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表面安装技术教学课件

表面安装技术（SurfaceMountTechnology,SMT）是电子制造业的核心技术。本课件将深入探讨SMT的原理、工艺流程和必威体育精装版发展。

SMT概述

定义

SMT是将电子元器件直接安装在印刷电路板表面的技术。

应用

广泛应用于消费电子、通信设备、汽车电子等领域。

特点

实现了电子产品的小型化、轻量化和高性能化。

SMT的优势

高密度

元器件可以安装在PCB的两面，大大提高了空间利用率。

高效率

自动化程度高，生产效率显著提升。

低成本

减少了人工操作，降低了生产成本。

SMT的关键工艺流程

1

印刷

通过丝网印刷将焊膏涂抹在PCB上。

2

贴片

使用自动贴片机将元器件精确放置在PCB上。

3

回流焊

通过回流焊炉加热，使焊料熔化并形成可靠连接。

4

检测

使用AOI或X光检测设备进行质量检查。

基板设计

材料选择

根据产品要求选择适当的PCB基材，如FR-4、陶瓷等。

层数设计

根据电路复杂度确定PCB层数，通常为2-8层。

布线规则

遵循电磁兼容性（EMC）设计规则，减少信号干扰。

阻抗控制

在高速电路中，需要精确控制信号线的阻抗。

印刷电路板(PCB)参数设计

尺寸

根据产品需求确定PCB的长宽尺寸。

厚度

常见厚度为1.6mm，高密度互连板可选择0.8mm或更薄。

铜箔厚度

通常为1oz（35μm），大电流应用可选择2oz或更厚。

元器件参数选择

封装类型

选择合适的SMD封装，如0201、0402、SOIC、QFP等。

焊盘设计

根据元器件封装设计匹配的焊盘尺寸和形状。

热特性

考虑元器件的耐热性，确保其能承受回流焊温度。

电气特性

选择满足电路要求的电压、电流、频率等参数。

印刷

1

钢网对准

2

焊膏装载

3

刮刀压力调整

4

印刷速度控制

5

分离速度设置

印刷是SMT工艺的关键步骤，直接影响焊接质量。需要精确控制每个参数。

出膏

1

焊膏选择

2

焊膏储存

3

焊膏回温

4

焊膏搅拌

正确的焊膏处理对于保证印刷质量至关重要。应严格控制焊膏的温度和湿度。

贴片

0.1mm

精度

现代贴片机的放置精度可达0.1mm或更高。

60K

速度

高速贴片机每小时可贴装60,000个或更多元件。

0.01g

压力控制

贴片压力精确控制，避免损坏元件或挤压焊膏。

回流焊

1

预热区

缓慢加热PCB和元件，避免热冲击。

2

恒温区

激活焊膏中的助焊剂，去除杂质。

3

回流区

温度升至焊料熔点以上，形成焊点。

4

冷却区

控制冷却速率，确保焊点结晶良好。

检测和测试

目视检查

操作员使用显微镜进行初步检查。

AOI

自动光学检测，快速发现表面缺陷。

X光检测

检查BGA等隐藏焊点的质量。

电气测试

验证电路功能和性能指标。

故障分析和排除

虚焊

焊点未完全熔化，可能导致断路。解决：调整回流曲线或增加焊膏量。

桥接

相邻焊点连接，造成短路。解决：减少焊膏量或优化元件间距。

翘曲

元件一端抬起，可能因焊膏不均匀。解决：检查印刷质量，调整贴片压力。

移位

元件位置偏移。解决：检查贴片机精度，优化回流曲线。

SMT回流焊炉

加热方式

主要有热风对流和红外加热两种。现代炉子通常采用混合加热。

温区控制

多个独立控制的温区，精确调节温度曲线。通常有7-10个温区。

氮气保护

部分高端产品使用氮气环境，减少氧化，提高焊接质量。

回流焊温度曲线

预热斜率

控制在1-3°C/秒，避免热冲击。

恒温时间

60-120秒，充分活化助焊剂。

峰值温度

通常比焊料熔点高20-30°C。

冷却速率

控制在4°C/秒以下，确保良好结晶。

焊接质量控制

1

焊膏质量

定期检查焊膏的粘度和金属含量。

2

印刷参数

优化钢网厚度、刮刀压力和速度。

3

贴片精度

定期校准贴片机，确保元件准确放置。

4

温度监控

使用测温片实时监控PCB温度曲线。

可靠性分析

热循环测试

模拟产品在不同温度环境下的性能。

湿热测试

检验产品在高温高湿环境下的耐受性。

振动测试

评估产品在运输和使用过程中的机械稳定性。

质量管理体系

1

持续改进

2

过程控制

3

文档管理

4

培训体系

5

质量方针

建立完善的质量管理体系是保证SMT生产质量的基础。ISO9001认证是常见要求。

无铅焊接技术

环保要求

欧盟RoHS指令要求电子产品使用无铅焊料。

常用合金

SAC305（锡96.5%、银3%、铜0.5%）是最常用的无铅焊料。

工艺调整

无铅焊接需要更高的温度，对设备和元件提出了更高要求。

铅自由焊接工艺要点

温度控制

峰值温度通常需要达到235-245°C。

焊料选择

根据产品要求选择合适的无铅焊料合金。

氮气保护

使用氮气可以改善无铅焊料的润湿性。

预热时间

适当延长预热时间，确保温度均匀。

铁氟龙衬垫的使用

减少粘附

铁氟龙衬垫可以显著减少焊膏在