式。9印刷网框screen printing frame

固定并支撑丝网印刷模版载体的框架装置。10 离网snap-off

印刷过程中，丝网印版与附着于PCB板上的焊膏或胶水的

脱离。

11 刮刀squeegee

在丝网印刷中，迫使丝网印版紧靠PCB板，并使焊膏或胶

水透过丝网印版的开孔转移到PCB板上，同时刮除印版上

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网版印刷术语

12 刮刀角度squeegee angle

刮刀的切线方向与PCB板水平面或与压印辊接触点的切线之间的夹角，在刮刀定位后非受力或非运动的状态下测得。13 刮刀squeegee blade

刮刀的刀状部分，直接作用于印版上的印刷焊膏或胶水，使焊膏或胶水附着在PCB板上。14 刮区squeegeeing area

刮刀在印版上刮墨运行的区域。

15 刮刀相对压力squeegee pressure, relative

刮刀在某一段行程内作用于印版上的线性压力除以这段行程的长度。

16 丝网厚度thickness of mesh

丝网模版载体上下两面之间的距离。

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一.锡膏Solder paste

1）作用：焊接前有一定的粘性，使元器件在贴片过程中黏结在PCB焊盘上；焊接后完成PCB焊盘与元器件电极之间的物理、电器连接。2) 成分

组成

主要成分

功能

元器件和电路之间的物理、电气连接帮助印刷成型、脱模,除去元件引脚、焊盘和锡珠上的氧化物等

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合金焊料粉焊剂系统

焊剂粘接剂活化剂溶剂

铅Pb、锡Sn

松香、合成树脂

松香、松香脂、聚丁烯

硬脂酸、盐酸、联氨、三乙醇胺等甘油、乙二醇

3）分级

(1mm=1x10-3mm,1thou=1x10-

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3inches,25mm=1thou)

4)粘度(500kcps~1200kcps)

5).焊膏的使用与保管

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a.焊膏必须以密封状态在2～10℃条件下存储。如果温

度升高，焊膏中的合金粉末和焊剂化学反应后，使其粘度上升而影响其印刷性；如果温度过低（0 ℃以下）焊剂中的松香成分会发生结晶想象，使焊膏状态恶化。b.焊膏从冰箱里取出来后不能直接使用，必须在室温下回温，待焊膏温度达到室温后方可打开容器盖，以防止空气中的水汽凝结而混入其中。回温时间是4 ～8小时，至少要2小时，切不可用加温方法使其回温，这样会使焊膏性能劣化。

c.使用前应用刮刀或不锈钢棒等工具充分搅拌，使焊膏研祥智能股

www.evoc.内合金粉颗粒均匀一致并保持良好的粘度，搅拌时间

为2 ～3分钟，搅拌使朝一个方向。d.添加完焊膏后，应该盖好容器盖。

e.如果印刷间隔时间超过1小时，须将焊膏从模板上拭去，将焊膏回收到当天使用的容器中以防止焊膏的焊剂中易挥发组成物质逐渐减少，使其粘度增大，相关性能改变。（免清洗焊膏不能使用回收的焊膏）

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f.焊膏被印刷到PCB板上后，放置与室温下时间过久会由于溶剂挥发，吸收水分因素造成性能劣化，因而要缩短进入回流焊的等待时间，尽量在4小时内完成。g.焊膏印刷环境最好在25±3℃，相对湿度在65%以下。

6）几种常见的锡膏

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松香型锡膏水溶性锡膏

免清洗低残留物锡膏无铅锡膏



二.印刷模板Stencils

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

SMT印刷模板制造方法1.化学蚀刻2.激光切割3.电铸法

现常用激光切割制造印刷模板

三.丝印机

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

手工印刷机半自动印刷机全自动印刷机





1.刮刀Squeegees

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

1).刮刀的两种形式：菱形和拖裙形，拖裙形分成聚乙烯(或类似)材料和金属。

60~65shore70~75shore80~85shore90 + shorevery softsofthard

very hard红色绿色蓝色白色



2).刮刀压力的经验公式研祥智能股份www.evoc.com

在金属模板上使用蓝色刮板，为了得到正确的压力，开始时在每50mm的刮板长度上施加1kg压力，例如300mm的刮板施加6kg的压力，逐步减少压力直到锡膏开始留在模板上刮不干净，然后再增加1kg压力。在锡膏刮不干净开始到刮板沉入丝孔内挖出锡膏之间，应该有1~2kg的可接受范围都可以到达好的丝印效果。

