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电 子 材 料 与 元 件

电 子 材 料 与 元 件. 四 川 航 天 职 业 技 术 学 院. 副教授 简元金. 电 子 材 料 与 元 件. 讲课内容 : §11-1 表面组装元件 §11-2 常见表面组装元件. §11-1 表 面 组 装 元 件. 概 述. 随着人们物质生活和精神生活的进一步提高，人们对提供物质生活和精神生 活的电子产品普通存在的笨、重、厚、大、速度慢、功能少和性能不稳定等问题 ，提出了意见。迫切希望电子产品的设计、生产厂家能采取有效措施，尽快克服 这些弊端，尽快实现“轻、薄、短、小”多功能。高可靠、质优、价廉等目标，提

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  1. 电 子 材 料 与 元 件 四 川 航 天 职 业 技 术 学 院 副教授 简元金

  2. 电 子 材 料 与 元 件 讲课内容: §11-1 表面组装元件 §11-2 常见表面组装元件

  3. §11-1 表 面 组 装 元 件 概 述 随着人们物质生活和精神生活的进一步提高，人们对提供物质生活和精神生 活的电子产品普通存在的笨、重、厚、大、速度慢、功能少和性能不稳定等问题 ，提出了意见。迫切希望电子产品的设计、生产厂家能采取有效措施，尽快克服 这些弊端，尽快实现“轻、薄、短、小”多功能。高可靠、质优、价廉等目标，提 出了更高的要求。诸如：便携性，可靠性等性能的进一步提高，对组成电子产品 的电子元件提出了更高的要求；在这种情况下，一种无引线或引线很短的适于表 面组装的片式微小型电子元器件应运而生，国际上通称为 ， 简称 ，同时，一种新的组装技术，即也伴随诞生，所谓表面组 装技术SMT是将片式的电子元器件用贴装机贴装在印制电路板表面，通过波峰焊 ，再流焊等方法焊装在印制电路板上的一种新型的焊装技术。 表面组装元（器）件 SMT SMC、SMD

  4. §11-1 表 面 组 装 元 件 ＳＭＣ ＳＭＴ ＳＭＤ

  5. §11-1 表 面 组 装 元 件 SMT技术的特点 1.印制电路板上可不打孔 2.被贴装元件没有通孔插装所需要的长引线 3.短引线片式元件的引线一般是扁平状的 4.无论是短引线或无引线的片式元件，所有的焊接点都处于同一平面上 表　面 组　装　元 （器）件

  6. §11-1 表 面 组 装 元 件 采用表面组装元件的优点 一、提高安装密度，有利于电子产品的小型化，薄型化和轻量化 现在流行的 MP3、 MP4 为什么这样 普及 1.片式元件尺寸小，重量轻，无引线或引线短 2.信号传输速度高，由于结构紧凑，装配密度高，连线短，传输延迟小， 可实现高速度传输，对高速电子设备有重大的意义 3.生产高度的自动化，提高成品率和生产效率，降低成本，有助于提高 经济效益。

  7. §11-1 表 面 组 装 元 件 二、有利于提高产品性能和可靠性 SMC、SMD没有引线或引线很短，分布电感和分布 电容大大减小，因而可获得更好的频率和更强的抗干扰能 力。 传统元件的组装需要将元件整形，同时，插入印 制电路板上的插孔过程中引线往往易受到损伤，如果元件 距电路板有一定高度，在运输过程中，元件引线将受到交 变应力的影响，这些都将使可靠性降低，而SMC、SMD 无须整形、插装。紧贴印制板面安装，因此，耐振动、耐 冲击，降低了失效率，使产品的可靠性大大提高。

  8. §11-1 表 面 组 装 元 件 表面组装元件的分类 片 式 无 源 元 件 按元件的功能分 片 式 有 源 元 件 片 式 机 电 元 件

  9. §11-1 表 面 组 装 元 件 表面组装元件的分类 薄形片式元件 矩形 扁平封装元件 按元件的结构分 圆柱形 金属电极面给合型元件（MELF型元件） 异形 形状不规则的各种片式元件

  10. §11-1 表 面 组 装 元 件 表面组装元件的分类 无引线 无引线片式元件以无源元件居多 按有无引线和引线结构分 1.具有特殊短引线的片式元件 则以有源器件和集成电路为主 2.片式机电元件一般具有短引线 短引线

  11. 翼形引线 钩形引线 翼形引线 钩形引线 图11-11 短引线结构书室 图11-2 翼形和钩形引线的SOIC外形图 §11-1 表 面 组 装 元 件 翼形引线易检查和更换，但引线易损坏，所占面积较大 适于表面贴装的引线结构 钩形引线易清洗，能插入插座或进行焊接，占地较小， 且用贴装机贴装方便，但不易检查焊接情况

