1、SMT发展动态与新技术介绍,电子组装技术的发展,随着电子元器件的小型化、高集成度的发展，电子组装技术也经历了以下几个发展阶段：手工（ 50年代） 半自动插装浸焊（ 60年代 ） 全自动插装波峰焊（ 70年代） SMT（ 80年代） 窄间距SMT（ 90年代） 超窄间距SMT,据飞利浦公司预测，到2010年全球范围插装元器件的使用率将下降到10%，SMC/SMD将上升到90%左右。 SMT是电子装联技术的发展方向，SMT已成为世界电子整机组装技术的主流。,SMT的发展概况,SMT是从厚、薄膜混合电路、演变发展而来的。 美国是世界上SMD与SMT最早起源的国家， 日本在SMT方面处于世界领先地位。
2、 欧洲有较好的工业基础，发展速度也很快， 新加坡、韩国、香港和台湾省亚洲四小龙发展较快。 我国SMT起步于二十世纪80年代初期，目前正处于快速发展阶段，并已成为SMT世界加工基地之一，设备已经与国际接轨，但设计、制造、工艺、管理技术等方面与国际还有差距。应加强基础理论和工艺研究，提高工艺水平和管理能力。努力使我国真正成为SMT制造大国、制造强国。,SMT发展总趋势：电子产品功能越来越强、体积越来越小、 元器件越来越小、组装密度越来越高。组装难度也越来越大,年度电子产品印制板SMCSMD(IC)组装形式组装密度 （焊点/cm2）,例：手机 19942002体积 重量 价格 功能重量700g 12
3、0g 68g 手表式手持电脑手机 音像 娱乐,1 元器件发展动态, SMC片式元件向小型薄型发展其尺寸从1206(3.2mm1.6mm)向0805(2.0mm1.25mm)向0603(1.6mm0.8mm)向0402(1.00.5mm)向0201(0.60.3mm)发展。最新推出01005 （0.40.2mm）,预计2010年0402（0.40.2mm） 将向03015（0.30.15mm）发展, SMD表面组装器件向小型、薄型和窄引脚间距发展,SMD的各种封装形式,QFP （Plastic Quad Flat Pack）,PBGA （Plastic Ball Grid Array）,CSP
4、（Chip Scale Package） FC-PBGA （ Flip Chip Plastic Ball Grid Array ）,DCA （Direct Chip Attach） FCOB (Flip Chip on Board),WLCSP Wafer Level Chip Scale Package,2 窄间距技术（FPT）是SMT发展的必然趋势,FPT是指将引脚间距在0.6350.3mm之间的SMD和长宽1.6mm0.8mm的SMC组装在PCB上的技术。由于电子产品多功能小型化促使半导体集成电路的集成度越来越高，SMC越来越小，SMD的引脚间距也越来越窄，目前0.635mm和0.5m
5、m引脚间距的QFP已成为工业和军用电子装备中的通用器件。元器件的小型化促使SMT的窄间距技术（FPT）不断发展和提高。 (1) BGA 、CSP的应用已经比较广泛、工艺也比较成熟了。 (2) 0201(0.60.3mm)在多功能手机、CCD摄象机、笔记本电脑等产品中已经比较广泛应用。01005(0.40.2mm)已在模块中应用。 (4)Flip Chip在美国IBM、日本SONY公司等都已经应用了倒装芯片技术 (5) MCM多芯片模块由于SMC/SMD已经不能再小了，MCM功能组件是进一步小型化的方向。,日本松下为了应对高密度贴装 开发了APC系统,高密度贴装时，把印刷焊膏偏移量的信息传输给贴
