1、表面贴装技术(SMT: Surf ace Mount Technology)80 年代末以来，因芯片集成度快速发展，推动了航天电子装备以惊人的速度向轻薄短小化、高密度和高可靠性方向发展。现在战争是以电子技术为主导的高技术战争，现代军事电子装备正向信息化兵器时代迈进，并在光电子化和微电子化的基础上，迅速向军事电子系统综合化和武器装备智能化方向发展，因此把现代的战争比喻成芯片与钢铁的战争。电子电路装联技术是支持上述发展的关键技术。SMT 是电子电路装联技术的又一次重大革命，它推动了航天电子产品不断 SMT 是电子前进。一 SMT 电路装联技术发展的第四代随着电子元器件的发展和更新换代，电子电路装联
2、技术(简称电路装联技术)也向着更高一级的技术阶段发展，从而导致新一代军事电子装备的诞生。概括起来，电子电路装联技术的发展分为五个阶段，简称五代，现在己迸人第五代发展时期，如表 1 所例。电子电路装联技术从第一代以电子电子管作有源元件，采用手工软钎焊接技术开始;经过了第二代晶体管阶段，主要采用单面酚醛印制电路板，半自动插装机、浸焊和以晶体管为代表的轴向引线元器件;然后进人第三代集成电路阶段，采用以集成电路为代表的径向有引线元器件和自动插装技术以及浸焊或波峰焊技术，在单向或双面通孔环氧玻璃布基板上进行焊装。随着集成电路，特别是大规格集成电路的发展，以及表面组装元器件的开发和推广应用，出现了崭新的电
3、路装联技术一一表面组装技术，80 年代初地人实用阶段，激起了电子电路装联技术的“二次革命“，80 年代中后期出现了高速发展的局面，90 年代初进人完全成熟阶段，成为当代电路装联技术的主流。随着超大规格和特大规模集成电路的应用，以及表面组装技术向纵深发展，细间距技术和直接芯片板级组装技术的实用化，多芯片模块和三维组装的兴起，从 80 年代中期就萌发了第五代电子电路装联技术，使电子电路装联技术正面临“第三次组装革命“一一微组装技术的倔起相发展。现在微组装技术己经开始进入实用化阶段，主要采用超大规模和特大规模集成电路、复合元件和三维载体，采用由微电子焊接技术支持的直接芯片板级组装和多芯片模块，再利用
4、 CAD 和 CAM 技术，在多层陶瓷基板或绝缘金属基板上进行多层混“合组装，实现元件和基板的一体化、功能模块化，从而在板级实现系统级的组装。表 1 电子电路装联技术的发展项目 第一代（1950-1960）第二代（1960-1970）第三代（1970-1980）第四代（1980-1985）第五代（1985-）代表产品真空管收音机 黑白电视机 彩色电视机 录像机 整体录像机有源器件真空管 晶体管 集成电路 大规模集成电路、PLCC、OSP超大规模集成电路、MCM 电路无源元件带长管脚的大型高压电压元件轴向引线元件 径向引线元件 表面组装元件 复合表面组装元件三维结构装联技 手工焊接 半自动插装
5、自动插装 再流焊 多层组装 MPT术 浸焊 浸焊、波峰焊 两面组装，陶瓷基板，金属心基板高密度多层（通孔）微电子焊接电路基板金属底盘 单面酚醛纸板 树脂基板通孔 陶瓷多层基板绝缘金属基板总之，电子电路装联技术的发展主要受元器件类型所支配，一种新型元器件的诞生;总是导致装联技术的一场革命。二 航天电子产品对电路装联技术的要求由于当前新型武器的需要，要求电路组件实现微型化、模块化、高速度、低功耗、低成本、高可靠和长寿命。这就要求元件小型微型化、器件高度集成化、大型薄型化、多引线细间距化;同时对电路装联技术提出极严格的要求，这主使得传统的通孔插装技术(THT)不能适应军事电子装备对电路组件的要求。因
6、此，70 年代中期表面组装技术(SMT)一问世就受到军方的高度重视，成为实现军事电子装备小型化、高性能和高可靠性的重要手段，使军事电子装备的微电子化向前推进了一步。随着军事电子装备微电子化继续发展，对军用电路组件的要求不断提高，超大规模集成电路、超高速集成电路、微波毫米波单片集成电路、砷化镓集成电路、等离子显示器将成为构成军事电子装备的主体，封装器件由于其封装效率低，难以满足军用电路组件的要求，只有依赖于以直接芯片板级组装的相应的微焊接技术为基础的微组装技术，才能促进军事电子装备的微电子化进人高级阶段。才能保证武器的高可靠高精度。三 SMT 发展状况SMT 是将表面贴装元器件(无引脚或短引脚的