  12. §11-1 表 面 组 装 元 件 表面组装元件的分类 非气密性元件，工作温度：0—70度 价格昂贵，一般使用在高可靠性产品中 按使用环境分 气密性元件，工作温度：－55-—＋125度

  13. 长方体SMC 圆柱体SMC 异形SMC SMC的基本外形图 §11-2 常 见 表 面 组 装 元 件 一、无源元件SMC

  14. (图11-3) §11-2 常 见 表 面 组 装 元 件 (1) MELF型电阻器 外型为一圆柱体(图11-3) 碳膜电阻器 MELF型电阻器 金属膜电阻器 结构与原来传统的薄膜型电阻器基本上是一致的。 只不过把引线去掉而已，生产时其大部分工序可 沿用原有设备，经济性好

  15. (图11-4) §11-2 常 见 表 面 组 装 元 件 （2）矩形片式电阻器 （表面装配电阻器）外形扁平状(矩形六面体)。(图11-4) 薄膜型电阻器 矩形片式电阻器 厚膜型电阻器 薄膜型是气相沉积的金属膜即用溅射在基 片上的镍络合金膜来制作电阻。 厚膜型则是印刷的金属玻璃釉膜，或通过 在一个平坦的高纯度氯化铝基底表面上网印电 阻膜

  16. §11-2 常 见 表 面 组 装 元 件 （3）.表面装配电阻网络器------电阻网络的表面装配形式 SO封装： 有8 .14 .16根引脚 常用封装形式 SOMC封装： 有14 . 16 根引脚 SOL封装： 有16.20 根引脚 这种电阻器的电极有两个特点： 1、电极在顶面和底面的两端均有延伸 2、电极采用了多层结构

  17. 结 构 图 (图11-5) §11-2 常 见 表 面 组 装 元 件 二．片式电容器 1、片式陶瓷电容器-------以陶瓷材料为电容介质 单层（1000pF以下） 片式陶瓷电容器 多层（1000pF以上） 为防止电极材料在焊接时受到侵蚀，其电极深入 到电容器的内部，并与陶瓷介质相互交错，电极 的两端露在外面

  18. (图11-6) §11-1 表 面 组 装 元 件 MEIF片式陶瓷电容器 (图11-6) 目前 片式陶瓷 电容器正在向大 容量化、高耐压化、 高频化的方向 发展

  19. 封装形式 封装形式 §11-1 表 面 组 装 元 件 2、片式电解电容器 片式钽电解电容器 裸片形、塑封形和端帽形 片式电解电容器 完全密封型 、简单塑封型、圆柱型 片式电解电容器 由于在薄膜耐热性和降低厚度方面存在一定 困难，因此在各类电容器中其片式化最晚。 它以厚度仅1.5µm的聚酯薄膜为介质，容量 可达0.15µF。 3、片式有机薄膜电容器

  20. (图11-7) §11-2 常 见 表 面 组 装 元 件 三．片式电感器 1、线绕型：在一般高频线圈的基础上对结构作改进 (图11-7) MELF型片式电感器： 缺点是具有开路磁路 结构，有漏磁

  21. (图11-8) §11-2 常 见 表 面 组 装 元 件 2、叠层型：由铁氧体浆料和导电浆料相间形成多层的叠层结构烧结而成(图11-8)

  22. （a） （b） （c） (图11-10) §11-2 常 见 表 面 组 装 元 件 3、薄膜型：运用薄膜技术在玻璃基片上，沉积磁性膜和SiO2膜。 利用光刻技术形成框型或螺旋型或叉指型线圈。 (图11-10) 特点： 1.具有闭路磁路结构 2.耐热性好 3.可靠性高 4.尺寸小，适宜高密 度表面组装

  23. (图11-11) §11-2 常 见 表 面 组 装 元 件 4、纺织型：利用纺织技术，以直径80微米非晶磁性纤维为径线，直径70微米 细铜线为纬线，织出的一种新型电感器。 (图11-11) 优点： 单位体积电感较其 它片式电感器有提 高，但Q值偏低， 使用频率不高

  24. (图11-4) §11-2 常 见 表 面 组 装 元 件 四．有源器件SMD 1、SMD分立元件：典型SMD分立元件的外形 (图16-4) 二端、三端SMD全部 是二极管类器件 四至六端SMD大多封 装了两只三极管或场 效应管

  25. §11-2 常 见 表 面 组 装 元 件 2、SMD集成电路： 与传统的双列直插单列直插式集成电路不同 SO封装 SOL封装 SMD封装 PLCC封装 QFP封装

