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PCBA分SMT和PTH
一般PCBA由两部分组成:
SMT和PTH
第一部分:
SMT(SurfaceMountTechnology表面贴片技术)
SMT(SurfaceMountTechnology)是电子业界一门新兴的工业技术,它的兴起及迅猛发展是电子组装业的一次革命,被誉为电子业的”明日之星”,它使电子组装变得越来越快速和简单,随之而来的是各种电子产品更新换代越来越快,集成度越来越高,价格越来越便宜.为IT(InformationTechnology)产业的飞速发展作出了巨大贡献.
第一章、SMT零件
SMT所涉及的零件种类繁多,样式各异,有许多已经形成了业界通用的标准,这主要是一些芯片电容电阻等等;有许多仍在经历着不断的变化,尤其是IC类零件,其封装形式的变化层出不穷,令人目不暇接,传统的引脚封装正在经受着新一代封装形式(BGA、FLIPCHIP等等)的冲击,在本章里将分标准零件与IC类零件详细阐述。
一、标准零件
标准零件是在SMT发展过程中逐步形成的,主要是针对用量比较大的零件,本节只讲述常见的标准零件。
目前主要有以下几种:
电阻(R)、排阻(RA或RN)、电感(L)、陶瓷电容(C)、排容(CP)、钽质电容(C)、二极管(D)、晶体管(Q)【括号内为PCB(印刷电路板)上之零件代码】,在PCB上可根据代码来判定其零件类型,一般说来,零件代码与实际装着的零件是相对应的。
1、零件规格:
(1)零件规格即零件的外形尺寸,SMT发展至今,业界为方便作业,已经形成了一个标准零件系列,各家零件供货商皆是按这一标准制造。
标准零件之尺寸规格有英制与公制两种表示方法,如下表(1inch=25.4mm)
公制表示法1206080506030402
英制表示法3216212516081005
含义L:
1。
2inchW:
0。
6inch((3。
2mm+1。
6mm)L:
0。
8inchW:
0.5inch((2.0mm+1。
25mm)L:
0.6inchW:
0。
3inch((1。
6mm+0。
8mm)L:
0。
4inchW:
0.2inch((1.0mm+0.5mm)
注:
L(Length):
长度;W(Width):
宽度;inch:
英寸
(2)在
(1)中未提及零件的厚度,在这一点上因零件不同而有所差异,在生产时应以实际量测为准.
(3)以上所讲的主要是针对电子产品中用量最大的电阻(排阻)和电容(排容),其它如电感、二极管、晶体管等等因用量较小,且形状也多种多样,在此不作讨论。
(4)SMT发展至今,随着电子产品集成度的不断提高,标准零件逐步向微型化发展,如今最小的标准零件已经到了0201。
2、钽质电容(Tantalum)
钽质电容已经越来越多应用于各种电子产品上,属于比较贵重的零件,发展至今,也有了一个标准尺寸系列,用英文字母Y、A、X、B、C、D来代表。
其对应关系如下表
型号:
YAXBCD
规格:
L(mm)3。
23.83。
54.76。
07。
3。
W(mm)1。
61.92。
82。
63.24.3.
T(mm)1。
61.61.92。
12.52.8。
注意:
电容值相同但规格型号不同的钽质电容不可代用。
如:
10UF/16V”B"型与10UF/16V”C”型不可相互代用。
二、IC类零件
IC为IntegratedCircuit(集成电路块)之英文缩写,业界一般以IC的封装形式来划分其类型,传统IC有SOP、SOJ、QFP、PLCC等等,现在比较新型的IC有BGA、CSP、FLIPCHIP等等,这些零件类型因其PIN(零件脚)的多寡大小以及PIN与PIN之间的间距不一样,而呈现出各种各样的形状,在本节我们将讲述每种IC的外形及常用称谓等.
1、基本IC类型
(1)SOP(SmalloutlinePackage):
零件两面有脚,脚向外张开(一般称为鸥翼型引脚)。
(2)SOJ(SmalloutlineJ-leadPackage):
零件两面有脚,脚向零件底部弯曲(J型引脚).
(3)QFP(QuadFlatPackage):
零件四边有脚,零件脚向外张开。
(4)PLCC(PlasticLeadlessChipCarrier):
零件四边有脚,零件脚向零件底部弯曲(5)BGA(BallGridArray):
零件表面无脚,其脚成球状矩阵排列于零件底部。
(6)CSP(CHIPSCALPACKAGE):
零件尺寸包装。
2、IC称谓
在业界对IC的称呼一般采用“类型+PIN脚数”的格式,如:
SOP14PIN、SOP16PIN、SOJ20PIN、QFP100PIN、PLCC44PIN等等。
三、零件极性识别
在SMT零件中,可分为有极性零件与无极性零件两大类。
无极性零件:
电阻、电容、排阻、排容、电感
有极性零件:
二极管、钽质电容、IC
其中无极性零件在生产中不需进行极性的识别,在此不赘述;但有极性零件之极性对产品有致命的影响,故下面将对有极性零件进行详尽的描述.
