1、电子产品工艺之装配焊接技术模板思索题：1、试简述表面安装技术产生背景。答：从20世纪50年代半导体器件应用于实际电子整机产品，并在电路中逐步替换传统电子管开始，到60年代中期，大家针对电子产品普遍存在笨、重、厚、大，速度慢、功效少、性能不稳定等问题，不停地向相关方面提出意见，迫切期望电子产品设计、生产厂家能够采取有效方法，立即克服这些弊端。工业发达国家电子行业企业为了含有新竞争实力，使自己产品能够适适用户需求，在很短时间内就达成了基础共识必需对当初电子产品在PCB通孔基板上插装电子元器件方法进行革命。为此，各国纷纷组织人力、物力和财力，对电子产品存在问题进行针对性攻关。经过一段艰苦搜索研制过程
2、，表面安装技术应运而生了。 试简述表面安装技术发展简史。答：表面安装技术是由组件电路制造技术发展起来。早在1957年，美国就制成被称为片状元件（Chip Components）微型电子组件，这种电子组件安装在印制电路板表面上；20世纪60年代中期，荷兰飞利浦企业开发研究表面安装技术（SMT）取得成功，引发世界各发达国家极大重视；美国很快就将SMT使用在IBM 360电子计算机内，稍后，宇航和工业电子设备也开始采取SMT；1977年6月，日本松下企业推出厚度为12.7mm（0.5英寸）、取名叫“Paper”超薄型收音机，引发轰动效应，当初，松下企业把其中所用片状电路组件以“混合微电子电路（HIC
3、，Hybrid Microcircuits）”命名；70年代末，SMT大量进入民用消费类电子产品，并开始有片状电路组件商品供给市场。进入80年代以后，因为电子产品制造需要，SMT作为一个新型装配技术在微电子组装中得到了广泛应用，被称之为电子工业装配革命，标志着电子产品装配技术进入第四代，同时造成电子装配设备第三次自动化高潮。SMT发展历经了三个阶段： 第一阶段（19701975年）这一阶段把小型化片状元件应用在混合电路（中国称为厚膜电路）生产制造之中。 第二阶段（19761985年）这一阶段促进了电子产品快速小型化，多功效化；SMT自动化设备大量研制开发出来。 第三阶段（1986现在）关键目标
4、是降低成本，深入改善电子产品性能-价格比；SMT工艺可靠性提升。2、试比较 SMT 和通孔基板式电路板安装差异。SMT 有何优越性？答：通孔基板式印制板装配技术（THT），其关键特点是在印制板上设计好电路连接导线和安装孔，将传统元器件引线穿过电路板上通孔以后，在印制板另一面进行焊接，装配成所需要电路产品。采取这种方法，因为元器件有引线，当电路密集到一定程度以后，就无法处理缩小体积问题了。同时，引线间相互靠近造成故障、引线长度引发干扰也难以排除。表面安装技术，是指把片状结构元器件或适合于表面安装小型化元器件，根据电路要求放置在印制板表面上，用再流焊或波峰焊等焊接工艺装配起来，组成含有一定功效电子
5、部件装配技术。SMT和THT元器件安装焊接方法区分图所表示。表面安装技术和通孔插装元器件方法相比，含有以下优越性： 实现微型化。表面安装技术组装电子部件，其几何尺寸和占用空间体积比通孔插装元器件小得多，通常可减小6070，甚至可减小90。重量减轻60%90%。 信号传输速度高。结构紧凑、安装密度高，在电路板上双面贴装时，组装密度能够达成5.520个焊点/cm2，因为连线短、传输延迟小，可实现高速度信号传输。同时，愈加耐振动、抗冲击。这对于电子设备超高速运行含有重大意义。 高频特征好。因为元器件无引线或短引线，自然消除了前面提到射频干扰，减小了电路分布参数。 有利于自动化生产，提升成品率和生产效
