SMT与可制造性设计（一、二、三）

同学们，这本书，《表面组装技术（SMT）基础与可靠性设计（DFM）》，我看了3遍，然后做笔记，不计空格，不计图片，27，234字，如下。我，我，我太高兴了，我去楼顶吹吹风去^O^!

第一章：SMT生产线及主要设备、仪器、工具
主要设备包括印刷机、点胶机、贴装机、再流焊炉和波峰焊机，辅助设备有检验设备、返修设备、清洗设备、干燥设备和存储设备等。
1.1. SMT线
按自动化程度可分为全自动和半自动生产线；按规模可分为大型、中型和小型生产线。
1.2. 印刷机
是用来印刷锡膏或者贴片胶的，将焊膏或者贴片胶正确地漏印到相应的焊盘或位子上。
3种档次：手动、半自动和全自动印刷机。
主要技术指标有最大印刷面积、印刷精度、重复精度、印刷速度等。
1.3. 点胶机
又称滴液机，主要用于定量分配滴涂贴片胶或作为CSP底部填充工艺，有时也用来分配滴涂焊膏。
1.4. 贴装机
又称拾放机（pick and place）、贴片机。
根据动作方式可分为动臂式拱架型和转塔型；
按自动化程度可分为半自动手动式、半自动式、全自动（机电一体化）贴纸机；
根据功能和速度，可分为高精度多功能（或称泛用机，主要贴高精度、窄间距、大尺寸和不规则元器件）和高速贴装机（主要贴规则小元件）；
根据供料器的位置和贴装头数量的多少，可分为大型机和中、小型机、复合型。
贴装机的基本结构主要由机器底座、印刷电路板传输定位装置、贴装头的X、Y定位传输装置、气动系统、电力驱动系统、贴装头、图像处理系统、传感器、送料器（各种包装形式的器件，有散装、编带、管装和托盘4种）、吸嘴库和吸嘴、计算机控制系统、报警灯、送料器预设器、显示器、手持键盘等部件组成。
贴装头是贴装机上最复杂、最关键的部件，可以说是贴装机的心脏。相当于机械手，用来拾取和贴放元器件。贴装头有单臂单头、多臂多头、水平旋转贴装头、垂直旋转贴装头，45°旋转贴装头等形式。
贴装机的主要易损件有过滤器、吸嘴、送料器的零部件、PCB传送带、轴承、汽缸、电动机、控制板。
贴装机的主要指标包括贴装精度、贴片速度、对中方式、贴装面积、贴装功能、可贴装元件种类数、编程及程序优化等。
1.5． 再流焊炉
主要有红外炉、热风炉、红外加热风炉、蒸汽焊炉等，目前最流行的是强制式全热风炉。
再流焊炉从机器结构上比贴片机要简单一些，投资比贴片机小得多，但从工艺角度考虑，焊接是SMT最关键的工序，设备的质量对焊接质量有直接影响。尤其是当前使用的无铅焊接由于温度高、浸润性差、工艺窗口小，因此无铅再流焊炉的选择更应谨慎。
焊接传热的3种基本方式：热传导、热对流、热辐射传导。
再流焊炉种类很多，对PCB整体加热的有箱式、流水式再流焊炉，热板、红外、全热风、气相再流焊炉。对PCB局部加热的有热风、红外、激光等方式。
再流焊炉的主要技术指标有温度控制精度、传输带横向温差、最高加热温度、加热区数量和长度、传送带宽度、冷却效率等。
1.6. 波峰焊机（省略）
1.7. 检查设备
自动检测设备主要有自动光学检测（AOI）、X光检测（X-ray）、超声波检测、在线检测（ICT）、功能检查（FT）等设备。目前SMT最常见的自动检测设备是AOI.、X-ray和ICT。
1.7.1 自动光学检测设备（AOI）
Automatic Optic Inspection，根据检测原理分为2大类，一类使用激光laser作为检测手段，另一类使用CCD镜头摄取图像进行处理。在使用CCD方式的AOI产品中，绝大多数还在使用黑白的图像处理模式，实现三维的另一个措施是，使用彩色原理结合彩色CCD镜头对组装板进行“彩色高亮度(color highlight)”方式处理。
AOI的基本原理是通过人工光源LED代替自然光，光学透镜和CCD代替人眼，把光源反射回来的量与已经编好的标准进行比较、分析、和判断。
光源分为可见光检测（用LED灯）和X光检测，此处介绍可见光检测。
AOI检测分为两部分：光学部分和图像处理部分。
AOI的应用，可放置在印刷后、焊前、焊后的不同位置。
印刷后：焊膏量过多，过少，焊膏图形的位置有无偏移，焊膏图形之间有无粘连；
贴装后，焊接前：元件贴错、移位、贴反（如电阻翻面）、元件侧立、元件丢失、极性错误、贴片压力过大造成焊膏图形之间粘连等。
再流焊炉之后：可检测元件贴错、元件移位、元件贴反（如电阻翻面）、元件丢失、极性错误、焊点润湿度、焊锡量过多、焊锡量过少、漏焊、虚焊、桥接、焊球（引脚之间的焊球）、元件翘起（竖碑）等焊接缺陷。
