SMTDFM设计工艺分析模板.doc

n更多企业学院： 中小企业管理全能版183套讲座+89700份资料总经理、高层管理49套讲座+16388份资料中层管理学院46套讲座+6020份资料国学智慧、易经46套讲座人力资源学院56套讲座+27123份资料各阶段职员培训学院77套讲座+ 324份资料职员管理企业学院67套讲座+ 8720份资料工厂生产管理学院52套讲座+ 13920份资料财务管理学院53套讲座+ 17945份资料销售经理学院56套讲座+ 14350份资料销售人员培训学院72套讲座+ 4879份资料n更多企业学院： 中小企业管理全能版183套讲座+89700份资料总经理、高层管理49套讲座+16388份资料中层管理学院46套讲座+6020份资料国学智慧、易经46套讲座人力资源学院56套讲座+27123份资料各阶段职员培训学院77套讲座+ 324份资料职员管理企业学院67套讲座+ 8720份资料工厂生产管理学院52套讲座+ 13920份资料财务管理学院53套讲座+ 17945份资料销售经理学院56套讲座+ 14350份资料销售人员培训学院72套讲座+ 4879份资料SMT DFM应用 可制造性设计概念 不管是您企业从事是什么产品，不管您用户是内部或是外部用户，她们对您要求全部可说是一致。她们要求全部离开不了三方面。即优良或最少满意品质、相对较低成本(或价格)、和较短而立即交货期。而身为一个产品设计人员，您对以上三个方面是绝对有影响和控制能力。现在新一代设计师，她们职责已不是单纯把产品功效和性能设计出来那么简单，而是必需对以上所提到三方面负责，并做出贡献。 为何现今管理对设计师在这方面表现尤其重视呢？关键是因为设计是整个产品寿命第一站。在效益学见解上来说，问题越是能够越早处理，其成本效益也就越高，问题对企业造成损失也就越低。在电子生产管理上，曾有学者做出这么估计，即在每一个关键工序上，其后工序处理成本费用为前一道工序10倍以上。比如设计问题假如在试制时才给更正，其所需费用将会较在设计时处理高出超出10倍，而假如这设计问题没法在试制时处理，当它流到再下一个关键工序批量生产时，其处理费用就可能高达100倍以上。另外，对于设计造成问题，即使您厂内拥有最好设备和工艺知识，也未必能够很完善处理。所以基于以上原因，把设计工作做好是门很关键管理。所谓把设计做好，这里指是包含产品功效、性能、可制造性和质量各方面。 SMT是门复杂科技。所以现在设计师也面对很多方面知识压力。身为一个SMT产品设计师，她必需对很多方面如元件封装、散热处理、组装能力、工艺原材料、元件和组装寿命等等数十种科目含有一定知识。很多这方面问题全部是以往插件技术中无须加以考虑和照料，但现在却成了必备知识。所以当今设计师，她们应该含有知识面，已不能像以往处理电子产品设计时范围一样。而本讲座中谈到DFM技术，也正是当今SMT设计师必备知识之一。 现在在工业界里，几乎没有些人不谈品质管理。优异管理观念强调，品质不是制造出来，而应该是设计出来。这观念有其关键地方，是使用户从以往较被动关注点（生产线上）移到较主动关注点（设计上）。但说法不够完善。严格和具体来说，品质既不是生产来，也不是单靠设计来，而应该是配合来。好品质是经过良好设计（配合工艺和生产能力设计），优良工艺调制，和生产线上工艺管制而取得。而这三者又是需要有良好品质管理理念、知识、系统制度来确保。 要确保产品高而稳定品质、高生产效率和低生产成本、和正确交货时间，我们生产线必需要有一套所谓坚固工艺（Robust Process）.而坚固工艺是必需经过设计、工艺能力、和设备性能之间完好配合才能实现。所谓坚固工艺，是指其对外界多种影响它表现原因灵敏度很低。也就是说，对这些原因大改变，其整体效果还是稳定不变或只限于合格范围内变动。 在我们计划引进一条生产线时，我们必需确保此生产线能处理我们所要制造产品范围。但当我们有了生产线后，我们则应该尽力使我们产品设计，能适适用于此生产线上制造。这便是可制造性设计基础理念。 