【正文】 元器件選擇 焊盤PCB設(shè)計 印制板電路設(shè)計 測試點 工藝性（可生產(chǎn)性）設(shè)計 導(dǎo)線、通孔 可靠性設(shè)計 焊盤與導(dǎo)線的連接 生產(chǎn)成本 阻焊 散熱、電磁干攏等 一．總體目標和結(jié)構(gòu)1．首先確定電子產(chǎn)品功能、性能指標、成本以及整機的外形尺寸的總體目標 新產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計時，首先要給產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和成本進行定位。生產(chǎn)效率高； ——工藝簡單，修板的工作量極小。 (2)要求熱膨脹系數(shù)(CTE)低。 2．電子元器件的選擇 選擇元器件時除了滿足電器性能的要求以外，還應(yīng)滿足表面組裝對元器件的要求。四．印制板電路設(shè)計時應(yīng)著重注意的內(nèi)容： 1．標準元器件應(yīng)注意不同廠家的元器件尺寸公差非標準元器件必須按照元器件的實際尺寸設(shè)計焊盤圖形及焊盤間距。7．元器件的布放位置與方向也要根據(jù)不同工藝進行設(shè)計。因此，對PCB設(shè)計也提出了更高的要求。 (5)電氣性能方面，高頻電路時要求選擇介電常數(shù)高、介質(zhì)損耗小的材料。 1．PCB材料的選擇 對于—般的電子產(chǎn)品采用FR4環(huán)氧玻璃纖維基板，對于使用環(huán)境溫度較高或撓性電路板采用聚酰亞胺玻璃纖維基板，對于高頻電路則需要采用聚四氟乙烯玻璃纖維基板；對于散熱要求高的電子產(chǎn)品應(yīng)采用金屬基板。 (2)確定工藝流程 選擇工藝流程主要根據(jù)印制板的組裝密度和本單位SMT生產(chǎn)線設(shè)備條件，當SMT生產(chǎn)線具備再流焊、波峰焊兩種焊接設(shè)備的條件下，可作如下考慮： a．盡量采用再流焊方式，因為再流焊比波峰焊具有以下優(yōu)越性： ——元器件受到的熱沖擊小； ——焊料組分一致性好，焊點質(zhì)量好； ——面接觸，焊接質(zhì)量好，可靠性高。(6)傳送帶寬度：應(yīng)根據(jù)最大和最寬PCB尺寸確定第七章SMT印制電路板設(shè)計技術(shù) 印制電路板(以下簡稱PCB)設(shè)計水平是衡量表面組裝技術(shù)水平的一個重要標志，是保證表面組裝質(zhì)量的首要條件之一。再流焊爐主要有紅外爐、熱風(fēng)爐、紅外爐加熱風(fēng)爐、蒸汽焊爐等。(3)對中方式：貼片的對中方式有機械對中、激光對中、全視覺對中、激光和視覺混合對中等。 貼裝精度——是指元器件貼裝后相對于印制板標準貼裝位置的偏移量。 (3)印制電路板傳輸裝置——目前大多數(shù)貼裝機直接采用軌道傳輸，也有一些貼裝機采用工作臺傳輸，即把PCB固定在工作臺上，工作臺在傳輸軌道上運行。3．印刷機的主要技術(shù)指標 最大印刷面積：根據(jù)最大的PCB尺寸確定。 (2)印刷頭系統(tǒng) 包括刮刀、刮刀固定機構(gòu)、印刷頭的傳輸控制系統(tǒng)等。 SMT生產(chǎn)線主要設(shè)備SMT生產(chǎn)線主要生產(chǎn)設(shè)備包括印刷機、點膠機、貼裝機、再流焊爐和波峰焊機。5. 工藝無鉛焊料的印刷、貼片、焊接、清洗以及檢測都是新的課題，都要適應(yīng)無鉛焊料的要求。5．要與現(xiàn)有的焊接設(shè)備和工藝兼容，可在不更換設(shè)備不改變現(xiàn)行工藝的條件下進行焊接。我國一些獨資、合資企業(yè)的出口產(chǎn)品也有了應(yīng)用。