SMT技術(shù)簡介

表面貼裝技術(shù)(SurfacdMountingTechnolegy簡稱SMT)是新一代電子組裝技術(shù),它將傳統(tǒng)的電子元器件壓縮成為幾十分之一的器件,從而實(shí)現(xiàn)了電子產(chǎn)品組裝的高密度、高可靠、小型化、低成本，以及生產(chǎn)的自動(dòng)化。這種小型化的元器件稱為：SMY器件（或稱SMC、片式器件）。將元件裝配到印刷（或其它基板）上的工藝方法稱為SMT工藝。相關(guān)的組裝設(shè)備則稱為SMT設(shè)備。

目前，先進(jìn)的電子產(chǎn)品，特別是在計(jì)算機(jī)及通訊類電子產(chǎn)品，已普遍采用SMT技術(shù)。SMD器件產(chǎn)量逐年上升，而傳統(tǒng)器件產(chǎn)量逐年下降，因此隨著進(jìn)間的推移，SMT技術(shù)將越來越普及。

SNT工藝及設(shè)備

<1>基本步驟：

SMT工藝過程主要有三大基本操作步驟：涂布、貼裝、焊接。

涂布

—涂布是將焊膏（或固化膠）涂布到PCB板上。涂布相關(guān)設(shè)備是：印刷機(jī)、點(diǎn)膏機(jī)。

—涂布相關(guān)設(shè)備是印刷機(jī)、點(diǎn)膏機(jī)。

—本公司可提供的涂布設(shè)備：精密絲網(wǎng)印刷機(jī)、管狀多點(diǎn)立體精密印刷機(jī)。

貼裝

—貼裝是將SMD器件貼裝到PCB板上。

—相關(guān)設(shè)備貼片機(jī)。

—本公司可提供的貼裝設(shè)備：全自動(dòng)貼片機(jī)、手動(dòng)貼片機(jī)。

回流焊：

—回流焊是將組件板加溫，使焊膏熔化而達(dá)到器件與PCB板焊盤之間電氣連接。

—相關(guān)設(shè)備：回流焊爐。

—本公司可提供SMT回流焊設(shè)備。

<2>其它步驟：

在SMT組裝工藝中還有其它步驟：清洗、檢測、返修（這些工藝步驟在傳統(tǒng)的波峰沓工藝中也采用）：

清洗

—將焊接過程中的有害殘留物清洗掉。如果焊膏采用的是免清洗焊膏則本步驟可省去。

—相關(guān)設(shè)備氣相型清洗機(jī)或水清洗機(jī)。檢測—對組件板的電氣功能及焊點(diǎn)質(zhì)量進(jìn)行檢查及測試。

—相關(guān)設(shè)備在線儀、X線焊點(diǎn)分析儀。

返修

—如果組件在檢測時(shí)發(fā)現(xiàn)有質(zhì)量問題則需返修，即把有質(zhì)量問題的SMD器件拆下并重行焊接。

—相關(guān)設(shè)備：修復(fù)機(jī)。

—本公司可提供修復(fù)機(jī)：型熱風(fēng)修復(fù)機(jī)。

<3>基本工藝流程及裝備：

開始--->

涂布：用印刷機(jī)將焊膏或固化膠印刷PCB上

貼裝:將SMD器件貼到PCB板上

--->回流焊接？

合格<--

合格否<-

檢測

清洗

回流焊:進(jìn)行回流焊接

不合格<--

波峰焊：采用波峰焊機(jī)進(jìn)行焊接

固化：將組件加熱，使SMD器件固化在PCB板上

返修：對組件板上不良器件拆除并重新焊接

SMT相關(guān)知識(shí)

對疊好的層板進(jìn)行熱壓，要控制適當(dāng)以免半固化片邊多地滲出，熱壓過程中半固化片固化，使多層層板粘合后把多層板由夾具中取出，清除半固化片滲出的毛邊。按多層電路板需要的通孔直徑和位置生成程序，控制數(shù)控鉆孔，用壓縮空氣或水清除孔中的碎屑。通孔化學(xué)鍍銅前，先用硫酸清理孔壁中銅層端面上的殘留環(huán)氧樹脂，以接受化學(xué)鍍銅。然后在孔壁的銅層端面和環(huán)氧端面上化學(xué)沉積一層銅。

