表面组装技术现状与展望 0702班刘辉小组.doc

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1、表面组装技术现状与展望 0702班刘辉小组题目：表面组装技术现状与展望系 （部）：电子科学与技术系专 业 班：电子科学与技术0702班姓 名：刘 辉 U200714499姓 名：黎 奇 U200714395姓 名：吴 鹏 U200714449姓 名：熊 晨 0120060165252011 年 01 月目录摘要2Abstract31表面组装技术的发展概况42 表面组装技术的特点53 表面组装技术的组成63.1表面组装元器件(SMC/SMD)63.1.1表面组装元器件基本要求63.1.2表面组装元器件的焊端结构83.1.3表面组装元器件(SMC/SMD)的包装类型93.2表面组装技术的组装类型9

2、3.3 SMT生产线及SMT生产线主要设备103.3.1 SMT生产线分类113.3.2 SMT生产线主要设备113.4表面组装的PCB133.5表面组装焊接材料133.5.1焊膏133.5.2贴片胶143.6表面组装工艺143.6.1涂敷工艺143.6.2贴装元器件工艺143.6.3再流焊工艺163.6.4波峰焊工艺174表面组装技术的现状及发展趋势184.1 元器件的发展184.2 材料发展194.3 主要设备发展214.4工艺管理方面22参考文献：23附录：24摘要表面组装技术自20世纪80年代以来以在电子工业中得到了广泛应用和发展，本文主要对表面组装技术的特点、表面组装工艺和表面组装技

3、术的现状及发展趋势进行了全面的介绍。关键词：表面组装技术；印制电路板；贴片机；网板印刷机；回流焊；波峰焊 Abstract Surface Mount Technology has been developed quickly and got wide application in electronic industry since 1980，This paper introduces the feature of the Surface Mount Technology，the Surface Mount Process and the development of Surface Moun

4、t TechnologyKey words: surface mount technology；printed circuit board；chip shooter；Screen printer；reflow soldering；wave soldering1表面组装技术的发展概况表面组装技术是从厚、薄膜混合电路演变发展起来的。美国是世界上SMD与SMT最早起源国家，并一直重视在此类电子产品的投资。在军事装备领域，表面组装技术发挥了高组装密度和高可靠性能方面的优势。组装技术经历了以下几个发展阶段：手工阶段(20世纪50年代)；半自动插装浸焊(20世纪60年代)；全自动插装波峰焊(20世纪70年

5、代)；全自动表面组装技术(SMT)(20世纪80年代)；窄间距SMT和超窄间距SMT(20世纪90年代)。日本在70年代从美国引进SMD和SMT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。从80年代中后期起加速了SMT在电子设备领域中的全面推广应用，仅用了四年时间使SMT在计算机和通信设备中的应用数量增长了近30，在传真机中增长40，使日本很快超过了美国，在SMT方面处于世界领先地位。欧洲各国SMT的起步较晚，但他们有较好的工业基础，发展速度十分迅速，其技术水平和整机中SMC/SMD的使用率仅次于日本和美国。80年代以来，新加坡、韩国、香港和台湾

6、省亚洲四小龙不惜投入巨资，纷纷引进先进技术，使SMT的中端产品获得较快的发展。我国SMT的应用起步于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。随后应用于录像机、摄像机及袖珍式高档多波段收音机、随身听等产品生产中，近几年在计算机、通信设备、航空航天电子产品中也逐渐得到应用。据2000年不完全统计，全国约有40多家企业从事SMC/SMD的生产，全国约有300多家引进了SMT生产线，上万个产品不同程度地采用了SMT。到2000年全国引进40005000台贴装机。随着改革开放的深入以及加入WTO，近两年一些美、日、新加坡、台商已经将SMT加工厂搬到了中国。例如英国DEK公

7、司和日本日立公司分别在深圳和南京生产印刷机；美国HELLER、BTU公司在上海生产再流焊炉；日本松下、美国环球公司分别在苏州和深圳蛇口生产贴装机等等。目前我国SMT正处于快速发展阶段，2003年以来，每年进口贴装机5000台以上，2007年中国引进SMT主要设备贴片机10189台，约占全球当年贴片机产量的1/2。中国贴片机的保有量约6万余台，居全球第一，是SMT应用大国。我国已经成为SMT世界加工基地之一，我国SMT发展前景是非常广阔的。目前，我国的SMT设备己经与国际接轨，但设计、制造、工艺、管理技术等方面与国际还有差距。2 表面组装技术的特点表面组装技术(SMT)是无须对印制电路板钻插装孔

