SMT学习资料

 

一、SMT简介

1.何谓SMT

SMT是Surface Mount Technology的英文缩写，中文意思是表面贴装技术。SMT是新一代电子组装技术，也是目前电子组装行业里最流行的一种技术和工艺。它将传统的电子元器件压缩成为体积只有几十分之一的器件。

2.SMT历史

表面贴装不是一个新的概念，它源于较早的工艺，如平装和混合安装。

电子线路的装配，最初采用点对点的布线方法，而且根本没有基片。第一个半导体器件的封装采用放射形的引脚，将其插入已用于电阻和电容器封装的单片电路板的通孔中。50年代，平装的表面安装元件应用于高可靠的军方，60年代，混合技术被广泛的应用，70年代，受日本消费类电子产品的影响，无源元件被广泛使用，近十年有源元件被广泛使用。

3.SMT特点

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%。

SMT产品可靠性高、抗振能力强；焊点缺陷率低，高频特性好；减少了电磁和射频干扰。且易于实现自动化，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。

4.SMT优势

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；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；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；电子科技革命势在必行：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等，都使追逐国际潮流的SMT工艺尽显优势。

5.SMT流程

以某司A-Line为例：送板机=>Screen Printer（MPM：UP2000）=>Chip Mount（FUJI：CP-743E；Panasonic：MVⅡF ）=>IC Mount（Panasonic：MPAVⅡB）=>Work Station=>Reflow（BTU：Paragon98）=>AOI（SONY：BFZ-Ⅲ）=>翻板机=>送板机=>Screen Printer（MPM：UP2000）=>Chip Mount（FUJI：CP-743E； Panasonic：MVⅡF ）=>IC Mount（Panasonic：MPAVⅡB；PHLIPS：ACM Micro）=>Work Station=>Reflow（BTU：Paragon98）=> AOI（SONY：BFZ-Ⅲ）=>目检=>ICT=>FCT

注：不良品经检出维修后继续按流程至后段

二、零件简介

1.表面贴装元件具备的条件

表面贴装零件需具备以下条件：元件的形状适合于自动化表面贴装；尺寸，形状在标准化后具有互换性；有良好的尺寸精度；适应于流水或非流水作业；有一定的机械强度；可承受有机溶液的洗涤；可执行零散包装又适应编带包装；具有电性能以及机械性能的互换性；耐焊接热应符合相应的规定。

2. 零件分类及认识

表面安装零件分为有源和无源两大类。按引脚形状分为鸥翼型和“J”型。下面以此分类阐述元器件的选取。

 

①无源器件

无源器件主要包括单片陶瓷电容器、钽电容器和厚膜电阻器，外形为长方形或园柱形。园柱形无源器件称为“MELF”，采用再流焊时易发生滚动，需采用特殊焊盘设计，一般应避免使用。长方形无源器件称为“CHIP”片式元器件，它的体积小、重量轻、抗菌素冲击性和抗震性好、寄生损耗小，被广泛应用于各类电子产品中。为了获得良好的可焊性，必须选择镍底阻挡层的电镀。

②有源器件

表面安装芯片载体有两大类：陶瓷和塑料。

陶瓷芯片封装的优点是：(1)气密性好，对内部结构有良好的保护作用;(2)信号路径较短，寄生参数、噪声、延时特性明显改善;(3)降低功耗。缺点是：因为无引脚吸收焊膏溶化时所产生的应力，封装和基板之间CTE失配可导致焊接时焊点开裂。

塑料封装目前被广泛应用于军、民品生产上，具有良好的性价比。其封装形式分为：小外形晶体管SOT；小外形集成电路SOIC；塑封有引线芯片载体PLCC；小外形J封装；塑料扁平封装PQFP。

注：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。

电阻（Resistor） 电容（Capacitor）

钽电容（Capacitor

Tantalum）

二极体（Diode） 保险丝（Fuse）

电感（Inductor）

振荡晶体（Monofier） 排阻（Arrange Resistance）

小外形集成电路（SOIC） 塑封有引线芯片载体（PLCC小外形晶体管（SOT） ）

四边扁平封装器件（QFP） 球栅阵列（BGA） 小外形封装（SOP） 小外形封装双列直插内存颗粒（SODIMM）

插座（SOCKET） 插孔（Jack） 连接器（Connecter）

注：红色字母为此类元件常用表示符号

SOT:Small Outline Transistor 小外形晶体管

SOIC: Small Outline Integrated Circuit 小外形集成电路

PLCC:Plastic Leaded Chip Carriers 塑封有引线芯片载体

QFP:Quad Flat Package 四边扁平封装器件

BGA:Ball Gird Array 球栅阵列

SOP:Small Outline Package 小外形封装

SODIMM:Small Outline Doul In-line Memory Module 小外形封装双列直插内存颗粒

 

