《現(xiàn)代電子裝聯(lián)工藝基礎(chǔ)》課件第2章

第2章裝聯(lián)工藝流程2.1

THT與SMT技術(shù)2.2組裝類型2.3工藝流程2.4生產(chǎn)線組成

2.1THT與SMT技術(shù)

2.1.1THT技術(shù)

THT(通孔插裝技術(shù)）是一種將元器件的引腳直接插入到印刷電路板的金屬化焊接通孔中，再在電路板的引腳伸出面上進行焊接的裝聯(lián)技術(shù)。元器件的插裝可以采用自動化的設(shè)備進行，也可以采用手工進行。由THT所裝聯(lián)的元器件也稱為通孔插裝元件（ThroughHoleComponent，THC），一般是具有較長的引腳并適合于通孔插裝的電子元器件，如傳統(tǒng)的分立式晶體管、電阻、電容和雙列直插、針柵陣列封裝的集成電路等（如圖1.3所示）。

THT采用了“插裝-焊接”的工藝方法。插、焊過程所需要的各項技術(shù)、材料和裝備構(gòu)成了THT的主要內(nèi)容。具體包括：（1）工藝技術(shù)。工藝技術(shù)包括元器件引腳校直、折彎/剪腳、插裝、固定，組裝件焊接、焊后清洗及檢測與返修等技術(shù)。

（2）工藝材料。工藝材料包括焊接材料、助焊劑、清洗劑等。

（3）工藝裝備。工藝裝備包括元器件的自動插裝設(shè)備，組裝件的整體焊接設(shè)備（主要是波峰焊接爐）以及清洗、檢測和返修設(shè)備或工具等。

THT采用的焊接技術(shù)是波峰焊接技術(shù)。裝聯(lián)組件的底面（引腳伸出面）在通過波峰焊機的錫槽時，經(jīng)錫槽中的焊料波的沖刷完成焊接加熱和焊料填充，并待焊料冷卻后完成組件的焊接過程。圖2.1顯示了THT波峰焊與組裝件的局部示

意圖。

THT是一種較為傳統(tǒng)的裝聯(lián)工藝。在印刷電路板上需要預(yù)先打孔并對其進行金屬化處理是THT區(qū)別于SMT的顯著特征，此外,THT還具有焊點牢固、可手工操作,一般難以實現(xiàn)雙面組裝等特點。目前，國內(nèi)許多大型電子企業(yè)對THC的插裝仍多采取手工進行，真正使用自動插裝設(shè)備的并不多。圖2.1THT波峰焊及組裝件局部示意圖（a）THT波峰焊示意圖;（b）THT組裝件局部示意圖2.1.2SMT技術(shù)

SMT(表面組裝技術(shù)）是一種將待裝聯(lián)元器件直接貼、焊在印刷電路板的焊盤表面上的裝聯(lián)技術(shù)。SMT的組裝過程是：首先在印刷電路板的焊盤（Pad）表面涂布焊錫膏，再將元器

件的金屬化端子或引腳準確貼放到焊盤的錫膏上，然后將印刷電路板與元器件一起放入回流焊爐中整體加熱至焊錫膏熔化，經(jīng)冷卻、錫膏焊料固化后便實現(xiàn)了元器件與印刷電路之間的機械和電氣連接。

