《SMT实用指南》读书笔记1
第1章 SMT概述
1.阻容元器件的結(jié)構(gòu)特點
電阻是在陶瓷基板上印電阻漿料，它能耐焊接溫度；而電容內(nèi)部是由漿料印成的金屬膜與陶瓷介質(zhì)交疊而成的，它們熱膨脹系數(shù)不一樣，故在高焊接溫度時易開裂。
2.SMT發(fā)展史
表面組裝技術(shù)（Surface Mount Technology），簡稱SMT，它可將表面貼裝元器件（無引腳或短引腳的元器件）貼、焊到印制電路板表面規(guī)定的位置上，并且所用的印制電路板（PWB）無須鉆插裝孔。具體地說，就是首先在印制電路板焊盤上涂布焊錫膏，再將表面貼裝元器件準(zhǔn)確地放到涂有焊錫膏的焊盤上，通過加熱印制電路板直至焊錫膏熔化，冷卻后便可實現(xiàn)元器件與印制電路之間的互連。用SMT組裝的電子產(chǎn)品具有體積小、性能好、功能全、價位低的綜合優(yōu)勢。
2.1 表面組裝技術(shù)的優(yōu)點
- 組裝密度高。一般地，采用SMT可使電子產(chǎn)品體積縮小60%~70%，質(zhì)量減少75%。
- 可靠性高。由于片式元器件的可靠性高，元器件小而輕，故抗震能力強，采用自動化生產(chǎn)，貼裝可靠性高，一般不良焊點率小于百萬分之十。
- 高頻特性好。由于片式元器件貼裝牢固，元器件通常為無引線或短引線，降低了寄生電感和寄生電容的影響，提高了電路的高頻特性。
- 降低成本。
- 便于自動化生產(chǎn)。自動貼片機采用真空吸嘴吸收元器件，真空吸嘴小于元器件外形，可提高安裝密度。事實上，小元器件及細(xì)間距QFP元器件均采用自動貼片機進(jìn)行生產(chǎn)，以實現(xiàn)全線自動化生產(chǎn)。
2.2 表面組裝工藝流程
- 焊錫膏-再流焊工藝流程：印刷錫膏-》貼裝元器件（QFP片狀元器件）-》再流焊-》清洗。
- 貼片膠-波峰焊工藝流程：涂敷清潔劑-》表面安裝元器件-》紅外線加熱-》固化-》翻轉(zhuǎn)-》接通孔元器件-》波峰焊-》清洗。
-
混合安裝工藝流程：
- 先做A面：印刷焊膏-》貼裝元器件（QFP片狀元器件）-》再流焊-》翻轉(zhuǎn)
- 再做B面：點貼片膠-》表面貼裝元器件-》加熱固化-》翻轉(zhuǎn)
- 補插通孔元器件后再波峰焊：插帶通孔元器件（DIP等）-》波峰焊-》清洗
-
雙面錫膏-再流焊工藝：
- 通常先做B面：印刷焊膏→貼裝元器件（QFP片狀元器件）→再流焊→翻轉(zhuǎn)
- 第二道工序做A面：印刷焊膏→貼裝元器件（QFP片狀元器件）→再流焊→檢查→清洗
2.3 表面組裝技術(shù)的組成
從廣義上講，表面組裝技術(shù)包括：表面組裝元器件、表面組裝電路板及圖形設(shè)計、表面組裝專用輔料——焊錫膏及貼片膠、表面組裝設(shè)備、表面組裝焊接技術(shù)（包括雙波峰焊、再流焊、氣相焊、激光焊）、表面組裝測試技術(shù)、清洗技術(shù)以及表面組裝的生產(chǎn)管理等多方面內(nèi)容。可歸納為以下幾個方面：
- 設(shè)備，SMT的“硬件”
- 裝聯(lián)工藝，SMT的“軟件”
- 電子元器件，既是SMT的基礎(chǔ)，也是SMT發(fā)展的動力
第2章 常用的片式元器件
電阻器、電容器、電感器等無源元器件稱為SMC（Surface Mounted Components），而有源器件，如SOP及四方扁平組件（QFP）稱為SMD（Surface Mount Devices）。無論是SMC還是SMD，在功能上都與傳統(tǒng)的通孔安裝元器件相同，最初都是為減小體積而制造的。
1.片式電阻器
1.1 片式電阻器結(jié)構(gòu)
矩形片式電阻器的結(jié)構(gòu)如下圖所示。
片式電阻器由于制造工藝的不同可分為厚膜型（RN型）電阻器和薄膜型（RK型）電阻器。片式電阻器用RC表示，基本單位為Ω，103Ω表示1kΩ，106Ω表示1MΩ。
片式電阻器有三層端焊頭，俗稱三層端電極。
- 最內(nèi)層：銀鈀合金（0.5mil），它與陶瓷基板及電阻層有良好的結(jié)合力，同時有優(yōu)良的導(dǎo)電性能；
- 中間層：鎳層（2~3mil），起隔離作用，能有效防止在焊接期間銀層的浸析；
