SMD.docx
《SMD.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《SMD.docx（22页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
SMD
SMD
百科名片
SMD：
它是SurfaceMountedDevices的缩写，意为：
表面贴装器件，它是SMT（SurfaceMountTechnology中文:
表面黏著技术）元器件中的一种。
目录
定义
历史
元件
各种SMT元器件的参数规格
特点
表面组装元器件检验
检查方法论
微型SMD晶圆级CSP封装
1.表面贴装注意事项
2.PCB布局
3.丝网印刷工艺
4.元件放置
5.回流焊和清洁
6.焊接返工
7.质量检测
8.焊接可靠性质检
9.热特性
SMD件防潮管理规定
1.目的
2.适用范围
3.内容
在柔性印制电路板FPC上贴装SMD的工艺要求
1.常规SMD贴装
2.高精度贴装
优化表面贴装元件SMD工艺管理
1.可预测成本和质量的生产工艺
2.兵器库在扩大
3.用于产品生命期所有阶段的工具
4.磨合与成熟阶段
5.维护保养和逐步淘汰
6.积极的前景
7.结论
索特平均直径
定义
历史
元件
各种SMT元器件的参数规格
特点
表面组装元器件检验
检查方法论
微型SMD晶圆级CSP封装
1.表面贴装注意事项
2.PCB布局
3.丝网印刷工艺
4.元件放置
5.回流焊和清洁
6.焊接返工
7.质量检测
8.焊接可靠性质检
9.热特性
∙SMD件防潮管理规定
1.目的
2.适用范围
3.内容
∙在柔性印制电路板FPC上贴装SMD的工艺要求
4.常规SMD贴装
5.高精度贴装
∙优化表面贴装元件SMD工艺管理
6.可预测成本和质量的生产工艺
7.兵器库在扩大
8.用于产品生命期所有阶段的工具
9.磨合与成熟阶段
10.维护保养和逐步淘汰
11.积极的前景
12.结论
∙索特平均直径
展开
编辑本段定义
什么是SMD
“在电子线路板生产的初级阶段，过孔装配完全由人工来完成。
首批自动化机器推出后，它们可放置一些简单的引脚元件，但是复杂的元件仍需要手工放置方可进行
SMD
波峰焊。
表面贴装元件在大约二十年前推出，并就此开创了一个新纪元。
从无源元件到有源元件和集成电路，最终都变成了表面贴装器件（SMD）并可通过拾放设备进行装配。
在很长一段时间内人们都认为所有的引脚元件最终都可采用SMD封装。
除SMD外还有：
SMC:
表面组装元件（SurfaceMountedcommponents）
主要有矩形片式元件、圆柱形片式元件、复合片式元件、异形片式元件。
SMD建筑设计事务所
SMD建筑设计事务所是世界知名的青年建筑师设计事务所。
SMD一直站在世界建筑设计和建筑工程业的最前沿，自成立以来，完成的设计项目，包括办公大楼、银行和金融机构、政府建筑、公共建筑、私人住宅、医疗机构、宗教建筑、机场、娱乐和体育场所、学校建筑等等。
编辑本段历史
表面贴装元件在大约二十年前推出，并就此开创了一个新纪元。
从无源元件到有源元件和集成电路，最终都变成了表面贴装器件（SMD）并可通过拾放设备进行装配。
在很长一段时间内人们都认为所有的引脚元件最终都可采用SMD封装。
编辑本段元件
主要有片式晶体管和集成电路
集成电路又包括SOP、SOJ、PLCC、LCCC、QFP、BGA、CSP、FC、MCM等。
举例如下：
1、连接件（Interconnect）：
提供机械与电气连接/断开，由连接插头和插座组成，将电缆、支架、机箱或其它PCB与PCB连接起来；可是与板的实际连接必须是通过表面贴装型接触。
2、a有源电子元件（Active）：