7、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，所用的印制电路板无需钻插装孔。具体地说，就是首先在印制电路板焊盘上途布焊锡膏，再将表面贴装元器件准确地放到涂有焊锡膏的焊盘上，通过加热印制电路板直至焊锡臂熔化，冷却后便实现了元器件与印制电路之间的互联。进人 20 世纪70 年代，以发展消费类产品著称的日本电子行业敏锐地发现了 SMT 专用焊料(焊锡膏)和专用设备(贴片机、再流焊炉、印刷机)以及各种片式元器件，极大地丰富了 SMT 的内涵，也为 SMT 的发展奠定了坚实的基础。20 世纪 80 年代 SMT 生产技术日趋完善，用于表面安装技术的元器件大量生产，价格大幅度下降，各种技术性能好
8、、价格低的设备纷纷面世。用 SMT 组装的电子产品具有体积小、性能好、功能全、价位低的综合优势，故 SMT 作为新一代电子装联技术被广泛地应用于各个领域的电子产品装联中。航空、航天、通信、计算机、医疗电子、汽车、办公自动化、家用电器行业，真可谓哪里有电子产品，哪里就有 SMT。到了 70 世纪 90 年代，SMT 相关产业更是发生了惊人的变化，片式阻容元件自70 世纪 70 年代工业化生产以来，尺寸从最初的 3.2mm*1.6mm*l.2mm 己发展到现在的0.6mm*0.3mm*0.3mm，体积从最初的 6.14 立方厘米发展到现在的0.054 立方厘米，其体积缩小到原来的 0.88%，见表
9、 2。片式元件的发展还可以从 IC 外形封装尺寸的演变过程来看，IC 引脚中心距已从最初的1.27mm 快速过渡到 0.65mm、0.5mm 和 0.4mm。如今 IC 封装形式又一崭新的面貌出现在人们面前，继 PLCC 和 QFP 之后又出现了 BGA，CSP 和 FC 等。IC 封装电路的趋势如图 1 所示。于元件相匹配的印制板也从早期的双面板发展为多层板，最多可达 50 多层，板面上线宽已0.20.3mm 缩小到 0.15mm，0.10mm 甚至到 0.05mm。图 3 IC 封装电路的发展趋势如今人们所见到的电子产品，无论是外形尺寸还是生量更是大幅度减小。以手提摄象机为例，20 世纪
10、90 年代初体积为 2500 立方米，重 2.5kg,到了 1999 年，体积仅为 500 立方米，重 500g。再如手提式电话，20 世纪 90 年代初重 400g，每台售价达 2 万元之多，到了 20世纪末，仅重 50g,价格降至 1 千元上下。用于 SMT 批生产的主要设备贴片机也从早期的低速(1 秒/片)、机械对中，发展为高速(0.06 秒/片)、光学对中，并向多功能、柔性连接模块化方向发展;再流焊炉也由最初的热板工加热发展为氮气热风红外式加热，能适应通孔元件再流焊且带局部强制冷却的再流焊炉也已经实用化，再流焊的不良焊点率已下降到百万分之十以下，几乎接近无缺陷焊接。SMT 技术作为新一
11、代的装联技术，仅有 40 多年的历史，但却充分显示出其强大的生命力，它以非凡的速度，走完了从诞生、完善直至成熟的路程，迈人了大范围工业应用的旺盛期。因此，把它称之为装联技术的“第二次革命“ 是当之无愧的。 。四 SMT 的优点1 组装密度高片式元器件比传统穿孔元件所占面积重量都大为减少。一般来说，采用 SMT 可使电子产品体积缩小 60%，重量减轻 75%。通孔安装技术元器件，他们按 2.45mm 网络安装元件，而 SMT 组装元件网格从 1.27mm 发展到目前的 0.63mm 网络，个别达 0.5mm 网络的安装元件，密度更高。例如一个 64 引脚的 DIP 集成快，它的组装面积为 25m