有待改进：无法对BGA、CSP、Flip chip等不可见的焊点进行检测，对LCPP也要采用侧面的CCD才能比较准确地检测；
AOI可检测的焊接缺陷种类：Missing缺件、reverse极性、reverse元件翻面、OCR字符识别、nosolder缺锡./多锡、bridge桥接、shift偏移、other。
1，7.2， 自动X射线检测设备（AXI）
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1.7.3. 在线检验设备（In-circuit Test, ICT）是通过对在线元器件的电性能及电气连接进行测试来检验生产制造缺陷极元器件不良的一种测试手段。它主要检查在线的单个元器件及各电路网络的开、短路情况，具有操作简单、快捷迅速、故障定位准确等特点；
ICT设备分为针床式和飞针式两种类型；
针床式可检测故障覆盖率高，速度快，效率高，但需要对每种单板做专门的夹具，开发周期长，价格贵。适用于一般组装密度、大批量的产品。
飞针式ICT有2个测试头和4个测试头的，跟进事先编好的程序进行自动测试，优点是能够测试的最小间距为0.2mm，测试精度高于针床式ICT，并不需制作针床夹具，开发周期短，缺点是设备成本高，适用于多品种、小批量、较高密度组装板的测试。
1.7.4 功能测试设备；
FT（functional test）用于表面组装板的电功能测试和检验。功能测试就是将表面组装板或者表面组装板上的被测单元作为一个功能体，输入信号，然后按照功能体的设计要求输出信号。大多数的功能测试都有诊断程序，可以鉴别和确定故障，但是功能测试的设备价格都比较高昂。最简单的功能测试时将表面组装板连接到设备相应的电路上进行加电，看设备能否正常运行，这种方法简单、投资少，但不能自动检验。
1.8． 手工焊接和返修设备
主要工具是电烙铁。对于表面组装件（SMD）和BGA、CSP，需要专门的设备进行返修
1.8.1 电烙铁
种类很多，按照加热方式来分，直热式、感应式、恒温式电烙铁、智能电烙铁、吸锡泵、热风焊台等。
直热式：温度不可调、烙铁头紫铜易氧化，需要经常维修，结构简单，维修方便；
感应式电烙铁，也称速热焊铁，俗称焊枪，加热速度快，不需要持续通电，只需按下手柄上的开关，几秒钟即可达到焊接温度，适合断续工作使用。
防静电恒温电烙铁：烙铁头表面镀铁镍合金以防氧化，不能用锉刀挫表面，价格较高。
智能电烙铁：可以配备各种焊接和拆焊的烙铁头，一台烙铁可完成焊接、SMD和返修工作。
吸锡泵：是一种拆焊维修工具，分为加热型和不加热型。
充电移动式样焊接系统：用于带有移动性的、航空、船舶、已经各种车载电子设备测试和实验。
其他焊接工具和焊接辅助工具：储能式电烙铁、数码电热夹。。。。。。
电烙铁的选用：优选防静电恒温电烙铁。功能过大会造成焊点过热以至损坏元器件，印刷线路板的铜皮脱落等焊接缺陷。功率过小，由于焊点长时间达不到所需温度，热量也会损害元器件。
烙铁头：一般采用紫铜，为了保护不被氧化，进行电镀处理，一般镀铁镍合金，前端一般采用镀铁处理，有的烙铁还是采用不易氧化的合金材料制成。
烙铁头结构有圆锥形、凿子形（扁铲形）、马蹄形、双片扁铲式马蹄形、四方形、热夹头。
烙铁头的实效机理：
a，烙铁头前端表面镀铁层有裂缝，可能是烙铁头镀层质量有问题，也可能是使用过程中用力过大或清洁烙铁头时摩擦造成的；
b，高温和助焊接的作用使表面镀层内部的铜氧化；
c，Sn在高温熔融状态下氧化，降低了热量传递效果，操作时用力过大，造成镀铁层裂痕；
d，烙铁和烙铁头选择不合适，也会使操作时用力过大；
e，不适当的烙铁头清洁方法造成镀铁层裂痕；
1.8.2 焊接机器人；
1.8.3 SMD返修系统；
返修工作站又称返修系统，包括热风返修系统（采用热风加热，是最常见的）、红外加热返修系统、热风-红外返修系统。
1.9 手工贴片工具：主要有电动和手动吸笔。
1.20 清洗设备
主要用于组装板的焊后清洗、模板清洗和印刷锡膏的返工清洗；
有超声清洗机（利用超声的作用使清洁洗液产生空穴作用、扩散作用和振动作用，对工件进行清洗的设备）、气相清洗机（利用蒸汽的不断蒸发和冷凝，使被清洁工具不断地“出汗”并带出污物）和水清洗机。
1.11 选择性涂敷设备
适用于航天航空、航海、汽车电子等高可靠性产品，以及使用环境恶劣的电子产品的表面涂敷工艺。
1.12 其他辅助设备
