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摘 要: 2010年暑假,笔者在深圳高斯贝尔智能家居电子有限公司进行SMT表面安装技术培训、学习、实践,受益匪浅。就SMT表面安装技术的新材料、新工艺、新技术进行浅析,与读者进行交流。
关键词: SMT SMT工艺 SMT静电防护
前 言
随着电子技术的发展,电子系统进入微型化的高度的集成时代,日新月异的各种高性能,高可靠,高集成,微型化的电子产品,正在改变我们的世界,影响人类文明的进程。以前的传统的通孔安装技术(Throungh Hole Technc Logy 简称THT)不能完全适应当今的电子技术产品的制造了; 一种新的表面安装技术(Surface Mounting Techno Logy 简称 SMT)从元器件到安装方式,从PCB设计到连接方法都以全新的面貌出现,它能使电子产品体积缩小,重量变轻,功能增强,可靠性提高,推动信息产业的高速发展,SMT从而逐一取代THT。预计未来90%以上的电子产品将采用SMT。
一、SMT介绍
1、SMT
SMT是一种无需在PCB板上钻插装孔,直接将表面贴装元器件装贴、焊接到印制电路板表面规定位置上的电路装联技术。
具体的说,就是首先在PCB的焊盘上涂敷焊锡膏,再将表面贴装元器件准确地放到涂敷有焊锡膏的焊盘上,通过加热PCB直至焊锡膏熔化,冷却后便实现了元器件与PCB之间的互联。
2、SMT的组成
SMT主要由三大部分组成:
①SMT表面贴装元器件
SMT表面贴装元器件又称为表面组装或安装元器件,其外形为矩形、圆柱形或异形,焊端或引脚制作在同一平面内,又分成SMC、SMD。
② 贴装技术
贴装技术包括下列技术:电子元件、集成电路的设计制造技术;电子产品的电路设计技术;电路板的制造技术;自动贴装设备的设计制造技术;电路装配制造工艺技术;装配制造中使用的辅助材料的开发生产技术等等。
③ 贴装设备
小型生产贴装设备 :点胶机或是蚀刻铜模板、丝印台、刮刀;真空吸笔,小型手工或半自动贴片机和贴片台;小型回流焊机(又称再流焊机);检验用放大镜及相关工具;返修工具,如热吹风、智能烙铁等。
大、中型生产的设备配置:装载设备(PCB输送口);自动印刷机,一般配有激光切割不锈钢模板;焊膏检测设备;自动贴片机;贴片检测设备;大型回流焊机;焊点检测设备;自动返修系统;卸载设备。
3、SMT主要特点
①高密集。SMC,SMD元件的体积是传统元器件的1/3～1/10左右,可以装在PCB板的两面,有效利用印制板的面积,减轻了电路板的重量,一般采用了SMT后可以使电子产品的体积缩小40%‖60%,重量减轻60%～80%。
②可靠性。SMC和SMD元件无引线或引线很短,重量轻。因而抗振能力强。焊点失效率可比THT至少降低一个数量级,大大提高产品的可靠性。
③高性能。SMT密集安装减少了电磁干扰和射频电路减少了分布参数的影响,提高了信号传输速度,改善了高频特性。
④高效率。SMT更适合自动化大规模生产。采用计算机集成制造系统(CIMS)可使整个生产过程高度自动化,将生产效率提高到新的水平。
⑤低成本。SMT和PCB面积减少,成本降低;无引线或短引线使SMD和SMC成本降低。安装中省去引线成型,打弯,剪线的工序;频率特性提高,减少调试费用;焊点可靠性提高,减少调试和维修成本。一般情况下采用SMT后可以使产品总成本下降30%以上。
二、SMT元器件的包装、基本要求、注意事项及其选择
1、SMT元器件的包装
四种包装方式,即:散装、盘状编带包装、管式包装、托盘包装。
2、SMT元器件的基本要求
表面安装元器件应该满足以下基本要求:
①装配适应性——要适应各种装配设备操作和工艺流程;
②焊接适应性——要适应各种焊接设备及相关工艺流程。
3、使用SMT元器件的注意事项
①表面组装元器件存放的环境条件;
②要有防潮要求;
③运输、分料、检验或手工贴装要规范操作。
4、SMT元器件的选择
选择表面安装元器件,应根据系统和电路的要求,综合考虑市场供应商所能提供的规格、性能和价格等因素。
①选择表面安装元器件时要注意贴片机的贴装精度水平;
