表面貼裝技術(shù)的特點(diǎn)及工藝流程

黃紹鋒

摘 要：表面貼裝技術(shù) 就是SMT（Surface Mounted Technology的縮寫），是目前電子組裝行業(yè)里最流行的一種技術(shù)和工藝。本文對(duì)這一技術(shù)的特點(diǎn)和工藝流程加以詳細(xì)闡述。

關(guān)鍵詞：表面貼裝技術(shù)；工業(yè)特點(diǎn)；工藝流程

表面貼裝技術(shù)無(wú)需對(duì)印制板鉆插裝孔，直接將表面組裝元器件貼、焊到印制板表面規(guī)定位置上的裝聯(lián)技術(shù)。通常表面組裝技術(shù)中使用的電路基板并不限于印制板。本文中所述的“焊”或“焊接”，一般均指采用軟釬焊方法，實(shí)現(xiàn)元器件焊接或弓I腳與印制板焊盤之間的機(jī)械與電氣連接；本標(biāo)準(zhǔn)正文中所述的“焊料”和“焊劑”，分別指“軟釬料”和“軟釬焊劑”。

一、表面貼裝技術(shù)的特點(diǎn)

組裝密度高、電子產(chǎn)品體積小、重量輕，貼片元件的體積和重量只有傳統(tǒng)插裝元件的1/10左右，一般采用SMT之后，電子產(chǎn)品體積縮小40%～60%，重量減輕60%～80%。可靠性高、抗振能力強(qiáng)。焊點(diǎn)缺陷率低。高頻特性好。減少了電磁和射頻干擾。易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，提高生產(chǎn)效率。降低成本達(dá)30%～50%。節(jié)省材料、能源、設(shè)備、人力、時(shí)間等。

二、表面貼裝技術(shù)的工藝流程

印刷（或點(diǎn)膠）--> 貼裝 -->（固化）--> 回流焊接 --> 清洗 --> 檢測(cè) --> 返修 印刷：其作用是將焊膏或貼片膠漏印到PCB的焊盤上，為元器件的焊接做準(zhǔn)備。所用設(shè)備為印刷機(jī)（錫膏印刷機(jī)），位于SMT生產(chǎn)線的最前端。點(diǎn)膠：因現(xiàn)在所用的電路板大多是雙面貼片，為防止二次回爐時(shí)投入面的元件因錫膏再次熔化而脫落，故在投入面加裝點(diǎn)膠機(jī)，它是將膠水滴到PCB的固定位置上，其主要作用是將元器件固定到PCB板上。所用設(shè)備為點(diǎn)膠機(jī)，位于SMT生產(chǎn)線的最前端或檢測(cè)設(shè)備的后面。有時(shí)由于客戶要求產(chǎn)出面也需要點(diǎn)膠，而現(xiàn)在很多小工廠都不用點(diǎn)膠機(jī)，若投入面元件較大時(shí)用人工點(diǎn)膠。貼裝：其作用是將表面組裝元器件準(zhǔn)確安裝到PCB的固定位置上。所用設(shè)備為貼片機(jī)，位于SMT生產(chǎn)線中印刷機(jī)的后面。固化：其作用是將貼片膠融化，從而使表面組裝元器件與PCB板牢固粘接在一起。所用設(shè)備為固化爐，位于SMT生產(chǎn)線中貼片機(jī)的后面?；亓骱附樱浩渥饔檬菍⒑父嗳诨贡砻娼M裝元器件與PCB板牢固粘接在一起。所用設(shè)備為回流焊爐，位于SMT生產(chǎn)線中貼片機(jī)的后面。清洗：其作用是將組裝好的PCB板上面的對(duì)人體有害的焊接殘留物如助焊劑等除去。所用設(shè)備為清洗機(jī)，位置可以不固定，可以在線，也可不在線。檢測(cè)：其作用是對(duì)組裝好的PCB板進(jìn)行焊接質(zhì)量和裝配質(zhì)量的檢測(cè)。所用設(shè)備有放大鏡、顯微鏡、在線測(cè)試儀（ICT）、飛針測(cè)試儀、自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)（AOI）、X-RAY檢測(cè)系統(tǒng)、功能測(cè)試儀等。位置根據(jù)檢測(cè)的需要，可以配置在生產(chǎn)線合適的地方。返修：其作用是對(duì)檢測(cè)出現(xiàn)故障的PCB板進(jìn)行返工。所用工具為烙鐵、返修工作站等。配置在生產(chǎn)線中任意位置。

三、貼片機(jī)