1.阻焊膜蓋在錫鉛合金的電路圖形上的工藝。由圖5-19所示，首先將B階段材料即半固化片按電路內(nèi)層板的尺寸剪裁成塊，根據(jù)多層板的層數(shù)照圖5-21的次序疊放，層壓夾具底層板上有定位銷，把脫模紙?zhí)兹攵ㄎ讳N中墊在夾具的底層上，然后放在上銅箔，銅箔上方放半固化片，半固化片上方放腐蝕好電路圖形的內(nèi)層層板在內(nèi)層層板上方再放半固化片，半固化片上方再放腐蝕好電路圖形的內(nèi)層層板，直至疊放到需要的層數(shù)后，在半固化片上方再放一層銅箔和脫模紙，把夾具頂板的定位孔套入位銷中。對夾具的定位裝置要求很嚴(yán)，因?yàn)樗嵌鄬佑≈齐娐钒鍖娱g圖形對準(zhǔn)的保證。

對多層印制電路板的外層板進(jìn)行圖形轉(zhuǎn)移，應(yīng)把感光膜貼壓在銅岐表面上，并將外層電路圖形的照相底板平再置于紫外線下曝光，對曝光后的電路板進(jìn)行顯影，顯影后對沒有感光膜覆蓋的裸銅部分電鍍銅和錫鉛合金、電膜，再以錫鉛鍍層為抗蝕劑把原來感光膜覆蓋的銅層全部腐蝕掉，那么在多層負(fù)責(zé)制電路板的表面就形成有錫鉛和已電鍍的通孔。

許多電路板為了和系統(tǒng)連接，在電路板邊緣設(shè)計(jì)有連接器圖形，俗稱“金手指”。為了改善連接器的性能，表面電鍍鎳層和金層，為了預(yù)防鍍液污染電路板其它部位，應(yīng)先在金手摜上方貼好膠帶再進(jìn)行電鍍，電鍍后揭下加熱使原鍍有的錫鉛層再流，再在組裝時(shí)對不需焊接的部位覆蓋上阻焊膜，預(yù)防焊接時(shí)在布線間產(chǎn)生焊錫連橋或傷。然后在阻焊膜上印刷字符圖（指元器件的框、序號(hào)、型號(hào)以及極性等），待字符油漆固化，再在電路板上鉆電路板要經(jīng)過通斷測試，要保證電路布線和互連通孔無斷路、而布線間沒有短路現(xiàn)象。一般可采用程控多探針針目檢電路圖形、阻焊膜和字符圖是否符合規(guī)范。

2.SMOBC工藝

SMOBC工藝如圖5-20所示，前部分工藝和在錫鉛層涂覆阻焊膜的多層板工藝相同。從19道工序開始不同，圖形腐蝕后，就將電路圖形上的錫鉛層消除，在裸銅的電路圖形上涂覆阻焊膜和印刷字符圖。可是焊盤和互連通露著銅，為了預(yù)防銅墻鐵壁表面氧化影響可焊性和提高通孔鍍層的可靠性，必須在焊盤表面和孔壁鍍層上有錫鉛風(fēng)整平（HAL）工藝，把已印好字符圖的電路板浸入熱風(fēng)整平機(jī)的熔化焊錫槽中，并立即提起用強(qiáng)烈的熱風(fēng)束吹的焊錫從焊盤靚面和電鍍通孔中吹掉，這樣的焊盤表面和通孔壁上留有薄而均勻的焊錫層，見圖5-23。然后再在器上鍍金，鉆非導(dǎo)電孔、進(jìn)行通、斷測試和自檢。

印制電路板的重要檢驗(yàn)指標(biāo)是板面金屬布線的剝離強(qiáng)度。對FR-4層板，在125℃下處理1小時(shí)后其剝離強(qiáng)度為不小于0.89Kg。