2.丝印速度

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丝印速度的经验公式

对PCB上最密元件引脚的每thou长度，可以允许每秒1mm的最大速度

最小丝孔25thou12.5thou8thou

最大丝印速度每秒50mm每秒25mm每秒16mm

最密引脚间隔50thou25thou16thou

四.SMT焊膏印刷的品质控制



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1.焊膏印刷的常见缺陷

A.少印C.错印E.边缘不齐G.塌落

B.连印D.凹形F.拉尖H.玷污







2.影响印刷效果的因素主要有：

A. 印刷设备的精度B. PCB板焊盘的设计

C. 印刷模板的设计与制作D. 焊膏的成份及使用

E. 印刷时PCB板的平整度和光洁度F. 工艺参数的调整

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五.焊膏印刷过程中的工艺控制



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涂敷焊膏的基本要求：

A.涂敷焊膏应适量均匀，一致性好，焊膏图形清晰，相邻的图形之间尽量不要沾连，焊膏图形与焊盘图形要一致尽量不要错位。

B.在一般情况下，焊盘上单位面积的焊膏量应该为0.8mg/平方mm左右，对窄间距的元件应为0.5 mg/平方mm。

C.涂敷在PCB焊盘上的焊膏量与期望值比较，可允许有一定的偏差，但焊膏覆盖每个焊盘的面积应在75%以上。

五.焊膏印刷过程中的工艺控制

D.焊膏涂敷后，应无严重塌落，边缘整齐，错位不大于0.2mm，对窄间距元件焊盘，错位不大于0.1mm，PCB不允许被焊膏污染。

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第三篇贴装技术

贴片机

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1.贴片机类型

a.动臂式贴片机

具有较好的灵活性和精度，适用于大部分元件，高精度机器一般都是这种类型，但其速度无法与复合式、转盘式和大型平行系统相比。可分为单臂式和多臂式

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1.贴片机类型

b.复合式贴片机

复合式机器是从动臂式机器发展而来，它集合了转盘式和动臂式的特点，在动臂上安装有转盘,如Simens最新推出的HS50机器就安装有4个这样的旋转头，贴装速度可达每小时5万片

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1.贴片机类型

c.转盘式贴片机

转盘式机器由于拾取元件和贴片动作同时进行，使得贴片速度大幅度提高,如松下公司的MSH3机器贴装速度可达到0.075秒/片

FUJI CP3

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1.贴片机类型

d.大型平行系统

大型平行系统由一系列的小型组装机组成。各自有丝杠定位系统机械手，机械手带有摄象机和安装头。如PHILIPS公司的FCM机器有16个安装头，实现了0.0375秒/片的贴装速度，但就每个安装头而言，贴装速度在0.6秒/片左右

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2.视觉系统

1)俯视摄像机(CCD)2)仰视摄像机(CCD)3)头部摄像机(Line-sensor)4)激光对齐

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3.送料系统

1)带式(TAPE)2)盘式(TRAY)3)散装式(BLUK)4)管式(STICK)

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4.灵活性

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柔性制造系统(FMS)。

第四篇焊接技术

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手工焊接波峰焊接再流焊接



传导对流辐射



常见术语解释



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1.焊接:依靠液态焊料添满母材的间隙并

与之形成金属结合的一种过程2.润湿:熔融焊料在被焊金属表面上形成均匀、

平滑、连续并且附着牢固的合金过程



手工焊接



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过程：快速地把加热和上锡的烙铁头接触带芯锡线(cored wire)，然后接触焊接点区域，用熔化的焊锡帮助从烙铁到工件的最初的热传导。然后把锡线移开将要接触焊接表面的烙铁头。