用于出去工作环境中住焊接挥发物等有害气体的烟雾净化系统、用于存储焊膏、贴片胶等物料的冰箱，用于搅拌锡膏并使锡膏通过搅拌回到室温的焊膏搅拌机、焊膏粘度测试仪、用于存储需要防潮保存的SMD器件的干燥储存箱、用于已经受潮SMD器件去潮处理的烘箱、防静电设施和测量仪器、足够的防静电周转箱和物流小车、供料器架，如果产品中有拼板，还要分板机，总之，产险辅助设备也要根据产线的具体情况进行配置。

第二章：表面组装印刷电路板(SMB)
现今的PCB除了起到为电子元器件的组装提供安装、固定和支撑基板等传统作为外，还有更多的应用。例如，在BGA、CSP封装中用到PCB集成无源器件（IPD）、无源与有源的集成混合元件制造中需要在PCB中埋置R、C、H、滤波器等元件，系统级封装也需要用到PCB……
要耐高温（再流焊工艺要求230°，无铅260°），平整度好；由于SMT高密度、小孔径，因此加工难度比传统的印刷电路板要大得多。
2.1. 印刷电路板的定义和作用；
定义：在绝缘基材上，按照预定的设计，用印刷的方式得到的导电图形，它包括印刷线路和印刷元件或者两者结合的电路。完成了印刷电路和印刷线路工艺的基板统称印刷电路板。
作用：
（1） 为电子元器件的组装提供安装、固定和支撑基板；
（2） 实现电气连接和绝缘；
（3） 为安装、检验和维修提供识别标志和字符；
（4） 在特殊电路中还可以提供某些电气特性，比如特性阻抗、电磁屏蔽等性能。

2.2. 印刷电路板基板的分类
印刷电路基板是由介电层（树脂Resin、玻璃纤维glass fiber）和高纯度的导体（铜箔copper）两者所构成的复合材料。
可以按照材料和结构分类。
材料可分为两大类，即有机类基材和无机类基材。有机类是指覆铜箔层压板（Copper Clad Laminatos, CCL），无机类基材有陶瓷基材、金属基材。
按照增强材料品种分类：CCL：纸基、玻璃纤维布基、复合基（CEM）、金属。
按照有机树脂粘合剂分类，CCL：酚醛树脂PE、环氧树脂EP、聚酰亚胺树脂、聚四氟乙烯树脂TF、聚苯醚树脂PPO。
按照基板的刚绕性：CCL：刚性CCL、挠性CCL；
按照结构分类，可分为刚性印刷板、挠性印刷板（FPC）、刚挠性结合印刷板（主要用于刚性电路板和挠性电路板的电器连接处）。根据电路的复杂程度，这3类板又有单面板、双面板、多层板之分。
单面板：只能应用于简单电路；
双面板：两面导线的互连是靠导通孔（Via）实现的。导通孔是指在PCB上打小孔，并在小孔内电镀铜，与两面的导线产生电气连接，因此导通孔起到“桥梁”的作用。
多层板：使用多片单面或者双面布线板经过层压加工的印刷板。多层板使用数片双面板，并在每层板之间放进一层绝缘层后压合粘牢。板子的层数代表了有几层独立的布线层，通常层数都是偶数。
导通孔Via是打穿整块PCB厚度的。盲孔blind Via是将几层内部PCB与表面PCB连接，无须穿透整个板子；埋孔Buried Via是只连通内部的PCB，从PCB表面是看不到的。
在多层PCB中，整层都直接连接地线与电源，所以将各层分为信号层signal、电源层power、地线层ground。如果PCB上的元器件需要不同的电源供应，这类PCB通常会有两层以上的电源与电路层。
如果要将两块PCB相互连接，需要在PCB的一个边缘加工与插槽相对应的铜焊盘，这些铜焊盘也是PCB布线的一部分，为了保证良好的电器连接，需要电镀金保护铜焊盘，成为“金手指”的边接头（edge connector）。连接时将其中一片PCB上的金手指插进另一片PCB上合适的插槽中，一般叫做扩充槽slot。

2.3. 常用印刷电路板的基材材料
常用印刷电路板的基材材料有纸基CCL、环氧玻璃布基CCL、复合基CCL、金属基CCL、挠性CCL、陶瓷基板、以及高频电路用覆铜箔聚酰亚胺玻纤布层压板、BT树脂。
纸基CCL采用纤维纸+粘合剂，经烘干——覆铜箔——高温高压工艺制成的。主要应用于消费类电子产品中。
环氧玻璃布采用环氧玻璃布+粘合剂，经烘干——覆铜箔——高温高压工艺制成的。广泛应用于双面、多层、中高档电子产品中。阻燃（FR4、FR5）和非阻燃型。
金属基是以金属为底层或内芯，在金属板上覆盖绝缘层，最外层为铜箔，三者复合而成。金属基板起支撑与散热作用，通常用于大功率电源板、高频微波板极承重板等场合。
金属基有金属基板和金属芯❤板两种类型。
常见的金属基板有铝基板、不锈钢基板、铜基板等，其机械性能和散热性能好，能屏蔽电磁波。
金属芯基板是由复合金属制成的，通常采用地膨胀系数的殷刚（铁镍合金）做为中间的金属芯，散热性好的铜覆盖在殷铜两面。特点是热膨胀系数小、尺寸稳定、翘曲小、散热性好、特别适用于SMT。