8、，直接将表面贴装微型元器件贴焊到印制电路板(PCB)或其他基板表面规定位置上的电子装联技术，其与传统的通孔插装技术比较有以下特点：（1）结构紧凑、组装密度高、体积小、重量轻表面组装元器件(SMC/SMD)比传统通孔插装元件所占面积和质量都大为减少，而且贴装时不受引线间距、通孔间距的限制，从而可大大提高电子产品的组装密度。如采用双面贴装时，元器件组装密度达到520个cm2，为插装元器件组装密度的5倍以上，从而使印制电路板面积节约6070以上，重量减轻90以上。（2）高频特性好表面组装元器件(SMC/SMD)无引线或短引线，从而可大大降低寄生电容和引线间的寄生电感，减少了电磁干扰和射频干扰；偶合通

9、道的缩短，改善了高频性能。（3）抗振动冲击性能好表面组装元器件比传统插装元器件质量大为减少，因而在受到振动冲击时，元器件对印制电路板(PCB)上焊盘的动反力较插装元器件大为减少，而且焊盘焊接面积相对较大，故改善了抗振动冲击性能。（4）有利于提高可靠性焊点为面接触，消除了元器件与印制电路板(PCB)之间的二次互连。减少了焊接点的不可靠因素。（5）工序简单，焊接缺陷极少由于表面组装技术的生产设备自动化程度较高，人为干预少，工艺相对较为简单，所以工序简单，焊接缺陷少，容易保证电子产品的质量。（6）适合自动化生产，生产效率高、劳动强度低。（7）降低生产成本用表面组装工艺的产品，双面贴装起到减少PCB层

10、数的作用；印制电路板使用面积减小，其面积为采用插装元器件技术面积的1/10，若采用CSP安装，则其面积还可大幅度下降；印制电路板上钻孔数量减少，节约返修费用；元件不需要成形；工序简单，节省了厂房、人力、材料、设备的投资；频率特性提高，减少了电路调试费用；片式元器件作积小、重量轻，减少了包装、运输和储存费用；而且目前表面组装元器件(SMC/SMD)的价格已经与插装元器件相当，甚至还要便宜，所以一般电子产品采用表面组装技术后可降低生产成本30左右。3 表面组装技术的组成表面组装技术（SMT）是电子制造业中技术密集、知识密集的高新技术。表面组装技术涉及到元器件封装、电路基板技术、涂敷技术、自动控制技

11、术、软钎焊技术、物理、化工、新型材料等多种专业和学科。表面组装技术内容丰富，跨学科，它主要包含：表面组装元器件(SMC/SMD)、表面组装电路板及图形设计(EAD设计)、表面组装专用辅料(焊锡膏及贴片胶)、表面组装设备、表面组装焊接技术(包括双波峰焊、再流焊、汽相焊、激光焊)、表面组装测试技术、清洗技术、防静电技术以及表面组装生产管理等多方面内容。这些内容可以归纳为三个方面：(1)设备方面，人们称之为表面组装技术(SMT)的硬件；(2)装联工艺，人们称之为表面组装技术的软件；(3)表面组装元器件(SMC/SMD)，它既是表面组装技术的基础，又是表面组装技术发展的动力，它推动着表面组装技术专用设

12、备和装联工艺不断更新和深化。3.1表面组装元器件(SMC/SMD) 电子元件的小型化、制造与安装自动化是电子工业发展的需求和多年来追求的目标，表面组装元件(SMC)就是为满足这一需求而产生的。表面组装元器件的主要特点是：微型化、无引线(或扁平、短小引线)，适合在印制电路板上进行表面组装。当然，无论是无引线或短引线片式元件，其所有的焊点一般都应处于同一平面上。 常用表面组装器件(SMD)的外形封装、引脚参数及包装方式见表3-1。常用表面组装元件(SMC)的外形封装、尺寸、主要参数及包装方式见表3-2。3.1.1表面组装元器件基本要求(1)元器件的外形适合自动化表面贴装；(2)尺寸、形状标准化、并