目前普通焊膏還在繼續(xù)沿用。（采用焊膏攪拌機時，15分鐘即可回到室溫）。4．根據(jù)PCB和元器件存放時間和表面氧化程度來選擇焊膏的活性。 (1)常用的焊膏合金組份：Sn63Pb37 和Sn62Pb36Ag2。 2．在儲存期內(nèi)，焊膏的性能應(yīng)保持不變。（不適用于水金板）Sn10pb88ag2268290適用于耐高溫元器件及需要兩次再流焊表面組裝板的首次再流焊（不適用于水金板）221共晶適用于要求焊點強度較高的表面組裝板的焊接（不適用于水金板）Sn42bi58138共晶適用于熱敏元器件及需要兩次同志流焊表面組裝板的第二次再流焊。 3．按焊劑的成分可分為：免清洗、可以不清洗、容劑清洗和水清洗。 防靜電措施：要滿足表面組裝對防靜電的要求。一、 表面組裝元器件包裝編帶有紙帶和塑料帶兩種材料。20％ 2．容值誤差表示方法 C 0．25Pf———土5％ D 0．5Pf —— 土10％ F 1．0Pf——土20％ 五．表面組裝電阻、電容的額定阻值、額定容值的規(guī)定(電子部標準)額定阻值、額定容值分為E24系列和E96系列，其表示方法是采用各系列。圖41 無引線片式元件端頭三層金屬電極示意圖二表面組裝器件（SMD）的焊端結(jié)構(gòu)表面組裝器件的焊端結(jié)構(gòu)可分為羽翼形、J形和球形，見圖42圖42 表面組裝器件（SMD）的焊端結(jié)構(gòu)示意圖羽翼形的器件封裝類型有：SOT、SOP、QFP。外形與BGA相同，封裝尺寸比BGA小。焊端90％沾錫。二、尺寸、形狀標準化、并具有良好的尺寸精度和互換性。 一、焊點外觀 焊接點表面應(yīng)完整、連續(xù)平滑、焊料量適中，無大氣孔和砂眼：二、潤濕性 焊點潤濕性好，呈彎月形狀，插裝元件潤濕角θ應(yīng)小于90176。五、工藝參數(shù)的綜合調(diào)整 工藝參數(shù)的綜合調(diào)整對提高波峰焊質(zhì)量是非常重要的。以每個焊點，接觸波峰的時間來表示焊接時間，—般焊接時間為34秒鐘。因此，要恰當控制頂熱溫度和時間，最佳的預(yù)熱溫度是在波峰焊前涂覆在PCB底面的焊劑帶有粘性(見表31)。關(guān)鍵要求噴頭能夠控制噴霧量，應(yīng)經(jīng)常清理噴頭，噴射孔不能堵塞。焊劑涂覆量要根據(jù)波峰焊機的焊劑涂覆系統(tǒng)，以及采用的焊劑類型進行設(shè)置。一般家用電器類電子產(chǎn)品均可采用免清洗型焊劑或采用RMA(中等活性)松香型焊劑，可不清洗。焊劑的比重可以用溶劑來稀釋。 一、焊料 目前一般采用Sn63／Pb37棒狀共晶焊料，熔點183℃。 印制板繼續(xù)向前運行，印制板的底面首先通過第一個熔融的焊料波。在批量生產(chǎn)過程中要定時檢查焊接質(zhì)量的情況，及時對溫度曲線進行調(diào)整。 對PCB整體加熱再流焊可分為：熱板、紅外、熱風(fēng)、熱風(fēng)加紅外、氣相再流焊。此時完成了再流焊。一、定義用貼裝機或人工將片式元器件準確地貼放在印好焊膏或貼片膠的PCB表面上。 分配器滴涂貼片膠分配器滴涂可分為手動和全自動兩種方式。（3）應(yīng)優(yōu)先選擇固化溫度較低、固化時間較短的貼片膠。（2） 觸變性好，涂敷后膠滴不變形，不漫流，能保持足夠的高度；（3） 對印制板和元器件無腐蝕，絕緣電阻高和高頻特性好；（4） 常溫下使用壽命長（常溫下固化速度慢）；（5） 在固化溫度下固化速度快，固化溫度要求在150℃以下，5分鐘以內(nèi)完全固化；（6） 固化后粘接強度高，能經(jīng)得住波峰焊時260℃的高溫以及熔融的錫流波剪切刀的沖擊；在焊接過程中無釋放氣體現(xiàn)象，波峰焊過程中元件不掉落。