2.1.印制電路板
印制電路板(Printed Circuit Board,,簡(jiǎn)稱PCB)在電子設(shè)備中是電子元器件的載體,,提供機(jī)械支撐和電氣連接,并保證電子產(chǎn)品的電氣,、熱和機(jī)械性能的可靠性,。為自動(dòng)焊錫提供阻焊圖形,為電子元器件安裝,、檢查,、維修提供識(shí)別字符和圖形。
PCB板由焊盤,、導(dǎo)線,、絲印、絕緣漆,、定位孔,、導(dǎo)通孔、貫穿孔等要素構(gòu)成:
(1)焊盤:焊盤是電路板上用來焊接元器件或引線的銅箔,經(jīng)過回焊爐將錫膏熔解或過波峰焊后對(duì)零件進(jìn)行固定,;
(2)導(dǎo)線:用于連接電路板上各種元件的引腳,,完成各個(gè)元件之間電信號(hào)的連接;
(3)絲?。阂布窗子?,文字印刷標(biāo)明零件的名稱、位置,、方向,。PCB上有產(chǎn)品型號(hào),、版本、廠商標(biāo)志和生產(chǎn)批號(hào)等,;
(4)絕緣漆:絕緣漆作用是絕緣,、阻焊、防止PCB板面被污染,,黃油和綠油偏多,;
(5)導(dǎo)通孔:PCB上充滿或涂上金屬的小洞,它可以與兩面的導(dǎo)線相連接,,又稱VIA孔,;
(6)貫通孔:用于插裝通孔元器件;
(7)定位孔:用于將PCB固定在電子設(shè)備中,。
2.2 PCB的分類
PCB按印刷版電路層數(shù)可分為單面板,、雙面板、多層板,;按基板材質(zhì)分有剛性PCB,、柔性PCB(撓性板)、剛?cè)峤Y(jié)合PCB(剛撓結(jié)合板)等,。與此同時(shí),,印制板繼續(xù)朝著高精度、高密度和高可靠性方向發(fā)展,,體積不斷縮小,,、成本不斷減輕,,而性能卻不斷提高,使得印制板在未來電子設(shè)備地生產(chǎn)過程中,,仍然保持著強(qiáng)大的生命力,。
2.3 PCB的基板材料
覆銅板(Copper Clad Laminates,簡(jiǎn)稱 CCL)是PCB的基材,,它是用增強(qiáng)材料,,浸以樹脂膠黏劑,通過烘干,、裁剪,、疊合成坯料,然后覆上銅箔,,用鋼板作為模具,,在熱壓機(jī)中經(jīng)高溫高壓成形加工而制成的。一般用來制作多層板的半固化片,,是覆銅板在制作過程中的半成品,,多為玻璃布浸以樹脂,,經(jīng)干燥加工而成。如圖2-5所示,,是多層PCB板組成的示意圖,。
PCB基板材料,可分為紙基,、玻璃布基,、復(fù)合材料基(Composite Epoxy Material,簡(jiǎn)稱CEM),、特殊材料基(陶瓷,、金屬芯基等)四大類,如表2-1所示,。
按基板所采用的樹脂膠黏劑不同進(jìn)行分類,,常見的紙基CCL有:酚醛樹脂(XPc、XxxPC,、FR-1,、FR-2等)、環(huán)氧樹脂(FR-3),、聚酯樹脂等各種類型,。常見的玻璃纖維布基CCL有環(huán)氧樹脂(FR24、FR-5),,它是目前使用最廣泛的玻璃纖維布基類型,。另外, 還有其他特殊性樹脂,,如雙馬來酰亞胺改性三嗪樹脂(BT),、聚酰亞胺樹脂(PI)、二亞苯基醚樹脂(PPO),、馬來酸酐亞胺—苯乙烯樹脂(MS),、聚氰酸酯樹脂、聚烯烴樹脂等,。
表2-1 PCB基材的分類
2.4.1 SMC/SMD的封裝