13、具有良好的尺寸精度；(3)包装形式适合贴装机自动贴装要求；(4)具有一定的机械强度；(5)元器件焊端或引脚可焊性良好；(6)可承受有机溶剂的洗涤。表3-1表面组装元件(SMC)的外形封装、尺寸及包装方式外形元件名称封装名称及外形尺寸主要参数包装方式矩形片式元件电阻020104020805120612101812010M0.5pf1.5uf0.1100uf435V0.047uH33uH1.0k15022270VZ=7125编带或散装陶瓷电容钽电容电感热敏电阻压敏电阻磁珠圆柱形片式元件电阻080512062210010M编带或散装陶瓷电容1033000pf陶瓷振子251126MHz复合片式元件电阻

14、网络SOP82047l0K编带电容网络1pf047uf滤波器4.53.2和5.05.0低通、高通、带通等异形片式元件铝电解电容303043434540453801220uf，450V编带微调电容器350pf微调电位器100一2M绕线形电感器10nH一2.2mH变压器8265接触、旋转、扳钮各种开关尺寸不等3.525MHz振子10008规格不等托盘继电器1610规格不等连接器尺寸不等规格不等表3-2 表面组装元件(SMD)的外形封装、尺寸及包装方式器件类型封装名称和外形引脚数和间距（mm）包装片式晶体管圆柱形二极管编带或散装SOT23三端SOT89四端SOT143四端集成电路SOP（翼型小外形塑

15、料封装）TSOP(薄形SOP)844引脚引脚间距：127、10、0.8、0.65、0.5编带 管装 托盘SOJ(J形小外形塑料封装)2040引脚引脚间距：127PLCC(塑料J形引脚芯片载体)l684引脚引脚间距：127LCCC(无引线陶瓷芯片球体)电极数：18156QFP(四边扁平封装器件)PQFP(带角耳的QFP)2034引脚引脚间距：127BGA（球形栅格阵列）GSP(又称uBGA，外形与BGA相同，封装尺寸比BGA小)焊球间距：1.5、1.27、1.0、0.8、0.65、0.5、0.4、0.3Fip chip(倒装芯片)MCM（多芯片模块)3.1.2表面组装元器件的焊端结构(1) 表面

16、组装元件(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(如图3-1所示)，其内部电极一般为厚膜钯银电极。由于钯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钯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。因此在钯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。但是镍的可焊性不好，因此还要在最外面镀一层铅锡合金，以提高可焊性。图3-1无引线片式元件焊端结构(2) 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(如图3-2所示)。羽翼形的器件封装类型有：SOT、SOP、QFP等。

17、J形的器件封装类型有：SOJ、PLCC等。球形的器件封装类型有：BGA、CSP、FlipChip等。图3-2表面组装器件(SMD)的焊端结构3.1.3表面组装元器件(SMC/SMD)的包装类型表面组装元器件包装形式直接影响组装生产的效率，必须结合贴装机送料器的类型和数目进行优化设计。表面组装元器件的包装类型有编带、散装、管装和托盘。(1)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。纸带和塑料带的孔距为4mm(1005mm以下的小元件为

18、2mm)或元件间距4mm的倍数，根据元器件的长度而定。(2)散装包装 散装包装主要用于片式无引线无极性元件，例如电阻、电容。(3) 管状包装 主要用于SOP、SOJ、PLCC以及异形元件等。(4)托盘包装 托盘包装用于QFP、窄间距SOP、PLCC等。3.2表面组装技术的组装类型（1） 按焊接方式可分为再流焊和波峰焊两种类型再流焊工艺先将微量的铅锡焊膏印刷或滴涂到印制电路板的焊盘上，再将片式元器件贴放在印制电路板表面规定的位置上，最后将贴装好元器件的印制电路板放在再流焊设备的传送带上，从再流焊炉入口到出口大约需要25分钟就完成了干燥、预热、熔化、冷却全部焊接过程。波峰焊工艺先将微量的贴片胶(绝

19、缘粘接胶)印刷或滴涂到印制电路板与被安置的元器件底部或边缘位置上(贴片胶不能污染印制电路板焊盘和元器件端头)，再将片式元器件贴放在印制电路板表面规定的位置上，将贴装好元器件的印制电路板进行胶固化。固化后的元器件被牢固地粘接在印制电路板上，然后插装分立元器件，最后与插装元器件同时进行波峰焊接。（2）按组装方式分类可分为全表面组装、单面混装、双面混装，见表3-3。表3-3 按组装方式分类序号组装方式电路基板元器件特征1单面混合先贴法单面印制电路板表面组装元器件及通孔插装元器件先贴后插、工艺简单、组装密度低2后贴法单面印制电路板同上先插后贴、工艺复杂、组装密度高3双面混装表面组装和通孔插装元器件都在

