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

讲课内容讲课内容 ::

§11-1 §11-1 表面组装元件表面组装元件

§11-2 §11-2 常见表面组装元件常见表面组装元件

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。

§11-1 §11-1 表面组装元件表面组装元件概述

表面组装元（器）件

SMC 、 SMD SMT

ＳＭＣ

ＳＭＤ

ＳＭＴ


SMTSMT 技术的特点技术的特点

1.1. 印制电路板上可不打孔印制电路板上可不打孔

2.2. 被贴装元件没有通孔插装所需要的长引线被贴装元件没有通孔插装所需要的长引线

3.3. 短引线片式元件的引线一般是扁平状的短引线片式元件的引线一般是扁平状的

4.4. 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


采用表面组装元件的优点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

1. 片式元件尺寸小，重量轻，无引线或引线短

现在流行的现在流行的MP3MP3 、、 MP4MP4为什么这样为什么这样

普及普及 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。


二、有利于提高产品性能和可靠性二、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。

§11-1 §11-1 表面组装元件表面组装元件表面组装元件的分类表面组装元件的分类

按元件的功能分

片式无源元件片式无源元件

片式有源元件片式有源元件

片式机电元件片式机电元件


表面组装元件的分类表面组装元件的分类

按元件的结构分

矩形矩形

圆柱形圆柱形

异形异形

薄形片式元件薄形片式元件

扁平封装元件扁平封装元件

金属电极面给合型元件（ MELF 型元件）

形状不规则的各种片式元件


表面组装元件的分类表面组装元件的分类

按有无引线和引线结构分

无引线无引线

短引线短引线

无引线片式元件以无源元件居多无引线片式元件以无源元件居多

1.1.具有特殊短引线的片式元件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则以有源器件和集成电路为主

2.2. 片式机电元件一般具有短引线片式机电元件一般具有短引线


适于表面贴装的引线结构

翼形引线易检查和更换，但引线易损坏，所占面积较大

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

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 §11-1 表面组装元件表面组装元件表面组装元件的分类表面组装元件的分类

按使用环境分

非气密性元件，工作温度：非气密性元件，工作温度： 0—700—70 度度

气密性元件，工作温度：－气密性元件，工作温度：－ 55-—55-— ＋＋ 125125 度度

价格昂贵价格昂贵，一般使用，一般使用在高可靠性在高可靠性产品中产品中


一、无源元件一、无源元件 SMCSMC

SMC 的基本外形图

长方体 SMC 圆柱体 SMC 异形 SMC


(1) MELF 型电阻器外型为一圆柱体 ( 图 11-3)

MELF 型电阻器

碳膜电阻器

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

( 图 11-3)


（ 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)

矩形片式电阻器

薄膜型电阻器

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

( 图 11-4)


（ 3 ） . 表面装配电阻网络器 ------ 电阻网络的表面装配形式

常用封装形式

SO封装：有 8 .14 .16根引脚

SOMC封装：有 14 . 16 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

SOL封装：有 16.20 根引脚


二．片式电容器二．片式电容器

1 、片式陶瓷电容器 -------以陶瓷材料为电容介质

片式陶瓷电容器

单层（ 1000pF以下）

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

结构图

( 图 11-5)


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

( 图 11-6)


2 、片式电解电容器

片式电解电容器

片式钽电解电容器

片式电解电容器

封装形式

封装形式

裸片形、塑封形和端帽形

完全密封型、简单塑封型、圆柱型

3 、片式有机薄膜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 。


三．片式电感器三．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

( 图 11-7)


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)

( 图 11-8)

§11-2 §11-2 常见表面组装元件常见表面组装元件 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

( 图 11-10)

（ a ）（ b ）（ c ）

§11-2 §11-2 常见表面组装元件常见表面组装元件 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

( 图 11-11)


四．有源器件四．有源器件 SMDSMD

1 、 SMD 分立元件：典型 SMD 分立元件的外形 ( 图 11-4)

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

( 图 11-4)


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

SMDSMD封装封装SOL封装

SO封装

PLCC封装

QFP封装


（ a ） SO 型封装（ b ） SOL 型封装

（ c ） PLCC 型封装（ d ） QFP 型封装

SMD集成电路

封装的外形


(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 11-7a) ， ( 图 11-7b) 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 11-7c) 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% 。


(3) 引脚形状：

( 图 11-7a) ( 图 11-7b )

( 图 11-7c)


五．大规模集成电路的新型封装五．大规模集成电路的新型封装————ＢＧＡＢＧＡ

ＢＧＡ（Ｂ all 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。



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。



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。



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：品种迅速多样化：塑料塑料 (PBGA)(PBGA) ，载带，载带 (TBGA)(TBGA) 、、陶瓷陶瓷 (CBGA)(CBGA) 、陶瓷柱、陶瓷柱 (CCGA)(CCGA) 、、中空金属中空金属 (MBGA)(MBGA) 、、柔性柔性 (u-BGA(u-BGA 或或 MicroGBA) MicroGBA)

§11-1 §11-1 表面组装元件表面组装元件如图 11-8 所示：是几种典型的 GBA 结构

图 11-8a


图 11-8b


图 11-8c


图 11-8d


如图 11-8 所示：是几种典型的 GBA 结构

图 11-8e


如图 11-8 所示：是几种典型的 GBA 结构

图 11-8f


随着SMC ， SMD 制造技术的日益完善，其使用领域越来越广泛

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

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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