第1章 SMT概述

1.阻容元器件的結構特點

電阻是在陶瓷基板上印電阻漿料，它能耐焊接溫度；而電容內部是由漿料印成的金屬膜與陶瓷介質交疊而成的，它們熱膨脹系數不一樣，故在高焊接溫度時易開裂。

2.SMT發展史

表面組裝技術（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，冷卻后便可實現元器件與印制電路之間的互連。用SMT組裝的電子產品具有體積小、性能好、功能全、價位低的綜合優勢。

2.1 表面組裝技術的優點

• 組裝密度高。一般地，采用SMT可使電子產品體積縮小60%~70%，質量減少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，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。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，小元器件及細間距QFP元器件均采用自動貼片機進行生產，以實現全線自動化生產。

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-》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
  • 再做B面：點貼片膠-》表面貼裝元器件-》加熱固化-》翻轉
  • 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
  • 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 表面組裝技術的組成

從廣義上講，表面組裝技術包括：表面組裝元器件、表面組裝電路板及圖形設計、表面組裝專用輔料——焊錫膏及貼片膠、表面組裝設備、表面組裝焊接技術（包括雙波峰焊、再流焊、氣相焊、激光焊）、表面組裝測試技術、清洗技術以及表面組裝的生產管理等多方面內容。可歸納為以下幾個方面：

• 設備，SMT的“硬件”
• 裝聯工藝，SMT的“軟件”
• 電子元器件，既是SMT的基礎，也是SMT發展的動力
  

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 片式電阻器結構

矩形片式電阻器的結構如下圖所示。

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。

• 最內層：銀鈀合金（0.5mil），它與陶瓷基板及電阻層有良好的結合力，同時有優良的導電性能；
• 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。

尺寸號長L/mm寬W/mm高H/mm端頭寬度T/mm

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 標記識別方法

1.3.1 元器件上的標注

• 當片式電阻器的阻值精度為±5%時，采用三個數字表示：
  • 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，則最后一個數表示增加的“0”的個數，如：100Ω記為101，1MΩ記為105（1MΩ=10^6Ω）
• 當片式電阻器的阻值精度為±1%時，采用四個數字表示，前三位數字為有效數字，最后一位數字表示增加的“0”的個數。
  • 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 結構

矩形片狀瓷介質電容器少數為單層結構，大多數為多層疊層結構，簡稱MLC。MLC通常是無引腳矩形結構，外層電極為三層結構，即Ag-Ni-Sn。片式陶瓷電容器有三種不同的電解質，分別命名為COG/NPO、X7R、Z5V，它們有不同的容量范圍及溫度穩定性。其中，以COG/NPO為介質的電容器的溫度和電解質特性較好，而以X7R和Z5V為介質的電容器的溫度和電解質特性較差。

由于片式電容器的端電極、金屬電極、介質三者的熱膨脹系數不同，在焊接過程中升溫速率不能過快，尤其是在波峰焊時，預熱溫度應足夠高，否則容易造成片式電容器的損壞。

2.2 性能

MLC根據用途可分為兩種：I類陶瓷（國內型號為CC41）和Ⅱ類陶瓷（國內型號為CT41）。

• I類陶瓷是溫度補償型電容器，其特點是低損耗、電容量穩定性高，適用于諧振回路、耦合回路和需要補償溫度效應的電路。
• Ⅱ類陶瓷是高介電常數類電容器，其特點是：體積小、容量大，適用于旁路、濾波或對損耗、容量穩定性要求不太高的鑒頻電路。

2.3 外形尺寸

電容器編號長L/mm寬W/mm高H/mm端頭寬度T/mm

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=10^3nF=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。由于其電解質響應速度快，常用于需要高速運算處理的大規模集成電路。

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、調諧、延遲、補償等作用。

4.1 結構

多層形片式電感器（MLCI）的結構是：把鐵氧體軟片（或鐵氧體漿料）和（內）導體漿料一層層地交替重疊起來，然后燒結成一個整體，磁路呈閉合狀態。導電漿料經燒結后形成的螺旋式導電帶相當于傳統電感器的線圈，被導電帶包圍的鐵氧體相當于磁芯，導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、耐熱性優良、焊接性能好，閉合磁路的結構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。
• 片式電感器標識一般用數值碼表示法，即用三位數字表示電感數值，前兩位表示電感值的有效數字，第三位數字表示“0”的個數，小數點用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. 表面安裝半導體元器件

表面安裝半導體元器件，簡稱SMD，它是在原有雙列直插（DIP）元器件的基礎上發展而來的，是通孔插裝技術（THT）向SMT發展的重要標志，也是SMT發展的重要動力。隨著LSI、VLSI技術的飛速發展，I/O數猛增，各種先進IC封裝技術先后出現。在DIP之后，出現的封裝有：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，焊接溫度不易調節。
• 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，適應于多引腳數元器件的封裝，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合二極管，也用于高速開關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 結構

小外形封裝集成電路（SOP）也稱為SOIC。SOP封裝的優點是它的“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）

當引腳超過40個時，常采用此類封裝，引腳采用“J”結構。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的封裝結構也不一樣。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、引腳共面性好等優點。由于它的引腳更短，組裝密度更高，因此電氣性能更優越，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，設備費用大
• 易吸濕，使用前應經烘干處理

5.8 芯片級封裝（CSP）

芯片級封裝（Chip Scale Package，CSP）是BGA進一步微型化的產物，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，并能適應再流焊組裝。

CSP器件的優點：

• 品質保證，出廠時經過性能測試，質量可靠
• 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，更適合在高頻領域應用。
• CSP器件本體薄，具有好的導熱性，易散熱。

缺點：同BGA一樣，CSP也存在著焊接后焊點質量測試問題和熱膨脹系數匹配問題，由于本體剛性差，易出現焊點開裂缺陷。此外，制造過程中基板的超細過孔制造困難，使其難以大量推廣應用。

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

以上是生活随笔為你收集整理的《SMT实用指南》读书笔记1的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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