焊接温度：焊锡的液化温度之上大约100°F。焊接时间：大约3秒钟

波峰焊接



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波峰焊：将熔融的

液态焊料，借助与泵的作用，在焊料槽液面形成特定形状的焊料波，插/贴装了元器件的PCB置于传送链上，经特定角度及一定的浸入深度穿过焊料波峰而实现焊点焊接的过程

一．波峰焊接主要材料



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1.助焊剂2.锡棒锡棒由锡和铅组成，一般锡比铅的比例是63/37

锡棒是焊接的主要材料，融化后的锡呈银白色，可连接分离的导体。

二.助焊剂的作用

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助焊剂的作用是在焊接中起助焊作用，具体表现在以下几个方面：

A．清除金属接触面的氧化物、氧化膜。B．在焊接物表面形成一液态保护膜，隔离高温时四周的空气，防止金属氧化。

C．降低焊锡表面张力，增加其扩散能力。D．焊接的瞬间，可以让融化的焊锡取代，顺利完成焊接。

三.助焊剂的分类

1.无机系列：

主要有无机酸和无机盐组成有很强的活性和腐蚀性，对元件有破坏作用，焊接后必须清洗2.有机系列：

主要由有机的胺盐组成，焊接作用和腐蚀作用中等大部分为水溶性，无法用一般溶剂清洗。3.树脂系列：

组要由松香、松香加活性剂、消光剂组成，松香的绝缘性较好，但活性差，为提高其活性，往往加入有机酸、有机胺等活性物质。

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助焊剂的比重一般在0.79-0.825之间，预热温度

在80-130℃，传送速度在1.0-1.8m/min。

四.影响焊接品质的因素

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

1.波峰高度：

波峰高度要平稳，波峰的高度以达到线路板厚度的1/2-2/3为宜，波峰高度过高，会造成锡点拉尖，堆锡过多，会使锡溢到元件表面；波峰过低往往会造成漏焊。

四.影响焊接品质的因素

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

2.焊接温度：

焊接温度是指被焊接处与融化物的焊料相接触时的温度，温度过低会使焊点毛刺，不光滑，造成虚焊，假焊及拉尖；温度过高易使电路板变形，还会对焊盘及元件带来不好的影响；一般应控制在245±5℃。

四.影响焊接品质的因素



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3.预热温度：

合适的预热温度可以减少PCB板焊接时的热冲击，减少PCB板的变形、翘曲，提高其活性；一般锡炉预热温度设定在80-150℃，具体需根据PCB板的材料、水份含量而设定要求；PCB板经过预热后，单面板温度为80-90℃，双面板为90-100℃。

四.影响焊接品质的因素



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4.运输速度与角度：

运输速度决定着焊接时间，速度过慢，则焊接时间长，对PCB板不利；速度过快则时间短，易造成虚焊、漏焊、假焊等不良；大部分锡炉运输速度在1.0-1.8m/min可调，一般以焊接接触焊料时间为3秒；运输角度一般在3-10度之间，具体要看PCB板上装插的零件大小、PCB板的尺寸而定，寻找最佳角度。

四.影响焊接品质的因素



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5.焊料成份：

进行焊接作业时，PCB板或零件上的金属杂质进入到熔锡中，可能影响焊点的不良或外观不良。

四.影响焊接品质的因素



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6.助焊剂的比重：

比重太高，易出现PCB板上残留物过多、连锡、包焊等不良，甚至造成绝缘电阻下降；助焊剂比重过低，则易出现拉尖、锡桥、虚焊等不良。

7.PCB板的设计：

PCB板设计不好造成元件可焊性差，影响焊接质量。

再流焊（Reflow）

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再流焊：通过重新

熔化预先放置的焊料而形成焊点，在焊接过程中不再添加任何额外焊料的一种焊接方法。

再流焊（Reflow）

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热风红外在流焊汽相再流焊（VPR）激光再流焊

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再流焊（Reflow）

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热风红外在流焊Reflow Profile

无铅焊接

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5.附录

SMT敏感物料管理标准静电防护规则编码方案研祥智能股份www.evoc.com

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谢谢您的参与！

如有任何意见或建议

敬请反馈至SMT-骆灵晖处，谢谢！Email: LINVILLE@HONGEN.COM.CNlinghui-smt@163.com