三、施加焊膏的方法施加焊膏的方法有三種：滴涂式（即注射式，滴除式又分為手工操作和機器制作）、絲網(wǎng)印刷和金屬模板印刷。片式元器件被牢固地粘接在印制板的焊接面，然后插裝分立元器件，最后對片式元器件與插裝元器件同時進行波峰焊接。特別是對電性能要求極高的軍品。其優(yōu)點是溫度均勻、焊接質(zhì)量好。此外，現(xiàn)代的貼片機在傳動結(jié)構(gòu)（Y軸方向由單絲械向雙絲杠發(fā)展）；元件的對中方式（由機械向激光向全視覺發(fā)展）；圖像識別（采用高分辨CCD）；BGA和CSP的貼裝（采用反射加直射鏡技術(shù)）；采用鑄鐵機架以減少振動，提高精度，減少磨損；以及增強計算機功能等方面都采用了許多新技術(shù)，使操作更加簡便、迅速、直觀和易掌握。全自動印刷機除了有自動識別系統(tǒng)外，還有自動更換漏印模板、清洗網(wǎng)板、對QFP器件進行45度角印刷、二維和三維檢查印刷結(jié)果（焊膏圖形）等功能。由于計算機、通信、航空航天等電子技術(shù)飛速發(fā)燕尾服，促使半導(dǎo)體集成電路的集成度越來越高，SMC越來越小，SMD的引腳間距也越來越窄。由于QFP（四邊扁平封裝器件受SMT工藝的限制。為了進一步適應(yīng)電子設(shè)備向短、小、輕、薄方向發(fā)展，出現(xiàn)了0210（＊）的CHIP元年、BGA、CSP、FLIP、CHIP、復(fù)合化片式元件等新型封裝元器件。隨后應(yīng)用于錄像機、攝像機及袖珍式高檔多波段收音機、隨身聽等生產(chǎn)中，近幾年在計算機、通信設(shè)備、航空航天電子產(chǎn)品中也逐漸得到應(yīng)用。SMT是電子裝聯(lián)技術(shù)的發(fā)展方向，已成為世界電子整機組裝技術(shù)的主流。目 錄第一章 SMT概述 4 4 SMT相關(guān)技術(shù) 5一、元器件 5二、窄間距技術(shù)（FPT）是SMT發(fā)展的必然趨勢 5三、無鉛焊接技術(shù) 5四、SMT主要設(shè)備發(fā)展情況 6 7第二章 SMT工藝概述 7 SMT工藝分類 7一、按焊接方式，可分為再流焊和波峰焊兩種類型 7二、按組裝方式，可分為全表面組裝、單面混裝、雙面混裝三種方式（見表21） 8 8一、工藝目的 8二、施加焊膏的要求 9三、施加焊膏的方法 9 9一、工藝目的 9二、表面組裝工藝對貼片膠的要求及選擇方法 9三、施加貼片膠的方法和各種方法的適用范圍 11 11一、定義 11二、貼裝元器件的工藝要求 11 11一、定義 11二、再流焊原理 12第三章 波峰焊接工藝 14 14 15 16 17 17 19第四章 表面組裝元器件(SMC／SMD)概述 19 19(SMC)的外形封裝、尺寸主要參數(shù)及包裝方式(見表41) 21（SMD）的外表封裝、引腳參數(shù)及包裝方式（見表42） 22 2電容型號和規(guī)格的表示方法； 23（SMC/SMD）的包裝類型 24 25第五章 表面組裝工藝材料介紹――焊膏 2組成 25 27 28 28第六章 SMT生產(chǎn)線及其主要設(shè)備 30 SMT生產(chǎn)線 30 SMT生產(chǎn)線主要設(shè)備 31第七章SMT印制電路板設(shè)計技術(shù) 33 PCB設(shè)計包含的內(nèi)容： 33 33第八章 SMT印制電路板的設(shè)計要求 36 36，導(dǎo)通孔．測試點．