元件送料器、基板（PCB）是固定的，貼片頭（安裝多個(gè)真空吸料嘴）在送料器與基板之間來(lái)回移動(dòng)，將元件從送料器取出，經(jīng)過對(duì)元件位置與方向的調(diào)整，然后貼放于基板上。由于貼片頭是安裝于拱架型的X/Y坐標(biāo)移動(dòng)橫梁上，所以得名。對(duì)元件位置與方向的調(diào)整方法：1）機(jī)械對(duì)中調(diào)整位置、吸嘴旋轉(zhuǎn)調(diào)整方向，這種方法能達(dá)到的精度有限，較晚的機(jī)型已再不采用。2）激光識(shí)別、X/Y坐標(biāo)系統(tǒng)調(diào)整位置、吸嘴旋轉(zhuǎn)調(diào)整方向，這種方法可實(shí)現(xiàn)飛行過程中的識(shí)別，但不能用于球柵列陳元件BGA。3）相機(jī)識(shí)別、X/Y坐標(biāo)系統(tǒng)調(diào)整位置、吸嘴旋轉(zhuǎn)調(diào)整方向，一般相機(jī)固定，貼片頭飛行劃過相機(jī)上空，進(jìn)行成像識(shí)別，比激光識(shí)別耽誤一點(diǎn)時(shí)間，但可識(shí)別任何元件，也有實(shí)現(xiàn)飛行過程中的識(shí)別的相機(jī)識(shí)別系統(tǒng)，機(jī)械結(jié)構(gòu)方面有其它犧牲。這種形式由于貼片頭來(lái)回移動(dòng)的距離長(zhǎng)，所以速度受到限制?，F(xiàn)在一般采用多個(gè)真空吸料嘴同時(shí)取料（多達(dá)上十個(gè)）和采用雙梁系統(tǒng)來(lái)提高速度，即一個(gè)梁上的貼片頭在取料的同時(shí)，另一個(gè)梁上的貼片頭貼放元件，速度幾乎比單梁系統(tǒng)快一倍。但是實(shí)際應(yīng)用中，同時(shí)取料的條件較難達(dá)到，而且不同類型的元件需要換用不同的真空吸料嘴，換吸料嘴有時(shí)間上的延誤。這類機(jī)型的優(yōu)勢(shì)在于：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)高精度，適于各種大小、形狀的元件，甚至異型元件，送料器有帶狀、管狀、托盤形式。適于中小批量生產(chǎn)，也可多臺(tái)機(jī)組合用于大批量生產(chǎn)。

四、表面貼裝技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

在整個(gè)電子行業(yè)中，新型封裝技術(shù)正推動(dòng)制造業(yè)發(fā)生變化，市場(chǎng)上出現(xiàn)了將傳統(tǒng)分離功能混合起來(lái)的技術(shù)手段，正使后端組件封裝和前端裝配融合變成一種趨。不難觀察到，面向部件、系統(tǒng)或整機(jī)的多芯片組件封裝技術(shù)的出現(xiàn)，徹底改變了只是面向器件的概念，并很有可能會(huì)引發(fā)SMT產(chǎn)生一次工藝革新。

元器件是SMT技術(shù)的推動(dòng)力，而SMT的進(jìn)步也推動(dòng)著芯片封裝技術(shù)不斷提升。片式元件是應(yīng)用最早、產(chǎn)量最大的表面貼裝元件，自打SMT形成后，相應(yīng)的IC封裝則開發(fā)出了適用于SMT短引線或無(wú)引線的LCCC、PLCC、SOP等結(jié)構(gòu)。四側(cè)引腳扁平封裝（QFP）實(shí)現(xiàn)了使用SMT在PCB或其他基板上的表面貼裝，BGA解決了QFP引腳間距極限問題，CSP取代QFP則已是大勢(shì)所趨，而倒裝焊接的底層填料工藝現(xiàn)也被大量應(yīng)用于CSP器件中。

隨著01005元件、高密度CSP封裝的廣泛使用，元件的安裝間距將從目前的0.15mm向0.1mm發(fā)展，這勢(shì)必決定著SMT從設(shè)備到工藝都將向著滿足精細(xì)化組裝的應(yīng)用需求發(fā)展。但SiP、MCM、3D等新型封裝形式的出現(xiàn)，使得當(dāng)今電子制造領(lǐng)域的生產(chǎn)過程中遇到的問題日益增多。

由于MCM技術(shù)是集混合電路、SMT及半導(dǎo)體技術(shù)于一身的集合體，所以我們可稱之為保留器件物理原型的系統(tǒng)。多芯片模組等復(fù)雜封裝的物理設(shè)計(jì)、尺寸或引腳輸出沒有一定的標(biāo)準(zhǔn)，這就導(dǎo)致了雖然新型封裝可滿足市場(chǎng)對(duì)新產(chǎn)品的上市時(shí)間和功能需求，但其技術(shù)的創(chuàng)新性卻使SMT變得復(fù)雜并增加了相應(yīng)的組裝成本。

可以預(yù)見，隨著無(wú)源器件以及IC等全部埋置在基板內(nèi)部的3D封裝最終實(shí)現(xiàn)，引線鍵合、CSP超聲焊接、PoP（堆疊裝配技術(shù)）等也將進(jìn)入板級(jí)組裝工藝范圍。這些技術(shù)的應(yīng)用必定帶來(lái)一個(gè)全新的時(shí)代。

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