12、m*75mm，而同样引脚采用引线间距为 0.63mm 的方形扁平封装集成块（QFP） ，它的组装面积为12mm*l2mm。CSP 为 0.5 间距 1平方厘米，有 208 个焊点。2 可靠性高 由于片式元器件的可靠性高，器件小而轻，故抗震动能力强;自动化生产程度高。贴装可靠性高，一般不良焊点率小于百分之一。用 SMT 组装的电子产品平均无故障时间(MTBF)为 25 万小时，目前几乎有 90%的电子产品采用 SMT 工艺。另外，根据 MIL-HDBK-2170 电子设备可靠性预计，5.1.14 连接基本失效率入 b(失效数/106 小时)可知，再流焊入 b=O.000080波峰焊人 bO.00
13、29，手工焊人 b=O.0026，因 SMT 以再流焊为主，可靠性比手工焊高两个数量级。 :3 高频特性好由于片式元器件贴装牢固，器件通常为无引线或短引线，降低了寄生电感和寄生电容的影响，提高了电路的高频特性。采用 SMC 及 SMD 设计的电路最高频率达 3GHz 而采用通孔元件仅为 5OOMHz。采用 SMT 也可缩短传输延迟时间，可用于时钟频率为 16MHz 以上的电路。若使用多芯片模块 MCM 技术，计算机工作站的高端时钟频率可达 1OOMHz，由寄生电抗引起的附加功耗可降低 2 至 3 倍。4 降低成本a.印制板使用面积减小，面积为采用通孔技术面积的 1/12，若采用 CSP安装，则
14、其面积还可大幅度下降;b.印制板上钻孔数量减少。节约返修费用;c.频率特性高，减少了电路调试费用;d.片式元器件体积小、重量轻，减少了包装、运输和存储费用;e.片式元器件 (SMC/SMD)发展快，成本迅速下降。5 便于启动化生产目前穿孔安装印制板要实现完全自动化，还需扩大 40%原印制板面积，这样才能使自动插件的插装头将元件插人，若没有足够的空间间隙，将碰坏元件。而自动贴片机彩和真空吸嘴吸放元件，真空吸嘴小于元件外形，可提高安装密度。事实上小元件及细间距 QFP器件均采用自动贴片机进行生产，以实现全线自动化生产。五 SMT 工艺技术的组成从表 3 可以看出，表面组装技术是一项涉及多种专业和多
15、门学科的系统工程，主要涉及电子和微电子技术、精密机械加工技术、自动控制技术、软钎焊接技术、化工技术、新型材料技术和检验测试技术，以及物理学、电子学、力学、计算机学等专业和学科。表 3 表面组装工艺技术的组成涂敷材料 焊膏、焊料、贴装胶组装材料工艺材料 焊剂、清洗剂、热转换介质涂敷材料 点涂、针转印、印制（丝网、模块）贴装技术 顺序式、同时式焊接方法双波峰、 波峰等表面 波峰焊接 贴装胶涂敷点涂，针转印贴装胶固化紫外、红外焊接方法焊膏法、预置焊料法焊膏涂敷点涂、印刷焊接技术再流焊接 加热方法气相、红外、热风、激光等清洗技术 溶剂清洗、水清洗、半水清洗检测技术 非接触式检测、接触式检测组装技术返修
16、技术 热空气对流、传导加热涂敷设备 点涂器、针式转印机贴装机 顺序式贴装机、同时式贴装机、在线式贴装机焊接设备 双波峰焊接、 “0”形波峰焊机、各种再流焊接设备清洗设备 溶剂清洗机、水清洗机测试设备 各种外观检查设备、在线测试仪、功能测试仪、X 光测试组装工艺技术组装设备组装设备返修设备 热空气对流返修工具和设备、热传导加热返修设备六 SMT 和 THT 的比较SMT 工艺技术的特点还可通过其与传统通孔插装技术(THT:Through Hole Packaging Technology)的差别比较体现。从组装工艺技术的角度分析， SMT 和 THT 的根本区别是“ 贴“和 “插“ 。二者的差别
17、还体现在基板、元器件、组件形态、焊点形态和组装工艺方法各个方面。区别见表 4。类型 THT SMT元器件 双列直插或 DIP 针阵列PGA有引线电阻、电容等SOIC，SOT ， SSOIC，LCCC，PLCC，QFP,RQFP 尺寸比 DIP 要小许多倍片式电阻、电容等基板 印制电路板，2.54mm 网络，0.8mm0.9mm 通孔印制电路板，1.27mm 网或更细，导电孔仅在层与层互联调用（0.3mm0.5mm） ，布线密度要高 2倍以上，厚膜电路、薄膜电路，0.5mm 网格或更细焊接方法 波峰焊 再流焊，预先将焊锡膏印在焊盘上面积 大 小，缩小比约 1：31：10组装方法 穿孔插入 表面安
