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1、SMT培训元器件基础知识SMT元器件基础知识（一）表面组装元器件基本要求“表面组装元件表面组装器件”的英文是Surface Mounted ComponentsSurface MountedDevices，缩写为SMCSMD。 表面组装元器件是指外形为矩形片式、圆柱形或异形，其焊端或引脚制作在同一平面内并适用于表面组装的电子元器件。1、元器件的外形适合自动化表面组装，元件的上表面应易于使用真空吸嘴吸取，下表面具有使用胶粘剂的能力。 2、尺寸、形状标准化、并具有良好的尺寸精度和互换性。 3、包装形式适合贴装机自动贴装要求。 4、具有一定的机械强度，能承受贴装机的贴装应力和基板的弯折应力。 5、元

2、器件的焊端或引脚的可焊性要符合要求。 2355，20.2s或2305，30.5s，焊端90沾锡。 6、符合再流焊和波峰焊的耐高温焊接要求。 再流焊：2355，20.2s。 波峰焊：2605，50.5s。 7、承受有机溶剂的洗涤。（二）常见电子元件种类贴片电阻、贴片电容、贴片电感、二极管、三极管、钽质电容、IC、排插、排阻、IC座其中： 元件 字母 图形 区分方式 贴片电阻： R 有字区分 贴片电容： C 有颜色区分 电感： L 有方向颜色区分 二极管： D 有方向区分 三极管： T 钽质电容： C 有方向、字区分 IC： U IC分为： SOJ 两边脚朝内 SOP 两边脚朝外 QFP 四方有脚

3、（三）电子元件的基本常识：1、电阻电阻按功率分可分为1/4W、1/6W、1/8W等；按材料分:碳膜电阻、金属膜电阻、陶瓷电阻等；按阻值分：色环电阻、数字电阻等；电阻在电路中的主要作用为分流、限流、分压、偏置、滤波（与电容器组合使用）和阻抗匹配等。矩形片式电阻器主要由基板.电阻膜.保护膜.电极四大部分组成. 1)基板 基板材料一般采用96%的三氧化二铝陶瓷.基板除了应具有良好的电绝缘性外,还应在高温下具有优良的导热性.电性能和机械强度等特征.此外还要求基板平整,划线准确.标准,以充分保证电阻.电极浆料印刷到位. 2)电阻膜 用具有一定电阻率的电阻浆料印刷到陶瓷基板上,再经烧结而成.电阻浆料一般用

4、二氧化钌. 3)保护膜 将保护膜覆盖在电阻膜上,主要是为了保护电阻体.它一方面起机械保护作用,另一方面使电阻体表面具有绝缘性,避免电阻与邻近导体接触而产生故障.在电渡中间电极的过程中,还可以防止电渡液对电阻膜的侵蚀而导致电阻性能下降.保护膜一般是低熔点的玻璃浆料,经印刷烧结而成. 4)电极 是为了保证电阻器具有良好的可焊性和可靠性,一般采用三层电极结构:内.中.外层电极.内层电极是连接电阻体的内部电极,其电极材料应选择与电阻膜接触电阻小,与陶瓷基板结合力强以及耐化学性好,易于施行电镀作业.一般用银钯合金印刷烧结而成.中间层电极是镀镍层,又称阻挡层.其作用是提高电阻器在焊接时的耐热性,缓冲焊接时

5、的热冲击.它还可以防止银离子向电阻膜层的迁移,避免造成内部电极被蚀现象(内部电极被焊料所熔蚀)外层电极锡铅层,又称可焊层.其作用是使电极有良好的可焊性,延长电极的保存期.一般用锡铅系合金电镀而成.矩形片式电阻按电阻材料分成薄膜型电阻和厚膜电阻.其中薄膜型电阻的精度高电阻温度系数小.稳定性好,但阻值范围较窄,适用于精密和高频领域. 厚膜电阻则是电路中应用最广泛的.2、电容电容按极性分:无极性电容、有极性电容；按材料分：陶瓷电容、电解电容、绦纶电容、钽质电容等；电容主要电路所起的作用：滤波、移植、通交隔直藕合；表面组装用电容器简称片式电容器.目前使用较多的主要有两种:陶瓷系列电容器和钽电容器.其中