SMT采用的是“貼放-焊接”的工藝方法。貼、焊過程所需要的各項技術(shù)、材料和裝備構(gòu)成了SMT的主要內(nèi)容。具體包括：

（1）工藝技術(shù)。工藝技術(shù)包括焊料涂布、元器件貼放、組裝件焊接、焊后清洗、檢測與返修等各項技術(shù)。

（2）工藝材料。工藝材料包括焊錫膏等焊接材料和工藝性的輔助材料,如助焊劑、粘接劑、清洗劑等。

（3）工藝裝備。工藝裝備包括焊料的涂布設(shè)備（錫膏印刷機、印刷模板）、元器件的貼放設(shè)備（主要是貼片機）、組裝件的整體焊接設(shè)備（回流焊爐）以及清洗、檢測和返修設(shè)備或工具等。由于SMT廣泛采用了整體回流焊接技術(shù)進行組件焊接，因此回流焊接技術(shù)是SMT的一項關(guān)鍵技術(shù)。同時，隨著阻容元件的小型化發(fā)展和IC器件引腳的不斷增多、間距越來越小，使得高精度、高速度的元器件自動貼放設(shè)備也成為了SMT的一項關(guān)鍵技術(shù)裝備。圖2.2顯示了SMT回流焊與組裝件的局部示意圖。PCB上無需打孔、元器件直接貼放在焊盤表面是其顯著特點。圖2.2SMT回流焊與組裝件的局部示意圖由SMT組裝的產(chǎn)品稱為表面組裝件（SurfaceMountAssembly，SMA）。由SMT組裝的元器件也稱為表面貼裝元器件，并把各種無源元件(如電阻、電容等)稱為表面貼裝元件（SurfaceMountComponent，SMC），把有源器件(如各種形式的集成電路)稱為表面貼裝器件（SurfaceMountDevice，SMD）。表面貼裝元器件特指那些焊端或引腳制作在同一平面并適合表面組裝工藝裝聯(lián)的電子元器件，其外形有矩形片式、圓柱形和各種異形結(jié)構(gòu)等，如圖1.4所示。由于元器件的外形尺寸有所減小,IC集成度有所提高以及可以雙面組裝，因此與THT相比，SMT的組裝密度較高、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)更為緊湊。同時，由于采用的貼、焊方式減少了引線的寄生電容和電感，使產(chǎn)品的高頻特性更好。此外，SMT的生產(chǎn)成本可降低30％以上，并適合自動化生產(chǎn)。因此在目

前的國內(nèi)外電子行業(yè)中，普遍采用了SMT生產(chǎn)工藝，其產(chǎn)品裝聯(lián)生產(chǎn)線的主體都是由SMT設(shè)備組成的。2.1.3混裝技術(shù)

簡單地說，混裝技術(shù)就是將SMT與THT結(jié)合起來使用的技術(shù)形式，主要用于包含表面貼裝元器件與通孔插裝元器件的裝聯(lián)場合。因此，混裝工藝的主要內(nèi)容也是由SMT和THT的內(nèi)容共同組成的。顯然，混裝組件一般都包含SMC/SMD和THC兩類元器件，其電路板上也需要有一部分的金屬化通孔以適應(yīng)THC的插裝要求出于對組件成本和許多元器件功率等參數(shù)方面的考慮，目前仍有許多電子產(chǎn)品組件同時使用THC和SMC/SMD兩種類型的元器件，因此，混裝技術(shù)也是當前實際生產(chǎn)的主要工藝，國內(nèi)絕大多數(shù)電子企業(yè)都采用這種裝聯(lián)工藝形式。THC元件以人工插裝為主，而SMD/SMC則以自動貼裝為主，最后再采用波峰焊或回流焊進行整體焊接。

原則上講，兩種工藝混合甚至重復(fù)使用可以演變出多種裝聯(lián)工藝流程。因此，在實際應(yīng)用中，應(yīng)當根據(jù)所使用的元器件、電路板類型和產(chǎn)品的功能要求，綜合考慮現(xiàn)有的設(shè)備特點、生產(chǎn)組織和成本控制等因素，在裝聯(lián)設(shè)計的指導下制定出合理的裝聯(lián)工藝流程。2.2組裝類型

通過裝聯(lián)所形成的電路模塊一般稱為組裝件或裝聯(lián)組件，簡稱組件。根據(jù)裝聯(lián)對象的類型和裝聯(lián)方式，組裝件主要分為三種類型。

1.完全由THC組裝的組件（TypeⅠ）

TypeⅠ型組件是傳統(tǒng)的通孔插裝組件，在目前先進的電子產(chǎn)品中基本已被淘汰。它一般采取單面裝聯(lián)方式，并將元器件布置于PCB的正面，即元件布置面(背面是電路走線面），其裝聯(lián)組件如圖2.3所示。這類組件有時也在背面插裝少量的THC，但多用手工進行補裝。