18、装（贴装）自动化程度自动插装机，手工 自动贴片机，生产效率高THT 采用有引线元器件，通过把元器件引线插入 PCB 上预先钻好的安装孔中，暂时固定后在基板的另一面采用波峰焊接等软钎焊技术进行焊接，形成可靠的焊点，建立长期的机械和电气连接，元器件主体和焊点分别分布在基板两侧。采用 SMT 时，表面组装元件/器件(SMC/SMD) 无长引线，而设计有焊接端子 (外电极或短引线)，在 PCB 或其它电路基板上则实际了相应于元器件焊接端子的平面图形 (焊盘)。七 SMT 的工艺流程SMT 工艺有两类最基本的工艺流程，一类是印焊锡膏再流焊工艺，另一类是点胶波峰焊工艺。在实际生产中，应根据所有元器件和生产
19、装备的类型以及产品的需求，选择单独进行或者重复、混合使用，以满足不同产品生产的需要。现将基本的工艺流程图示如下:(1)印焊锡膏再流焊工艺，如图 4 所示。该工艺流程的特点是简单、快捷，有利于产品体积的减小，高可靠。印焊膏再流焊工艺流程图（2）点胶波峰焊工艺，该工艺流程的特点是利用双面板空间，电子产品的体积可以进一步减小。且仍使用通孔元件，价格低廉。但设备要求增多，波峰焊过程中缺陷较多，难以实现高密度组装。点胶波峰焊工艺流程图八 表面组装元器件（SMC/SMD）概况“表面组装元件/表面组装器件 ”的英文是 Surface Mounted Conponents/Surface Mounted De
20、vice，缩写为 SMC/SMD。表面组装元器件是指外形矩形片式、圆柱形或异性，其焊端或引脚制作在同一平面内并适用于表面组装的电子元器件。1 表面组装元器件基本要求a. 元器件的外形适合自动化表面组装，元件的上表面应易于使用真空吸嘴吸取，下表面具有使用粘剂的能力。b. 尺寸、形状标准化。并具有良好的尺寸精度和一致性。c. 包装形式适合贴装机自动贴装要求。d. 具有一定的机械强度，能承受贴装机的铁状应力和基板的弯曲应力。e. 元器件的焊端或引脚的可焊性要符号要求。2355,20.2s 或 2305，30.5s 焊端 90粘锡。f. 符合再流焊和波峰焊的耐高温焊接要求。再流焊:2355,2 0.2
21、s波峰焊 2605,50.5sg. 可承受有机溶剂的洗涤。2 SMC 的外形封装、尺寸、主要参数及包装方式见表 5。3 SMD 的外形封装、引脚参数及包装方式见表 6。4 SMC/SMD 的包装类型表面组装元器件的包装类型有端带、散装、管装和托盘。 a 表面组装元器件包装编带表面组装元器件包装编带有纸带和塑料带两种材料。纸带主要用于包装片式电阻、电容的 8mm 编带。塑料带用于包装各种片式无引线元件、复合元件、异形元件、SOT、SOP、小尺寸QFP 等片式元件。纸带和塑料带的孔矩为 4mm(l.0*0.5mm 以下的小元件为 2mm)，元件间距 4mm 的倍数，根据元器件的长度而定。编带的尺寸
22、有 8mm,l2mm,16mh，24mm ，32mm ，44mm，56mm等尺寸。表 5 SMC 的外形封装、尺寸、主要参数及包装方式表 6 SMD 的外形封装、引脚参数及包装方式b. 散装包装散装包装主要用于片式无引线无级性元件，例如电阻、电容等。c. 管装包装主要用于 SOP、SOJ、PLCC、PLCC 的插座，以及异形元件等。d. 托盘包装托盘包装用于 QFP、SOJ、PLCC、PLCC 的插座、以及异形元件等。5 表面组装元器件的焊端结构a. 表面组装元器件（SMC）的焊端结构无引线片式元件焊接端头电极一般为三层金属电极，见图 4。图 4 无引线片式元件端头三层金属电极示意图九 SMT