6、瓷介电容器约占80%,其次是钽和铝电解电容器.结构 片式电容器主要有:内电极.陶瓷基材.和外电极三个部分组成.内电极主要是材料白金.钯或银的浆料印刷在生坯陶瓷膜上,经过叠层烧结而成.外电极的结构与片式电阻器一样,采用三层结构:内层为Ag或Ag-Pb中间镀Ni主要作用是阻止Ag离子迁移,外层镀Sn或镀Sn-Pb,主作用是易于焊接.电容的误差值:误差值:在误差范围内可以接受的数值;分为:A.B.C.D、Z； 每个电容后的字母都代表一个误差值;字母的偏差范围:104K:10%104M: 20%104Z: +80%-20%104J: 5%精度高的物料可代替精度低的物料,反之,则不可;3、二极管:按材料

7、分:硅二极管、锗二极管；按PN结的接触形状分:点接触、面接触；在电路中所起的作用:检波、整流、限幅；4、三极管:按材料分:硅三极管、锗三极管；按频率分:大功率、小功率；主电路中所起的作用:放大、限流、调整、检波；三极管有三个脚分别为:基极(B)、集电极(C)、发射极(E)在电路中的表示符号： (集电极) C (集电极) CB B(基极) (基极) E (发射极) E (发射极) NPN型 PNP型5、集成电路(IC):IC由英文INTERGRATED CIRCUIT的缩写;IC按封装形式可分为双列式和单列式双列式的IC脚数一定是双数,单列式可双数或单数;IC是按下列方法规定那一个脚为第一个脚及

8、各脚的顺序 IC有缺口标志 以圆点作标识1以横杠作标识 以横杠作标识 以文字作标识（正看IC下排引脚的左边第一个脚为“1”）（四）CHIP元件的規格 名稱(英制) 名稱(公制) L W 0402 1005 1.0mm 0.5mm 0603 1608 1.6mm 0.8mm 0805 2125 2.0mm 1.25mm 1206 3216 3.2mm 1.6mm 1210 3225 3.2mm 2.5mm（五）阻容标称值的换算1电阻R（举例说明）标称值换算方法（基本换算单位：欧姆）实际电阻阻值值2R2R代表小数点：2.22.25R6R代表小数点：5.65.6R102“2”代表“10”后面“0”的

9、个数：10001KR682“2”代表“68”后面“0”的个数：68006.8KR333“3”代表“33”后面“0”的个数：3300033KR104“4”代表“10”后面“0”的个数：100000100KR564“4”代表“56”后面“0”的个数：560000560K2电容 C A单位：法拉，简称法，用“F”表示，微法（uF）、微微法（nF）、皮法（pF）。B换算法则：1 F=106 uF =1012 pF 1 uF =103 nF 1uF=106pF C举例： 标称值换算方法（基本换算单位：皮法pF）实际电容容值C10410104 pF=100000 pF=0.1 uF（1uF=106pF）0

10、.1 uFC10310103 pF=10000 pF=0.01 uF（1uF=106pF）0.01 uFC10210102 pF=1000 pF=1 nF（1 nF =103 pF ）1 nFC10110101 pF=100 pF100 pFC47047100 pF=47 pF47 pFC22222102 pF=2200 pF=2.2nF（1 nF =103 pF ）2.2 nF3焊接缺陷： 常见焊接缺陷及其对策。现将SMT生产过程中常见的焊接缺陷、产生原因及对策缺陷种类现象引起原因对策印刷性差(塌落)1.印刷图形不挺刮,图形四周浸流互连2.焊膏量不够3.粘接力不够1.焊锡膏品质下降,如粘度太