20、A面双面印制电路板同上先插后贴、工艺复杂、组装密度高4通孔插装元器件在A ， A、B两面都有表面组装器件双面印制电路板同上THC和SMCSMD组装在PCB同一侧5表面组装单面表面组装单面印制电路板和陶瓷基板表面组装元器件工艺简单，适用于小型、薄型化的电路组装6双面表面组装双面印制电路板和陶瓷基板 同上 高密度组装，薄型化3.3 SMT生产线及SMT生产线主要设备3.3.1 SMT生产线分类按照生产线的规模大小可分为大型、中型和小型生产线；按照自动化程度可分为全自动生产线和半自动生产线；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

21、；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，如印刷机是半自动的，需要人工印刷或人工装卸印制电路板等。3.3.2 SMT生产线主要设备SMT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) 印刷机用来印刷焊膏或贴片胶的。将焊膏(或贴片胶)正确地漏印到印制电路板相应的位置上。印刷机的基本结构(如图3-3所示)。印刷机的主要技术指标：1)最大印刷面积：根据最大的PCB尺寸确定。2)印刷精度：一般要求达到0025mm。3)印刷速度：根据产量要求确定。图 3-3 印刷机的基本结构 (2) 贴装机相

22、当于机器人，把元器件从包装中取出，并贴放到印制电路板相应的位置上。贴装机的基本结构(如图 3-4所示)。图3-4 贴装机的基本结构贴装机的主要技术指标。1) 贴装精度：包括三个内容：贴装精度、分辨率、重复精度；贴装精度指元器件贴装后相对于印制电路板标准贴装位置的偏移量，一般来讲，贴装SMC元件要求达到0.1mm，贴装高密度窄间距的SMD至少要求达到0.6mm。分辨率是贴装机运行时每个步进的最小增量。重复精度是指贴装头重复返回标定点的能力。2) 贴片速度：一般高速机为0.2sChip元件以内，多功能机度为0.30.6sChip元件左右。3)对中方式：有机械对中、激光对中、全视觉对中、激光视觉混合

23、对中。4)贴装面积：指贴装头的运动范围，可贴装的PCB尺寸，最大PCB尺寸应大于250300mm。5)贴装功能：是指贴装元器件的能力。一般高速机只能贴装较小的元器件；多功能机可贴装最小0603mm最大6060mm器件，还可以贴装连接器等异形元器件。6)供料器数量：是指贴装机料站位置的多少(以能容纳8mm编带供料器的数量来衡量)。7)编程功能：是指在线和离线编程优化功能。(3)再流焊炉再流焊炉是焊接表面贴装元器件的设备。再流焊炉主要有红外炉、热风炉、红外加热风炉、蒸汽焊炉等。目前最流行的是全热风炉。再流焊炉的主要技术指标：温度控制精度：应达到0.10.2；传输带横向温差：要求5以下；温度曲线测试

24、功能：如果设备无此配置，应外购温度曲线采集器；最高加热温度：一般为300350，如果考虑无铅焊料或金属基板，应选择350以上。加热区数量和长度：加热区数量越多、加热区长度越长，越容易调整和控制温度曲线。一般中小批量生产选择45温区，加热区长度18m左右即能满足要求。 传送带宽度：应根据最大PCB尺寸确定。3.4表面组装的PCB根据产品的功能、性能指标以及产品的档次选择PCB：对于一般的电子产品采用环氧玻璃纤维基板；对于使用环境温度较高或挠性电路板采用聚酰亚胺玻璃纤维基板；对于散热要求高的高可靠电路板采用金属基板；对于高频电路则需要采用聚四氟乙烯玻璃纤维基板。3.5表面组装焊接材料3.5.1焊膏