陶瓷基板：一般采用95%以上的高铝瓷基板，具有耐高温，热膨胀系数CTE低、不变性、化学稳定性好等优点，主要用于军事领域和厚膜混合电路。缺点是打孔困难、加工成本高。
BT树脂：可作为BGA、PGA、MCM-Ls等半导体封装的载板。

2.4. 评估SMB基材质量的相关参数
评估SMB基材质量的相关参数主要有玻璃化转变温度Tg、热膨胀系数CTE、PCB分解温度、耐热性、电气性能、PCB吸水率、成本。
（1）玻璃化转换温度Tg，聚合物在某一温度条件下，基材结构发生变化，在这个温度之下，基材又脆又硬，在这个温度之上，基材变软，机械强度明显变低，成橡胶态和皮革态。这种决定材料性能的临界温度称作玻璃化转变温度（Glass Transition Temperature, Tg）。
除了陶瓷基板外，所有的音质电路板都含有聚合物，聚合物是有机材料合成的，Tg是聚合物特有的性能，是选择基材的一个关键参数。
Tg应高于电路工作温度；
无铅工艺要求高Tg。
（2）热温度膨胀系数（Coefficient of Thermal Expansion, CTE），SMT要求低CTE。在再流焊过程中，当焊接温度增加时，多层结构PCB的Z轴与XY方向的层压材料、玻璃纤维、已经与Cu之间的CTE不匹配，将会在Cu上产生很大的应力，严重时会造成金属化空镀层断裂而失效。这是一个负责的问题，取决于很多变量，如PCB层数、厚度、层压材料、焊接曲度、已经Cu的分布、过孔的集合形状（如纵横比）等。克服多层板金属化孔镀层断裂的措施是采用凹蚀工艺，凹蚀深度为13um~20um。
(3) PCB分解温度Td是指当PCB加热到其重量减少5%时的温度。由于无铅焊接要求更高的Td，建议无铅Td的温度应当指重量减少2%的温度。当焊接温度超过Td时候，由于化学连接的断裂而损坏PCB基材，造成不可逆转的降级。
（4）耐热性：SMT要求二次回流PCB不变形；
传统有铅工艺要求：T260°/耐50s；无铅要求T260°>30min； T288>15min；T300>2min；
（5） 电气性能
介电常数ε<2.5；介质损耗；抗电强度；绝缘电阻；抗电弧性能；吸水率（<8%）；

2.5. SMT对印刷电路板的要求
整块PCB放在再流炉中经受200~230°C高温，无铅焊接要235~260°C的高温环境，而且大多数情况还要经受双面回流，因此要求PCB基材耐高温、不变形、热膨胀系数低。
（1） SMT对表面组装电路板的要求
外形尺寸稳定，翘曲度小于0.0075mm/mm（超高密度要求控制0.5%以内）；
焊盘镀层平坦，满足SMD共面性要求；
热膨胀系数小，导热系数高；
耐热性要求；
铜箔的附着强度高，可焊性好；
抗弯曲强度；
电性能要求：介电常数、耐压、绝缘性能要符合产品要求；
GBA、CSP等高密度PCB采用埋孔或者盲孔的多层板；
耐清洗。
（2） 选择PCB时要考虑的因素
应适当选择Tg较高的基材，Tg应高于电路工作温度；
要求CTE低；
耐热性高，一般要有250°C/50s的耐热性；
要求平整度好，SMT的PCB翘曲度要求<0.0075mm/mm；
电气性能方面，高频电路上要求选择介电常数高、介质损耗小的材料、绝缘电阻、耐电压强度和抗电弧性能都要满足产品要求。
（3） 表面组装PCB材料的选择
根据产品的功能、性能指标以及产品的档次选择PCB；
对于一般的电子产品，采用FR4环氧玻璃纤维基板；无铅可选择高Tg（150~170°C）的FR4、CEM-3、FR5等。
对于使用温度较高或者挠性电路板，采用聚酰亚胺玻璃纤维基板；
对于散热要求高的高可靠性电路板，采用金属基板。
（4） 无铅焊接用FR4特性：
Tg大于145°C（150~170°C）；
分解温度高（385°C）;
热态下尺寸稳定性优异；
Z轴膨胀系数小；
耐离子迁移性好、

2.6. 印刷电路板的制造工艺流程
目前应用最广泛、最成熟的印刷电路板制造技术是铜箔蚀刻法。
（1） PCB制造主要工序
孔金属化：钻孔、镀层、加厚；
生成图形：光绘/照相底片、形成电路图形、图形电镀、蚀刻、退镀、
其他工序：插头镀金、印字；
表面处理：热风整平、OSP、镀Ni/Au等；
完成工序：铣外形、检验、包装入库；
（2） 单面板工艺流程；
（3） 双面板喷锡板工艺流程；
（4） 双面板镀镍金工艺流程；
（5） 多层板喷锡板工艺流程；
（6） ……
2.7. 过孔、微孔技术；