23、 生产线及其主要设备十 SMT 生产线SMT 生产线按照自动化程 度可分为全自动生产线和半自动生产线 ;按照生产线的规模大小可分为大型、中型和小型生产线。全自动生产线是指整条生产线的设备都是全自动设备，通过自动上板机、缓冲连接线和卸板机将所有生产设备连成一条自动线;半自动生产线是指主要生产设备没有连接起来或没有完全连接起来，印刷机是半自动的，需要人工印刷或人工装卸印制板。大型生产线是指具有较大的生产能力，一条大型单面贴装生产线上的贴装机由一台多功能机和多台高速机组成; 一条大型双面贴装生产线靠一台翻板机可将两条单面贴装生产线连接在一起。中、小型 SMT 生产线主要适合研究所和中小型企业使用，满
24、足多品种、中小批量或单一品种、中小批 量的生产任务，可以是全自动线或半自动线。贴装机一般选用中、小型机，如果产量比较小，可采用一台速度较高的多功能机，如果有一定的生产量，可采用一台多功能机和一至两台高速机。图 6-1 为中、小型 SMT 自动流水生产线设备配置示意图。1 2 3 4 5 6 7 8图 6-1 中、小型 SMT 自动流水生产线设备配置平面方框示意图图中：1自动上板装置2高精度全自动印刷机3缓冲带 (检查工位)4高速贴装机5高精度、多功能贴装机6缓冲带 (检查工位)7热风或热风十远红外再流焊炉8自动卸板装置说明:如果是半自动印刷机，生产线不能连线。十一 SMT 生产线主要设备SMT
25、 生产线主要生产设备包括印刷机、点胶机、贴装机、再流焊炉和波峰焊机。辅助设备有检测设备、返修设备、清洗设备、干燥设备和物料存储设备等。1 印刷机印刷机是用来印刷焊霄或贴片胶的，其功能是将焊曹或贴片胶正确地漏印到印制板相应的位置上。用于 SMT 的印刷机大致分为三种档次:手动、半自动和全自动印刷机。半自动和全自动印刷机可以根据具体情况配置各种功能，以提高印刷精度。例如:视觉识别系统、干、湿和真空吸擦板功能、调整离板速度功能、工作台或刮刀 45 角旋转功能(用于窄间距 QFP器件) ，以及二维、三维测量系统等。 印刷机的基本结构无论是那一种印刷机，都由以下几部分组成:（1）夹持基板 (PCB)的工
26、作台包括工作台面、真空或边夹持机构、工作台传输控制机构。(2)印刷头系统包括刮刀、刮刀固定机构、印刷头的传输控制系 统等。(3)丝网或模板以及丝网或模板的固定机构。(4)为保证印刷精度而配置其他选件。包括视觉对中系统、擦板系统、二维、三维测量 系统等。 印刷机的工作原理焊膏和贴片胶都是触变流体，具有粘性。当刮刀以一点速度和角度向前移动时，对焊膏产生一点的压力，推动焊膏在刮板前滚动，产生将焊膏注入网孔或漏孔所需的压力。焊膏的粘性摩擦力使焊膏在刮板于网板交接处产生切变，切变力使焊膏的粘性下降，有利于焊膏顺利地注入网孔或漏孔。刮刀速度。刮刀压力、刮刀于网板的角度以及焊膏的粘度之间都存在一定的制约关系
27、，因此，只有正确地控制这些参数，才能保证焊膏的印刷质量。 印刷机的主要技术指标最大印刷面积：根据最大的 PCB 尺寸确定。印刷精度：根据印制板组装密度和器件的引脚间距球距的最小尺寸确定，一般要求达到0.025mm。印刷速度：根据产量要求确定。2. 贴装机贴装机相当于机器人的机械手，吧元器件按照事先编制好的程序从它的包装中取出，并贴放到印制板相应的位置上。.贴装机的基本结构（1）底座用来安装和支撑贴装机的全部部件，目前趋向采用铸铁件。铸铁件具有质量大、振动小的特点，有利于保证贴装精度。（2）供料器供料器用来放置各种包装形式的元器件，有散装、编带、管装和托盘四种类型。贴装时将各种类型的供料器分别安
28、装到相应的供料器架上。（3）印制电路板传输装置目前大多数贴装机直接采用轨道传输，也有一些贴装机采用工作台传输，即把 PCB 固定在工作台上，工作台在传输轨道上运行。（4）贴装头贴装头时贴装机上最复杂、最关键的部件，它相当于机械手，用来拾取和贴放元器件。贴装头有多头，36 个头，贴速 3 千3 万片/小时;旋转式多头，三洋，松下等设备有 16 个头，每头 4 个吸嘴，可贴 4.55 万片/小时；组合式头，如安必昂 FCM 型，16 个独立头组合，每小时 9.6 万片。（5）贴装头的 X、Y 定位传输装置有机械丝杠传输（一般采用直流伺服电机驱动）磁尺和光栅传输。从理论上讲，磁尺和光栅传输的精度高于