- 最外層：端焊頭，作為連接電阻器與外圍電路的通道。實際焊接時，將端焊頭放置在事先印刷好錫膏的PCB焊盤上，加熱后即可完成焊接工作。
1.2 外形尺寸
片式電阻器外形及尺寸。
| RC0201 | 0.6±0.03 | 0.3±0.03 | 0.3±0.03 | 0.15~0.18 |
| RC0402 | 1.0±0.03 | 0.5±0.03 | 0.3±0.03 | 0.3±0.03 |
| RC0603 | 1.56±0.03 | 0.8±0.03 | 0.4±0.03 | 0.3±0.03 |
| RC0805 | 1.8~2.2 | 1.0~1.4 | 0.3~0.7 | 0.3~0.6 |
| RC1206 | 3.0~3.4 | 1.4~1.8 | 0.4~0.7 | 0.4~0.7 |
| RC1210 | 3.0~3.4 | 2.3~2.7 | 0.4~0.7 | 0.4~0.7 |
1.3 標(biāo)記識別方法
1.3.1 元器件上的標(biāo)注
- 當(dāng)片式電阻器的阻值精度為±5%時，采用三個數(shù)字表示：
- 跨接線記為000，0Ω（跨接線）記為000；
- 阻值小于10Ω的，在兩個數(shù)字之間補加R，如4.7Ω記為：4R7；
- 阻值在10Ω以上的，則最后一個數(shù)表示增加的“0”的個數(shù)，如：100Ω記為101，1MΩ記為105（1MΩ=10^6Ω）
- 當(dāng)片式電阻器的阻值精度為±1%時，采用四個數(shù)字表示，前三位數(shù)字為有效數(shù)字，最后一位數(shù)字表示增加的“0”的個數(shù)。
- 阻值小于10Ω的，在第二位補加R。如：4.7Ω記為4R70。
- 阻值為10Ω記為10R0，100Ω記為1000，1MΩ記為1004，20MΩ記為2005。
2.多層片狀瓷介電容器
2.1 結(jié)構(gòu)
矩形片狀瓷介質(zhì)電容器少數(shù)為單層結(jié)構(gòu)，大多數(shù)為多層疊層結(jié)構(gòu)，簡稱MLC。MLC通常是無引腳矩形結(jié)構(gòu)，外層電極為三層結(jié)構(gòu)，即Ag-Ni-Sn。片式陶瓷電容器有三種不同的電解質(zhì)，分別命名為COG/NPO、X7R、Z5V，它們有不同的容量范圍及溫度穩(wěn)定性。其中，以COG/NPO為介質(zhì)的電容器的溫度和電解質(zhì)特性較好，而以X7R和Z5V為介質(zhì)的電容器的溫度和電解質(zhì)特性較差。
由于片式電容器的端電極、金屬電極、介質(zhì)三者的熱膨脹系數(shù)不同，在焊接過程中升溫速率不能過快，尤其是在波峰焊時，預(yù)熱溫度應(yīng)足夠高，否則容易造成片式電容器的損壞。
2.2 性能
MLC根據(jù)用途可分為兩種：I類陶瓷（國內(nèi)型號為CC41）和Ⅱ類陶瓷（國內(nèi)型號為CT41）。
- I類陶瓷是溫度補償型電容器，其特點是低損耗、電容量穩(wěn)定性高，適用于諧振回路、耦合回路和需要補償溫度效應(yīng)的電路。
- Ⅱ類陶瓷是高介電常數(shù)類電容器，其特點是：體積小、容量大，適用于旁路、濾波或?qū)p耗、容量穩(wěn)定性要求不太高的鑒頻電路。
2.3 外形尺寸
| CC0805 | 1.8~2.2 | 1.0~1.4 | 1.3 | 0.3~0.6 |
| CC1206 | 3.0~3.4 | 1.4~1.8 | 1.5 | 0.4~0.7 |
| CC1210 | 3.0~3.4 | 2.3~2.7 | 1.7 | 0.4~0.7 |
| CC1812 | 4.2~4.8 | 3.0~3.4 | 1.7 | 0.4~0.7 |
| CC1825 | 4.2~4.8 | 6.0~6.8 | 1.7 | 0.4~0.7 |
2.4 電容容量的基本單位
電容容量的單位為法，用F表示，但實際使用中常用微法（μF）、納法（nF）、皮法（pF）作為單位，其中，1μF=103nF=106pF。
3. 片式鉭電解電容器
片式鉭電解電容器，簡稱鉭電容，單位體積容量大，在容量超過0.33μF時，大都采用鉭電解電容器。由于其電解質(zhì)響應(yīng)速度快，常用于需要高速運算處理的大規(guī)模集成電路。