 

三 SMT测试方法简介

电子组装测试包括两种基本类型:裸板测试和加载测试。裸板测试是在完成线路板生产后进行，主要检查短路、开路、网表的导通性。加载测试在组装工艺完成后进行，它比裸板测试复杂。组装阶段的测试包括：生产缺陷分析(MDA)、在线测试(ICT)和功能测试(使产品在应用环境下工作)及其三者的组合。最近几年，组装测试还增加了自动光学检测(AOI)和自动X射线检测。SESC目前SMT生产线采

用的测试有四种类型:

1.AOI(Automatic Optical Inspection自动光学检查)

由于电路板尺寸大小的改变，对传统的检测方法提出更大的挑战，因为它使人工检查更加困难。为了对这些发展作出反应，越来越多的原设备制造商采用AOI。通过使用AOI作为减少缺陷的工具，在装配工艺过程的早期查找和消除错误，以实现良好的过程控制。早期发现缺陷将避免将坏板送到随后的装配阶段，AOI将减少修理成本，将避免报废不可修理的电路板。

AOI采用了高级的视觉系统、新型的给光方式、高的放大倍数和复杂的处理法，从而能够以高测试速度获得高缺陷捕捉率。AOI系统能够检验大部分的零件，包括有：矩形chip元件（0805或更大）、圆柱形chip元件、钽电解电容、线圈、晶体管、排组、QFP,SOIC（0.4mm 间距或更大）、连接器、异型元件等，能够检测以下不良：元器件漏贴、钽电容的极性错误、焊脚定位错误或者偏斜、引脚弯曲或者折起、焊料过量或者不足、焊点桥接或者虚焊等。但AOI 系统不能检测电路错误，同时对不可见焊点的检测也无能为力。

2.ICT（In-Circuit Tester在线测试仪）

ICT测试的原理是使用专门的针床与已焊接好的线路板上的元器件焊点接触，并用数百毫伏电压和10毫安以内电流进行分立隔离测试，从而精确地测了所装电阻、电感、电容、二极管、可控硅、场效应管、集成块等通用和特殊元器件的漏装、错装、参数值偏差、焊点连焊、线路板开短路等故障，并将故障是哪个元件或开路位于哪个点准确告诉用户。

这种测试方式的优点是：测试速度快，适合单一品种民用型家电线路板及大规模生产的测试，而且主机价格便宜。但随着线路板组装密度的提高，特别是细间距SMT组装以及新产品开发生产周期越来越短，线路板品种越来越多，针床式在线测试仪存在一些难以克服的问题：测试用针床夹具的制作、调试周期长、价格贵；对于一些高密度SMT线路板由于测试精度问题无法进行测试。

3.FCT（Functional Tester功能测试）

FCT的工作原理是将线路板上的被测试单元作为一个功能体，对其提供输入信号，按照功能体的设计要求检测输出信号。特点是方法简单，投资少，但不能自动诊断故障。

4.X-Ray（Automatic X-Ray Inspection自动X射线检查）

当待测基板进入机器内部后，位于线路板上方有一X-Ray发射管，其发射的X射线穿过线路板后被置于下方的探测器（一般为摄像机）接收，由于焊点中含有可以大量吸收X射线的铅，因此与玻璃纤维、铜、硅等其它材料的X射线相比，照射在焊点上的X射线被大量吸收，而呈黑点产生良好图象，使得对焊点的分析变得相当直观。3D X-Ray技术除了可以检验双面贴装线路板外，还可以对那些不可见焊点如BGA等进行多层图象“切片”检测，即对BGA焊接连接处的顶部、中部和低部进行逐层检验。同时利用此方法还可测通孔（PHT）焊点，检查通孔中焊料是否充实，从而极大地提高焊点连接质量。