TypeⅠ型裝聯(lián)組件主要采用THT工藝進行裝聯(lián)。圖2.3TypeⅠ型裝聯(lián)組件

2.完全由SMC/SMD組裝的組件（TypeⅡ）

TypeⅡ型組件是典型的SMT裝聯(lián)組件。它能充分利用SMC/SMD的小型化特點和雙面PCB的安裝空間實現(xiàn)組裝密度的最大化，因此是密集型、小型化電子產(chǎn)品的主要裝聯(lián)形式。根據(jù)元器件是貼裝在印刷電路板的同一面還是正反兩面，又可分為單面組裝和雙面組裝兩種方式（見圖2.4）。

TypeⅡ型裝聯(lián)組件主要采用SMT工藝進行裝聯(lián)。圖2.4TypeⅡ型裝聯(lián)組件（a）單面組裝;（b）雙面組裝

3.由THC、SMC/SMD共同組裝的組件（TypeⅢ）

TypeⅢ型組件也被稱為混裝組件，是目前廣泛使用的組裝形式。它充分地利用了雙面PCB的安裝空間和THC價格低廉、可以手工插裝的特點，是提高組裝密度、降低產(chǎn)品成本與設(shè)備投資的一種有效方法。

TypeⅢ型組件同樣有單面組裝和雙面組裝兩種方式。圖2.5顯示的是TypeⅢ雙面裝聯(lián)組件。一般情況下，SMD須與THC安裝在PCB的正面，這主要是避免多引腳封裝的SMD直接經(jīng)歷波峰焊的波峰沖刷，從而避免由此引起的焊接“橋接”和器件封裝體被焊劑沿引腳浸入而導致的腐蝕問題等。如果需要雙面組裝的話,只有分立片式元件SMC可被安裝在PCB的背面，并且要經(jīng)受波峰焊焊料的沖刷。

TypeⅢ型裝聯(lián)組件一般采用THT和SMT的混合工藝進行組裝。圖2.5TypeⅢ型雙面裝聯(lián)組件2.3工藝流程

組件的裝聯(lián)類型確定之后，就可以根據(jù)生產(chǎn)線條件選擇具體的裝聯(lián)工藝流程。一般來說，不同組件類型對應(yīng)有不同的裝聯(lián)流程，同一組件類型有時也可采用不同的工藝流程，因此，實際采用的工藝流程常有多種可供選擇。根據(jù)組裝類型，可將常用的工藝流程分為三種，分別說明如下。

1.TypeⅠ型組件的裝聯(lián)工藝流程

TypeⅠ型組件仍采用傳統(tǒng)的THT工藝組裝，其典型的工藝流程如圖2.6所示。通常，返修工作只在發(fā)生組裝缺陷時才會進行，一般采用手工作業(yè)的方式進行返修。元器件的插裝一般按軸向引腳（如電阻）、徑向引腳（如立式電容）和異型件的順序進行。圖2.6TypeⅠ型組件的裝聯(lián)工藝流程