②集成电路的引脚形式必须符合焊接设备及工作条件;
③选择表面安装元器件要符合PCB板的设计要求。
三、回流焊接技术
1、回流焊接
回流焊又称再流焊,它是通过重新熔化预先放置的焊料而形成焊点,在焊接过程中不再添加任何焊料的一种焊接方法。
回流焊机分为有铅回流焊机和无铅回流焊机。
回流焊机一般由:预热区、保温区、再流区、冷却区等几大温区组成,同时各大温区又可分成几个小温区。无铅回流焊机比有铅回流焊机具有更多的温区,其焊接工艺更复杂。
2、常见回流焊接缺陷
回流焊接常见的缺陷:桥连/桥接、立碑/吊桥、错位、焊膏未熔化、吸料/芯吸现象。
四、SMT静电防护
1、SMT静电
静电是物体表面过剩或不足的静电电荷。
静电的产生是由两种不同的起电材料通过摩擦、碰撞、剥离等方式,在接触又分离之后在一种物体上积聚正电荷,另一种物体上积聚等量的负电荷从而产生。
静电对电子产品、系统和集成电路的损害:一般是由于静电放电(简称ESD)造成的。ESD损伤导致对元器件的“硬击穿”或“软击穿”。
2、防静电措施
主要措施是静电保护接地,具体有六点:
①静电系统必须有独立的、可靠的接地装置;
②接地装置接地电阻不大于10Ω;
③防静电接地不允许接在三相四线制供电系统的零线上,更不准接在防雷地线上;
④在三相五线供电系统中的大地线(PE)可以用来作为防静电地线,但其工作零线与大地线绝不能混接;
⑤接地主干线截面积不小于100mm2,支干线截面积不小于6mm2,设备和工作台用连接线不小于1.25mm2软铜导线。接地线用黄绿双色线;
⑥防静电设备连接端子应确保接地可靠,易拆卸,允许使用各种夹式连接器如:鳄鱼夹、插销等。除了静电保护接地以外还要注意场地环境、人员和设备的静电防护。
五、结束语
2010年暑假,笔者在深圳高斯贝尔智能家居电子有限公司进行SMT表面安装技术培训、学习、实践,了解了电子产品生产企业的新材料、新技术、新设备、新工艺。上述是笔者对SMT表面安装技术的浅析。关于生产企业的新材料、新技术、新设备、新工艺引入到课堂上,实现与生产企业的对接。只有到企业一线学习、顶岗实践,才能不断提高自身专业理论水平和专业技能,提高专业教学能力,也才能培养出高素质、可持续发展的应用性人才。
关键词: SMT SMT工艺 SMT静电防护
前 言
随着电子技术的发展,电子系统进入微型化的高度的集成时代,日新月异的各种高性能,高可靠,高集成,微型化的电子产品,正在改变我们的世界,影响人类文明的进程。以前的传统的通孔安装技术(Throungh Hole Technc Logy 简称THT)不能完全适应当今的电子技术产品的制造了; 一种新的表面安装技术(Surface Mounting Techno Logy 简称 SMT)从元器件到安装方式,从PCB设计到连接方法都以全新的面貌出现,它能使电子产品体积缩小,重量变轻,功能增强,可靠性提高,推动信息产业的高速发展,SMT从而逐一取代THT。预计未来90%以上的电子产品将采用SMT。
一、SMT介绍
1、SMT
SMT是一种无需在PCB板上钻插装孔,直接将表面贴装元器件装贴、焊接到印制电路板表面规定位置上的电路装联技术。
具体的说,就是首先在PCB的焊盘上涂敷焊锡膏,再将表面贴装元器件准确地放到涂敷有焊锡膏的焊盘上,通过加热PCB直至焊锡膏熔化,冷却后便实现了元器件与PCB之间的互联。
2、SMT的组成
SMT主要由三大部分组成:
①SMT表面贴装元器件
SMT表面贴装元器件又称为表面组装或安装元器件,其外形为矩形、圆柱形或异形,焊端或引脚制作在同一平面内,又分成SMC、SMD。
② 贴装技术
贴装技术包括下列技术:电子元件、集成电路的设计制造技术;电子产品的电路设计技术;电路板的制造技术;自动贴装设备的设计制造技术;电路装配制造工艺技术;装配制造中使用的辅助材料的开发生产技术等等。
③ 贴装设备
小型生产贴装设备 :点胶机或是蚀刻铜模板、丝印台、刮刀;真空吸笔,小型手工或半自动贴片机和贴片台;小型回流焊机(又称再流焊机);检验用放大镜及相关工具;返修工具,如热吹风、智能烙铁等。