Via的费用通常占PCB制板费用的30%~40%。从作用来看可以分为两类，一类是用做各层间的电气连接，另一类是用做通孔元器件的固定或者定位。从工艺制程上来说，分为盲孔blind via、埋孔buried via和通孔Through Via。
再细化分类，印制电路板有4类孔：机械安装孔（一般不需要金属化）、元件孔（又称插装孔）、隔离孔（也称余隙孔）、导通孔（也称过孔，是金属化孔，一般不设计在元件体的下面，以便于检查和维修）；
采用表面组装元器件后，印刷板上的金属化孔不再作插入元器件引线用，在金属化孔内也不再进行锡焊，仅作为电气互连。因此尽可能减小孔径，从过去的0.5~1.0mm变为0.3，0.2或0.1mm，国外将0.3~0.5mm的孔称为小孔（small hole），0.3mm以下的称为微孔（micro hole），SMT上主要是微孔和小孔。
高密度互连（HDI）产品发展的主要驱动力来自移动通信产品、高端的计算机产品和封装用基板。根据封装密度和电子产品应用的不同，高密度互连技术大致可以分为三种类型：消费类产品的小型化产品基板、封装用的高密度IC基板、高性能产品的高层数板过孔技术。
微孔：使用传统的CNC（数控钻）已经无法加工微导通孔，目前使用激光钻孔技术（CO2激光操作范围在红外光谱的末端或采用紫外激光钻孔），激光钻孔比CNC高。

2.8. PCB焊盘表面涂（镀）层极其选择
自然界中除了金和铂金，所有暴露在空气中的金属都会氧化，为了防止PCB铜焊盘氧化，焊盘表面都要涂（镀）保护层处理。PCB焊盘表面处理的材料、工艺、质量直接影响钎焊工艺和焊接质量、
2.8.1. 表面处理的基本工艺：有电镀、化学镀、浸镀；
电镀工艺复杂、质量好、价格高、主要用于高可靠性产品和军品；
化学镀：化学反应严格、简单、速度快。一般选择镀Ni/镀金（沉Ni/镀金），Ni层厚度为5~7um，金层可达到1~1.3um。
浸镀：浸镀工艺在镀槽中不需要使用电流，不需要还原剂，在基板表面重新沉积一层新的金属表面，取代原来的金属。当原来的金属表面被完全覆盖时涂覆过程停止，因此通过浸镀的涂层厚度是有限的。化学反应严格，因此镀液的质量、温度很重要。浸镀Au厚度为0.05~0.3um
2.8.2. PCB表面涂（镀）层
表面涂（镀）层有两种类型：有机涂层和金属镀层。
有机涂层主要有助焊剂、阻焊剂、敷行涂层和OSP。
金属镀层主要有铜镀层、锡铅合金、焊料涂层、电镀镍/金、化学镀镍/金（水金板）、浸银（I-Ag）和浸锡（I-Sn）。
（1） 有机涂层
助焊剂：暂时保护PCB焊盘、助焊作用的，焊后应除去；
阻焊剂：也称阻焊漆（solder mask）。有绿色和棕色，是绝缘的保护层。焊接时保护非焊接部分的铜导线，也可以防止元器件被焊到不正确的位子。阻焊层与焊盘之间要有4mil的间距。有热固型和光固型两种类型。
敷形涂层：有三防作用，防湿热、防盐雾、防霉菌。同时还能起到防振动、防摩擦、提高绝缘强度、防止PCBA实效，保障和延长产品的使用寿命等作用。广泛应用于战略防御系统、航天航空系统、汽车电子以及工业控制系统（微波电路一般不采用）。
有机防氧化保焊剂OSP（Organic Solderability Preservatives）
OSP是有机防氧化保焊剂，具有很高的耐热性，其分解温度一般要求在300°C以上。OSP是通过化学的方法，在铜表面发生反应，在印制板裸铜焊盘表面形成一层很薄的、均匀而致密的耐热可焊性保护膜。高温时，容易熔到焊膏或者酸性的住焊剂里，同时露出活性较强的铜表面。
OSP涂覆工艺过程：清洗——微蚀刻（通过腐蚀铜表面，是新鲜明亮的铜露出来，有助于与OSP的结合）——调节处理——涂OSP溶液。
OSP优点：涂层薄（一般为0.3~0.5um）、平面性好、便宜、广泛应用于SMT。
缺点：透明无色，所以检查困难。保护膜薄，容易划伤或者擦伤，必须精心操作和运放；OSP本身是绝缘的，形成的保护膜可能会影响电气性能；无法用来处理电气接触表面，如按键的键盘表面；在存储过程中，不能接触到酸性物质，不能温度太高，否则会挥发，保存时间短；在焊接过程中，需要更加强劲的焊剂，否则消除不了保护膜；焊接温度相对提高；经过多次高温焊接过程的OSP膜会产生色变或裂缝，影响焊接的可焊性和可靠性，造成双面焊困难。另外，印刷不良板可能使用异丙醇苯溶剂清洗，会损害OSP层。
OSP经过几代改良（目前为第五代），耐热性和存储寿命、与焊剂的兼容性已经大大提高。第五代OSP的分解温度为355°C，可承受多次加热，而且与一般的免清洗焊接兼容，无须较强的助焊剂，还有一个好处是不沾金，因此，允许用在金手指的基板上，加工时不需要覆盖（掩膜）工艺。