2.TypeⅡ型組件的裝聯(lián)工藝流程

TypeⅡ型組件采用典型的SMT工藝組裝。根據(jù)是單面組裝還是雙面組裝，又分為兩種具體的工藝流程，如圖2.7所示。在圖2.7(b)所示的雙面組裝流程中，傳送帶首先將PCB的正面向上送入錫膏印刷機，經(jīng)錫膏印刷、點膠、貼片后進行回流焊，完成PCB正面的裝聯(lián)工序；然后翻板，將PCB的背面向上再送到生產(chǎn)線上，經(jīng)錫膏印刷、貼片和回流焊后完成對PCB另一面的裝聯(lián)工序;最后再對組件進行清洗。圖2.7TypeⅡ型組件的裝聯(lián)工藝流程（a）單面組裝工藝流程;（b）雙面組裝工藝流程圖2.8顯示的是單面組裝的典型工藝流程。有時在貼片之后還要增加一道烘干工序，以使焊錫膏適當?shù)毓袒哉忱卧骷?，避免在后續(xù)工序（如回流焊）中因振動等原因造成元器件錯位。采用免清洗焊劑可以免除清洗工序。雙面組裝時，貼放較重的大型器件之前需要在PCB對應(yīng)焊盤之間點膠（但需避免膠點漫流到焊盤上），貼放后還要進行烘膠固化。這樣在翻板后進行第二次回流焊時，較重的器件因膠的粘接作用就不會掉落下來，已焊接在正面的較輕元器件則由于熔融焊料的表面張力作用同樣也不會掉落下來（但焊接不良時也可能掉下）。否則，一般推薦先將貼裝有較輕元器件的一面進行回流，然后再翻板并裝焊有大型元器件的一面。圖2.8TypeⅡ型單面組裝工藝流程(a)印刷錫膏;(b)貼放元器件;(c)回流焊接;(d)清洗焊劑為了避免兩次回流焊，雙面組裝時也可以考慮在錫膏印刷后點膠、貼片，利用貼片膠的粘接作用將第一面上的元器件粘結(jié)在PCB焊盤上，然后翻板進行第二面元器件貼放，最后整體進行回流焊接。這種方法的好處是省去了一道回流工序，并有效地避免了底面上元器件的掉落。但如果第二面的錫膏印刷有誤或元器件貼放不當，則可能需要將整個板面清洗后重新回流。

由此也可以看出，產(chǎn)品的裝聯(lián)工藝流程可以是多種多樣的。具體選擇哪一種流程應(yīng)根據(jù)組件的具體情況和生產(chǎn)條件來安排。

3.TypeⅢ型組件的裝聯(lián)工藝流程

TypeⅢ型組件包含了THC和SMC/SMD等兩種類型的元器件，因此這類組裝是典型的混裝工藝。根據(jù)表面貼裝元器件類型的不同，又可細分出以下兩種工藝流程。

1)含SMC的裝聯(lián)工藝流程

當僅有片式SMC組件時，一般采用“貼、插＋波峰焊”工藝。根據(jù)實際的需要，可選擇使用雙面組裝或單面組裝。

在雙面組裝時，THC安裝在PCB的正面，SMC則可安裝在PCB的正反兩面。根據(jù)是否采用自動插裝機，其典型工藝流程又可分為圖2.9中所示的兩種。圖2.10顯示的是采用手工插裝時的操作流程。圖2.9含SMC的裝聯(lián)工藝流程（SMC貼放在背面時）（a）采用自動插裝機的工藝流程;（b）采用手工插裝的工藝流程圖2.10TypeⅢ型雙面組裝手工插裝的操作流程（THC＋SMC型）(a)點膠;(b)貼片、固膠;(c)翻板、插件;(d)波峰焊接;(e)清洗焊劑在單面組裝時，元器件均布置在PCB的正面，其裝聯(lián)工藝流程可歸入圖2.11(a)所示的一類進行。

2)含SMD的裝聯(lián)工藝流程

當含有SMD組件時，一般采用“回流＋波峰焊”工藝。

根據(jù)是單面組裝還是雙面組裝，其工藝流程如圖2.11所示。當THC插裝量不大時，也可在SMC/SMD雙面組裝之后再手工補裝THC，圖2.12顯示的是這一操作過程。圖2.11含SMD的裝聯(lián)工藝流程（a）單面組裝工藝流程;（b）雙面組裝工藝流程圖2.12TypeⅢ型雙面組裝操作流程（THC＋SMC/SMD型）（a）印刷錫膏;（b）貼放元器件;（c）回流焊接;（d）翻板、點膠（e）貼片、固膠;（f）翻板、插件;（g）波峰焊接2.4生產(chǎn)線組成

工藝屬于企業(yè)的技術(shù)資源和生產(chǎn)要素，它在總體上構(gòu)成了企業(yè)的工藝布局，