封裝(Package)就是指把硅片上的電路管腳,用導(dǎo)線接引到外部接頭處,以便與其它器件連接,。封裝形式是指安裝半導(dǎo)體集成電路芯片用的外殼,它不僅起著安裝,、固定,、密封、保護(hù)芯片及增強(qiáng)電熱性能等方面的作用,,而且還通過芯片上的接點(diǎn)用導(dǎo)線連接到封裝外殼的引腳上,,這些引腳又通過印刷電路板上的導(dǎo)線與其它器件相連接,從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)部芯片與外部電路的連接,。
1.標(biāo)準(zhǔn)封裝
(1)無源片式元件(CHIP)
長(zhǎng)方形無源器件稱為“CHIP”片式元器件,,它的體積小,、重量輕、抗沖擊性和抗震性好,、寄生損耗小,,被廣泛應(yīng)用于各類電子產(chǎn)品中。主要用于電阻,、電容,、電感等元件,主要特點(diǎn)是沒有突出的引腳,。
無源片式元件用兩種尺寸代碼來表示,。一種尺寸代碼是由4位數(shù)字表示的EIA(美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì))代碼,前兩位與后兩位分別表示電阻的長(zhǎng)與寬,,以英寸為單位,。我們常說的0603封裝就是指英制代碼。另一種是米制代碼,,也由4位數(shù)字表示,,其單位為毫米。英制的1005,,0201,、0402、0603,、0805,、1206片狀元件,相當(dāng)于公制的0402,、0603,、1005、1608,、2012,、3216(mm)元件,通常使用的都是英制標(biāo)注,,下表列出貼片電阻封裝英制和公制的關(guān)系及詳細(xì)的尺。
(2)柱狀封裝元件(MELF)
主要用于二極管,、電阻,、電感、陶瓷或鉭電容等,。焊接端頭為圓柱體金屬成份,,如銀、金或鈀銀合金等,,易滾動(dòng),,如圖2-10,。
圖2-10 柱狀元件
(3)小外形晶體管(SOT,Small Outline Transistor )
主要用于二極管,、三極管,、達(dá)林頓管等。引出端特點(diǎn)是分列于元器件對(duì)稱的兩端,,引腳為“一”和“L”形,,基本分為對(duì)稱與不對(duì)稱兩類,有以下幾個(gè)系列SOT23,、SOT89,、SOT223等。
(4)小外形封裝(SOP, Small Outline Package)
SOP封裝主要用于中小規(guī)模集成電路,。引出端特點(diǎn)是對(duì)稱分列于元器件的兩邊,,引腳形態(tài)基本分為“L”與“鷗翼”(Gullwing)、“J”,、“I”等四類,,如圖2-12。SOP封裝技術(shù)由1968~1969年菲利浦公司開發(fā)成功,,以后逐漸派生出SOJ(J型引腳小外形封裝),、TSOP(薄小外形封裝)、VSOP(甚小外形封裝),、SSOP(縮小型SOP),、TSSOP(薄的縮小型SOP)及SOT(小外形晶體管)、SOIC(小外形集成電路)等,。
(5)四周扁平封裝(QFP)
多用于各類型的集成電路,,引腳形態(tài)基本上分為“鷗翼”形,引腳間距從0.3mm至1.0mm多個(gè)系列,,封體形態(tài)為正方形或長(zhǎng)方形,,封裝材料為塑料(PQFP)或陶瓷(CQFP),如圖2-13,。
(6)塑封引線芯片載體(PLCC)
PLCC多用于各類型的集成電路,,引腳形態(tài)為 “J”形,引腳間距1.27mm,,封體形態(tài)為正方形或長(zhǎng)方形,、不規(guī)則形狀,封裝材料為塑料,,可直接裝入芯片插座或焊接,,如圖2-14。
(7)球柵陣列封裝(BGA)