25、焊膏是再流焊工艺必须材料。焊膏是由合金粉末、糊状助焊剂载体均匀混合成的膏状焊料。(1) 焊膏的分类1)按合金粉末的适应性可分为：高温、低温，有铅和无铅；2)按合金粉末的颗粒度可分为：用于一般间距和窄间距；3)按焊剂的成分可分为：免清洗、可以不清洗、溶剂清洗和水清洗；4)按松香活性可分为：非活性(R)、中等活性(RMA)、全活性(RA)；5)按黏度可分为：印刷用和滴涂用。(2) 焊膏的组成1) 合金粉末合金粉末是焊膏的主要成分，合金粉末的组分、颗粒形状和尺寸是决定焊膏特性以及焊点质量的关键因素。目前最常用焊膏的金属组分为Sn63Pb37和Sn62Pb36Ag2。2) 焊剂焊剂是净化金属表面、提高

26、润湿性、防止焊料氧化和保证焊膏质量以及良好工艺性的关键材料。目前普通焊膏还继续沿用。随着环保要求，免清洗焊膏的应用越来越普及，对于清洁度要求高的产品可使用溶剂或水洗焊膏。另外，为了防止铅对环境和人体的危害，无铅焊料也迅速地被提到议事日程上，日本已研制出无铅焊料并应用到实际生产中，美国和欧洲也在加紧研制和应用。3.5.2贴片胶 贴片胶是表面贴装元器件在波峰焊工艺必须的粘接材料。波峰焊前需要用贴片胶将贴装元器件固定在PCB相对应的位置上，以防波峰焊时元器件掉落到锡锅中。贴片胶主要有两种：环氧树脂和聚丙烯。环氧树脂型贴片胶属于热固型，一般固化温度在140102min；聚丙烯型贴片胶属于光固型，须先用

27、紫外灯照射，打开化学键，然后再用1401012min完成完全固化。3.6表面组装工艺表面组装工艺主要由涂敷工艺、贴装元器件工艺、焊接工艺和检测工艺等组成。3.6.1涂敷工艺 涂敷工艺就是施加焊膏，工艺目的是把适量的SnPb焊膏均匀地施加在PCB的焊盘上，以保证贴片元器件与PCB相对应的焊盘达到良好的电气连接。3.6.2贴装元器件工艺贴装元器件工艺是用贴装机或人工将片式元器件准确地贴放到印好焊膏或贴片胶的PCB表面的相应位置上。贴装元器件是保证SMT组装质量和组装效率的关键工序。 (1)贴装元器件的工艺要求1)各装配位号元器件的类型、型号、标称值和极性等特征标记要符合产品的装配图和明细表要求；2

28、)贴装好的元器件要完好无损；3)贴装元器件焊端或引脚不小于12厚度，要浸入焊膏。对于一般元器件贴片时的焊膏挤出量(长度)应小于02mm，对于窄间距元器件贴片时的焊膏挤出量(长度)应小于01mm；4)元器件的端头或引脚均和焊盘图形对齐、居中。由于再流焊时有自定位效应，因此元器件贴装位置允许有一定的偏差。元器件贴装位置允许偏差范围：矩形元件允许偏差范围在元件宽度方向焊端宽度的1234以上在焊盘上；在元件长度方向元件焊端与焊盘交叠后，焊盘伸出部分要大于焊端高度的13；有旋转偏差时，元件焊端宽度的34以上必须在焊盘上。小外形晶体管(SOT)和小外形集成电路(SOIC)允许偏差范围允许方向x、方向Y、旋

29、转角度T有偏差(X、y、T)，但必须保证器件引脚宽度的34(含趾部和根部)处于焊盘上。四边扁平封装器件和超小形封装器件(QFP和PLCC)：要保证引脚宽度的34处于焊盘上，允许方向x、方向Y、旋转角度T有偏差(X、y、T)，允许引脚趾部少量伸出焊盘，但必须有34引脚长度在焊盘上、引脚的根部也必须在焊盘上。(2)自动贴装机贴装原理1)PCB基准校准原理自动贴装机贴装时，元器件的贴装坐标是以PCB的某一个顶角(一般为左下角或右下角)为原点计算的。而PCB加工时多少存在一定的加工误差，因此在高精度贴装时必须对PCB进行基准校准。基准校准采用基准标志(Mark)和贴装机的光学对中系统进行。基准标志(M

30、ark)分为PCB基准标志(PCB Mark)和局部基准标志(局部Mark)。 PCB Mark的作用和PCB基准校准原理PCB Mark是用来修正PCB加工误差的。贴片前要给PCB Mark照一个标准图像存人图像库中，并将PCB Mark的坐标录入贴片程序中。贴片时每运送上一块PCB，首先照PCB Mark，与图像库中的标准图像比较：一是比较每块PCB Mark图像是否正确，如果图像不正确，贴装机则认为PCB的型号错误，会报警不工作；二是比较每块PCB Mark的中心坐标与标准图像的坐标是否一致，如果有偏移，贴片时贴装机会自动根据偏移量修正每个贴装元器件的贴装位置，以保证精确地贴装元器件。