6、率。因为片状元器件外形尺寸标准化、系列化及焊接条件一致性，使表面安装技术自动化程度很高。因为焊接过程造成元器件失效将大大降低，提升了可靠性。 材料成本低。现在，除了少许片状化困难或封装精度尤其高品种，因为生产设备效率提升和封装材料消耗降低，绝大多数SMT元器件封装成本已经低于一样类型、一样功效THT元器件，随之而来是SMT元器件销售价格比THT元器件更低。 SMT技术简化了电子整机产品生产工序，降低了生产成本。在印制板上安装时，元器件引线不用整形、打弯、剪短，所以使整个生产过程缩短。一样功效电路加工成本低于通孔插装方法，通常可使生产总成本降低3050%。3、试分析表面安装元器件有哪些显著特点。
7、答：表面安装元器件也称作贴片式元器件或片状元器件，它有两个显著特点： 在SMT元器件电极上，有些焊端完全没有引线，有些只有很短小引线；相邻电极之间距离比传统双列直插式集成电路引线间距（2.54mm）小很多，现在引脚中心间距最小已经达成0.3mm。在集成度相同情况下，SMT元器件体积比传统元器件小很多；或说，和一样体积传统电路芯片比较，SMT元器件集成度提升了很多倍。 SMT元器件直接贴装在印制电路板表面，将电极焊接在和元器件同一面焊盘上。这么，印制板上通孔只起到电路连通导线作用，孔直径仅由制作印制电路板时金属化孔工艺水平决定，通孔周围没有焊盘，使印制电路板布线密度大大提升。4、试写出 SMC
8、元件小型化进程。答：系列型号发展改变也反应了SMC元件小型化进程：5750（2220）4532（1812）3225（1210）3216（1206）2520（1008）（0805）1608（0603）1005（0402）0603（0201）。试写出下列 SMC 元件长和宽（毫米）：1206、0805、0603、0402答： 1206：L=1.2 mm ， W=0.6 mm ；0805： L=0.8 mm ， W=0.5 mm ；0603： L=0.6 mm ， W=0.3 mm ；0402： L=0.4 mm ， W=0.2 mm 。 试说明下列 SMC 元件含义： 3216 C ， 3216
9、R 。答： 3216 C 是 3216 系列电容器； 3216 R是 3216 系列电阻器 试写出常见经典 SMC 电阻器关键技术参数。答：以下表：系列型号321616081005阻值范围（）0.39 10M2.210M110M1010M许可偏差（）1，2，51，2，52，52，5额定功率（W ）1/4，1/81/101/161/16最大工作电压（V）2001505050工作温度范围/额定温度（）-55+125/7055+125/70-55+125/70-55+125/70 片状元器件有哪些包装形式？答：片状元器件能够用三种包装形式提供给用户：散装、管状料斗和盘状纸编带。 试叙述经典SMD有源
10、器件从二端到六端器件功效。（答案略） 试叙述SMD集成电路封装形式。并注意搜集新出现封装形式。答： SO（Short Out-line）封装引线比较少小规模集成电路大多采取这种小型封装。 QFP（Quad Flat Package）封装矩形四边全部有电极引脚SMD集成电路叫做QFP封装，其中PQFP（Plastic QFP）封装芯片四角有突出（角耳），薄形TQFP封装厚度已经降到1.0mm或0.5mm。QFP封装也采取翼形电极引脚形状。 LCCC（Leadless Ceramic Chip Carrier）封装这是SMD集成电路中没有引脚一个封装，芯片被封装在陶瓷载体上，无引线电极焊端排列在封
11、装底面上四边，电极数目为18156个，间距1.27mm。 PLCC（Plastic Leaded Chip Carrier）封装这也是一个集成电路矩形封装，它引脚向内钩回，叫做钩形（J形）电极，电极引脚数目为1684个，间距为1.27mm。5、 请说明集成电路DIP封装结构含有哪些特点？有哪些结构形式？答：双列直插封装（DIP）结构含有以下特点： 适合在印制电路板上通孔插装； 轻易进行印制电路板设计布线； 安装操作方便。DIP封装有很多个结构形式，比如多层/单层陶瓷双列直插式、引线框架式（包含玻璃陶瓷封接式、塑料包封结构式、陶瓷低熔玻璃封装式）等。 请总结归纳QFP、BGA、CSP、MCM等封