大規(guī)模集成電路的BGA封裝發(fā)展緣由:集成電路的集成度迅速提高,封裝尺寸必須縮小,。電極采用球形引腳,,球形引腳優(yōu)點(diǎn):尺寸小利于高密度組裝;再流焊時(shí)有自校準(zhǔn)效應(yīng),,降低了貼片精度,,提高組裝可靠性。該類型封裝已很多見,,多用于大規(guī)模,、高集成度器件,封裝材料為塑料或陶瓷,、金屬,,焊球間距為1.27mm、1.00mm,、0.8mm,、0.65mm、0.5mm等,,球徑隨著間距而相應(yīng)縮小,,陣列規(guī)格多樣,各家標(biāo)準(zhǔn)不一,。BGA品種: 陶瓷BGA(CBGA),、塑料BGA(PBGA)、 微型BGA(Micro-BGA,、μBGA,、CSP)
(8)芯片尺寸封裝(CSP)
該類型從形式上類似于BGA,但其定義為封裝尺寸不大于芯片尺寸的1/3,。有些公司的產(chǎn)品又稱為μBGA,。焊球間距一般均在1.00mm以下。
(9)倒裝芯片(FP)
為目前最為先進(jìn)的IC形式,,應(yīng)用晶圓片半導(dǎo)體工藝,,產(chǎn)生具有規(guī)則或不規(guī)則凸點(diǎn)陣列,凸點(diǎn)間距在0.8mm以下,,凸點(diǎn)直徑在0.5mm以下,,基本屬裸芯片,如圖2-17,。
2.4.2SMC/SMD的包裝
表面貼裝元器件的大量應(yīng)用,,是由表面貼裝設(shè)備高速發(fā)展促成的,同時(shí)高速度,、高密度,、自動(dòng)化的貼裝要求,,又促使了表面貼裝元器包裝技術(shù)的開發(fā),,表面貼裝元器件的包裝形式已經(jīng)成為SMT系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié),,表面組裝元器件的包裝類型有編帶、管裝,、托盤等,。
1.編帶包裝
編帶包裝在SMA生產(chǎn)中占有較大比例,常見的有電阻,、電容以及各種IC等,。帶狀包裝由帶盤與編帶組成,類似電影拷貝
根據(jù)材質(zhì)不同,,有紙編帶,,塑料編帶及黏結(jié)式編帶,其中紙編帶包裝與塑料編帶的元件,,可用同一種帶狀供料器,,而黏結(jié)式塑料編帶所使用的帶狀供料器的形式有所不同,但不管哪種材料的包裝帶,,均有相同的結(jié)構(gòu),。
紙編帶由基帶、底帶和帶蓋組成,,其中基帶是紙,,而底帶和蓋帶則是塑料薄膜?;鶐喜加行A孔,,又稱同步孔,是供帶狀送料器上棘輪傳動(dòng)時(shí)的定位孔,,兩孔之間的距離稱為步距,。矩形孔是裝載元器件的料糟,用來裝載不同尺寸的元件,。W指帶寬,,帶寬已有標(biāo)準(zhǔn)化尺寸,有8mm,12mm,16mm,24mm和32mm等,。用來裝載0603以上尺寸元件的同步孔距均為4mm,而小于0603尺寸的包裝帶上的同步孔距則為2mm,故定購(gòu)供料器時(shí)應(yīng)加以區(qū)別,。
2.管裝包裝
主要用于SOP、SOJ,、PLCC,、PLCC插座,以及異形元件等,,如圖2-19所示,。
3.托盤包裝
盤裝又稱華夫盤包裝,它主要用于QFP、SOP等元件,。通常這類元件引腳精細(xì),,極易碰傷,故采用上下托盤將元件的本體夾緊,,并保證左右不能移動(dòng),,便于運(yùn)輸和貼裝,如圖2-20所示,。
2.4.3 SMC/SMD的儲(chǔ)存與使用
1.存放環(huán)境條件:
(1)環(huán)境溫度:30℃下,;
(2)環(huán)境濕度:< 60%RH ;
(3)環(huán)境氣氛:庫(kù)房及環(huán)境中不得有影響焊接性能的疏,、氯,、酸等有害氣體;
(4)防靜電措施:要滿足表面組裝對(duì)防靜電的要求,。