在模拟或数字电路中，可以自己控制电压和电流，以产生增益或开关作用，即对施加信号有反应，可以改变自己的基本特性。
b无源电子元件（Inactive）：
当施以电信号时不改变本身特性，即提供简单的、可重复的反应。
3、异型电子元件（Odd-form）：
其几何形状因素是奇特的，但不必是独特的。
因此必须用手工贴装，其外壳（与其基本功能成对比）形状是不标准的例如：
许多变压器、混合电路结构、风扇、机械开关块，等。
编辑本段各种SMT元器件的参数规格
Chip片电阻,电容等：
尺寸规格:
0201,0402,0603,0805,1206,1210,2010,等。
钽电容：
尺寸规格:
TANA,TANB,TANC,TANDSOT
晶体管：
SOT23,SOT143,SOT89等
SMD
melf圆柱形元件：
二极管,电阻等
SOIC集成电路：
尺寸规格:
SOIC08,14,16,18,20,24,28,32
QFP密脚距集成电路PLCC集成电路：
PLCC20,28,32,44,52,68,84
BGA球栅列阵包装集成电路：
列阵间距规格:
1.27,1.00,0.80
CSP集成电路：
元件边长不超过里面芯片边长的1.2倍,列阵间距<0.50的microBGA
喷嘴喷雾雾粒的统计平均直径，有很多评价方法，通常有算术统计平均直径，几何统计平均直径，不过最常用的是索泰尔平均，简称SMD。
其原理是将所有的雾粒用具有相同表面积和体积的均一直径的圆球来近似，所求的圆球直径即为索泰尔平均直径。
由于这种统计平均很好的反映了课题的物理特性，因此在实际中应用最广。
编辑本段特点
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。
索特平均直径
编辑本段表面组装元器件检验
元器件主要检测项目包括：
可焊性、引脚共面性和使用性，应由检验部门作抽样检验。
元器件可焊性的检测可用不锈钢镊子夹住元器件体浸入235±5℃或230±5℃的锡锅中，2±0.2s或3±0.5s时取出。
在20倍显微镜下检查焊端的沾锡情况，要求元器件焊端90％以上沾锡。
作为加工车间可做以下外观检查：
1.目视或用放大镜检查元器件的焊端或引脚表面是否氧化或有无污染物。
2.元器件的标称值、规格、型号、精度、外形尺寸等应与产品工艺要求相符。
3.SOT、SOIC的引脚不能变形，对引线间距为0.65mm以下的多引线QFP器件，其引脚共面性应小于0.1mm（可通过贴装机光学检测）。
4.要求清洗的产品，清洗后元器件的标记不脱落，且不影响元器件性能和可靠性（清洗后目检）。
编辑本段检查方法论
本文阐述，过程监测可以防止电路板缺陷，并提高全面质量。
检查可以经常提醒你，你的装配工艺是不是还有太多的变量。
即使在你的制造工艺能够达到持续的零缺陷生产之后，某种形式的检查或者监测对于保证所希望的质量水平还是必要的。
表面贴装装配是一系列非常复杂的事件与大量单独行动。
我们的诀窍是要建立一个平衡的检查（inspection）与监测（monitering）的策略，而不需要进行100%的检查。
本文要讨论的是检查方法、技术和手工检查工具，以及回顾一下自动检查工具和使用检查结果（缺陷数量与类型）来改善工艺与产品的质量。
检查是一种以产品为中心的活动，而监测是以工艺为中心的活动。
两者对于一个品质计划都是需要的，但是，长期的目标应该是少一点产品检查和多一点工艺监测。
产品检查是被动的（缺陷已经发生），而工艺监测是主动的（缺陷可以防止）-很明显，预防比对已经存在的缺陷作被动反应要有价值地多。
检查其实是一个筛选过程，因为它企图找出不可接受的产品去修理。
事实十分清楚，大量的检查不一定提高或保证产品品质。