29、丝杠传输；但是在维护修理方面，丝杠传输比较容易。（6）贴装工具（吸嘴）不同形状、大小的元器件要采用不同的吸嘴进行拾放，一般元器件采用真空吸嘴，对于异形元件（例如没有吸取平面的连接器等）也有采用机械爪结构的。(7)对中系统有机械对中、激光对申、激光加视觉对中，以及全视觉对中系统。 (8)计算机控制系统 计算机控制系统是贴装机所有操作的指挥中心，目前大多数贴装机的计算机控制系统采用 windows 界面。 贴装机的主要技术揩标贴装精度:贴装精度包括三个内容 :贴装精度、分辨率和重复精度。（1） 贴装精度是指元器件贴装后相对于印制板标准贴装位置的偏移量。一般来讲，贴装 Chip 元件要求达到 0.1
30、mm，贴装高密度窄间距的 SMD 至少要求达到0.6mm。分辨率分辨率是贴装机运行时最小增量 (例如丝杠的每个步进为 0.Olmm，那么该贴装机的分辨率为 0.Olmmn)的一种度量，衡量机器本身精度时，分辨率是重要指标。但是，实际贴装精度包括所有误差的总和，因此，描述贴装机性能时很少使用分辨率，一般在比较贴装机性能时才使用分辨率。重复精度重复精度是指贴装头重复返回标定点的能力。贴装精度、分辨率、重复精度之间有一定的相关关系。(2)贴片速度: 一般高速机贴装速度为 0.2S/Chip 元件以内，目前最高贴装速度为0.06S/Chip 元件 :高精度、多功能饥一般都是中速机，贴装速度为 0.3-
31、0.6s/Chip 元件左右。(3)对中方式:贴片的对中方式有机械对中、激光对中、全视觉对中、激光和视觉混合对中 等。其中，全视觉对中精度最高。(4)贴装面积: 由贴装机传输轨道以及贴装头运动范围决定，一般最小 PCB 尺寸为505Omm，最大 PCB 尺寸应大于 2503OOmmn。(5)贴装功能: 一般高速贴装机主要可以贴装各种 Chip 元件和较小的 SND 器件(最大 253Omm 左有);多功能机可以贴装从 1.OO.5mmn(目前最小可贴装 0.660.3mmn)5454mm (最大 606Omm)SMD 器件，还可以贴装连接器等异形元器件，最大连接器的长度可达 15Ommn。(6
32、)可贴装元件种类数: 可贴装元件种类数是由贴装机供料器料站位管的数量决定的(以能容纳 8mm 编带供料器的数量来衡量) 。一般高速贴装机料站位置大于 120 个，多功能机料站位簧在 60-120 之间。(7)编程功能: 是指在线和离线编程以及优化功能。3 再流焊炉再流焊炉是焊接表面组装元器件的设备。再流焊炉主要有红外炉、热风炉、红外炉加热风炉、蒸汽焊炉等。目前最流行的是全热风炉，以及红外加热风炉。 再流焊炉的基本结构再流焊炉主要由炉体、上下加热源、PCB 传输装置、空气循环装置、冷却装置、排风装置、温度控制装置，以及计算机控制系统组成。再流焊热传导方式主要有辐射和对流两种方式。 再流焊炉的主要
33、技术指标(1)温度控制精度(指传感器灵敏度 ):应达到0.1-0.2;(2)传输带横向温差: 要求5以下:(3)温度曲线测试功能: 如果设备无此配树，应外购温度曲线采集器;(4)最高加热温度: 一般为 300-350，如果考虑无铅焊料或金属基板，应选择350。C 以上。(5)加热区数量和长度: 加热区数量越多、长度越长，越容易调整和控制温度曲线。一般中小批量生选择 4-5 温区，加热区长度 1.8m 左有即能满足要求。(6)传送带宽度: 应根据最大和最宽 PCB 尺寸确定选设备的注意事项：1.根据本单位的产品特点和产量，要货比三家，择优录取；2.实出必须要满足的主要指标，如选贴片机时：生产线方
34、向，贴装精度，贴装速度，贴装元件尺寸范围，可贴装最大元件高度元件厚度检测功能，具备供料器浮起检测功能或有预防浮起装置，维修能力，收费标准等。选无铅回流焊机时：设备所有零部件应符号 ISO 标准，电脑控制，适合无铅及微小器件（0201，01005 等封装器件）焊接，上下独立温区 8 个以上，并有两个以上冷却区可独立控制，风速可调，最高温度350；温控精度0.1；PCB 横向温差 2；预热区与回流区最高温差不小于 100；开机升温时间30min；开机时炉表温度不大于 50。PCB 传送方向轨道高度（一般 900mm20mm）冷却方式导轨宽调范围 50500mm，有 OPS 等。其内部电极一般为厚膜