11、低2.环境温度太高3.钢板质量差1.换锡膏2.改变环境温度3.换钢板,或清洗桥连两个或多个引线互连模板窗口大或焊膏过干换模板或焊膏虚焊元件端头未爬上锡1.元件可焊性不好2.再流炉温度未调好3.焊膏的活性低1.检测元件可焊性2.调整炉温曲线3.检测焊的活性位移元件偏移,严重时部分元件发生”冲浪”现象,片式RC冲击到一处1.PCB可焊性不好2.元件可焊不好3.焊膏活性差1.解决PCB可焊性2.解决元件可焊性3.换焊膏飞珠元件四周出现小锡球1.焊膏质量差2.焊膏保管不当,混入水汽3.焊接时升温过快4.元件放置不准1.换焊膏2.正确使用焊膏3.改善工艺方法4.将元器件放正确焊点不光亮焊点灰暗1.焊膏质

12、量差2.焊接温度不正确1.换锡膏2.正确设置温度残留物多焊点出现黄色残留物焊膏配比不正确换焊膏清洗后PCB发白清洗后元件四周存在白色残留物1.焊膏清洗性能差2.清洗剂不好1.换焊膏2.换清洗剂碑立元件一端翘起1.PCB及元件的可焊性2.焊膏的选用3.加热速度过快4.焊盘设计不合理,以及受其它组件影响1.解决可焊性2.换焊膏3.适当减低加热速度4.改善PCB及焊盘设计(宽10mil,长Mc时,元件会被拉起,产生“竖碑”现象。根据以上对“竖碑”现象的成因分析，我们可以找出以下6种主要原因：7.10.1加热不均匀 回流焊内温度分布不均匀。 板面温度分布不均匀。7.10.2元件的问题焊接端的外形和尺寸

13、差异大。焊接端的可焊性差异大。元件的重量太轻。7.10.3基板的材料和厚度基板材料的导热性差。基板的厚度均匀性差状和可焊性7.10.4焊盘的形状和可焊性 焊盘的热容量差异较大。 焊盘的可焊性差异较大。7.10.5锡膏锡膏中助焊剂的均匀性差或活性差。两个焊盘上的锡膏厚度差异较大。锡膏太厚。印刷精度差，错位严重。7.10.6预热温度预热温度太低。7.10.7贴装精度贴装精度差，元件偏移严重。焊接方法发生率GRM39（1.60.80.8mm）GRM40(2.01.250.7mm)IR0.1%0VPS6.6%2.0%试验条件:玻璃环氧基板,Stencil 厚度200mm,锡膏为Sn63/Pb37. “

14、竖碑”现象是以上各种因素混合作用的结果,下面对以上这些主要因素做简单分析。 预热期 表1是IR（红外线加热）和VPS（气相加热）回流焊中“竖碑”现象的试验统计结果。在试验中采用了1608（1.6mm0.8mm）和2125(2.0mm1.25mm)贴片电容,试验设备是IR热风回流焊炉和无预热的VPS回流炉.从表1中可以明显看出,“竖碑”现象的发生率,后者远大于前者。这是因为VPS炉没有预热区，使升温速度很快，结果，元件两端锡膏不同时溶化的概率大大增加。 所以预热温度和时间相当重要，我们分别对预热时间1-3分钟、预热温度130-160C条件下的回流焊接作了试验统计，结果如图3。可以很明显地看出，预

15、热温度越高、预热时间越长，“竖碑”现象的发生率就越低。 焊盘尺寸 图4显示了焊盘尺寸与“竖碑”现象发生率关系的试验结果。很明显，当b和c减小时，“竖碑”现象的发生率降低。但是当C0.7mm时,随着c的减少,“元件移位”缺陷的发生率明显上升。 锡膏厚度 表2显示了Strncial（印刷钢模）厚度为200mm和100mm时，“竖碑”现象的发生率。可从表2中看出，Stencial的厚度为200mm时，“竖碑”现象的发生率远远大于Stencial的厚度为100mm时情况。这是因为（1）、减小钢模厚度，就是减小了锡膏的涂布量，锡膏熔化时的表面张力随之减小。（2）、减小钢模厚度，使锡膏较薄，整个焊盘的热容