1、二极管(D):
在实际生产中二极管又有很多种类别和形态,常见的有Glasstubediode、GreenLED、CylinderDiode等几种.
(1)Glasstubediode:
红色玻璃管一端为正极(黑色一端为负极)
(2)GreenLED:
一般在零件表面用一黑点或在零件背面用一正三角形作记号,零件表面黑点一端为正极(有黑色一端为负极);若在背面作标示,则正三角形所指方向为负极。
(3)CylinderDiode:
有白色横线一端为负极.
2、钽质电容:
零件表面标有白色横线一端为正极。
3、IC:
IC类零件一般是在零件面的一个角标注一个向下凹的小圆点,或在一端标示一小缺口来表示其极性。
4、上面说明了常见零件之极性标示,但在生产过程中,正确的极性指的是零件之极性与PCB上标识之极性一致,一般在PCB上装着IC的位置都有很明确的极性标示,IC零件之极性标示与PCB上相应标示吻合即可。
四、零件值换算
这里主要指电阻值与电容值换算,因为在SMT上所用的电阻电容都是尺寸非常小的零件,表示其电阻值或电容值的时候不可能用常用的描述办法表述。
如今在业界的标准是电容不标示电容值,而以颜色来区分不同容值的电容,电阻则是把代码标示在零件本体上,即用少量的数字元或英文字母来表示电阻值,于是在代码与实际电阻值之间,人们制定了一定的换算规则,下面便详细讲述有关细则。
1、电阻
(1)电阻单位为欧姆,符号为”Ω".
(2)单位换算:
1MΩ=KΩ=Ω
(3)电阻又分为一般电阻与精密电阻两类,其主要区别为零件误差值及零件表面之表示码位元数不同。
一般电阻:
误差值为±5%;其表示码为三码例:
103
精密电阻:
误差值为±1%;其表示码为四码例:
1002
(4)换算规则如下:
一般电阻精密电阻
数值(AB)×10n=电阻值±误差值(5%)数值(ABC)×10n=电阻值±误差值(1%)
例:
103=10×=10kΩ±5%;1003=100×=100kΩ±1%
(5)阻值换算的特殊状况:
a、当n=8或9时,10的次方数分别为—2或—1.
b、当代码中含字母“R”时,此“R”相当于小数点“•"。
例:
4R3=4.3Ω±5%;69R9=69。
9Ω±1%
(6)精密电阻除符合以上之换算规则外,另有其它代码表示方法,而又因制造厂商的不同,其代码也不一样,对于这种电阻的换算,应根据厂商提供之代码对照表进行核对换算。
2、电容换算
在这里主要讲解电容常用单位之间的换算,因为电子行业中电容的单位一般都比较小,同一种电容有时因供货商不一样而表示的方法也不一样,生产时要能够快速在各种单位之间转换.
(1)电容基本单位:
1F=MF=μF=NF=PF
(2)常用单位:
μF、NF、PF,在实际生产中要对这三个单位相互间的转换非常熟练。
SMT基础篇——-SMT简介
作者:
未知文章来源:
SMT技术学院点击数:
590更新时间:
2005—06-02
什么是SMT:
SMT就是表面组装技术(Surface Mounted Technology的缩写),是目前电子组装行业里最流行的一种技术和工艺。
SMT有何特点:
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。
降低成本达30%~50%. 节省材料、能源、设备、人力、时间等。
为什么要用SMT:
1、电子产品追求小型化,以前使用的穿孔插件元件已无法缩小
2、电子产品功能更完整,所采用的集成电路(IC)已无穿孔元件,特别是大规模、高集成IC,不得不采用表面贴片元件。
3、产品批量化,生产自动化,厂方要以低成本高产量,出产优质产品以迎合顾客需求及加强市场竞争力
4、电子元件的发展,集成电路(IC)的开发,半导体材料的多元应用
5、电子科技革命势在必行,追逐国际潮流
一、SMT工艺流程-————-单面组装工艺
来料检测—->丝印焊膏(点贴片胶)—->贴片——>烘干(固化)--〉回流焊接—-〉清洗-—〉检测——>返修
二、SMT工艺流程-—-—-—单面混装工艺
来料检测——〉PCB的A面丝印焊膏(点贴片胶)——>贴片——>烘干(固化)—->回流焊接-—>清洗--〉插件—->波峰焊—-〉清洗-—>检测-—〉返修
三、SMT工艺流程--—---双面组装工艺
A:
来料检测—->PCB的A面丝印焊膏(点贴片胶)——〉贴片--〉烘干(固化)-—>A面回流焊接-->清洗—-〉翻板-—〉PCB的B面丝印焊膏(点贴片胶)——>贴片——〉烘干—->回流焊接(最好仅对B面——〉清洗—-〉检测—->返修)
此工艺适用于在PCB两面均贴装有PLCC等较大的SMD时采用.