31、局部Mark的作用多引脚窄间距的器件，贴装精度要求非常高，靠PCB Mark不能满足定位要求，需要采用24个局部Mark单独定位，以保证单个器件的贴装精度。2)元器件贴片位置对中方式与对中原理元器件贴片位置对中方式有机械对中、激光对中、全视觉对中、激光与视觉混合对中。机械对中方法是靠机构完成，因此速度受到限制，同时零件也易损坏，目前已被光学对中取代；激光对中方法对器件及器件管脚定位准确，但由于是点定位，不能区别器件外形和管脚位置，使用受到限制；目前最广泛应用的是视觉对中方法(靠CCD摄象，图像比较对中)。元器件贴片位置视觉对中原理是贴片前要给每个元器件照一个标准图像存人图像库中，贴片时每拾取一

32、个元器件都要进行照相并与该元器件在图像库中的标准图像比较：一是比较图像是否正确，如果图像不正确，贴装机则认为该元器件的型号错误，会根据程序设置抛弃此元器件，若连续几次则贴装机报警停机；二是将引脚变形和共面性不合格的器件识别出来并送至程序指定的抛料位置；三是比较该元器件拾取后的中心坐标x、Y、转角T与标准图像是否一致，如果有偏移，贴片时贴装机会自动根据偏移量修正该元器件的贴装位置。3.6.3再流焊工艺再流焊(Reflow Soldering)，通过重新熔化预先分配到印制电路板焊盘上的膏状软钎焊料，实现表面组装元器件焊端或引脚与印制电路板焊盘之间机械与电气连接的软钎焊。当PCB进入升温区(干燥区)

33、时，焊膏中的溶剂和气体蒸发掉；同时，焊膏中的助焊剂润湿焊盘、元器件端头和引脚；焊膏软化、塌落、覆盖了焊盘；将焊盘、元器件引脚与氧气隔离。PCB进入保温区时，使PCB和元器件得到充分的预热，以防PCB突然进入焊接高温区而损坏PCB和元器件。当PCB进入焊接区时，温度迅速上升使焊膏达到熔化状态，液态焊锡对PCB的焊盘、元器件端头和引脚润湿、扩散、漫流或回流混合形成焊锡接点。PCB进入冷却区，使焊点凝固，此时完成了再流焊。(1) 再流焊有“再流动”与“自定位效应”再流焊与波峰焊工艺两者之间最大的差异是：波峰焊工艺是通过贴片胶粘接或印制电路板的插装孔事先将贴装元器件及插装元器件固定在印制电路板的相应位

34、置上，焊接时不会产生位置移动。而再流焊工艺焊接时的情况就大不相同了，元器件贴装后只是被焊膏临时固定在印制电路板的相应位置上，当焊膏达到熔融温度时，焊料还要“再流动”一次，元器件的位置受熔融焊料表面张力的作用而发生位置移动。如果焊盘设计正确(焊盘位置尺寸对称，焊盘间距恰当)，元器件端头与印制电路板焊盘的可焊性良好，元器件的全部焊端或引脚与相应焊盘同时被熔融焊料润湿时，就会产生自定位或称为自校正效应(selfalignment)。当元器件贴放位置有少量偏离时，在表面张力的作用下，能自动被拉回到目标位置。但是如果PCB焊盘设计不正确，或元器件端头与印制电路板焊盘的可焊性不好，或焊膏本身质量不好、或工

35、艺参数设置不恰当等原因，即使贴装位置十分准确，再流焊时由于表面张力不平衡，焊接后也会出现元件位置偏移、吊桥、桥接、润湿不良等焊接缺陷。这就是SMT再流焊工艺最大的特性。由于再流焊工艺的“再流动”及“自定位效应”的特点，使再流焊工艺对贴装精度要求比较宽松，比较容易实现高度自动化与高速度。同时也正因为“再流动”及“自定位效应”的特点，再流焊工艺对焊盘设计、元器件标准化、元器件端头与印制电路板质量、焊料质量以及工艺参数的设置有更严格的要求。另外，自定位效应对于两个端头的Chip元件以及BGA、CSP等的作用比较大，再流焊时能够纠正少量的贴装偏移。但是，自定位效应对于SOP、SOJ、QFP、PLCC等