12、装方法各自特点。答：QFP封装芯片通常全部是大规模集成电路，在商品化QFP芯片中，电极引脚数目最少有20脚，最多可能达成300脚以上，引脚间距最小是0.4mm（最小极限是0.3mm），最大是1.27mm。BGA封装最大优点是I/O电极引脚间距大，经典间距为1.0、1.27和1.5mm（英制为40、50和60mil），贴装公差为0.3mm。用一般多功效贴装机和再流焊设备就能基础满足BGA组装要求。BGA尺寸比相同功效QFP要小得多，有利于PCB组装密度提升。采取BGA使产品平均线路长度缩短，改善了组件电气性能和热性能；另外，焊料球高度表面张力造成再流焊时器件自校准效应，这使贴装操作简单易行，降低
13、了精度要求，贴装失误率大幅度下降，显著提升了组装可靠性。CSP：1994年7月，日本三菱电气企业研究出一个新封装结构，封装外形尺寸只比裸芯片稍大一点，芯片面积/封装面积=1:1.1。也能够说，单个IC芯片有多大，它封装尺寸就多大。这种封装形式被命名为芯片尺寸封装（CSP，Chip Size Package或Chip Scale Package）。CSP封装含有以下特点：满足大规模集成电路引脚不停增加需要；处理了集成电路裸芯片不能进行交流参数测试和老化筛选问题；封装面积缩小到BGA1/41/10，信号传输延迟时间缩到极短。MCM封装：最近，一个新封装方法正在研制过程中：在还不能实现把多个芯片集成
14、到单一芯片上、达成更高集成度之前，能够将高集成度、高性能、高可靠CSP芯片和专用集成电路芯片组合在高密度多层互联基板上，封装成为含有多种完整功效电子组件、子系统或系统。能够把这种封装方法简单地了解为集成电路二次集成，所制造器件叫做多芯片组件（MCM，Multi Chip Model），它将对现代计算机、自动化、通信等领域产生重大影响。MCM有以下特点：集成度高，通常是LSI/VLSI器件，MCM封装使电信号延迟时间缩短，易于实现传输高速化。MCM封装基板有三种类型：第一个是环氧树脂PCB基板，安装密度低，成本也比较低；第二种由精密多层布线陶瓷烧结基板组成，已经用厚膜工艺把电阻等元件制作在板上，
15、安装密度比较高，成本也高；第三种是采取半导体工艺和薄膜工艺制造半导体硅片多层基板。就MCM封装结果来说，通常基板层数4层，I/O引脚数100，芯片面积占封装面积20%以上。MCM能有效缩小电子整机和组件产品尺寸，通常能使体积减小1/4，重量减轻1/3。可靠性大大提升。6、 试说明三种SMT装配方案及其特点。答： 第一个装配结构：全部采取表面安装印制板上没有通孔插装元器件，多种SMD和SMC被贴装在电路板一面或两侧。 第二种装配结构：双面混合安装在印制电路板A面（也称“元件面”）上，现有通孔插装元器件，又有多种SMT元器件；在印制板B面（也称“焊接面”）上，只装配体积较小SMD晶体管和SMC元件
16、。 第三种装配结构：两面分别安装在印制板A面上只安装通孔插装元器件，而小型SMT元器件贴装在印制板B面上。第一个装配结构能够充足表现出SMT技术优势，这种印制电路板最终将会价格最廉价、体积最小。但很多教授仍然认为，后两种混合装配印制板也含有很好前景，因为它们不仅发挥了SMT贴装优点，同时还能够处理一些元件至今不能采取表面装配形式问题。从印制电路板装配焊接工艺来看，第三种装配结构除了要使用贴片胶把SMT元器件粘贴在印制板上以外，其它和传统通孔插装方法区分不大，尤其是能够利用现在已经比较普及波峰焊设备进行焊接，工艺技术上也比较成熟；而前两种装配结构通常全部需要添加再流焊设备。 试叙述SMT印制板波