  26. （a）SO型封装 （b）SOL型封装 （c）PLCC型封装 （d）QFP型封装 §11-2 常 见 表 面 组 装 元 件 SMD集成电路 封装的外形

  27. (3)引脚形状： 引脚器件贴装后的可靠性与引脚的形状有关，所以，引脚的形状比较重要。 占主导地位的形状有两种:翼形和J形图(图6-7a)，(图6-7b)分别是翼形和J 形引脚示意图.翼形引脚用于SO/SOL/QFP封装，J形引脚用于PLCC封装。 翼形引脚的主要特点是：符合引脚薄而窄及小间距的发展趋势，可采用包 括热阻焊在内的各种焊接工艺来进行焊接，但在运输和装卸过程中引脚容 易受到损坏。J形引脚的主要特点是：空间利用率比翼形引脚高，它可以 用除热阻焊外的大部分再流焊进行焊接，J形引脚比翼形引脚坚固。还有一 种引脚形状叫对接引脚，(图6-7c)是对接引脚示意图，它是将普通的DIP封 装引脚截短后得到的，对接引脚的成本低，引脚间布线空间相对比较大。但 对接引脚焊点的拉力和剪切力比翼形或J形引脚低65%。 §11-1 表 面 组 装 元 件

  28. (3)引脚形状： (图6-7a)(图6-7b ) (图6-7c) §11-1 表 面 组 装 元 件

  29. §11-2 常 见 表 面 组 装 元 件 五．大规模集成电路的新型封装——ＢＧＡ ＢＧＡ（Ｂall Grid Array）是大规模集成电路的一种极 富生命力的新型封装方法。它将原来器件ＰＬＣＣ／ＱＦＰ 封装的Ｊ形或翼形电极引脚，改变成球形引脚；把从器件本 体四周“单线性”顺列引出的电极，改变成本体腹底之下“全平 面”式的格栅阵排列。这样，既可以疏散引脚间距，又能够 增加引脚数目。

  30. §11-2 常 见 表 面 组 装 元 件 五．大规模集成电路的新型封装——ＢＧＡ 窄间距ＱＦＰ的电极间距极限是0.3mm，引脚数增加，使封装面积变大，对 组装工艺有更加严格的要求。相比之下ＢＧＡ是高密度，高性能和高Ｉ／Ｏ端 子数的ＶＬＳＩ封装的最佳选择。 ＢＧＡ的最大优点是Ｉ／Ｏ间距大，典型间距为1.0mm 、1.27mm 和 1.5mm，这使贴装操作简单易行，焊接缺陷率将降到最底限度。

  31. §11-2 常 见 表 面 组 装 元 件 五．大规模集成电路的新型封装——ＢＧＡ 近年以来，1.27mm 1.5mm引脚间距的BGA正在取代0.5mm和0.4mm间距的PLCC/QFP。窄间距QFP的引线易弯曲，脆而易断，这就对引线间的平面度和贴装的精度要求严格。从可靠互连的要求来看,BGA的贴装公差为0.3mm，QFP的贴装公差是0.08mm。显然BGA的贴装失误率大幅度下降，可靠性显著提高，用普通多功能贴片机和再流焊设备就能满足BGA的组装要求。采用BGA使产品的平均线路长度缩短，改善了组件的电气性能和热性能；BGA的尺寸比相同功能的QFP要小得多，有利于PCB上组装密度的提高。另外，焊料球的高度表面张力导致再流焊时器件的自校准效应，提高了组装的可靠性。

  32. §11-2 常 见 表 面 组 装 元 件 五．大规模集成电路的新型封装——ＢＧＡ 目前，使用较多的BGA的I/O端子数是72至736，预计将超过1000 品种迅速多样化： 塑料(PBGA)，载带(TBGA)、 陶瓷(CBGA)、陶瓷柱(CCGA)、 中空金属(MBGA)、 柔性(u-BGA或MicroGBA)

  33. 图6-8a §11-1 表 面 组 装 元 件 如图6-8所示：是几种典型的GBA结构

  34. 图6-8b §11-1 表 面 组 装 元 件 如图6-8所示：是几种典型的GBA结构

  35. 图6-8c §11-1 表 面 组 装 元 件 如图6-8所示：是几种典型的GBA结构

  36. 图6-8d §11-1 表 面 组 装 元 件 如图6-8所示：是几种典型的GBA结构

  37. 图6-8e §11-1 表 面 组 装 元 件 如图6-8所示：是几种典型的GBA结构

  38. 图6-8f §11-1 表 面 组 装 元 件 如图6-8所示：是几种典型的GBA结构

  39. §11-1 表 面 组 装 元 件 除上述几类片式元器件外，还有片式滤波器片式中 频变压器，片式继电器，片式开关，片式连接器及 集成电路插座等 随着SMC，SMD制造技术的日益完善，其使用领域越来越广泛

  40. §11-1 表 面 组 装 元 件 有什么问题？

  41. 电 子 材 料 与 元 件 思考题： 1.何谓表面组装元件？何谓表面组装技术。 2.采用表面组装元件有何优越性，举例说明你在哪些产品中见过哪些表面 组装元件。

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