6、装机，贴装元件时对位中心是焊膏图形，而不是焊盘。 贴装0402（公制）工艺中采用APC系统后，明显的减少了元件浮起和立碑现象。,APC系统（Advanced Process Contrl）通过测定 上一个工序的品质结果，来控制后一个工序的技术。,应用APC贴装,传统贴装,PBGA结构,CSP结构,片基（载体）形式 载带形式,新型元器件,LLP（Leadless Leadframe package ） 新微型封装,新焊端结构:LLP（Leadless Leadframe package ）MLF（Micro Leadless Frame ）QFN(Quad Flat No-lead),在硅片上封
7、装（WLP）,晶圆,Wafer Level (Re-Distribution) Chip Scale Package,COB（Chip On Board）,3 无铅焊接的应用和推广,日本首先研制出无铅焊料并应用到实际生产中，2003年已在消费类电子产品中基本实现无铅。美国和欧洲提出2006年7月1日禁止使用。我国由信息产业部、发展改革委、商务部、海关总署、工商总局、质检总局、环保总局联合制定的电子信息产品污染控制管理办法已于2006年2月28日正式颁布，2007年3月1日施行。,4 非ODS清洗介绍,有关的政策禁止使用的ODS物质和时间：用于清洗的ODS物质有：FC113、CCl4、1.1.1
8、.三氯乙烷。属于蒙特利尔议定书中规定的第一、第二、第三类受控物质。发达国家已于1996年停止使用。发展中国家2010年全部停止使用。 中国作为（蒙约）谛约国，承诺在2010年全面淘汰ODS物质。中国政府意识到保护臭氧层的紧迫性，因此又承诺在目前国际替代技术发展的情况下，在发达国家资金援助和技术转让保证的前提下，中国清洗行业将在2006年停止使用ODS。在此期间将采用逐步替代、逐步淘汰的方针。,印制电路板（PCB）焊接后清洗的替代技术,（1） 溶剂清洗a 非ODS溶剂清洗b HCFC清洗HCFC只是一种过渡性替代物，最终（2040年）也是要禁用的。 （2） 免洗技术不清洗而达到清洗的效果对于一般
9、电子产品采用免洗助焊剂或免洗焊膏，焊后可以不清洗。 （3） 水洗技术水洗技术可分为水洗和水中加表面活性剂两种工艺。 （4） 半水技术半水技术属水洗范畴，所不同的是加入的洗涤剂属可分离型。,复 合 式,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。 例如Simens的Siplace80S系列贴片机，有两个带有12个吸嘴的转盘。由于复合式机器可通过增加动臂数量来提高速度，具有较大灵活性， Simens的HS50机器安装有4个这样的旋转头，贴装速度可达每小时5万片。,5 贴片机向模块化、多功能、高速度方向发展,平行系统 （模块式）,平行系统由一系列的小型独立贴装
10、机组成。各自有定位系统、摄像系统、若干个带式送料器。能为多块电路板、分区贴装。 例如PHILIPS公司的FCM机器有16个贴装头，贴装速度达到0.03秒Chip，每个头的贴装速度在1秒Chip左右 FUJI的 QP132等,富士 NXT 模组型高速多功能贴片机,该贴片机有 8 模组和 4 模组两种基座， M6 和 M3 两种模组， 8 吸嘴,4 吸嘴和单吸嘴三种贴片头，可通过灵活组合满足不同产量要求。 单台产量最高可达 40000 芯片/小时 单台机器可完成从微型 0201 到 74 74mm 的大型器件（甚至大到 32 180mm 的连接件）的贴装。,PCB-SMD复合化 在多层板中预埋R、
11、C、L元件，实现高密度组件。,6 其它新技术,新型封装 FC-BGA （flip chip）,进一步微型化,芯片,芯片,凸点,凸点,MCM（multichip module)多芯片模块封装,3D封装,3D Systems in Package (SIP),存储器,ASIC+存储器,采用“POP”技术（Package On Package）,堆叠封装的最新动态,1、 种类越来越多 2、 市场越来越大 3、 高度越来越薄 4、 功能越来越多 5 、应用越来越广,1、堆叠封装的种类越来越多,（侧重于功能 、侧重于技术 、侧重于空间 ） SiP（system in a Package）系统级封装 ，是