（2） 金属镀层
金属镀层主要有铜镀层、锡铅合金、焊料涂层、电镀镍/金、化学镀镍/金（水金板）、浸银（I-Ag）和浸锡（I-Sn）。
2.8.3. PCB可焊性表面涂（镀）层的选择
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2.9. PCB可焊性和可焊性测试
（1）PCB可焊性测试标准
（2）IPC-EIA JSTD003 《印刷板可焊性测试方法》简介
A． 测试方法：边缘浸焊试验；旋转浸焊试验；浮悬试验法；波峰焊试验；润湿称量试验法。
B．试样：PCB上的焊盘图形；
C．试样加速老化：1级、2级、3级涂覆层耐久性；
D．焊料
E．焊剂
F．试验温度
G．最后检测：镀覆孔焊料润湿的接受准则，见图。
H．润湿称量法：润湿力测量装置
2.10. 印刷电路板的发展趋势
（1）制造技术发展方向：
高密度组装，高速度要求；
为适应复合组装化，PCB制造技术与半导体技术、SMT组装技术紧密结合；
要适合新功能器件的组装要求；
要适合低成本要求；
适应短交货期要求；
（2）印刷电路板的发展趋势
材料方面和印刷电路板的制造技术方面。

第三章：表面组装元器件（SMC/SMD）
Surface Mounted Component/Surface Mounted Device，又称片式元件、片状元件、表面贴装元件。指外形为矩形片状、圆柱或异性，无引线或短引线，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。
SMC是指无源元件和机电元件，SMD主要指有源元件。
与THC（通孔插装元件）相比，特点：
（1）体积小，重量轻，可采用双面贴装，有利于提高贴装密度，有利于电子设备的小型化；
（2）高频特性好。由于无引线或者短引线，寄生参数（电容、电感）小、噪声小、去耦合效果好；
（3）有利于提高可靠性。焊点面接触；
（4）耐振动，抗冲击；
（5）适合自动化生产，生产效率高，劳动强度低；
（6）可采用再流焊工艺，工序简单，焊接缺陷少；
（7）有利于降低成本。PCB层数减少，元件不需成行，工序短。
由于体积小，组装密度高，也带来一些问题，例如，散热性能差，PCB设计和制造难度大，一些大功率、高电压及插拔力大的连接器等，无法片式化等。
3.1. SMC/SMD的历史和发展
SMC的品种从只有阻、容、感元件发展到开关、连接器、继电器等各种机电元件的片式化；SMD的品种从只有从周边引出脚的小外形塑料封装的SOT、SOP、QFP、PLCC发展到球形栅格阵列的BGA、CSP、Flip Chip等新型元器件。
①SMC向微小型、薄型、高频化、多功能化、组合化、多品种方向发展；
电阻器/电位器、电容器、电感器/磁珠、变压器/扼流圈、片式敏感电子元件、表面贴装型滤波器、表面贴装型微波器件；
。。。
②集成电路封装技术的发展
。。。
③BGA（Ball Grid Array，球形栅格矩阵）和CSP（uBGA）的广泛应用；
由于QFP（四边扁平封装器件）受SMT工艺的限制，0.3mm的引脚间距已是极限，因此几年前出现了一种新型封装BGA。BGA引线短，导线的自感和互感很低。CSP又叫uBGA，封装尺寸更小，比BGA有更小的互连。
（3） Flip Chip （倒装芯片）技术
优点是组装密度高、芯片成本更低、因为需要底部填充，因此组装后存在不可修复的缺点；
（4） COB （Chip on Board）技术
COB是将裸芯片直接贴在PCB或者陶瓷等基板上，用铝线或者金线进行电子连接，然后直接在板上封胶的技术。由于COB工艺使用裸芯片，因此节约了封装的成本，裸芯片比封装的IC成本便宜20%以上。但由于可靠性的原因，COB主要局限于低端的电子产品。
（5） MCM （Multichip Module）多芯片模块
MCM如同混合电路，它将电阻做在陶瓷或PCB上，外贴多个集成电路和电容等其他元件，再封成一个组件。MCM能有效提高组装密度。MCM多芯片已经有部分产品在应用，我们有理由相信MCM功能组件将成为进一步小型化的方向；
（6） WLP（Wafer Level Processing）晶圆级封装
直接在晶圆（硅片）上加工凸点的封装技术。综合了倒装芯片和SMT和BGA的成果，是IC器件进一步微型化。
（7） WLP （Wafer Level Processing）晶圆级封装
WLP是直接在晶圆（硅片）上加工凸点的封装技术。它综合了倒装芯片技术及SMT和BGA的成果，使IC器件进一步微型化。
