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。
同義詞: 表面安裝技術(shù);表面組裝技術(shù)
無需對印制板⑴鉆插裝孔,直接將表面組裝元器件貼、焊⑵到印制板表面規(guī)定位置上的裝聯(lián)技術(shù)。
注:1)通常表面組裝技術(shù)中使用的電路基板并不限于印制板。
? ? ? ? 2)本標(biāo)準(zhǔn)正文中所述的“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”。
1、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、時間等。
2、定位精度
(Placement Accuracy)-實(shí)際貼片位置與設(shè)定貼片位置的偏差X、Y、重復(fù)精度Replacability-描述貼片機(jī)重復(fù)地返回貼片位置的能力,貼片精度通常以之代替,與中心的離散度分辨率(Resolution)-指貼片機(jī)機(jī)械位移的最小當(dāng)量,它取決于伺服電機(jī)和軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)上的哉線性編碼器的分辨率實(shí)際生產(chǎn)中的貼片精度/貼片準(zhǔn)確度貼片精度除了重復(fù)精度外,還應(yīng)包括PCB/焊盤定位誤差、焊盤尺寸誤差、PCB 光繪誤差(CAD)以及片式元器件制造誤差貼片機(jī)的過程能力指數(shù)Cp/CpkCp=T/B=(Tu-Tl)/6q=(Tu-Tl)/6S T 為公差范圍;上限和下限的中心為公差中心Tm,分布中心u,公差中心和分布中心重合時u=Tm,過程無偏移;不重合時出現(xiàn)偏移量,此時應(yīng)對過程能力指數(shù)的計算進(jìn)行修正。修正后的過程能力指數(shù)記為Cpk,Cpk=(1-k)Cp對貼片機(jī)來說為單向偏差,Cpk=Zmin/3q1.33Cpk 能力因素欠缺。
3、工藝流程
印刷(或點(diǎn)膠)--> 貼裝 --> (固化) --> 回流焊接 --> 清洗 --> 檢測 --> 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)線的最前端或檢測設(shè)備的后面。有時由于客戶要求產(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。
回流焊接:其作用是將焊膏融化,使表面組裝元器件與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:其作用是對組裝好的PCB板進(jìn)行焊接質(zhì)量和裝配質(zhì)量的檢測。所用設(shè)備有放大鏡、顯微鏡、在線測試儀(ICT)、飛針測試儀、自動光學(xué)檢測(AOI)、X-RAY檢測系統(tǒng)、功能測試儀等。位置根據(jù)檢測的需要,可以配置在生產(chǎn)線合適的地方。
返修:其作用是對檢測出現(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。
4、發(fā)展趨勢
目前,封裝技術(shù)的定位已從連接、組裝等一般性生產(chǎn)技術(shù)逐步演變?yōu)閷?shí)現(xiàn)高度多樣化電子信息設(shè)備的一個關(guān)鍵技術(shù)。更高密度、更小凸點(diǎn)、無鉛工藝等需要全新的封裝技術(shù),更能適應(yīng)消費(fèi)電子產(chǎn)品市場快速變化的需求。 封裝技術(shù)的推陳出新,也已成為半導(dǎo)體及電子制造技術(shù)繼續(xù)發(fā)展的有力推手,并對半導(dǎo)體前道工藝和表面貼裝技術(shù)的改進(jìn)產(chǎn)生著重大影響。如果說倒裝芯片凸點(diǎn)生成是半導(dǎo)體前道工藝向后道封裝的延伸,那么,基于引線鍵合的硅片凸點(diǎn)生成則是封裝技術(shù)向前道工藝的擴(kuò)展。
在整個電子行業(yè)中,新型封裝技術(shù)正推動制造業(yè)發(fā)生變化,市場上出現(xiàn)了將傳統(tǒng)分離功能混合起來的技術(shù)手段,正使后端組件封裝和前端裝配融合變成一種趨勢。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,并很有可能會引發(fā)SMT產(chǎn)生一次工藝革新。
元器件是SMT技術(shù)的推動力,而SMT的進(jìn)步也推動著芯片封裝技術(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、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對新產(chǎn)品的上市時間和功能需求,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)入板級組裝工藝范圍。所以,SMT如果不能快速適應(yīng)新的封裝技術(shù)則將難以持續(xù)發(fā)展。