17、峰焊接工艺步骤。答： 试叙述SMT印制板再流焊工艺步骤。答： 请说明再流焊工艺焊料供给方法。答：在再流焊工艺中，将焊料施放在焊接部位关键方法有焊膏法、预敷焊料法和预形成焊料法。 焊膏法：焊膏法将焊锡膏涂敷到PCB板焊盘图形上，是再流焊工艺中最常见方法。焊膏涂敷方法有两种：注射滴涂法和印刷涂敷法。注射滴涂法关键应用在新产品研制或小批量产品生产中，能够手工操作，速度慢、精度低但灵活性高。印刷涂敷法又分直接印刷法（也叫模板漏印法或漏板印刷法）和非接触印刷法（也叫丝网印刷法）两种类型，直接印刷法是现在高级设备广泛应用方法。 预敷焊料法：预敷焊料法也是再流焊工艺中常常使用施放焊料方法。在一些应用场所，能
18、够采取电镀法和熔融法，把焊料预敷在元器件电极部位细微引线上或是PCB板焊盘上。在窄间距器件组装中，采取电镀法预敷焊料是比较适宜，但电镀法焊料镀层厚度不够稳定，需要在电镀焊料后再进行一次熔融。经过这么处理，能够取得稳定焊料层。 预形成焊料法：预形成焊料是将焊料制成多种形状，如片状、棒状、微小球状等预先成形焊料，焊料中可含有助焊剂。这种形式焊料关键用于半导体芯片键合部分、扁平封装器件焊接工艺中。7、 请说明SMT中元器件贴片机关键结构。答：贴片机基础结构包含设备本体、片状元器件供给系统、印制板传送和定位装置、贴装头及其驱动定位装置、贴装工具（吸嘴）、计算机控制系统等。贴片机设备本体是用来安装和支撑
19、贴装机底座，通常采取质量大、振动小、有利于确保设备精度铸铁件制造。贴装头也叫吸放头，是贴装机上最复杂、最关键部分，它相当于机械手，它动作由拾取贴放和移动定位两种模式组成。第贴装前，将多种类型供料装置分别安装到对应供料器支架上。伴随贴装进程，装载着多个不一样元器件散装料仓水平旋转，把立即贴装那种元器件转到料仓门下方，便于贴装头拾取电路板定位系统能够简化为一个固定了电路板X-Y二维平面移动工作台。计算机控制系统是指挥贴片机进行正确有序操作关键，现在大多数贴片机计算机控制系统采取Windows界面。能够经过高级语言软件或硬件开关，在线或离线编制计算机程序并自动进行优化，控制贴片机自动工作步骤。 请对
20、贴片机四种工作类型进行分析和对比。答：贴片机有四种类型：次序式、同时式、流水作业式和次序同时式。次序式贴装机是由单个贴装头次序地拾取多种片状元器件，固定在工作台上电路板，由计算机进行控制作X-Y方向上移动，使板上贴装元器件位置恰在贴装头下面。同时式贴装机，也叫多贴装头贴片机，是指它有多个贴装头，分别从供料系统中拾取不一样元器件，同时把它们贴放到电路基板不一样位置上。流水作业式贴装机，是指由多个贴装头组合而成流水线式机型，每个贴装头负责贴装一个或在电路板上某一部位元器件，见图6.25 (a)。这种机型适适用于元器件数量较少小型电路。次序同时式贴装机，则是次序式和同时式两种机型功效组合。片状元器件
21、放置位置，能够经过电路板作X-Y方向上移动或贴装头作X-Y方向上移动来实现，也能够经过二者同时移动实施控制。 在确保贴片质量前提下，贴片应该考虑哪些原因？答：要确保贴片质量，应该考虑三个要素：贴装元器件正确性、贴装位置正确性和贴装压力（贴片高度）适度性。 元器件类型、型号、标称值和极性等特征标识，全部应该符合产品装配图和明细表要求。贴装元器件焊端或引脚上大于1/2厚度要浸入焊膏，通常元器件贴片时，焊膏挤出量应小于0.2mm；窄间距元器件焊膏挤出量应小于0.1mm。元器件焊端或引脚均应该尽可能和焊盘图形对齐、居中。因为再流焊时自定位效应，元器件贴装位置许可一定偏差。 元器件贴装压力（贴片高度）元