坚固工艺是相正确，所以一套设计规范也是有其针对性。它在某一生产环境下（设备、管理、材料、工艺能力、品质标准）可能是坚固,但在另一个环境下却可能变得不坚固。所以，设计好和不好，也是有它特定性。用户必需了解和切记这一点。 产品寿命，是另一设计上应该重视地方。因为产品在服务期内会受到多种不一样环境压力（如热改变、机械振动等等），产品设计必需确保在这方面能经得起使用环境中会遇上多种压力。另一个要照料到是制造方面，可制造性和寿命有什么关系？一个设计得很难组装产品，其对服务寿命威胁通常也较大，而制造工艺上小改变常常也会缩短其服务寿命。比如一个热处理做得不好设计，其制造过程中所受到焊接热冲击会较大，因温差较大使焊点可靠性也不轻易得到确保。这就影响了此产品寿命。 产品设计寿命考虑，始于对产品寿命定义。设计人员应该定下和寿命相关一切条件，如寿命期（多少年）？、许可故障率、故障定义、维修保养政策、使用环境条件、验证方法等等。再从使用环境条件定义下，设计产品寿命测试方法、选择元件材料、选择设计规范，并经过寿命测试来验证设计和开发工艺等等。 影响寿命原因很多，可分为主原因和次原因两大类。主原因如元件引脚种类、元件尺寸大小、元件和基础材料匹配等等，这些对寿命影响较显著严重。次原因即使单独影响不是很显著严重，但多个次原因作用加起来，其整体作用也能够是相当可观。这方面例子如焊点形状、成品保护涂层（conformal coating）、基板外形比等等。在影响产品寿命种种原因之中，热处理考虑应该算是SMT应用中最关键一部分。因为在SMT应用上，很多和寿命相关问题全部是和热处理相关。它同时也是影响可制造性关键原因，所以在热问题考虑上，用户应该同时兼顾到制造工艺上和产品寿命上问题。另外一个对热处理因关注原因，是绝大多数使用在电子产品上材料，她们性能全部会随温度（即关系到热处理）而发生改变，轻则性能不稳定，重则可能失效（临时性）或甚至损坏（永久性）。 我们了解到设计规范对我们产品寿命（即质量）、成本和交货期全部有影响，那我们该采取什么设计规范或标准呢？我们能够发觉，公开市场上有不少类似IPC等机构推荐设计标准。她们之间全部有差异，加上各大电子厂也全部有自己本身一套规范，标准可谓五花八门。她们之中那一个很好呢？为何大电子厂不采如IPC这类世界有声望机构推荐呢？而我们是否能够采取呢?首先我们必需了解和认同一点是，SMT工艺是门很复杂科技学问，在SMT应用工作中，常出现一个问题现象是由无数原因联合形成这一现象。而有效处理这些问题，有赖于我们对整体配合能力。这是所谓技术配合。因为原因众多，也随时间在改变，所以要找到两个完全一样工厂机会是很微小。既然设计规范在优化情况下是必需配合工艺和设备能力等方面，也就是说设计标准全部有其适用范围，越是要优化其适用范围就越小。所以假如要很好使用设计来处理问题，一套适适用于本身规范标准是必需按本身特有条件而开发。 产品开发，应该将它当成是整个技术整合一部分，而不是单独产品开发工作。把整个技术合成一起管理，才能真正做到最优化程度，才有可能朝向无缺点或零缺点方向发展。在产品开发早期，设计小组应该将产品品质和寿命要求定下，假如厂内开发多个产品，有需要时能够按她们之间不一样分成多个档次。各档次全部有对应设计规范和工艺、材料规范来配合。这些规范能够是以前开发验证过经验，也能够是为了应付新需求而开发新规范。假如是新规范，设备方面也必需确保能够给配合，有需要是或是引进新设备，或是提升改善现有设备。配合设计和工艺规范设备再经过如TPM等优异管理，来确保其稳定性和可靠性。同时在不停标定设备能力工作中使设计规范稳定和标准化。在其次，材料规范化也应该推出对应供给商选择和管制系统。经过对供给商能力要求和评定来确保对工艺和材料方面配合。厂内技术水平，因为直接决定厂内工艺管制能力，也是个必需注意、检测和调整方面。 因为当今设计工作范围和职责改变，和为了应付日趋强烈开发时间压力，标准化和资讯管理成了很关键管理工作。