12、在一个封装中堆叠多个不同类型的芯片 ； SOC（ system on a Chip ）单片系统； MCP（Multi Chip Package）多芯片封装，是侧重在一个封装中堆叠多个芯片 ； CSMP（Chip Size Module Package）芯片尺寸模块封装，是强调无源元件与有源器件的堆叠，以获得模拟和数字功能的最优化 ； SCP（Stacked Chip Package或SDP：Stacked Dices Package）芯片堆叠封装，SCP是强调两个以上芯片的堆叠 ； UTSCSP（Ultra ThinStacked Chips Size Package）超薄堆叠芯片尺寸封装；
13、PiP/PoP（Package in Package Stacking / Package on Package）封装堆叠封装，PiP/PoP是强调一个封装在另一个封装上的堆叠 ； PoP是一种新兴的、成本最低的堆叠封装解决方案 。,2、堆叠封装的市场越来越大,手机、数码相机等便携式电子产品的需求日益增大，促进了堆叠封装市场迅速发展。 据Information Network预测，2005年高密度封装（HDP）市场出货量15亿块，比上年增长32；2006年18亿块，增长21。,3、堆叠封装的高度越来越薄,目前堆叠封装中23片的堆叠最普遍。 2005年2片闪存、RAM、逻辑器件芯片的堆叠高度为1
14、.2mm，2006年达到1.0mm，2007年将达0.5mm； 2005年5片存储器芯片或闪存、RAM和处理器芯片的堆叠封装高度为1.2mm，20062007年可达1.0mm； 目前8片存储器芯片或闪存、RAM和处理器芯片的堆叠高度为1.4mm左右; 降低堆叠封装高度的关键是圆片的减薄，通常减薄至50m左右，目前减薄技术可将圆片减薄至1015m，但为确保电路的性能和芯片的可靠性。业内人士认为圆片减薄的极限为20m左右。,4、 功能越来越多,目前SiP堆叠存储器芯片无疑很成功，即MCP； 目前正在堆叠闪存、RAM和处理器芯片； 将来堆叠SoC、RF传感器等多种芯片。 2005年底ST微电子采用M
15、CP，推出用于新一代手机的专用NOR闪存子系统 ，还推出三频GSM/GPRS收发器SiP，在一个集成无源和有源器件IPAD芯片上堆叠一个GeSi RF BiCMOS ASIC芯片，其SiP为低外廓BGA封装，尺寸为1.4mm为7mm7mm，使手机的外围组件数量从80个减少到5个，占板面积比以前缩小5倍。,5 、应用越来越广,目前SiP主要用于手机中闪存和应用处理器的封装，还可用于数码相机、PDA、数码摄像机等其他便携式电子产品、PC外设、光驱、硬盘驱动器、娱乐系统、工艺设备和导航系统等； 将来会用于模拟、数字电视、GPS等嵌入式领域。,功能模块,硬盘驱动器中的 系统级芯片(包括读通道和硬盘控制
16、器),模块式数码手机,SMT与IC、SMT与高密度封装技术相结合的产物,IPD （ 集成无源元件） MCM(多芯片模块) 无源与有源的集成混合元件 SIP(系统级封装） 三维晶圆级堆叠的立体组件 ,模块化、系统化推动SMT向更简单、更优化、低成本、高速度、高可靠方向发展。,新工艺技术介绍,通孔元件再流焊工艺 三种选择性波峰焊工艺 1、掩膜板波峰焊，为每种PCB设计专用掩膜板，保护已焊好的表面贴装器件（此方式不需要买专用设备） 2、拖焊工艺：在单个小焊嘴焊锡波上拖焊。适用于少量焊点及单排引脚 。 3、浸焊工艺：机械臂携带待焊PCB浸入固定位置焊嘴组的焊锡波上（多焊锡波）。浸入选择焊系统有多个焊锡