22、器件贴装压力要适宜，假如压力过小，元器件焊端或引脚就会浮放在焊锡膏表面，使焊锡膏不能粘住元器件，在传送和再流焊过程中可能会产生位置移动。假如元器件贴装压力过大，焊膏挤出量过大，轻易造成焊锡膏外溢粘连，使再流焊时产生桥接，同时也会造成器件滑动偏移，严重时会损坏器件。 依据SMT在中国发展水平，应选择何种贴片机？答：在选购贴片机时，必需考虑其贴装速度、贴装精度、反复精度、送料方法和送料容量等指标，使它既符合目前产品要求，又能适应近期发展需要。假如对贴片机性能有比较深入了解，就能够在购置设备时取得更高性能-价格比。比如，要求贴装通常片状阻容元件和小型平面集成电路，则能够选购一台多贴装头贴片机；假如还
23、要贴装引脚密度更高PLCC/QFP器件，就应该选购一台含有视觉识别系统贴片机和一台用来贴装片状阻容元件一般贴片机，配合起来使用。供料系统能够依据使用片状元器件种类来选定，尽可能采取盘状纸带式包装，方便提升贴片机工作效率。假如企业生产SMT电子产品刚刚起步，应该选择一个由主机加上很多选件组成中、小型贴片机系统。主机基础性能好，价格不太高，能够依据需要选购多个附件，组成适应不一样产品需要多功效贴片机。 试叙述SMT维修工作站配置及用途。答：对采取SMT工艺电路板进行维修，或对品种改变多而批量不大产品进行生产时候，SMT维修工作站能够发挥很好作用。维修工作站实际是一个小型化贴片机和焊接设备组合装置，
24、但贴装、焊接片状元器件速度比较慢。大多维修工作站装备了高分辨率光学检测系统和图像采集系统，操作者能够从监视器屏幕上看到放大电路焊盘和元器件电极图像，使元器件能够高精度地定位贴装。高级维修工作站甚至有两个以上摄像镜头，能够把从不一样角度摄取画面叠加在屏幕上。操作者能够看着屏幕仔细调整贴装头，让两幅画面完全重合，实现多引脚SOJ、PLCC、QFP、BGA、CSP等器件在电路板上正确定位。SMT维修工作站全部备有和多种元器件规格相配红外线加热炉、电热工具或热风焊枪，不仅能够用来拆焊那些需要更换元器件，还能熔融焊料，把新贴装元器件焊接上去。 试说明SMT装配过程中粘合剂涂敷工序在工艺步骤中位序。答：S
25、MT装配有两种焊接工艺，在不一样工艺中，粘合剂涂敷工序在工艺步骤中位序不一样，下面把两种工艺步骤全部画出来，能够清楚看到粘合剂涂敷工序在工艺步骤中位序。SMT印制板波峰焊工艺步骤SMT印制板再流焊工艺步骤8、 什么叫气泡遮蔽效应？什么叫阴影效应？SMT采取哪些新型波峰焊接技术？答：气泡遮蔽效应。在焊接过程中，助焊剂或SMT元器件粘贴剂受热分解所产生气泡不易排出，遮蔽在焊点上，可能造成焊料无法接触焊接面而形成漏焊； 阴影效应。印制板在焊料熔液波峰上经过时，较高SMT元器件对它后面或相邻较矮SMT元器件周围死角产生阻挡，形成阴影区，使焊料无法在焊接面上漫流而造成漏焊或焊接不良。为克服这些SMT焊接
26、缺点，除了采取再流焊等焊接方法以外，已经研制出很多新型或改善型波峰焊设备，有效地排除了原有缺点，发明出空心波、组合空心波、紊乱波、旋转波等新波峰形式。新型波峰焊机按波峰形式分类，能够分为单峰、双峰、三峰和复合峰四种波峰焊机。 请说明双波峰焊接机特点。答： 双波峰焊机是SMT时代发展起来改善型波峰焊设备，尤其适合焊接那些THTSMT混合元器件电路板。双波峰焊机焊料波型图所表示，使用这种设备焊接印制电路板时，THT元器件要采取“短脚插焊”工艺。电路板焊接面要经过两个熔融铅锡焊料形成波峰：这两个焊料波峰形式不一样，最常见波型组合是“紊乱波”“宽平波”，“空心波”“宽平波”波型组合也比较常见；焊料熔液