4. 多層片式電感器
電感器是一種儲能元器件，通常指空心線圈或磁芯線圈。電感器在電路中可與電容器組成振蕩電路，也用于能量轉(zhuǎn)換等。電感器的特性是：通直流，組交流，頻率越高，線圈阻抗越大。片式電感器同插裝式電感器一樣，在電路中起扼流、退耦、濾波、調(diào)諧、延遲、補償等作用。
4.1 結(jié)構(gòu)
多層形片式電感器（MLCI）的結(jié)構(gòu)是：把鐵氧體軟片（或鐵氧體漿料）和（內(nèi)）導(dǎo)體漿料一層層地交替重疊起來，然后燒結(jié)成一個整體，磁路呈閉合狀態(tài)。導(dǎo)電漿料經(jīng)燒結(jié)后形成的螺旋式導(dǎo)電帶相當(dāng)于傳統(tǒng)電感器的線圈，被導(dǎo)電帶包圍的鐵氧體相當(dāng)于磁芯，導(dǎo)電帶外圍的鐵氧體使磁路閉合。因此，MLCI具有體積小、可靠性高、磁屏及適應(yīng)高密度安裝等特點。
4.2 性能
多層形片式電感器尺寸小、耐熱性優(yōu)良、焊接性能好，閉合磁路的結(jié)構(gòu)使它不會干擾周圍的元器件，也不易受周圍元器件的干擾，有利于提高元器件組裝密度。但它的電感量和Q值較低。
4.3 電感單位與標(biāo)識
- 電感的單位為亨，用H表示，實際使用中常用毫亨（mH）、微亨（μH）、納亨（nH）作為單位，其中，1H=1000mH，1mH=1000μH，1μH=1000nH。
- 片式電感器標(biāo)識一般用數(shù)值碼表示法，即用三位數(shù)字表示電感數(shù)值，前兩位表示電感值的有效數(shù)字，第三位數(shù)字表示“0”的個數(shù)，小數(shù)點用R表示，單位為μH。例如，151表示150μH，2R7表示2.7μH，R36表示0.36μH。若用納亨（nH）作為單位，則需加入N，如2N2=2.2nH。
5. 表面安裝半導(dǎo)體元器件
表面安裝半導(dǎo)體元器件，簡稱SMD，它是在原有雙列直插（DIP）元器件的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，是通孔插裝技術(shù)（THT）向SMT發(fā)展的重要標(biāo)志，也是SMT發(fā)展的重要動力。隨著LSI、VLSI技術(shù)的飛速發(fā)展，I/O數(shù)猛增，各種先進(jìn)IC封裝技術(shù)先后出現(xiàn)。在DIP之后，出現(xiàn)的封裝有：小外形封裝（Small Outline Package，SOP）、塑封有引腳芯片載體（Plastic Leadless Chip Carrier，PLCC）、多引腳的方形扁平封裝（Quad Flat Package，QFP）、無引腳陶瓷芯片載體（Leadless Ceramic Chip Carrier，LCCC）、塑封方形扁平無引腳封裝（Plastic Quad Flat Pack-No Leads，FQFN）、球柵陣列形的表面封裝器件（Ball Grid Array，BGA）、CSP（Chip Scale Package），以及裸芯片COB和FC等。
5.1 SMD引腳形狀
SMD按引腳形狀可分為以下幾種類型：
- 翼形引腳。常見的元器件品種有SOP和QFP。具有翼形引腳的元器件，焊接后具有吸收應(yīng)力的特點，因此與PCB匹配性好，但這類元器件引腳共面性差，尤其是多引腳細(xì)間距的QFP，引腳極易損壞。
- J形引腳。常見的元器件品種有SOJ和PLCC。J形引腳剛性好且間距大，共面性好，但由于引腳在元器件本體之下，故有陰影效應(yīng)，焊接溫度不易調(diào)節(jié)。
- 球狀引腳。芯片I/O端子呈陣列式分布在元器件底面上，并呈球狀，占用面積小，適應(yīng)于多引腳數(shù)元器件的封裝，常見的有BGA、CSP和FC等。
- 無引線引腳。QFN是無引線引腳元器件，具有共面性好、體積小的優(yōu)點，但焊點剛性大，耐外力沖擊能力不高。
5.2 二極管
用于表面安裝的二極管有以下三種封裝形式。
- 圓柱形的無引腳二極管。
- 片狀二極管為塑封矩形薄片。
- SOT-23封裝形式的片狀二極管多用于封裝復(fù)合二極管，也用于高速開關(guān)二極管和高壓二極管。