表面組裝用的電路板應(yīng)采用SMOBC工藝制造，因?yàn)樵谧韬改は路降腻a鉛層，在再流焊接或波峰焊接時(shí)會(huì)產(chǎn)生

3、阻焊膜和電鍍

（1）阻焊膜

傳統(tǒng)印制板的組裝密度低，很少采用阻膜。而SMT電路板一般采用阻焊膜。阻焊膜是一種聚全物材料主要分為非的兩大類

1）非[敏感詞]性的阻焊膜在波峰焊接時(shí)，波峰會(huì)穿過電路板的工具孔沖到非焊接面上，又如邊緣連接器的導(dǎo)電會(huì)影響插座的可靠性，因此在插裝元件前用非[敏感詞]性的阻焊膜把工藝孔和金手指等表面覆蓋起來，在清除過程掉或溶解掉。

2）[敏感詞]性的阻焊膜[敏感詞]性的阻焊膜是電路板的一個(gè)組成部分，它的作用除預(yù)防波峰焊接時(shí)產(chǎn)生焊錫連橋外表面上還可避免布線受機(jī)械損壞或化學(xué)腐蝕。

[敏感詞]性的阻焊膜又分為干膜和濕膜二種。干膜是水基或溶劑基的聚合物薄膜，一般用真空貼壓工藝把干膜貼在電膜是液態(tài)或膏狀的聚合物，可用紫外線或?qū)α鳡t以及紅外爐固化。

①干膜阻焊膜干膜阻焊膜的圖形分辨率高，適用于高密度布線的電路板，能[敏感詞]地和電路板上布線條對準(zhǔn)。的，所以不會(huì)流入電路板的通孔中，而且能蓋信通孔，當(dāng)電路板用針床測試時(shí)，要用真空吸住電路板來定位，通對真空的建立極有幫助。另外干膜不易污染焊盤而影響焊接可靠性。

在使用過程中干膜也存在些不利的因素：

A：干膜阻焊膜貼壓在電路板表面上，電路板表面有焊盤、布線，所以表面并不平整，加之干膜無流動(dòng)性。厚度。所以，干膜和電路板表面間就可能留有氣體，受熱后氣體膨脹，干膜有可能發(fā)生破裂現(xiàn)象。

B、干膜的厚度比較厚，一般為0.08～0.1mm（3～4mil），干膜覆蓋在表面組裝的電路板上，會(huì)將片式電阻開電路板表面，可能造成元件端頭焊錫潤濕不好。另外阻焊膜覆蓋在片式元件下方焊盤之間，在再流焊接時(shí)可能（即元件的一個(gè)端頭在一個(gè)焊盤上直立起來）及元件偏移現(xiàn)象。

C、干膜阻焊膜的固化條件嚴(yán)格，若固化溫度低或時(shí)間短則固化不充分，在清洗時(shí)會(huì)受溶劑的影響，固化過脆，受熱應(yīng)力時(shí)可能產(chǎn)生裂紋。

D、耐熱沖擊能力差，據(jù)報(bào)導(dǎo)蓋有干膜阻焊膜的電路板在-40～+100℃溫度下連續(xù)100次就出現(xiàn)阻焊膜裂紋。

E、干膜比濕膜價(jià)格高

②濕膜阻焊膜濕膜有用絲網(wǎng)印刷涂覆工藝的和光圖形轉(zhuǎn)移涂覆工藝二種。

用絲網(wǎng)印刷工藝的濕膜可以和電路板表面嚴(yán)密貼合，在阻焊膜下方無氣體，調(diào)節(jié)印刷參數(shù)可以控制濕膜層的厚度于和高密度細(xì)布線圖形[敏感詞]對準(zhǔn)，而且容易沾污焊盤表面，影響焊點(diǎn)質(zhì)量。因?yàn)樗室后w狀，有可能流入通孔而雖有以上缺點(diǎn)，但是它的膜層結(jié)實(shí)而且價(jià)格便宜，所以在低密度布線的電路板中仍大量采用。