35、把银电极。由于把银电极直接与铅锡焊料焊接时，在高温下，熔融的铅锡焊料中的铅会将厚膜把银电极中的银食蚀掉，这样会造成虚焊或脱焊，俗称“脱帽“ 现象。因此在把银电极外面镀一层镍，镍的耐焊性比较好，而且比较稳定，用镍作中间电极可起到阻挡层的作用。钮是镍的可焊性不好，因此还要在最外面镀一层铅锡，以提高可焊性。4 表面组装器件(SMD)的焊端结构表面组装器件的焊端结构可分为羽翼形、J 形和球形，见图羽翼形 J 形 球形表面组装器件(sMD)的焊端结构示意图羽翼形的器件封装类型有:SOT、SOP、QFP。J 形的器件封装类型有:SOJ、PLCC 。球形的器件封装类型有:BGA、CSP、FlipChip。十
36、二 当前 SMT 基础工艺研究的内容近几年来，尽管元器件尺寸、引脚中心距变小，以至出现 Csp、裸芯片等，但 SMT 工艺流程却没有变化，即仍然是印刷焊膏贴放元件再流焊接。因此我们更应该加强基础工艺研究，提高在大生产中电加工工业水平，以保证产品生产的稳定性和成品合格率的提高。例如国际上再流焊不良焊点率己接近 10*10-6，国内的焊接质量相比之下仍存在一定的差距。当前，国外对无铅焊产的研究在日本、西欧均已开始使用，并已拟订禁用含锡焊料的时司表。当 SMT 国内基础工艺的研究内容包括:(l)PCB 焊盘涂覆层的研究；(2)元件可焊性及储存方法的研究;(3)模板开口尺寸设计特别时 0201.010
37、05.无铅焊；(4)军品清洗焊接工艺的研究；(5)无铅焊工艺及可靠性的研究；(6)SMT 工艺材料选用认证的研究；(7)锡膏精密印刷工艺的研究；(8)超小/超细元器件再流焊工艺的研究；(9)无铅锡膏应用的研究；(10)通孔元件再流焊工艺的研究；(11)BAG、CSP、FC 焊接返修工艺的研究；(12)SMi 生产中防静电技术的研究；(13)SMT 各点工艺设计标准研究；当然还有其他方面的研究，实距表明若能做好上述基础工艺的研究，将会使 SMT 工艺水平上一个台阶。在发展元器件方面，我们不仅耍做好电阻电容元件的生产，而且首先要发展 IC 器件，解决SOIC，PLCC，QFP 和 LCCC 等 S
38、MD-IC 的供应问题。目前，这些 SMC 大部分依赖进口，除开发共性 IC 以外，还应开发专用的 IC 器件(ASIC)，是推广 SMT 的关键。十三 SMT 的发展趋势SMT 自 20 世纪 60 年代问世以来，经 40 年的发展，已迸人完全成熟的阶段，不仅成为当代电路组装技术的主流，而且正继续向纵探发展。就封装器件组装工艺来说，SMT 的发展已经接近极限(二维封装 )，应在此基础上积极开展多芯片模块的三维组装技术的研究，现将 SMT 发展趋势简介如下:1 芯片级组装技术自从 1947 年世界上第一只晶体管问世以来，特别是随着 LSI,VLSI 及 ASIC 器件的飞速发展，出现了各种先进
39、的 IC 封装技术，如 DIP,SOP,QFP，BGA 和 CSP 等。随着 SMT技术的成熟，裸芯片直接贴装到 PCB 上已提到议事日程，特别是低膨胀系数的 PCB 以及专用焊接和填充料的开发成功，这些制约裸芯片发展的瓶颈技术的解决，使裸芯片技术进大一个高速发展的新时代。从 1997 年以来裸芯片的年增长率已达到 30%以上，发展较为迅速的裸芯片应用包括计算机的相关部件，如微处理器、高速内存和硬盘驱动器等，由于以高性能的要求和小型化发展趋势，也将大量使用裸芯片技术，因此裸芯片技术必将成为 21 世纪芯片应用的发展主流。裸芯片焊接技术有两种主要形式:一种是 COB 技术，另一种是倒装片技术 F