B:
来料检测-->PCB的A面丝印焊膏(点贴片胶)—->贴片—-〉烘干(固化)——〉A面回流焊接-—>清洗-->翻板-—〉PCB的B面点贴片胶—->贴片-—>固化-—〉B面波峰焊——〉清洗——〉检测-—〉返修)
此工艺适用于在PCB的A面回流焊,B面波峰焊。
在PCB的B面组装的SMD中,只有SOT或SOIC(28)引脚以下时,宜采用此工艺.
四、SMT工艺流程--———-双面混装工艺
A:
来料检测——>PCB的B面点贴片胶——>贴片—->固化--〉翻板--〉PCB的A面插件——>波峰焊——>清洗-—〉检测—-〉返修
先贴后插,适用于SMD元件多于分离元件的情况
B:
来料检测——〉PCB的A面插件(引脚打弯)——>翻板-—>PCB的B面点贴片胶--〉贴片-—>固化--〉 翻板-—>波峰焊-->清洗-—>检测—->返修
先插后贴,适用于分离元件多于SMD元件的情况
C:
来料检测—-〉PCB的A面丝印焊膏--〉贴片—->烘干—->回流焊接—-〉插件,引脚打弯-—〉翻板—->PCB的B面点贴片胶-—>贴片-—〉固化——>翻板——>波峰焊-->清洗——>检测—->返修
A面混装,B面贴装。
D:
来料检测——>PCB的B面点贴片胶-—〉贴片——>固化-—>翻板——>PCB的A面丝印焊膏——〉贴片--〉A面回流焊接—-〉插件-->B面波峰焊——〉清洗-->检测-—>返修
A面混装,B面贴装.先贴两面SMD,回流焊接,后插装,波峰焊
E:
来料检测--〉PCB的B面丝印焊膏(点贴片胶)—-〉贴片-—>烘干(固化)-->回流焊接—->翻板——>PCB的A面丝印焊膏——>贴片--〉烘干——〉回流焊接1(可采用局部焊接)——〉插件-—〉波峰焊2(如插装元件少,可使用手工焊接)-->清洗——>检测—->返修
SMT基本工艺构成:
基本工艺构成要素:
丝印(或点胶)——〉贴装-—〉(固化)—->回流焊接--〉清洗——〉检测-—〉返修
丝印:
其作用是将焊膏或贴片胶漏印到PCB的焊盘上,为元器件的焊接做准备。
所用设备为丝印机(丝网印刷机),位于SMT生产线的最前端。
点胶:
它是将胶水滴到PCB的的固定位置上,其主要作用是将元器件固定到PCB板上。
所用设备为点胶机,位于SMT生产线的最前端或检测设备的后面。
贴装:
其作用是将表面组装元器件准确安装到PCB的固定位置上.所用设备为贴片机,位于SMT生产线中丝印机的后面.
固化:
其作用是将贴片胶融化,从而使表面组装元器件与PCB板牢固粘接在一起。
所用设备为固化炉,位于SMT生产线中贴片机的后面。
回流焊接:
其作用是将焊膏融化,使表面组装元器件与PCB板牢固粘接在一起.所用设备为回流焊炉,位于SMT生产线中贴片机的后面。
清洗:
其作用是将组装好的PCB板上面的对人体有害的焊接残留物如助焊剂等除去。
所用设备为清洗机,位置可以不固定,可以在线,也可不在线.
检测:
其作用是对组装好的PCB板进行焊接质量和装配质量的检测。
所用设备有放大镜、显微镜、在线测试仪(ICT)、飞针测试仪、自动光学检测
(AOI)、X—RAY检测系统、功能测试仪等。
位置根据检测的需要,可以配置在生产线合适的地方。
返修:
其作用是对检测出现故障的PCB板进行返工.所用工具为烙铁、返修工作站等。
配置在生产线中任意位置.