5.3 小外形封裝晶體管
晶體管的封裝形式主要有SOT-23、SOT-89、SOT-143和SOT-252等。
- SOT-23。SOT-23封裝有三條“翼形”引腳，引腳材質(zhì)為可伐（KO VAR）合金或42號合金，強度好但可焊性差。
- SOT-89。SOT-89具有3條薄的短引腳，分布在晶體管的一端，晶體管芯片黏貼在較大的銅片上，以增加散熱能力。
- SOT-143。SOT-143有4條“翼形”短引腳，寬度偏大一點的引腳是集電極。
5.4 小外形封裝集成電路
5.4.1 結(jié)構(gòu)
小外形封裝集成電路（SOP）也稱為SOIC。SOP封裝的優(yōu)點是它的“翼形”引腳易于焊接和檢測，但占PCB面積大，而SOJ封裝占PCB面積較小，能夠提高裝配密度。因此，目前集成電路表面安裝采用SOJ封裝的較多。
5.4.2 性能
5.4.3 包裝
SOP封裝根據(jù)外形的不同有以下幾種包裝方式：
- 塑料編帶包裝，帶寬分別為16mm、24mm和44mm。
- 32mm黏結(jié)式編帶包裝。
- 棒式包裝。
- 托盤式包裝。
5.5 有引腳塑封芯片載體（PLCC）
當(dāng)引腳超過40個時，常采用此類封裝，引腳采用“J”結(jié)構(gòu)。PLCC的外形有方形和矩形兩種，方形的稱為JEDEC MO-047，矩形的稱為JEDEC-052.
5.6 方形扁平封裝（QFP）
QFP是一種塑封多引腳元器件，四邊有“翼形”引腳，QFP的外形有方形和矩形兩種。
5.7 門陣列式球形封裝（BGA）
BGA通常由芯片、基座、引腳、封殼和引腳等組成，根據(jù)芯片的位置、引腳的排列、基座的材料和密封方式的不同，BGA的封裝結(jié)構(gòu)也不一樣。最常見的是塑封的BGA，全稱為塑封球柵陣列（Plastic Ball Grid Array，PBGA）。
BGA具有安裝高度低、引腳間距大、引腳共面性好等優(yōu)點。由于它的引腳更短，組裝密度更高，因此電氣性能更優(yōu)越，適合在高頻電路中使用。
BGA的缺點：
- BGA焊后檢查和維修比較困難，必須使用X射線透視或X射線分層檢測，才能確保焊接連接的可靠性，設(shè)備費用大
- 易吸濕，使用前應(yīng)經(jīng)烘干處理
5.8 芯片級封裝（CSP）
芯片級封裝（Chip Scale Package，CSP）是BGA進(jìn)一步微型化的產(chǎn)物，其含義是封裝尺寸接近裸芯片（通常封裝尺寸與裸芯片之比約為1.2：1），CSP外部端子間距大于0.5mm，并能適應(yīng)再流焊組裝。
CSP器件的優(yōu)點：
- 品質(zhì)保證，出廠時經(jīng)過性能測試，質(zhì)量可靠
- 封裝尺寸比BGA小，比BGA更平，更易于貼裝。
- 提供了比QFP更短的互連，因此電性能更好，即抗低、干擾小、噪聲低、屏蔽效果好，更適合在高頻領(lǐng)域應(yīng)用。
- CSP器件本體薄，具有好的導(dǎo)熱性，易散熱。
缺點：同BGA一樣，CSP也存在著焊接后焊點質(zhì)量測試問題和熱膨脹系數(shù)匹配問題，由于本體剛性差，易出現(xiàn)焊點開裂缺陷。此外，制造過程中基板的超細(xì)過孔制造困難，使其難以大量推廣應(yīng)用。
5.9 塑料四周扁平無引線封裝（PQFN）
塑料四周扁平無引線封裝（Plastic Quad Flat Pack-NO Leads，PQFN）類似于LCCC，其I/O引出端子是在塑封外殼側(cè)面和外殼底部或僅在外殼底部，端子通常為鍍金電極。由于電極短小，因此能提供較短的信號通路，并且電感和電容損耗低，可在高頻電路中使用。此外，在外殼底部帶有散熱板，這種封裝常用于微處理單元、門陣列和存儲器。元器件貼裝后占PCB面積僅稍大于元器件本體，引腳焊點能方便檢查以及外殼底部有散熱板，元器件工作時可靠性高。
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的《SMT实用指南》读书笔记1的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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