阻焊和絲網(wǎng)的設(shè)置 41 43 46第九章 SMT工藝（可生產(chǎn)性）設(shè)計貼裝機對PCB設(shè)計的要求 48 48 PCB外形和尺寸 49 PCB允許翹曲尺寸 49 PCB定位方式 49第十章 SMT不銹鋼激光模板制作、外協(xié)程序及制作要求 50 50 51第十一章SMT貼裝機離線編程 55 PCB程序數(shù)據(jù)編輯 56 57 57 58第十二章 后附(手工焊)修板及返修工藝介紹 58(手工焊)、修板及返修工藝目的 58(手工焊)、修板及返修工藝要求 58(手工焊)、修板及返修技術(shù)要求 59(手工焊)、修板及返修方法 59第十三 章 BGA返修工藝 61 BGA返修系統(tǒng)的原理 61 BGA的返修步驟 61 BGA植球工藝介紹 63第十四章 表面組裝檢驗(測)工藝 64(測)工藝介紹 64（來料檢驗） 65 67 71 AOl檢測與X光檢測簡介 74第十五章 SMT回流焊接質(zhì)量分析 77 PCB焊盤設(shè)計 77 79 . 80 80 81第十六章 波峰焊接質(zhì)量分析 81 82 82 84 84 84 85第十七章 中小型SMT生產(chǎn)線設(shè)備選型 86 87 88 SMT生產(chǎn)線設(shè)備選型注意事項 93附錄 SMT 在焊接中不良故障 96 97 99三、SMT再流焊接中常見的焊接缺陷分析與預(yù)防對策 103SMT實用工藝基礎(chǔ)第一章 SMT概述SMT（表面組裝技術(shù)）是新一代電子組裝技術(shù)。SMT在投資類電子產(chǎn)品、軍事裝備領(lǐng)域、計算機、通信設(shè)備、彩電調(diào)諧器、錄像機、攝像機及袖珍式高檔多波段收音機、隨身聽、傳呼機和手機等幾乎所有的電子產(chǎn)品生產(chǎn)中都得到廣泛應(yīng)用。我國SMT的應(yīng)用起步于80年代初期，最初從美、日等國成套引進了SMT生產(chǎn)線用于彩電諧器生產(chǎn)。最近幾年SMT又進入一個新的發(fā)展高潮。3. 出現(xiàn)了新的封裝形式BGA（球柵陣列，ball grid arrag）、CSP（UBGA）和FILP CHIP（倒裝芯片）。二、窄間距技術(shù)（FPT）是SMT發(fā)展的必然趨勢－＊＊。（3）全自動印刷機。 多功能貼片機除了能貼裝0201(*)元件外,還能貼裝SOIC(小外型集成電路)、PLCC（塑料有引線芯片載體）、窄引線間距QFP、BGA和CSP以及長接插件（150Mm長）等SMD/SMC的能力。對流傳導(dǎo)――主要有熱風(fēng)爐。蒸 蒸汽焊爐有再次興起的趨勢。 波峰焊工藝――先將微量的貼片膠（絕緣粘接膠）施加到印制板的元器件底部或連忙緣位置上，再將片式元器件貼放在印制表面規(guī)定的位置上，并進行膠固化。 基板不允許被焊膏污染。二、表面組裝工藝對貼片膠的要求及選擇方法 表面組裝工藝對貼片膠的要求（1） 具有一定粘度，膠滴之間不拉絲，在元器件與PCB之間有一定的粘接強度，元器件貼裝后在搬運過程中不掉落。（2）要考慮固化前性能、固化性能及固化后性能，應(yīng)滿足表面組裝工藝對貼片膠的要求。（4） 為了保護可焊接以及焊點的完整性，要求貼片膠在貼裝前和貼裝后都不能污染元器件端頭和PCB焊盤三、施加貼片膠的方法和各種方法的適用范圍施加貼片膠主要有三種方法：分配器滴涂、針式轉(zhuǎn)印和印刷。印刷貼片膠的方法與焊膏印刷工藝相同，只是絲網(wǎng)和模板的設(shè)計要求，印刷參數(shù)的設(shè)置有所不同。二、再流焊原理從溫度曲線（見圖22）分析再流焊的原理：當PCB進入升溫區(qū)（干燥區(qū)）時，焊膏中的溶劑、氣體蒸發(fā)掉，同時，焊膏中的助焊劑潤濕焊盤、元器件端頭和引腳，焊膏軟