36、器件的作用比较小，贴装偏移是不能通过再流焊纠正的。因此对于高密度、窄间距的SMD器件需要高精度的印刷和贴装设备。(2) 焊点的焊料成分与焊料量固定再流焊工艺中，焊料是预先分配到印制电路板焊盘上的，每个焊点的焊料成分与焊料量是固定的，因此再流焊质量与工艺的关系极大。特别是印刷焊膏和再流焊工序，严格控制这些关键工序就能避免或减少焊接缺陷的产生。 3.6.4波峰焊工艺波峰焊主要用于传统通孔插装印制电路板电装工艺，以及表面组装与通孔插装元器件的混装工艺，适合波峰焊的表面贴装元器件有矩形和圆柱形片式元件、SOT以及较小的SOP等。(1) 波峰焊原理用于表面贴装元器件的波峰焊设备一般都是双波峰或电磁泵波峰

37、焊机，下面以双波峰机为例来说明波峰焊原理。当完成点(或印刷)胶、贴装、胶固化、插装通孔元器件的印制电路板从波峰焊机的入口端随传送带向前运行，通过助焊剂发泡(或喷雾)槽时，使印制电路板的下表面和所有的元器件端头和引脚表面均匀地涂敷一层薄薄的助焊剂；随传送带运行印制电路板进入预热区(预热温度在90130)。使助焊剂中的溶剂被挥发掉，这样可以减少焊接时产生气体；助焊剂中松香和活性剂开始分解和活性化，可以去除印制电路板焊盘、元器件端头和引脚表面的氧化膜以及其他污染物，同时起到保护金属表面防止发生再氧化的作用；印制电路板和元器件充分预热，避免焊接时急剧升温产生热应力损坏印制电路板和元器件。印制电路板继续

38、向前运行，印制电路板的底面首先通过第一个熔融的焊料波，第一个焊料波是乱波(即振动波或紊流波，也称波)，使焊料打到印制电路板的底面所有的焊盘、元器件焊端和引脚上，熔融的焊料在经过助焊剂净化的金属表面上进行浸润和扩散。然后印制电路板的底面通过第二个熔融的焊料波，第二个焊料波是平滑波(也称波)，平滑波将引脚及焊端之间的连桥分开，并将去除拉尖等焊接缺陷。当印制电路板继续向前运行离开第二个焊料波后，自然降温冷却形成焊点，即完成焊接。(2)波峰焊工艺对元器件和印制电路板的基本要求1)应选择三层端头结构的表面贴装元器件，元器件体和焊端能经受两次以上260波峰焊的温度冲击，焊接后元器件体不损坏或变形，片式元件

39、端头无脱帽现象；2)如采用短插一次焊工艺，焊接面元件引脚露出印制电路板表面083mm；3)基板应能经受260和50s的耐热性，铜箔抗剥强度好，阻焊膜在高温下仍有足够的粘附力，焊接后阻焊膜不起皱；4)印制电路板翘曲度小于08一10；5)对于贴装元器件采用波峰焊工艺的印制电路板必须按照贴装元器件的特点进行设计，元器件布局和排布方向应遵循较小的元件在前和尽量避免互相遮挡的原则。(3)焊料和助焊剂目前一般采用Sn63Pb37棒状共晶焊料，熔点183。助焊剂中的松香树脂和活性剂在一定温度下产生活性化反应，能去除焊接金属表面氧化膜，同时松香树脂又能保护金属表面在高温下不再氧化；助焊剂能降低熔融焊料的表面张

40、力，有利于焊料的润湿和扩散。4表面组装技术的现状及发展趋势SMT的发展使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。最近2、3年SMT又进入了一个新的发展高潮。为了进一步适应电子产品向短、小、轻、薄方向发展，出现了BGA、CSP、Flip chip、复合化片式元件等新封装。由于BGA等元器件技术的发展，由于非ODS清洗和无铅焊料的出现，引起了SMT设备、焊接材料、贴装和焊接工艺的变化。表面组装技术的迅速发展为电子制造业带来了一场革命，表面组装技术一系列发展也推动电子装联技术向更高阶段发展。同时使如今的电子产品，如：投资类电子产品、军事装备、计算机、