16、量减小，两个焊盘上锡膏同时溶化的概率大大增加。 贴装精度 一般情况下，贴装时产生的元件偏移，在回流过程中，由于锡膏熔化时的表面张力，拉动元件而自动纠正，我们称之为“自适应”，但偏移严重时，拉动反而会使元件立起，产生“竖碑”现象。这是因为：（1）从元件焊接端向锡膏传递的热量不平均，如图5，元件右端的锡膏从元件得到的热量会更多，从而先溶化。（2）元件两端与锡膏的粘力不平 预热期 我们进行试验的预热最高温度是170，比正常生产时的预热温度要稍高一点，发现预热温度从140上升到170时，“竖碑”现象的发生率大大降低。这是因为，预热温度越高，进回流炉后，元件两端的温差越小，两端焊锡膏溶化时间越接近。但是

17、，锡膏在较高的预热温度下越久，其助焊剂的劣化就越严重，助焊性越差，越容易产生焊接缺陷。 焊盘尺寸 试验中发现焊盘间距b从2.8mm减小到2.0mm,“竖碑”现象的发生率降低了9成，仅为原来的十分之一。这是因为焊盘尺寸减小后，锡膏的涂布量相应减少，锡膏溶化时的表面张力也跟着减小。所以，设计中，在保证焊接点强度的前提下，焊盘尺寸应尽可能小。 基板材料 试验采用了3种不同材料的基板，发生率最高，其次是玻璃环氧板，矾士陶瓷板最低。这是因为，不同材料的导热系数和热容量不同。在实际生产中，不可能采用单一品种材料的基板，所以应找出每一种材料基板的最佳预热温度和时间，保证焊接缺陷最低。 锡膏 试验采用了3种不

18、同厂家生产的锡膏，由于锡膏中助焊剂成分、活性和金属含量不同，“竖碑”现象的发生率出不尽相同。 元件重量 试验采用了两种不同重量的元件，结果显示，“竖碑”现象的发生率有微小的差异，重量较小的元件，缺陷发生率较高。 当然，还有其它很多影响因素，如贴装严重偏移、锡膏涂布量明显不对称等，但占整个发生率的比重较小。 我们对试验结果作了统计分析，画出了如图7的分布图。可以看出，在总共5个影响因素中，预热期和焊盘尺寸两项占了总缺陷发生率的72%，是两个最关键因素。 随着贴装密度的不断提高，体积更小的1005和0603元件越来越多地被使用。经过大量试验证明，以上这些分析结论，在1005和0603元件的生产中，

19、是同样适用的。只不过，由于贴装偏移造成“竖碑”现象占整个缺陷发生率的比例大大提高，变成关键因素。3.6焊膏漏印生产过程控制焊膏漏印是一项十分复杂的工艺，既受材料的影响，同时又跟设备和参数有直接关系，通过对漏印中各个细小环节的控制，可以防止在漏印中经常出现的缺陷。下面将简要介绍漏印时产生的几种最常见的缺陷及相应的防止或解决办法。8.3.6.1印刷不完全 印刷不完全是指焊盘上部分地方没印上焊膏。产生的原因可能是：A.窗孔阻塞或部分焊膏粘在模板底部。B.焊膏粘度太小。C.焊膏中有较大尺寸的金属粉末颗粒。D.刮刀磨损。防止或解决办法： 清洗窗孔和模板底部，选择粘度全适的焊膏，并使焊膏印刷能有效地覆盖整

20、个印刷区域，选择金属粉末颗粒尺寸与窗孔尺寸相对应的焊膏，检查或更换刮刀。8.3.6.2拉尖 拉尖是指漏印后焊盘上的焊膏呈小山峰状，产生的原因可能是刮动间障或焊膏粘度太适当调小刮动间障或选择合适粘度的焊膏。8.3.6.3坍塌 印刷后，焊膏往焊盘两边塌陷。产生的原因可能是：A.刮刀压力太大。B.印制板定位不牢。C.焊膏粘度或金属百分含量太低。 防止或解决办法。 调整压力，重新固定印制板，选择合适粘度的焊膏。8.3.6.4焊膏太薄 产生的原因可能是： （1）模板厚度不符合要求（太薄）。 （2）刮刀压力太小。（3）焊膏流动性差防止或解决方法：选择厚度合适的模板，选择颗粒度和粘度合适的焊膏。提高刮刀压力。8.3.6.5厚度不一致印刷后，焊盘上焊膏厚度不一