40、C(FlipChip)。用 COB 技术封装的裸芯片，其芯片主体和 1/0 端子(焊区)在晶体上方，焊区周边分布在芯片的四边，在焊接时先将裸芯片用导电/导热胶粘在 PCB 上，凝固后，用线焊机将金属丝(AI 或 Au)在超声、热压的作用下，分别连接在芯片上的 I/0 端子焊区和 PCB 相对应的焊盘上，测试合格后再封上树脂胶。PCB 技术具有价格低廉、节约空间及工艺成熟的优点。FC,又称为倒装片，与 COB 相比，其 1/0 端子以面阵列式排列在芯片之上，并在 1/0端子表面制造成焊料凸点。焊接时，只要将芯片反置于 PCB 的互连，因此 FC 刮以采用类似于 SMT 的技术手段来加工。早在 2
41、0 世纪 60 年代末，IBM 公司就把 FC 技术大量应用于计算机中，即在陶瓷印制板上贴装高密度的 FC;到了 90 年代，该技术已在多种行业的电子产品中加以应用，特别是便携式的通信设备中。IBM 公司将 FC 连接到 PCB 的过程称之为Controlled Collapse Chip Connection，即受控的塌陷芯片连接，简称 C4。裸芯片在焊接过程中一方面受到熔化焊料表面张力的影响，可以自行样正位置，另一方面又受到重力的影响，芯片高度有限度地下降。因此，FC 无论是封装还是焊接，其工艺都是可靠和可行的。当前技术已受到电子装配行业的广泛重视。2 多芯片模块(MCM)技术MCM 是
42、20 世纪 90 年代以来发展较快的一种先进的混合集成电路，它是把几块 IC 芯片组装在一块电路板上，构成功能电路快，称之为多芯模块，简称 MCM。可以说。MCM技术是 SMT 的延伸，一组 MCM 的功能相当于一个分系统的功能。通常 CSP，FC,ASIC 器件与之互连。它代表 20 世纪 90 年代电子组装技术的精华，是半导体集成电路技术、厚膜/薄膜混合微电子技术、印制板电路技术的结晶，国际上称之为微组装技术(Microelectronic Packaging Technolegy)。MCM 技术主要用于超高速计算机、外层空间电子技术中。MCM 技术通常分为三大类，即 MCM-L，MCM-
43、C ，MCM-D，MCM-L (Laminat)是在印制电路上制作多层高密度组装和互连，是 COB 芯片PCB 组装技术的延伸与发展。MCM-C(Ceramic)是在陶瓷多层基板上用厚膜和薄膜多层方法制作高度组装和互连。MCM-D(Deposition)是在硅基板或其他新型基板上采用沉积方法制作薄膜多层高密度组装和互连的技术，在 MCM 制作中它的技术含量高。若把几块 MCM 组装在普通电路板上就实现了电子设备或系统级的功能,从而使军事和工业用电路组件实现模块化。预计 21 世纪的前 20 年将是 MCM 推广应用和使电子设备变革的时期。3 三维立体组装技术三维立体组装技术(简称 3D 组装技
44、术)是把 IC 芯片(MCM 片、WSI 大图片规模集成片)一片片叠起来，利用芯片的侧面边缘和垂直方向进行互连，将水平组装想垂直方向发展为立体组装。实现三维组装不但使电子产品的密度更高，也使其功能更多、信号传输更快、性能更好、可靠性更高，而电子系统的相对成本却会更低，它是目前硅芯片技术的最高水平。当前实现 3D 组装的途径大致有三种 :一是在多层基板内或多层布线介质中埋置 R(电阻)、C(电容)及 IC，基板顶端再贴装各类片式元器件，故称之为埋置型 3D 结构，如图 7 所示;二是在 Si 大圆片规模集成(WSI)后作为基板，在其上进行多层布线，最上层再贴装 SMD 构成 3D，此方法称为有源基板型3D，机构如图 8 所示;三是将 MCM 双层双叠互连起来成为 3D 结构，如图 9 所示。图 7 埋置型 3D 结构图图 8 有源基板型 3D 结构可以预测，21 世纪电子组装技术将呈现多元化的局面。SMT 组装仍是其发展的主流，即使在已出现的微组装技术中，它仍是一项基础的结构技术。在军用电子产品中;通孔元件再流焊工艺将会逐步取代波峰焊工艺以 MCM、3D 另核心的 MCM 将不仅在军事电子、航天航空领域广泛采用，而且将会出现廉价的 MCM 用于民用电子设备。21 世纪 20 年代后将出现以纳米电子器件为中心的微电子封装技术和装联技术，其发展史将翻开新的篇章。