（8） QFN（Quad Flat No-lead）四方形扁平无引线封装
又称LLP（Leadless Leadframe Package）无引线引线框架封装和MLF（Micro Leadless Frame）。这种封装的引线分布在元件的底部，体积小、重量轻，与QFP、SOP相比较占PCB面积更小，适合手机、PCD等便携式电子产品。QFN还可以将散热电极布置在元件的底面，有利于高密度散热。
（9） SMT与IC、SMT与高密度封装技术相结合推动封装技术向模块化系统化发展
超大规模集成电路、复合化片式元件、多层陶瓷基板技术和二维、三维立体组装等已采用，其占有率相继提高。通过在陶瓷、硅片、树脂基板内埋植R、C、L技术，制作集成无源元件（IPD），并且实现了CSP封装的集成无源元件。同时，还可以将上百个无源元件和有源元件集成到一个封装内，组成一个功能系统。25~15um薄芯片技术和薄型封装层叠技术组成三维立体组件，目前已经3芯片堆叠模块，8芯片、10芯片堆叠模块及三维晶圆堆叠正处在研发阶段。
另外，SOC（System-on-a-Chip）单片系统、微电子机械系统MEMS（Micro Electronics Mechanical System）等新型封装和器件也在开发并开始应用。
（10） 堆叠封装的最新动态
种类越来越多：SIP（System in a Package）系统级封装，是在一个封装中堆叠多个不同类型的芯片；MCP（Multi Chip Package）多芯片封装，侧重在一个芯片中堆叠多个芯片；CSMP（Chip Size Module Package）芯片尺寸模块封装，是强调无源元件与有源器件的堆叠，以获得模拟和数字功能的最优化；SCP（Stacked Chip Package，或SDP, Stacked Dices Package）芯片堆叠封装，SCP是强调2个以上芯片的堆叠；UT-SCSP（Ultra Thin-Stacked Chip Size Package）超薄堆叠芯片尺寸封装；SOC（System on Chip）单片系统；PIP/POP（Package in Package Stacking/Package on Package）封装堆叠封装，强调一个封装在另一个堆叠上的封装。
试产越来越大；高度越来越小；功能越来越多；应用越来越广。
3.2 SMC/SMD的基本要求
（1）SMC/SMD的基本要求
元器件的外形适合自动化表面贴装，元件的上表应易于使用真空吸嘴吸取，下表面具有使用胶黏剂的能力；
尺寸形状标准化，有良好的尺寸精度和互换性；
包装形式适合贴装机自动贴装要求；
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；
元器件的焊端或引脚的可焊性要符合要求，即235°C+-5°C，2s+-0.2s，或者230+-5°C，3s+-0.5s，焊端90%沾锡（无铅为250~255°C）。
符合再流焊和波峰焊的耐高温要求：再流焊无铅为260~270°C/10~15s
可承受有机溶剂的清洗。
（2）无铅对元器件的要求
无铅工艺对元器件封装、器件内部连接，以及焊端镀层都有专门的要求，传统有铅元器件主要面临高温和焊端无铅化的挑战。
A，高温对元器件封装体和器件内部连接可靠性的影响，元器件封装能否耐高温时必须考虑的问题；IC内部连接方法有金属球焊、超声压焊，还有倒装焊等，特别是BGA、CSP和组合复合元器件、模块等新型元器件，它们的内部连接用的是与表面组装相同的焊料，也是用的再流焊工艺，这样的元器件用于无铅焊接，那么内部的焊点与表面组装的焊点几乎同时再熔化、凝固一次，这对元器件的可靠性是非常有害的。
不同的元器件，其耐温模式是不一样的，有的是耐冲击不耐高温，有的是耐高温不耐冲击（升温或降温斜率太大会导致裂纹和开裂）。通常元器件厂家会给出含三个指标的耐温曲线：元件的耐热冲击性，即升温斜率°C/S，元件能承受的最高温度，元件能吸收的最大热容量（最高温度的耐受时间）。
B，无铅元件焊端表面镀层
无铅焊接对元器件焊端表面镀层的要求：无铅、抗氧化、耐高温260°C以上、与无铅焊料生产良好的界面合金。
无铅元件焊端表面镀层，美国和我国台湾多镀Sn和Sn/Ag/Cu的比较多，日韩种类较多，还没有完善的标准。
3.3. SMC的封装命名及标称
常用外形尺寸长度和宽度明明，来标志其外形大小，有公制和英制。