德明（Deming）十四点中的第三点说，“不要指望大批检查”。
德明强调，一个强有力的工艺应该把重点放在建立稳定的、可重复的、统计上监测的工艺目标上，而不是大批量的检查。
检查是一个主观的活动，即使有相当程度的培训，它也是一个困难的任务。
在许多情况中，你可以叫一组检查员来评估一个焊接点，但是得到几种不同的意见。
操作员疲劳是为什么100%检查通常找不出每一个制造缺陷的原因，另外，这是一个成本高、无价值增值的操作。
它很少达到更高产品质量和顾客满意的所希望目标。
几年前，我们开始了使用“过程监测”这个术语，而不是检查员，因为我们想要将生产场所的思想观念从被动反应转变到主动预防。
一个检查员通常坐在装配线的末尾，检查产品。
在一个理想的情况中，工艺监测活动是产品检查与工艺监测之间的一个平衡-例如，确认正确的工艺参数正在使用，测量机器的性能，和建立与分析控制图表。
工艺监测承担这些活动的一个领导角色；它们帮助机器操作员完成这些任务。
培训是一个关键因素。
工艺监测员与机器操作员必须理解工艺标准（例如，IPC-A-610）、工艺监测的概念和有关的工具（例如，控制图表、Pareto图表等）。
工艺监测员也提高产品品质和过程监测。
作为制造队伍中的关键一员，监测员鼓励一种缺陷预防的方法，而不是一种查找与修理的方法。
过分检查也是一个普遍的问题。
在许多情况中，过分检查只是由于对IPC-A-610工艺标准的错位理解所造成的。
例如，对于插入安装的元件，许多检查员还希望板的两面完美的焊接圆脚，通孔完全充满。
可是，这不是IPC-A-610所要求的。
检查质量随着检查员的注意力紧张与集中的程度而波动。
例如，惧怕（管理层的压力）可能提高生产场所的注意力集中程度，一段时间内质量可能改善。
可是，如果大批检查是主要的检查方法，那么缺陷产品还可能产生，并可能走出工厂。
我们应该回避的另一个术语是补焊（touch-up）。
在正个行业，许多雇员认为补焊是一个正常的、可接受的装配工艺部分。
这是非常不幸的，因为任何形式的返工与修理都应该看作是不希望的。
返工通常看作为不希望的，但它是灌输在整个制造组织的必要信息。
重要的是建立一个把缺陷与返工看作是可避免的和最不希望的制造环境。
对于多数公司，手工检查是第一道防线。
检查员使用各种放大工具，更近地查看元件与焊接点。
IPC-A-610基于检查元件的焊盘宽度建立了一些基本的放大指引。
这些指引的主要原因是避免由于过分放大造成的过分检查。
例如，如果焊盘宽度是0.25~0.50mm，那末所希望的放大倍数是10X，如有必要也可使用20X作参考。
每个检查员都有一种喜爱的检查工具；有一种机械师使用的三个镜片折叠式袖珍放大镜是比较好的。
它可以随身携带，最大放大倍数为12X，这刚好适合于密间距焊接点。
或许，最常见的检查工具是显微镜，放大范围10-40X。
但是显微镜连续使用时造成疲劳，通常导致过分检查，因为放大倍数通常超过IPC-A-610的指引。
当然在需要仔细检查可能的缺陷时还是有用的。
对于一般检查，首选一种配备可变焦镜头（4-30X）和高清晰度彩色监视器的视频系统。
这些系统容易使用，更重要的是比显微镜更不容易疲劳。
高质量的视频系统价格不到$2000美元，好的显微镜价格也在这个范围。
视频系统的额外好处是不止一个人可以看到物体，这在培训或者检查员需要第二种意见时是有帮助的。
EdmundScientific公司有大量的放大工具，从手持式放大镜到显微镜到视频系统。
概括起来，建立一个介于0-100%检查的平衡的监测策略是一个挑战。
从这一点，关键的检查点，我们将讨论检查设备...。
自动化是奇妙的；在许多情况中，比检查员更准确、快速和效率高。