大、中型生产的设备配置:装载设备(PCB输送口);自动印刷机,一般配有激光切割不锈钢模板;焊膏检测设备;自动贴片机;贴片检测设备;大型回流焊机;焊点检测设备;自动返修系统;卸载设备。
3、SMT主要特点
①高密集。SMC,SMD元件的体积是传统元器件的1/3～1/10左右,可以装在PCB板的两面,有效利用印制板的面积,减轻了电路板的重量,一般采用了SMT后可以使电子产品的体积缩小40%‖60%,重量减轻60%～80%。
②可靠性。SMC和SMD元件无引线或引线很短,重量轻。因而抗振能力强。焊点失效率可比THT至少降低一个数量级,大大提高产品的可靠性。
③高性能。SMT密集安装减少了电磁干扰和射频电路减少了分布参数的影响,提高了信号传输速度,改善了高频特性。
④高效率。SMT更适合自动化大规模生产。采用计算机集成制造系统(CIMS)可使整个生产过程高度自动化,将生产效率提高到新的水平。
⑤低成本。SMT和PCB面积减少,成本降低;无引线或短引线使SMD和SMC成本降低。安装中省去引线成型,打弯,剪线的工序;频率特性提高,减少调试费用;焊点可靠性提高,减少调试和维修成本。一般情况下采用SMT后可以使产品总成本下降30%以上。
二、SMT元器件的包装、基本要求、注意事项及其选择
1、SMT元器件的包装
四种包装方式,即:散装、盘状编带包装、管式包装、托盘包装。
2、SMT元器件的基本要求
表面安装元器件应该满足以下基本要求:
①装配适应性——要适应各种装配设备操作和工艺流程;
②焊接适应性——要适应各种焊接设备及相关工艺流程。
3、使用SMT元器件的注意事项
①表面组装元器件存放的环境条件;
②要有防潮要求;
③运输、分料、检验或手工贴装要规范操作。
4、SMT元器件的选择
选择表面安装元器件,应根据系统和电路的要求,综合考虑市场供应商所能提供的规格、性能和价格等因素。
①选择表面安装元器件时要注意贴片机的贴装精度水平;
②集成电路的引脚形式必须符合焊接设备及工作条件;
③选择表面安装元器件要符合PCB板的设计要求。
三、回流焊接技术
1、回流焊接
回流焊又称再流焊,它是通过重新熔化预先放置的焊料而形成焊点,在焊接过程中不再添加任何焊料的一种焊接方法。
回流焊机分为有铅回流焊机和无铅回流焊机。
回流焊机一般由:预热区、保温区、再流区、冷却区等几大温区组成,同时各大温区又可分成几个小温区。无铅回流焊机比有铅回流焊机具有更多的温区,其焊接工艺更复杂。
2、常见回流焊接缺陷
回流焊接常见的缺陷:桥连/桥接、立碑/吊桥、错位、焊膏未熔化、吸料/芯吸现象。
四、SMT静电防护
1、SMT静电
静电是物体表面过剩或不足的静电电荷。
静电的产生是由两种不同的起电材料通过摩擦、碰撞、剥离等方式,在接触又分离之后在一种物体上积聚正电荷,另一种物体上积聚等量的负电荷从而产生。
静电对电子产品、系统和集成电路的损害:一般是由于静电放电(简称ESD)造成的。ESD损伤导致对元器件的“硬击穿”或“软击穿”。
2、防静电措施
主要措施是静电保护接地,具体有六点:
①静电系统必须有独立的、可靠的接地装置;
②接地装置接地电阻不大于10Ω;
③防静电接地不允许接在三相四线制供电系统的零线上,更不准接在防雷地线上;
④在三相五线供电系统中的大地线(PE)可以用来作为防静电地线,但其工作零线与大地线绝不能混接;
⑤接地主干线截面积不小于100mm2,支干线截面积不小于6mm2,设备和工作台用连接线不小于1.25mm2软铜导线。接地线用黄绿双色线;
⑥防静电设备连接端子应确保接地可靠,易拆卸,允许使用各种夹式连接器如:鳄鱼夹、插销等。除了静电保护接地以外还要注意场地环境、人员和设备的静电防护。
五、结束语
2010年暑假,笔者在深圳高斯贝尔智能家居电子有限公司进行SMT表面安装技术培训、学习、实践,了解了电子产品生产企业的新材料、新技术、新设备、新工艺。上述是笔者对SMT表面安装技术的浅析。关于生产企业的新材料、新技术、新设备、新工艺引入到课堂上,实现与生产企业的对接。只有到企业一线学习、顶岗实践,才能不断提高自身专业理论水平和专业技能,提高专业教学能力,也才能培养出高素质、可持续发展的应用性人才。