表面贴装技术的特点及工艺流程

黄绍锋

摘 要：表面贴装技术 就是SMT（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。本文对这一技术的特点和工艺流程加以详细阐述。

关键词：表面贴装技术；工业特点；工艺流程

表面贴装技术无需对印制板钻插装孔，直接将表面组装元器件贴、焊到印制板表面规定位置上的装联技术。通常表面组装技术中使用的电路基板并不限于印制板。本文中所述的“焊”或“焊接”，一般均指采用软钎焊方法，实现元器件焊接或弓I脚与印制板焊盘之间的机械与电气连接；本标准正文中所述的“焊料”和“焊剂”，分别指“软钎料”和“软钎焊剂”。

一、表面贴装技术的特点

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%。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。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。

二、表面贴装技术的工艺流程

印刷（或点胶）--> 贴装 -->（固化）--> 回流焊接 --> 清洗 --> 检测 --> 返修 印刷：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。所用设备为印刷机（锡膏印刷机），位于SMT生产线的最前端。点胶：因现在所用的电路板大多是双面贴片，为防止二次回炉时投入面的元件因锡膏再次熔化而脱落，故在投入面加装点胶机，它是将胶水滴到PCB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。有时由于客户要求产出面也需要点胶，而现在很多小工厂都不用点胶机，若投入面元件较大时用人工点胶。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生产线中印刷机的后面。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。

三、贴片机

元件送料器、基板（PCB）是固定的，贴片头（安装多个真空吸料嘴）在送料器与基板之间来回移动，将元件从送料器取出，经过对元件位置与方向的调整，然后贴放于基板上。由于贴片头是安装于拱架型的X/Y坐标移动横梁上，所以得名。对元件位置与方向的调整方法：1）机械对中调整位置、吸嘴旋转调整方向，这种方法能达到的精度有限，较晚的机型已再不采用。2）激光识别、X/Y坐标系统调整位置、吸嘴旋转调整方向，这种方法可实现飞行过程中的识别，但不能用于球栅列陈元件BGA。3）相机识别、X/Y坐标系统调整位置、吸嘴旋转调整方向，一般相机固定，贴片头飞行划过相机上空，进行成像识别，比激光识别耽误一点时间，但可识别任何元件，也有实现飞行过程中的识别的相机识别系统，机械结构方面有其它牺牲。这种形式由于贴片头来回移动的距离长，所以速度受到限制。现在一般采用多个真空吸料嘴同时取料（多达上十个）和采用双梁系统来提高速度，即一个梁上的贴片头在取料的同时，另一个梁上的贴片头贴放元件，速度几乎比单梁系统快一倍。但是实际应用中，同时取料的条件较难达到，而且不同类型的元件需要换用不同的真空吸料嘴，换吸料嘴有时间上的延误。这类机型的优势在于：系统结构简单，可实现高精度，适于各种大小、形状的元件，甚至异型元件，送料器有带状、管状、托盘形式。适于中小批量生产，也可多台机组合用于大批量生产。

四、表面贴装技术的发展趋势

在整个电子行业中，新型封装技术正推动制造业发生变化，市场上出现了将传统分离功能混合起来的技术手段，正使后端组件封装和前端装配融合变成一种趋。不难观察到，面向部件、系统或整机的多芯片组件封装技术的出现，彻底改变了只是面向器件的概念，并很有可能会引发SMT产生一次工艺革新。

元器件是SMT技术的推动力，而SMT的进步也推动着芯片封装技术不断提升。片式元件是应用最早、产量最大的表面贴装元件，自打SMT形成后，相应的IC封装则开发出了适用于SMT短引线或无引线的LCCC、PLCC、SOP等结构。四侧引脚扁平封装（QFP）实现了使用SMT在PCB或其他基板上的表面贴装，BGA解决了QFP引脚间距极限问题，CSP取代QFP则已是大势所趋，而倒装焊接的底层填料工艺现也被大量应用于CSP器件中。

随着01005元件、高密度CSP封装的广泛使用，元件的安装间距将从目前的0.15mm向0.1mm发展，这势必决定着SMT从设备到工艺都将向着满足精细化组装的应用需求发展。但SiP、MCM、3D等新型封装形式的出现，使得当今电子制造领域的生产过程中遇到的问题日益增多。

由于MCM技术是集混合电路、SMT及半导体技术于一身的集合体，所以我们可称之为保留器件物理原型的系统。多芯片模组等复杂封装的物理设计、尺寸或引脚输出没有一定的标准，这就导致了虽然新型封装可满足市场对新产品的上市时间和功能需求，但其技术的创新性却使SMT变得复杂并增加了相应的组装成本。

可以预见，随着无源器件以及IC等全部埋置在基板内部的3D封装最终实现，引线键合、CSP超声焊接、PoP（堆叠装配技术）等也将进入板级组装工艺范围。这些技术的应用必定带来一个全新的时代。

参考文献

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[3]王安麟，王石刚，邵萌.基于机器视覺的印刷电路板误差校正方法[J]；上海交通大学学报，2005年06期