光圖形轉(zhuǎn)換的濕膜阻焊膜結(jié)合了干膜和濕膜的特點(diǎn)，涂覆工藝簡單，圖形分辨率高，適用于高密度、細(xì)線條堅(jiān)固而且價(jià)格比干膜便宜。光圖形轉(zhuǎn)換阻焊膜涂覆到電路板上可用絲網(wǎng)印刷或掛簾工藝。掛簾工藝是把印制板高焊膜的掛歷簾或懸泉裝置，得到一層均勻的阻焊膜。

光圖形轉(zhuǎn)換的濕膜曝光可采用非接觸式的。非接觸式的曝光裝置需要一套對準(zhǔn)的光學(xué)系統(tǒng)，使光的繞射的散形失真，因些投資大。而接觸式曝光無需光學(xué)對準(zhǔn)系統(tǒng)，直接在紫外線下曝光，這樣可降低成本。

（2）電鍍

電路板制造中需要電鍍多種金屬，如銅、金、鎳和錫等電鍍層的質(zhì)量對電路板的可靠性著重要作用。

1）鍍銅電路板制造采用二種鍍銅方法：化學(xué)鍍銅和電鍍銅。多層印制電路板中各層間的互連要靠通孔來是由銅層端面和環(huán)氧端面相間組成，在這樣的表面上要電鍍一層邊疆的電鍍層是不可能的，因?yàn)榄h(huán)氧端面不導(dǎo)電。
首先采用化學(xué)鍍銅在孔壁上形成一層連續(xù)的銅沉積層，然后再用電鍍工藝在孔壁上電鍍銅層，這樣電鍍通孔就起作用。

銅鍍層的抗拉強(qiáng)度，也就是在拉伸情況下，鍍層能承受的最在應(yīng)力約為20.4～34Kg/mm2，_____抗拉強(qiáng)度越高則通實(shí)。同時(shí)也希望鍍層的延伸性好，即在鍍層未斷裂前允許被拉得長些，這樣在鍍層斷裂前可產(chǎn)生“屈服”現(xiàn)象以化學(xué)鍍銅和電鍍銅中剩余應(yīng)力類型也不同，化學(xué)鍍銅層中剩余應(yīng)力是壓縮應(yīng)力，可提高化學(xué)鍍銅層對孔壁上的銅

脂的粘合力，而電鍍銅層中的剩余應(yīng)力是拉伸應(yīng)力，這也是在電鍍銅前采用化學(xué)鍍銅的原因之一。

表5-6列出了電路板上可用銅的初始重量和最終重量，注意，每盎司銅的厚度為1.4mil。所以使用1盎司銅時(shí)1.4mil銅加上1mil錫鉛鍍層，共為2.4mil。

2）鍍金印制電路板邊緣連接器的導(dǎo)電帶（金手指），表面要鍍上一層金層，以改善銅層表面的接觸電阻

即使電路工作在高溫高濕下，金表面層也不會(huì)氧化，這樣就可保證電路板和系統(tǒng)插座間良好的接觸。有多種鍍金型是按溶液的PH值劃分的，有酸性鍍金溶液、中性鍍金溶液、氰化物堿性溶液和無氰堿性溶液。電鍍層的性能和很有關(guān)系，例如金鍍層的硬度和多孔性是和電鍍液的類型及具體電鍍工藝參數(shù)密切相關(guān)的，連接器鍍金一般采用用鈷作為拋光劑。

3)鍍鎳電路板的鎳層采用電鍍工藝形成。鎳層是作為鍍金層的底層金屬，電路板在鍍金前先要在導(dǎo)電帶上鍍一鍍金層的附著力和耐磨性，同時(shí)鎳和金層之間也形成勢壘層，控制金屬互化物的生成。

4）鍍錫鉛焊料在電路板上要得到錫鉛層有二種工藝，電鍍法和熱風(fēng)整平法。

采用熱風(fēng)整平工藝得到的錫鉛層致密度好和底層銅箔的附著力強(qiáng)，因?yàn)樗鼈冎g形成了金屬互化物。但是熱風(fēng)整不易控制，尤其在發(fā)求錫鉛層厚度比較厚時(shí)，均勻性就比較差。