但可能相当昂贵，决定于其复杂化程度。
自动化检查设备可能会淡化人的意识，给人一个安全的错觉。
锡膏检查。
锡膏印刷是一个复杂的过程，它很容易偏离所希望的结果。
需要一个清晰定义和适当执行的工艺监测策略来保持该工艺受控。
至少要人工检查覆盖区域和测量厚度，但是最好使用自动化的覆盖、厚度和体积的测量。
使用极差控制图（X-barRchart）来记录结果。
锡膏检查设备有简单的3X放大镜到昂贵的自动在线机器。
一级工具使用光学或激光测量厚度，而二级工具使用激光测量覆盖区域、厚度和体积。
两种工具都是离线使用的。
三级工具也测量覆盖区域、厚度和体积，但是在线安装的。
这些系统的速度、精度和可重复性是不同的，取决于价格。
越贵的工具提供更好的性能。
对于大多数装配线，特别是高混合的生产，首选中等水平性能，它是离线的、安装台面的工具，测量覆盖面积、厚度和体积。
这些工具具有灵活性，成本低于$50,000美元，一般都提供所希望数量的反馈信息。
很明显，自动化工具成本都贵得多（$75,000-$200,000美元）。
可是，它们检查板速度更快，更方便，因为是在线安装的。
最适合于大批量、低混合的装配线。
胶的检查。
胶的分配是另一容易偏离所希望结果的复杂工艺。
与锡膏印刷一样，需要一个清晰定义和适当执行的工艺监测策略，以保持该工艺受控。
推荐使用手工检查胶点直径。
使用极差控制图（X-barRchart）来记录结果。
在一个滴胶循环的前后，在板上滴至少两个隔离的胶点来代表每一点直径是一个好主意。
这允许操作员比较帝胶循环期间的胶点品质。
这些点也可以用来测量胶点直径。
胶点检查工具相对不贵，基本上有便携式或台式测量显微镜。
还不知道有没有专门设计用于胶点检查的自动设备。
一些自动光学检查（AOI,automatedopticalinspection）机器可以调整用来完成这个任务，但可能是大材小用。
最初产品（first-article）的确认。
公司通常对从装配线上下来的第一块板进行详细的检查，以证实机器的设定。
这个方法慢、被动和不够准确。
常见到一块复杂的板含有至少1000个元件，许多都没有标记（值、零件编号等）。
这使检查困难。
验证机器设定（元件、机器参数等）是一个积极的方法。
AOI可以有效地用于第一块板的检查。
一些硬件与软件供应商也提供送料器（feeder）设定确认软件。
协调机器设定的验证是一个工艺监测员的理想角色，他通过一张检查表的帮助带领机器操作员通过生产线确认过程。
除了验证送料器的设定之外，工艺监测员应该使用现有工具仔细地检查最初的两块板。
在回流焊接之后，工艺监测员应该进行对关键元件（密间距元件、BGA、极性电容等）快速但详细的检查。
同时，生产线继续装配板。
为了减少停机时间，在工艺监测员检查最初两块回流之后的板的同时，生产线应该在回流之前装满板。
这可能有点危险，但是通过验证机器设定可以获得这样做的信心。
X射线检查。
基于经验，X射线对于BGA装配不一定要强制使用。
可是，它当然是手头应该有的一个好工具，如果你买得起的话。
应该推荐对CSP装配使用它。
X射线对检查焊接短路非常好，但对查找焊接开路效果差一点。
低成本的X射线机器只能往下看，对焊接短路的检查是足够的。
可以将检查中的物体倾斜的X射线机器对检查开路比较好。
自动光学检查（AOI）。
十年前，光学检查被用作可以解决每个人的品质问题的工具。
后来该技术被停止不用，因为它不能跟上装配技术的步伐。
在过去五年中，它又作为一种合乎需要的技术再次出现。
一个好的工艺监测策略应该包括一些重叠的工具，如在线测试（ICT）、光学检查、功能测试和外观检查。
这些过程相互重叠、相互补充，都不能单独提供足够的覆盖率。