对设计软件要求，也不像以往那样重视现有数据库，而是较重视软件更改和兼容能力。对于CAD和PDM等管理软件和数据方面结合也开始越来越重视了。现在产品更改频繁，产品市场寿命较短等现象，使得很多工厂误入歧途，过分重视生产线灵活性或柔性，而忽略了相等关键稳定性。标准化推行，能够在这二者之间取得一个很好平衡。合适标准化有很多成本、质量和效益上优势，但太多或不妥标准化对柔性和设计空间起了限制，所以用户必需培养能力来维持这二者平衡。 2.0 工艺和设计关系 所谓SMT技术，指是相关怎样将基板、元件经过有效工艺材料和工艺组装起来，并确保有良好寿命一门科技。这其中便有很多个不一样组装形式和对应工艺做法。因为多种方法全部有其优缺点和不一样工艺，设计师对这方面知识吸收也就成了一件关键工作。比如说单面全SMT元件回流焊接技术组装板，便含有外形薄和组装工艺较简单优势。但其组装密度还不是很高，和不能采取插件可能是其应用限制。而现在最多被采取双面混装技术，含有密度较高，能混合采取SMD和插件，能发挥质量和成本之间平衡利益。但却含必需处理两道焊接程序弱点。诸如这类认识，设计师全部应该拥有，才能在其工作上发挥。所以要成为一位很出色设计工程师，努力学习组装工艺方面知识是关键。具体工艺不在本讲座范围之内，我们接下来谈谈部分常见工艺和设计方面联络。从以下例子中能够愈加好了解到设计工作在整体SMT应用中关键性。 21锡膏丝印工艺 这最常见工艺包含4个关键工序，分别为对位、充填、整平、和释放。要把整个工作做好，在基板上有一定要求。基板必需够平，焊盘间尺寸正确和稳定（即使在经过焊接工作高温处理后），焊盘设计应该配合丝印钢网，并有良好基准点设计来帮助自动定位对中，另外基板上标签油印不能影响丝印部分，基板设计必需方便丝印机自动上下板，外形和厚度设计不能影响丝印时所需要平整度等等。这些全部必需经过设计师考虑。 另外常见问题是基板上绿油（阻焊涂层）印刷不停或太厚，铜焊盘保护处理选择不妥（比如在微间距应用上采取垂直热风整平VHASL处理，双回流应用中采取不妥OSP等等）全部应该在设计时给合适考虑和处理。 丝印钢网设计，有些工厂现在还是和焊盘设计分开考虑和进行。这是种不妥做法。这二者是息息相关，其设计指标应该同时考虑和进行。常见问题是钢网开孔被设计为比焊盘CAD数据稍为小些，同时在CAD数据上有许可焊盘在CAD数据上有个较小公差（比如许可有+/-0.05mm值）。这使得在丝印钢网上缩小失去其实用意义。正确做法应该是要求基板上焊盘尺寸公差定为如-0.0，+0.05（即只许可比CAD大而不许可小）范围。钢网设计和制造能够由工艺或生产部门人员来实施，但必需和设计部焊盘设计一块考虑。 2.2点锡膏工艺 假如厂内采取锡膏涂布工艺是注射方法，在基板上焊盘设计又和丝印有所不一样。比如焊盘长度应该受到更短限制，铜焊盘防氧化处理要求更严格。但对绿油要求却不高。对于不一样元件封装也应该有部分考虑。比如J引脚PLCC元件，假如采取通常做法在每一焊盘上分点两点锡膏，则有可能在回流前锡膏药和引脚接触不良，引发引脚发生位移问题。假如采取点3锡点方法，则又浪费宝贵生产时间。所以焊盘尺寸设计因给更改，要求对元件封装进行较严格范围控制，同时将焊盘加宽和缩短以达成能采取单一锡点工艺。 对于采取不一样泵技术，焊盘设计也有一定不一样，所以设计师严格对多种泵性能和特点有足够了解。最少对本身厂内所使用技术应该有足够了解。 2.3黏胶应用 现在较常见有点胶和印胶工艺。点胶工艺中有多种注射泵技术，还有适适用于很高产量针印工艺。现在更发展出新一代喷射工艺。印胶工艺方面做法则和锡膏丝印很相同。 多种泵在胶点量控制能力和点出胶点外形上也有不一样，这是设计和工艺人员应该了解和注意到。比如在同一直径胶点高度上，采取针印工艺高度就来得低些，喷射工艺最高，而其它泵则处于她们之间。这些改变也就影响了设计工作。比如在元件外形和尺寸不变情况之下，为了确保胶点能对元件底部有足够接触面，采取针印工艺胶点虚设铜盘宽度就应该较大，以处理更大胶点直径。 