表面组装技术SMT现状/工艺与特点/发展趋势

一、表面组装技术SMT现状

SMT是目前电子组装行业里最流行的一种技术和工艺。自70年代初推向市场以来,SMT已逐渐替代传统“人工插件”的波峰焊组装方式,已成为现代电子组装产业的主流,人们称为电子组装技术的第二次革命。在国际上,这种组装技术已经形成了世界潮流,它导致了整个电子产业的变化。

SMT同时也推动和促进了电子元器件向片式化、小型化、薄型化、轻量化、高可靠、多功能方向发展,已经成为一个国家科技进步程度的标志。

 

二、表面组装技术SMT的工艺与特点

SMT(SurfaceMountTechnology)是表面安装技术的缩写或简称,它是指通过一定的工艺、设备、材料将表面安装器件(SMD)贴装在PCB(或其它基板)表面,并进行焊接、清洗、测试而最终完成组装。

SMT工艺

 

SMT工艺与焊接方式和组装方式均有关,具体如下:按焊接方式可分为再流焊和波峰焊两种类型。

按组装方式可分为全表面组装,单面混装,双面混装三种方式。

影响焊接质量的主要因素:PCB设计、焊料的质量(Sn63/Pb37)、助焊剂质量、被焊接金属表面的氧化程度(元器件焊端,PCB焊端)、工艺:印、贴、焊(正确的温度曲线)、设备、管理。

 

下面就几个对再流焊质量影响较大的因素进行讨论。

(1)焊膏印刷质量对再流焊工艺的影响:据资料统计,在PCB设计正确,元器件和印制板质量有保

证的前提下,表面组装质量问题中有70%的质量问题出在印刷工艺。在印刷中出现的错位、塌边、粘连、少印都属于不合格,均应当返工。具体检查标准应符合IPC-A-610C的标准。

(2)贴装元器件的工艺要求:要想获得理想的贴装质量,工艺上应满足以下三要素:①元件正确;②位置准确;③压力合适。具体检查标准应符合IPC-A-610C的标准。

(3)设置再流焊温度曲线的工艺要求温度曲线是保证焊接质量的关键。160℃前的升温速率控制在1-2℃/s。如果升温斜率速度太快,一方面使元器件及PCB受热太快,易损坏元器件,易造成PCB变形。

另一方面,焊膏中的熔剂挥发速度太快,容易溅出金属成分,产生焊锡球;峰值温度一般设定在比合金熔点高30-40℃左右(例如63Sn/37Pb的焊膏的熔点为183℃,峰值温度低应设置在215℃左右),再流时间为60-90s。

峰值温度低或再流时间短,会使焊接不充分,不能生成一定厚度的金属间合金层。严重时会造成焊膏不熔。峰值温度过高或再流时间长,使金属间合金层过厚,也会影响焊点强度,甚至会损坏元器件和印制板。

 

SMT的特点:

(1)组装密度高、电子产品体积小、重量轻,贴片元件的体积和重量只有传统插装元件的1/10左右,一般采用SMT之后,电子产品体积缩小40%~60%,重量减轻60%~80%。

(2)可靠性高、抗振能力强。焊点缺陷率低。

(3)高频特性好。减少了电磁和射频干扰。

(4)易于实现自动化,提高生产效率。

(5)降低成本达30%~50%。节省材料、能源、设备、人力、时间等。

 

三、表面组装技术SMT的发展趋势

窄间距技术(FPT)是SMT发展的必然趋势

FPT是指将引脚间距在0.635—0.3mm之间的SMD和长*宽小于等于1.6mm*0.8mm的SMC组装在PCB上的技术。由于计算机、通信、航空航天等电子技术飞速发展在上的,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0.5mm引脚间距的QFP已成为工业和军用电子装备中的通信器件。

微型化、多引脚、高集成度是SMT封装元器件发展的必然趋势

表面贴装元器件(SMC)朝微型化大容量方向发展。目前已经发展到规格为01005;表面贴装器件(SMD)朝小体积、多引脚、高集成度方向发展。比如目前应用较广泛的BGA将向CSP方向发展。FC(倒装芯片)的应用将越来越多。

 

绿色无铅焊接工艺是SMT工艺发展的新趋势

铅(Pb),是一种有毒的金属,对人体有害。并且对自然环境有很大的破坏性,出于环境保护的要求,特别是ISO14000的导入,世界大多数国家开始禁止在焊接材料中使用含铅的成为,即无铅焊接(Leadfree)。日本在2004年禁止生产或销售使用有铅材料焊接的电子生产设备。欧美在2006年禁止生产或销售使用有铅材料焊接的电子生产设备。采用无铅焊接已是大势所趋,国内一些大型电子加工企业,更会加速推进中国无铅焊接的发展。

 

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