27、温度、波峰高度和形状、电路板经过波峰时间和速度这些工艺参数，全部能够经过计算机伺服控制系统进行调整。空心波顾名思义，空心波特点是在熔融铅锡焊料喷嘴出口设置了指针形调整杆，让焊料熔液从喷嘴两边对称窄缝中均匀地喷流出来，使两个波峰中部形成一个空心区域，而且两边焊料熔液喷流方向相反。因为空心波伯努利效应（Bernoulli Effect，一个流体动力学效应），它波峰不会将元器件推离基板，相反使元器件贴向基板。空心波波型结构，能够从不一样方向消除元器件阴影效应，有极强填充死角、消除桥接效果。它能够焊接SMT元器件和引线元器件混合装配印制电路板，尤其适合焊接极小元器件，即使是在焊盘间距为0.2mm高密度
28、PCB上，也不会产生桥接。空心波焊料熔液喷流形成波柱薄、截面积小，使PCB基板和焊料熔液接触面减小，不仅有利于助焊剂热分解气体排放，克服了气体遮蔽效应，还降低了印制板吸收热量，降低了元器件损坏概率。紊乱波在双波峰焊接机中，用一块多孔平板去替换空心波喷口指针形调整杆，就能够取得由若干个小子波组成紊乱波。看起来像平面涌泉似紊乱波，也能很好地克服通常波峰焊遮蔽效应和阴影效应。宽平波在焊料喷嘴出口处安装了扩展器，熔融铅锡熔液从倾斜喷嘴喷流出来，形成偏向宽平波（也叫片波）。逆着印制板前进方向宽平波流速较大，对电路板有很好擦洗作用；在设置扩展器一侧，熔液波面宽而平，流速较小，使焊接对象能够取得很好后热效应
29、，起到修整焊接面、消除桥接和拉尖、丰满焊点轮廓效果。 请叙述红外线再流焊工艺步骤和技术关键点。答：在设备隧道式炉膛内，通电陶瓷发烧板（或石英发烧管）辐射出远红外线，热风机使热空气对流均匀，让电路板随传动机构直线匀速进入炉膛，次序经过预热、焊接和冷却三个温区。在预热区里，PCB在100160温度下均匀预热23min，焊膏中低沸点溶剂和抗氧化剂挥发，化成烟气排出；同时，焊膏中助焊剂浸润焊接对象，焊膏软化塌落，覆盖了焊盘和元器件焊端或引脚，使它们和氧气隔离；而且，电路板和元器件得到充足预热，以免它们进入焊接区因温度忽然升高而损坏。在焊接区，温度快速上升，比焊料合金熔点高2050，漏印在印制板焊盘上膏
30、状焊料在热空气中再次熔融，浸润焊接面，时间大约3090s。当焊接对象从炉膛内冷却区经过，使焊料冷却凝固以后，全部焊点同时完成焊接。下图是红外线再流焊机外观和工作原理示意图。 红外线再流焊技术关键点是速度和温度曲线控制，二者合理匹配。 请叙述汽相再流焊工艺过程。答：把介质饱和蒸气转变成为相同温度（沸点温度）下液体，释放出潜热，使膏状焊料熔融浸润，从而使电路板上全部焊点同时完成焊接。这种焊接方法介质液体要有较高沸点，有良好热稳定性，不自燃。下图是气相再流焊设备工作原理示意图。9、 涂敷贴片胶有多个方法？请具体说明。答：涂敷贴片胶到电路板上常见方法有点滴法、注射法和丝网印刷法。点滴法。这种方法说来简
31、单，是用针头从容器里蘸取一滴贴片胶，把它点涂到电路基板焊盘或元器件焊端上。点滴法只能手工操作，效率很低，要求操作者很细心，因为贴片胶量不轻易掌握，还要尤其注意避免涂到元器件焊盘上造成焊接不良。注射法。这种方法既能够手工操作，又能够使用设备自动完成。手工注射贴片胶，是把贴片胶装入注射器，靠手推力把一定量贴片胶从针管中挤出来。有经验操作者能够正确地掌握注射到电路板上胶量，取得很好效果。贴片胶丝网印刷法。用丝网漏印方法把贴片胶印刷到电路基板上，这是一个成本低、效率高方法，尤其适适用于元器件密度不太高，生产批量比较大情况。需要注意关键是，电路基板在丝网印刷机上必需正确定位，确保贴片胶涂敷到指定位置上，避免污染焊接面。 涂敷贴片胶有哪些技术要求？答：有经过光照或加热方法固化两类贴片胶，涂敷光固型和热固型贴片胶技术要求也不相同。光固型贴片胶位置，因为贴片胶最少应该从元器件下面露出二分之一，才能被光照射而实现固化；热固型贴片胶位置，因为采取加热固化方法，所以贴片胶能够完全被元器件覆盖。贴片胶滴大小和胶量，要依据元器件尺寸和重量来确定