SMT有关的技术组成
1、电子元件、集成电路的设计制造技术
2、电子产品的电路设计技术
3、电路板的制造技术
4、自动贴装设备的设计制造技术
5、电路装配制造工艺技术
6、装配制造中使用的辅助材料的开发生产技术
为什么要用表面贴装技术(SMT)?
1、电子产品追求小型化,以前使用的穿孔插件元件已无法缩小
2、电子产品功能更完整,所采用的集成电路(IC)已无穿孔元件,特别是大规模、高集成IC,不得不采用表面贴片元件
3、产品批量化,生产自动化,厂方要以低成本高产量,出产优质产品以迎合顾客需求及加强市场竞争力
4、电子元件的发展,集成电路(IC)的开发,半导体材料的多元应用
5、电子科技革命势在必行,追逐国际潮流
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.降低成本达30%~50%.节省材料、能源、设备、人力、时间等.
SMT元器件介绍
SMC:
表面组装元件(Surface Mounted commponents)
主要有矩形片式元件、圆柱形片式元件、复合片式元件、异形片式元件。
SMD:
表面组装器件(Surface Mounted Devices)
主要有片式晶体管和集成电路,集成电路又包括SOP、SOJ、PLCC、LCCC、QFP、BGA、CSP、FC、MCM等。
举例如下:
1、连接件(Interconnect):
提供机械与电气连接/断开,由连接插头和插座组成,将电缆、支架、机箱或其它PCB与PCB连接起来;可是与板的实际
连接必须是通过表面贴装型接触。
2、有源电子元件(Active):
在模拟或数字电路中,可以自己控制电压和电流,以产生增益或开关作用,即对施加信号有反应,可以改变自己的基本特性。
无源电子元件(Inactive):
当施以电信号时不改变本身特性,即提供简单的、可重复的反应.
3、异型电子元件(Odd-form):
其几何形状因素是奇特的,但不必是独特的。
因此必须用手工贴装,其外壳(与其基本功能成对比)形状是不标准的,
例如:
许多变压器、混合电路结构、风扇、机械开关块,等.
Chip片电阻,电容等,尺寸规格:
0201,0402,0603,0805,1206,1210,2010等。
钽电容,尺寸规格:
TANA,TANB,TANC,TANDSOT
晶体管,SOT23, SOT143, SOT89等
melf圆柱形元件, 二极管, 电阻等
SOIC集成电路, 尺寸规格:
SOIC08, 14, 16, 18, 20, 24, 28, 32
QFP 密脚距集成电路PLCC集成电路, PLCC20, 28, 32, 44, 52, 68, 84
BGA 球栅列阵包装集成电路, 列阵间距规格:
1。
27, 1.00, 0。
80
CSP 集成电路, 元件边长不超过里面芯片边长的1.2倍, 列阵间距<0.50的microBGA
SMT名词解释
Bridge(锡桥):
把两个应该导电连接的导体连接起来的焊锡,引起短路.
Buried via(埋入的通路孔):
PCB的两个或多个内层之间的导电连接(即从外层看不见的)。
CAD/CAM system(计算机辅助设计与制造系统):
计算机辅助设计是使用专门的软件工具来设计印刷电路结构;计算机辅助制造把这种设计转换成实际的产品.这些系统包括用于数据处理和储存的大规模内存、用于设计创作的输入和把储存的信息转换成图形和报告的输出设备。
Capillary action(毛细管作用):
使熔化的焊锡,逆着重力,在相隔很近的固体表面流动的一种自然现象。
Chip on board (COB板面芯片):
一种混合技术,它使用了面朝上胶着的芯片元件,传统上通过飞线专门地连接于电路板基底层。
Circuit tester(电路测试机):
一种在批量生产时测试PCB的方法.包括:
针床、元件引脚脚印、导向探针、内部迹线、装载板、空板、和元件测试。
Cladding(覆盖层):
一个金属箔的薄层粘合在板层上形成PCB导电布线。
Coefficient of the thermal expansion(温度膨胀系数):
当材料的表面温度增加时,测量到的每度温度材料膨胀百万分率(ppm)
Cold cleaning(冷清洗):
一种有机溶解过程,液体接触完成焊接后的残渣清除。
Cold solder joint(冷焊锡点):
一种反映湿润作用不够的焊接点,其特征是,由于加热不足或清洗不当,外表灰色、多孔。
Component density(元件密度):
PCB上的元件数量除以板的面积。
Conductive epoxy(导电性环氧树脂):
一种聚合材料,通过加入金属粒子,通常是银,使其通过电流。
Conductive ink(导电墨水):
在厚胶片材料上使用的胶剂,形成PCB导电布线图。
Conformal coating(共形涂层):
一种薄的保护性涂层,应用于顺从装配外形的PCB。
Copper foil(铜箔):
一种阴质性电解材料,沉淀于电路板基底层上的一层薄的、连续的金属箔, 它作为PCB的导电体。
它容易粘合于绝缘层,接受印刷保护层,腐蚀后形成电路图样。
Copper mirror test(铜镜测试):
一种助焊剂腐蚀性测试,在玻璃板上使用一种真空沉淀薄膜。
Cure(烘焙固化):
材料的物理性质上的变化,通过化学反应,或有压/无压的对热反应。
Cycle rate(循环速率):
一个元件贴片名词,用来计量从拿取、到板上定位和返回的机器速度,也叫测试速度.