2.存放周期:
從生產(chǎn)日期起為二年,。到用戶手中算起一般為一年(南方潮濕環(huán)境下3個(gè)月以內(nèi))。
3. 防潮
塑封元器件均對(duì)濕度有不同的敏感度,,因而對(duì)敏感程度較高的元器件在包裝中,,除正常的產(chǎn)品標(biāo)識(shí)、合格證外,,正規(guī)廠家均會(huì)在其包裝中放置若干物品,,如:干燥劑、防潮袋,、警示標(biāo)簽,、濕度指標(biāo)卡等,對(duì)具有防潮要求的SMD元件,,打開封裝后一周內(nèi)或72小時(shí)內(nèi)(根據(jù)不同元件的要求而定)必須使用完畢,,如果72小時(shí)內(nèi)不能使用完畢,應(yīng)存放在< 20%RH的干燥箱內(nèi),,對(duì)已經(jīng)受潮的SMD器件按照規(guī)定作去潮烘烤處理,,圖2-21為濕度敏感元件的真空包裝。
4.防靜電
操作人員在拿取SMD元件時(shí)應(yīng)帶好防靜電手環(huán),、防靜電手套等工具,。
2.4.4 BOM的識(shí)讀
物料清單(Bill of materail,簡(jiǎn)稱 BOM)在電子組裝生產(chǎn)中是一種非常重要的文件,,是電子產(chǎn)品研發(fā)的成果性文件,,也是電子企業(yè)中各個(gè)部門溝通的重要媒介,如采購(gòu)部門根據(jù)BOM可以知道要采購(gòu)哪些元器件,,生產(chǎn)部門根據(jù)BOM清楚的知道,,線路板的組裝過程中每個(gè)元器件數(shù)量以及安裝位置,。要清楚生產(chǎn)用料必須學(xué)會(huì)看BOM,如表2-21所示,,閱讀BOM主要注意幾方面:
1. 要清楚產(chǎn)品型號(hào),、版本,如VA-391 V3.2
2. 區(qū)分BOM中哪些是SMC/SMD,,哪些是THC:
BOM描述中有下列文字或字母之一都是SMT用料 “SMD、0603,、0805,、1206、Chip,、SMT,、QFP、PLCC,、BGA,、SOJ”;
插裝件一般有“DIP”字樣,,但電解電容一般為DIP型,,BOM上通常省去“DIP”字樣,如:BOM 第31行對(duì)電解電容的描述為6.8uF/400V,,Φ8*15,105℃,20%,。
3.有些零件要看外形才知屬SMD還是DIP元件。舉例:
(1)描述為chip CAP 0.01μF 50V +80%-20% SMD 0603
表示:該電容是晶片陶瓷電容,,容值為0.01μF ,耐壓50V,,誤差為+80%-20%,即容值允許范圍: 0.018μF ~0.008μF ,,SMD 0603型的,;
(2)描述為chip Resister 10 OHM 1/10W 5% 0603
表示:該晶片電阻阻值為10Ω,功率為0.1瓦,,誤差為±5% 0603規(guī)格,;
(3)描述為:Chipset Sis6326 H0 208-Pin PQFP
表示:該芯片為SIS公司名稱為6326版本為H0,208個(gè)腳,,PQFP型,;
(4)描述為:PCB VA-391 V3.2 16×8.3cm,4-L SS Yellow
表示:該P(yáng)CB為VA-391,,版本為3.2,,長(zhǎng)×寬×厚為143*112.5*1.6MM,基板材料為,FR-4的雙面板。
4.看清楚描述是否有指定零件的廠牌及顏色等,。
5.位置是指零件用在PCB板上的位置以及數(shù)量,。
表2-21 VA-391 V3.2 主板BOM