41、通信设备、彩电录像机、摄像机及袖珍式高档多波段收音机、随身听、传呼机、手机等几乎所有的电子产品，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。这些因素也为表面组装技术的发展提供了有力的产品和市场方面的支持。SMT发展的未来趋势有以下特点。4.1 元器件的发展(1) 表面组装元件(SMC)向小型薄型发展，其尺寸从过去的 1206(3.2mmx1.6mm)到目前的0603(1.6mmx0.8mm)和0402(10mmx05mm)向0201(06mmx03mm)发展。(2) 表面组装器件(SMD)向小型、薄型和窄引脚间距发展。引脚间距从过去的127mm和0635mm到目前的0.

42、5mm和0.4mm向0.3mm发展。(3) 出现了新的封装形式BGA(球形栅格阵列Ball Grid Array)和CSP(BGA)。由于QFP(四边扁平封装器件)受SMT工艺的限制，03mm的引脚间距已经是极限值。因此几年前出现了一种新型封装BGA。BGA的引脚是球形的，均匀地分布在芯片的底部。BGA与QFP相比最突出的优点是IO数与封装面积比高，节省PCB面积，提高组装密度。引脚间距较大，有15mm、127mm和100mm，组装难度下降，加工窗口更大。BGA无论在性能和价格上都有竞争力，预计在高IO数的器件封装中BGA将很快会起主导作用。CSP(BGA)的外形与BGA同，其封装好的尺寸比芯

43、片尺寸不大于20。(4) Flip Chip(倒装芯片技术)，这种技术的优点是组装密度更高、芯片的成本更低，但由于需要底部填充，因此组装后存在不可修复的缺点。(5) MCM多芯片模块，由于0201(06x03mm)已经到了设备与工艺的极限尺寸，因此向三维空间发展的趋势越来越成为可能。窄间距技术(FPT)是SMT发展的必然趋势，FPT是指将引脚间距在0635mm03mm之间的SMD和长x宽16mmx08mm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0635mm和05mm引脚间距的QFP已成为工业和军用

44、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。目前BGA、CSP的应用已经比较广泛、工艺也比较成熟了；0201(06mmx03mm)在多功能手机、CCD摄像机、笔记本电脑等产品中已经比较广泛应用。在美国IBM、日本SONY公司等都已经应用了倒装芯片技术(Flip Chip)，MCM多芯片模块已有部分产品进行试用，我们有理由相信MCM功能组件将成为进一步小型化的方向。4.2 材料发展表面组装工艺材料主要有焊膏、粘结剂、阻焊剂、助焊剂、清洗剂等。(1) 焊膏：焊膏是由合金焊料粉、糊状助焊剂均匀混合而成的浆料或膏状体。它是SMT工艺中不可缺少的焊接材料，广泛用于

45、再流焊中。在表面组装的不同工艺或工序中，要求焊膏具有以下几方面性能：1)焊膏质量在印刷前应能保持36个月； 2)印刷时和再流加热前应具有的性能：印刷时应具有良好的脱模性，印刷时和印刷后焊膏不易坍塌，焊膏应具有一定的粘度；3)再流加热时应具有的性能：应具有良好的润湿性能，应形成最少量的焊料球，焊料飞溅要少；4) 再流焊接后应具有的性能：要求焊剂中固体含量越低越好，焊后易清洗干净，焊接强度高； (2)粘结剂：主要指贴片胶，用于临时固定贴片元器件，以防波峰焊时器件掉落在锡锅中。在表面组装的不同工艺或工序中，要求粘结剂具有以下几方面性能： 1)常温使用寿命要长； 2)合适的粘度：贴装胶的粘度应能满足不同施胶方式、不同设备、不同施胶温度的需要。胶滴时不应拉丝，涂敷后能保持足够的高度，而不形成太大的胶底，涂敷后到固化前胶滴不应漫流，以免流到焊接部位，影响焊接质量； 3)快速固化：贴装胶应在尽可能低的温度下，以最快的速度固化，这样可以避免PCB翘曲和元器件的损伤，也可避免焊盘氧化； 4)粘接强度适当：贴装胶在焊前应能有效地固定片式元器件，检修时应便于更换不合格的元器件； 5)其他：在固化后和焊接中应无气析，应能与后续工艺中的化学制剂相容而不发生化学反应，不干扰电路功能，有颜色，便于检查。(3)阻焊剂