電鍍的錫鉛層其厚度容易控制，而且也均勻，但是電鍍層的致密度差，多孔一般電鍍后的錫鉛層要加熱再流，改性。因此電鍍鉛錫工藝在印刷電路板制造中仍被廣泛應(yīng)用。

4、導(dǎo)通孔、定位孔和標(biāo)號(hào)

（1）小導(dǎo)通孔

SMT電路板一般采用小導(dǎo)通孔。表5-7列出導(dǎo)通孔范圍，所采用的鉆孔方法和成本。通孔開頭比是指基板厚度比，典型的比率為5：1。利用高速鉆孔機(jī)可達(dá)到10：1。通孔形狀比是決定多層板的可靠性和通孔鍍層的質(zhì)量關(guān)

5-25為通孔位置。

（2）環(huán)形圈（AnnularRings）

環(huán)形圈是指尺寸大于鉆孔的焊盤，用作有引線元件的焊接區(qū)域，預(yù)防鉆孔偏斜，通孔也可用于互連和測試。

層焊盤尺寸可不同。見圖5-26、圖5-27和表5-8。

（3）定位孔

這里定位孔是用于組裝和測試和固定孔，大多是非鍍通孔，需要在鉆孔時(shí)做出，并與板上其它孔盡可孔的尺寸通常為0.003"。所有定位孔應(yīng)標(biāo)出彼此的間距和到PCB基準(zhǔn)點(diǎn)和另一個(gè)鍍通孔的尺寸，定位誤差一般為

(4)基準(zhǔn)標(biāo)號(hào)

基準(zhǔn)標(biāo)號(hào)主要有三類：總體（Globcl），拼板（Local）如圖5-29所示。標(biāo)號(hào)為裸銅面，通常離阻焊膜距離有錫鉛鍍層，較大厚度為2mil。需要采用非[敏感詞]性阻焊涂覆在標(biāo)號(hào)上。

5、拼板加工

在SMT中，除了大、中型計(jì)算機(jī)用多層板外，大多數(shù)的PCB面積較小，為了充分利用基材，高效率地制造、往往將同一電子設(shè)備上的幾種小塊印制板，或多塊同種小型印制板拼在一張較大的板面上。板面除了有每種（電路圖形之外，還設(shè)計(jì)有制造工藝夾持邊和安裝工藝孔，以及定位標(biāo)記。板面上所有的元器件裝焊完畢，甚至在后，才將每種小塊印制板從大的拼版上分離下來。常用的分離技術(shù)是V型槽分離法。

對PCB的拼版格式有以下幾點(diǎn)要求。

（1）拼版的尺寸不可太大，也不可太小，應(yīng)以制造、裝配和測試過程中便于加工，不產(chǎn)生較大形變?yōu)橐恕?

（2）拼版的工藝夾持邊和安裝工藝孔應(yīng)由SMB的制造和安裝工藝來確定。

（3）除了制造工藝所需的定位孔之外，拼版上通常還需要設(shè)置1～2組（每組2個(gè)）安裝工藝孔?？椎奈恢煤桶惭b設(shè)備來決定，孔徑一般為Φ2.5～Φ2.8mm。每組定位孔中一個(gè)孔應(yīng)為橢圓形（如圖5-30），以保證SMB能迅地放置在表面安裝設(shè)備的夾具上。

（4）若表面安裝設(shè)備采用了光學(xué)對準(zhǔn)定位系統(tǒng)，應(yīng)在每件拼版上設(shè)置光學(xué)對準(zhǔn)標(biāo)記，

（5）拼版的非電路圖形區(qū)原則上應(yīng)是無銅箔，無阻焊劑的絕緣基材。

（6）拼板的連接和分離方式，主要采用雙面對刻的V型槽來實(shí)現(xiàn)，V型槽一般控制在板厚的1/6～1/8左