17、嘴，与PCB待焊点是一对一设计的 。因而对不同的PCB需制作专用的焊锡嘴 。,通孔元件再流焊工艺,掩膜板选择性波峰焊工艺,掩膜板波峰焊，为每种SMA设计专用掩膜板，保护已焊好的表面贴装元器件。 （此方式避免了对SMC/SMD的波峰焊）,主面,辅面,工艺流程 B面再流焊 A面再流焊 B面掩膜波峰焊,合成石掩膜板,合成石治具,波峰焊治具供应商信息,公司：苏州格博精密机械制造有限公司 地址 ：苏州市吴中区郭巷镇姜庄工业小区 联系人：苏建中 电话：0512-65968769 65968781 65968776,ACA、ACF技术 （Anisotropic Conductive Adhesive） （A
18、nisotropic conductive film）,在Pitch40m的超高密度以及无铅等环保要求的形势下， ACA各向异性导电胶技术也悄然兴起。例如在LCD (液晶显示) 面板、PDP（等离子体显示器）、HDD（硬盘驱动器）磁头、存储器模块、光电偶合器等封装互连中已经得到应用。,ESC技术 （Epoxy Encapsulated Solder Connection）,ESC技术是采用“焊膏粒子树脂”膏状材料替代ACF的新技术。,ACF技术,ESC技术,ESC技术工艺方法,滴涂焊膏树脂胶 加热、加压 焊接树脂固化,ESC与ACF比较具有以下优点：,工艺简单，节省了贴ACF的空间 焊接树脂固
19、化，增强了连接强度，提高了可靠性。 更多的应用领域,ESC技术的应用,Flip Chip倒装芯片组装工艺的新发展 M/MESC工艺（模块与模块结合技术） 新一代移动电话无连接器基板间的结合技术实现：五个模块之间的连接(从连接器ACF M/MESC工艺),SMT发展总趋势,1. 电子产品功能越来越强、体积越来越小、造价越来越低、更新换代的速度也越来越快。 2. 元器件越来越小，0201等高密度、高难度组装技术的开发研究。 3. 无铅焊接技术的研究与推广应用。 4. 电子设备和工艺向半导体和SMT两类发展，半导体和SMT的界线逐步模糊，尤其封装技术。 5. 我国SMT处于快速发展阶段，我国将成为S
20、MT世界加工厂的基地。我国SMT发展前景是广阔的。目前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。 应加强基础工艺研究。努力使我国真正成为SMT制造大国 / 制造强国。,无焊料电子装配工艺 Occam倒序互连工艺介绍,Verdant Electronics公司创始人Joseph Fjelstad开发的“Occam”组装工艺。Occam工艺是一种倒序互连工艺，它不使用焊料（无焊料），简化了制造过程，完全改变了电子产品的制造方法，因而极具发展前景。 “奥克姆剃刀原理” （Occams Razor）这个词语源于拉丁语，意为“如无必要，勿增实体”（Entities shoul
21、d not be multiplied unnecessarily），即“简单就是最好的”,Occam工艺 制造单元层的基本工序,组装板的两边也可通过 各种连接器结构或挠性电路板来扩展,SMT布线与Occam电镀工艺比较,由于Occam工艺不存在线路穿越焊盘的问题，将有利于面阵列器件布线，并显著减小分布电容。,Occam工艺,SMT布线,Occam工艺与常规的SMT工艺比较,Occam工艺的好处, 无焊料电子装配工艺 无需使用传统电路板 采用了许多成熟、低风险和常见的核心处理技术 简化了组装工艺并能够降低制造成本 此工艺制造的产品预计将更加可靠,深入实践、敢于创新，努力使我国真正成为SMT制造大国、制造强国,任何新技术都不是十全十美的。 任何新技术的推出都不会推翻所有的传统技术。但会有影响和冲击（如PCB、焊料、SMT等行业）。 不过，这种改进的组装方法给OEM提供了一个新的选择，可以进行高可靠性和低成本的电子组装制造，同时，更为有利的是，产品不仅符合RoHS的要求，而且与焊料组装产品相比更加环保。,