Data recorder(数据记录器):
以特定时间间隔从着附于PCB的热电偶上测量、采集温度的设备。
Defect(缺陷):
元件或电路单元偏离了正常接受的特征。
Delamination(分层):
板层的分离和板层与导电覆盖层之间的分离。
Desoldering(卸焊):
把焊接元件拆卸来修理更换,方法包括用吸锡带真空吸锡(焊锡吸管)和热拔。
Dewetting(去湿):
熔化的焊锡先覆盖、后收回的过程,留下不规则的残渣。
DFM(为制造着想的设计):
以最有效的方式生产产品的方法,将时间、成本和可用资源考虑在内。
Dispersant(分散剂):
一种化学品,加入水中增加其去颗粒的能力.
Documentation(文件编制):
关于装配的资料,解释基本的设计概念、元件和材料的类型与数量、专门的制造指示和最新版本。
使用三种类型:
原型机和少数量运行、标准生产线和/或生产数量、以及那些指定实际图形的政府合约。
Downtime(停机时间):
设备由于维护或失效而不生产产品的时间.
Durometer(硬度计):
测量刮板刀片的橡胶或塑料硬度。
Environmental test(环境测试):
一个或一系列的测试,用于决定外部对于给定的元件包装或装配的结构、机械和功能完整性的总影响。
Eutectic solders(共晶焊锡):
两种或更多的金属合金,具有最低的熔化点,当加热时,共晶合金直接从固态变到液态,而不经过塑性阶段。
Fabrication():
设计之后装配之前的空板制造工艺,单独的工艺包括叠层、金属加成/减去、钻孔、电镀、布线和清洁.
Fiducial(基准点):
和电路布线图合成一体的专用标记,用于机器视觉,以找出布线图方向和位置。
Fillet(焊角):
在焊盘与元件引脚之间由焊锡形成的连接。
即焊点。
Fine-pitch technology (FPT密脚距技术):
表面贴片元件包装的引脚中心间隔距离为 0。
025”(0。
635mm)或更少。
Fixture(夹具):
连接PCB到处理机器中心的装置.
Flip chip(倒装芯片):
一种无引脚结构,一般含有电路单元。
设计用于通过适当数量的位于其面上的锡球(导电性粘合剂所覆盖),在电气上和机械上连
接于电路。
Full liquidus temperature(完全液化温度):
焊锡达到最大液体状态的温度水平,适于良好湿润
Functional test(功能测试):
模拟其预期的操作环境,对整个装配的电器测试。
Golden boy(金样):
一个元件或电路装配,已经测试并知道功能达到技术规格,用来通过比较测试其它单元。
Halides(卤化物):
含有氟、氯、溴、碘或砹的化合物。
是助焊剂中催化剂部分,由于其腐蚀性,必须清除.
Hard water(硬水):
水中含有碳酸钙和其它离子,可能聚集在干净设备的内表面并引起阻塞。
Hardener(硬化剂):
加入树脂中的化学品,使得提前固化,即固化剂。
In—circuit test(在线测试):
一种逐个元件的测试,以检验元件的放置位置和方向。
Just-in-time (JIT刚准时):
通过直接在投入生产前供应材料和元件到生产线,以把库存降到最少。
Lead configuration(引脚外形):
从元件延伸出的导体,起机械与电气两种连接点的作用。
Line certification(生产线确认):
确认生产线顺序受控,可以按照要求生产出可靠的PCB.
Machine vision(机器视觉):
一个或多个相机,用来帮助找元件中心或提高系统的元件贴装精度。
Mean time between failure (MTBF平均故障间隔时间):
预料可能的运转单元失效的平均统计时间间隔,通常以每小时计算,结果应该表明实际的、预计的或计算的。
Nonwetting(不熔湿的):
焊锡不粘附金属表面的一种情况.由于待焊表面的污染,不熔湿的特征是可见基底金属的裸露。
Omegameter(奥米加表):
一种仪表,用来测量PCB表面离子残留量,通过把
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- PCBA SMT PTH