二维的（2-D）AOI机器可以检查元件丢失、对中错误、不正确零件编号和极性反向。
另外，三维（3-D）的机器可以评估焊接点的品质。
一些供应商开提供台式、2-DAOI机器，价格低于$50,000美元。
这些机器对于最初产品的检查和小批量的样品计划是理想的。
在较高性能的种类中，2-D独立或在线机器价格在$75,000-125,000美元，而3-D机器价格$150,000-250,000美元。
AOI技术有相当的前途，但是处理速度和编程时间还是一个局限因素。
数据收集是一回事，但是使用这些数据来提高性能和减少缺陷才是最终目的。
不幸的是，许多公司收集一大堆数据而没有有效地利用它。
审查和分析数据可能是费力的，经常看到这个工作只由工程设计人员进行，不包括生产活动。
没有准确的反馈，生产盲目地进行。
每周的品质会议对于工程设计与生产部门沟通关键信息和推动必要的改进可能是一个有效的方法。
这些会议要求一个领导者，必须组织良好，尤其时间要短（30分钟或更少）。
在这些会议上提出的数据必须用户友好和有意义（例如，Pareto图表）。
当确认一个问题后，必须马上指派一个调查研究人员。
为了保证一个圆满结束，会议领导必须做准确的记录。
结束意味着根源与改正行动。
编辑本段微型SMD晶圆级CSP封装
微型SMD是标准的薄型产品。
在SMD芯片的一面带有焊接凸起（solderbump）。
微型SMD生产工艺步骤包括标准晶圆制造、晶圆再钝化、I/O焊盘上共熔焊接凸起的沉积、背磨（仅用于薄型产品）、保护性封装涂敷、用晶圆选择平台进行测试、激光标记，以及包装成带和卷形式，最后采用标准的表面贴装技术（SMT）装配在PCB上。
微型SMD是一种晶圆级芯片尺寸封装（WLCSP），它有如下特点：
1.封装尺寸与裸片尺寸大小一致；
2.最小的I/O管脚；
3.无需底部填充材料；
4.连线间距为0.5mm；
5.在芯片与PCB间无需转接板（interposer）。
表面贴装注意事项
a.微型SMD表面贴装操作包括：
1.在PCB上印刷焊剂；
2.采用标准拾放工具进行元件放置；
3.焊接凸起的回流焊及清洁（视焊剂类型而定）。
b.微型SMD的表面贴装优点包括：
1.采用标准带和卷封装形式付运，方便操作（符合EIA-481-1规范）；
2.可使用标准的SMT拾放工具；
3.标准的回流焊工艺。
PCB布局
表面贴装封装有非焊接屏蔽界定（NSMD）和焊点屏蔽界定（SMD）两种。
与SMD方式相比，NSMD方式可严格控制铜蚀刻工艺并减少PCB上的应力集中点，因此应首选这种方式。
为了达到更高的离地高度，建议使用厚度低于30微米的覆铜层。
30微米或以上厚度的覆铜层会降低有效离地高度，从而影响焊接的可靠性。
此外，NSMD焊盘与接地焊盘之间的连线宽度不应超过焊盘直径的三分之二。
建议使用表1列出的焊盘尺寸：
采用焊盘内过孔结构（微型过孔）的PCB布局应遵守NSMD焊盘界定，以保证铜焊盘上有足够的润焊区从而增强焊接效果。
考虑到内部结构性能，可使用有机可焊性保护（OSP）涂层电路板处理方法，可以采用铜OSP和镍-金镀层：
1.如果采用镀镍-金法（电镀镍，沉积金），厚度不应超过0.5微米，以免焊接头脆变；
2.由于焊剂具有表面张力，为了防止部件转动，印制线应在X和Y方向上对称；
3.建议不使用热空气焊剂涂匀（HASL）电路板处理方法。
丝网印刷工艺
1.模版在经过电镀抛光后接着进行激光切割。
2.当焊接凸起不足10个而且焊接凸起尺寸较小时，应尽量将孔隙偏移远离焊盘，以尽量减少桥接问题。
当焊接凸起数超过10或者焊接凸起较大时则无需偏移。
3.采用3类（粒子尺寸为25-45微米）或精密焊剂印刷。
元件放置