外形有矩形片式、圆柱形片式、复合型片式（电阻网络、电容网络、滤波器）、异性片式元件。

3.4. SMD的封装命名
SMD的封装是按照器件的外形命名的，
(插图)
3.5. SMC/SMD的焊端结构
（1）无引线片式SMC的焊端结构与焊端电极的形式
无引线片式SMC焊接端头电极一般为3层电镀金属电极，最内层为银—钯（厚），中间层为镍层，最外围铅锡，无铅采用纯锡或其他无铅合金。
（2）表面组装器件SMD的焊端结构
表面组装器件的焊端结构可分为羽翼形、J形、球形和无引线框架形。
羽翼形：SOT、SOP、QFP。
J行：SOJ、PLCC。
球形：BGA、CSP、Flip Chip。
无引线引线框架形：QFN。

3.6. SMC/SMD的包装类型
编带（纸带和塑料带，纸袋用于包装小尺寸的，塑料带用于各种片式的）、散装（片式无引线、无极性，多用于矩形、圆柱形电容、电阻）、管状包装（主要用于SOP、SOJ、PLCC、PLCC插座及异形元件）、托盘（共面性要求高或大尺寸，如QFP，窄间距SOP、BGA、CSP、PLCC、PLCC插座）。
3.7 表面组装元件（SMC）
（1）表面贴装电阻器；
（2）片式微调电位器；
（3）片式电容器
（4）片式电感器；
（5）片式变压器；也是一种电感器。
（6）表面贴装机电元件：表面贴装开关、表面贴装连接器、表面贴装继电器；

3.8. 表面组装器件（SMD）
（1）表面贴装半导体分立器件；
主要包括二极管、三极管和半导体特殊器件（如晶闸和场效应管）。
有几种封装类型：MELF（LL系列和DL系列）；片式（有J形和L形引脚）；SOT系列（SOT23、SOT89、SOT143等）；TOX系列（TO252）。
（2）集成电路简介
按照工艺和结构分：半导体、膜块、混合集成电路；
按集成度：小、中、大规模；
功能：数字电路、微处理器、存储器；
按照半导体工艺：双极型电路、CMOS电路、双极型MOS电路；
（3）集成电路的IC内部结构
（4）通孔插装IC器件的封装形式和引脚识别；
（5）表面贴装形式的集成电路SMD：SMD与通孔插装IC完全不同，引脚间距pitch小的多。封装形式有SOP、SOJ、PLCC、BGA、CSP、QFN等。
3.8.1 片式二极管
3.8.2 SOT系列片式晶体管
3.8.3 SOP（Small Outline Package）翼形小外形塑料封装：是由传统双列直插封装DIP转换过来的，是DIP的缩小型。
3.8.4 PQFP（Plastic Quad Flat Pack）翼形四边扁平封装器件
3.8.5 SOJ（Small Outline Integrated Circuit）J形引脚小外形集成电路：和SOP一样，也是DIP的缩小型。
3.8.6 PLCC （Plastic Leaded Chip Carriers）塑封有引脚芯片载体
PLCC与相同引脚数的QFP相比较，占PCB面积小，引脚不易变形。单由于J形引脚在器件四周底部位置，故检测和修板不方便。
3.8.7 LCCC陶瓷芯片载体：城堡形引脚。方形或矩形，价格昂贵，用于高可靠性的军用组件中。
3.8.8 BGA（Ball Grid Array）/CSP（Chip Scale Package）
PBGA=Plastic BGA
FC-PBGA
CBGA是为了解决PBGA吸潮性产生的
TBGA
3.8.9 PQFN （Plastic Quad Flat No-lead）方形扁平无引脚塑料封装
QFN方形扁平无引脚封装，是近几年推出的一种全新的封装类型。最初成为LLP（Leadless Leadframe Package）无引脚引线框架封装，也有称MLF（Micro Leadless Frame）微型无引脚框架封装的。现在大多数称为PQFN。
特点：无引脚、正方形或者矩形，封装底部中央位置有一个大面积的裸露焊盘，用来导热，围绕大焊盘的封装外围四周有实现电气连接的导电焊盘。
体积小、重量清、导电焊盘和散热焊盘在封装体的底部，因此对PCB焊盘设计、印刷网设计、焊膏印刷和表面贴装工艺提出了新的要求。焊后检查、返修也更复杂、难度更大一些。

3.9 SMC/SMD的运输和存储
运输条件
存储条件
静电敏感元件（SSD）的运输、存储、使用要求；
使用时遵循的原则：先用先到，先进先出。
3.10 湿度敏感器件MSD的管理、存储、使用要求
主要指非气密性器件。包括塑料封装、其他透水性聚合物封装、一般IC、芯片、电解电容、LED等。
潮湿敏感等级：1、2、2a、3、4、5、5a、6级、