微型SMD的放置可使用标准拾放工具，并可采用下列方法进行识别或定位：
1.可定位封装的视觉系统。
2.可定位单个焊接凸起的视觉系统，这种系统的速度较慢而且费用很高。
微型SMD放置的其它特征包括：
1.为了提高放置精度，最好采用IC放置/精密间距的放置机器，而不是射片机（chip-shooter）。
2.由于微型SMD焊接凸起具有自我对中（selfcentering）特性，当放置偏移时会自行校正。
3.尽管微型SMD可承受高达1kg的放置力长达0.5秒，但放置时应不加力或力量尽量小。
建议将焊接凸起置于PCB上的焊剂中，并深入焊剂高度的20%以上。
回流焊和清洁
1.微型SMD可使用业界标准的回流焊工艺。
2.建议在回流焊中使用氮气进行清洁。
3.按J-STD-020标准，微型SMD可承受多达三次回流焊操作（最高温度为235℃），符合。
4.微型SMD可承受最高260℃、时间长达30秒的回流焊温度，。
焊接返工
产生微型SMD返工的关键因素有如下几点：
1.返工过程与多数BGA和CSP封装的返工过程相同。
2.返工回流焊的各项参数应与装配时回流焊的原始参数完全一致。
3.返工系统应包括具有成型能力的局部对流加热器、底部预加热器，以及带图像重迭功能的元件拾放机。
质量检测
以下是微型SMD安装在FR-4PCB上时的焊接点可靠性检查，以及机械测试结果。
测试包括使用菊花链元件。
产品可靠性数据在产品的每项质检报告中分别列出。
焊接可靠性质检
1.温度循环：
应遵循IPC-SM-785《表面贴装焊接件的加速可靠性测试指南》进行测试。
2.封装剪切：
作为生产工艺的一部分，应在封装时收集焊接凸起的剪切数据，以确保焊球（solderball）与封装紧密结合。
对于直径为0.17mm的焊接凸起，所记录的每焊接凸起平均封装剪切力约为100gm。
对于直径为0.3mm的焊接凸起，每个焊接凸起的封装剪切力大于200gm。
所用的材料和表面贴装方法不同，所测得的封装剪切数值也会不同。
3.拉伸测试：
将一个螺钉固定在元件背面，将装配好的8焊接凸起微型SMD部件垂直上拉，直到将元件拉离电路板为止。
对于直径为0.17mm的焊接凸起来说，所记录的平均拉升力为每焊接凸起80gm。
4.下落测试：
下落测试的对象是安装在1.5mm厚PCB上具有8个焊接凸起的微型SMD封装，焊接凸起直径为0.17mm。
在第一边下落7次，第二边下落7次，拐角下落8次，水平下落8次，总共30次。
如果测试结果菊花链回路中的阻抗增加10%以上，则视为不能通过测试。
5.三点折弯测试：
用宽度为100mm的测试板进行三点弯曲测试，以9.45mm/min的力对中点进行扭转。
测试结果表明，即使将扭转力增加到25mm也无焊接凸起出现损坏。
热特性
按照IA/JESD51-3规定，采用低效热传导测试板来评估微型SMD封装的热特性。
SMD产品的性能视产品裸片尺寸和应用（PCB布局及设计）而定。
编辑本段SMD件防潮管理规定
目的
为确保所有潮湿敏感器件在储存及使用中受到有效的控制，避免以下两点：
①零件因潮湿而影响焊接质量。
②潮湿的零件在瞬时高温加热时造成塑体与引脚处发生裂缝，轻微裂缝引起壳体渗漏使芯片受潮慢慢失败，影响产品寿命，严重裂缝的直接破坏元件。
适用范围
适用于所有潮湿敏感件的储存及使用。
内容
3.1检验及储存
3.1.1所有塑料封装的SMD件在出厂时已被密封了防潮湿的包装，任何人都不能随意打开，仓管员收料及IQC检验时从包装确认SMD件的型号及数量。
必须打开包装时，应尽量减少开封的数量，检查后及时把SMD件放回原包装，再用真空机抽真空后密封口。
3.1.2凡是开封过的SMD件，尽量优先安排上线。
3.1.3潮湿敏感件储存环境要求，室温
升级会员 