除此之外，胶水种类和品牌也影响胶点外形。所以在技术整合观念下，设计规范是必需用工艺规范同时开发。 2.4贴片工艺 贴片机是否能处理我们设计时所选元件，把她们全部正确贴在所需位置上，这问题直接影响了我们生产。所以在设计时元件选择工作上，对厂内贴片机性能了解也是关键。另外，出于贴片工序在整条生产线上常常是效率瓶颈（也就是限制整条生产线效率一切），在设计时我们还得同时考虑对生产效率影响。 对于一个设计人员，在贴片这一工艺上应关注有以下几方面： 1. 能处理元件范围和部分元件处理能力（拾放可靠性）。 2. 对各元件对中能力（贴片精度和反复精度），包含基板定位能力。 3. 灵活性和转换能力（可行性、所需时间和资源）。 4. 对各元件产量。 5. 基板处理能力和范围（材料种类、厚度、外形比等等）。 市面上对贴片精度规范和指标常出现不正确或不完整说法。正确精度标法应包含分布系数Sigma和贴片精度平均值u资料，或是以Cp和Cpk二者标出。设备科人员应该帮助提供这方面资料给设计部人员。经过对此了解，设计师才能对其焊盘尺寸考虑做出优化。 设计人员也应该深入了解贴片精度误差起源。她们是有4个关键原因：基板质量、设备对基板识别和定位能力、设备机械精度、和设备对元件识别和对中能力组成。比如了解厂内设备对基板识别和定位能力后，就能对应设计出适宜基准点（大小、形状、位置分布和反差条件等），就能决定区域和专用基准点是否需要等来确保产品设计可制造性。 对设备灵活性方面了解也一样。知道了什么元件能被处理，处理可靠性怎样，在处理不一样元件时是否需要某程度设备转换，是自动还是人工转换，对生产时间浪费影响有多重等等以后，在选择元件封装上也就能够做出愈加好选择。而这些考虑内容也能够提醒采购部人员在采购时做出对应要求。 2.5波峰焊接工艺 因为混装板和插件元件在应用上一些优势，波峰焊接工艺现在仍是常见组装焊接工艺之一。波峰焊接工艺问题，如桥接、阴影效应等已是众所周知经验。很多问题在设计上能够给一定程度帮助，如为了减低SOIC引脚间桥接吸锡盘或盗锡盘设计等。设计人员应该对她们有足够了解和应用。应该注意一点，是这些问题程度，在波峰焊接工艺中是和设备原理和调制有很大关系。设计工作必需严密配合设备料工艺调制规范进行。比如说为了处理矩形件阴影效应而增加焊盘长度，到底应增加多少是和厂内设备和工艺调制能力息息相关。忽略对厂内工艺和设备能力了解而盲目搞设计规范是不正确做法。 另一个常常受到关注波峰焊接问题，是元件受热问题。对于双面有元件产品来说，一面元件有可能在经过波峰焊时完全浸在高温熔锡中，那热冲击能够高达每秒200多度。元件封装是否经得起这么热处理，在其寿命和性能方面会产生什么影响，是设计人员应该给考虑。 为了处理只有少数插件产品，或为了保护部分对热较敏感元件不受熔锡热冲击，现在有些局部波峰焊接工艺和设备。厂内假如有采取这类设备，板上元件编排会可能受到设备运作一限制。比如必需留下一些空位等等。 2.6回流焊接工艺 回流焊接工艺是现在最流行和常见批量生产焊接技术。回流焊接工艺关键在于找出最合适稳定时间关系（即所谓温度曲线设置），并使它不停反复。温度曲线必需配合所采取工艺材料（锡膏），注意参数有升温速度、温度高低、在各温度下时间、和降温速度。市场上出现了多个不一样加热原理回流炉子，其实怎样加温还是次要，最关键是必需能够随意控制温度改变和保持稳定。 市场上采取加温法，仍然不外3个基础热传输方法。即传导、对流和辐射。多种炉子原理也能够这方法来分类。在采取传导方法有热板、热丝和液态热（极少用）三种关键技术。采取对流有强制热风、惰性热气、和气相回流（已基础不用）技术三种。而采取辐射技术，有红外线、激光和白光三大源流。 热板回流技术仍用在陶瓷基础工艺上，它只能用在单面板上，而必需靠基板良好热传导性能才能发挥效益，限制了她在大部分电子组装业上用途。热丝技术在英文中常称hot-bar焊接技术，是因为她常见在以金属或陶瓷片为加热媒介设备上而得名。它适适用于长、平和柔软引脚元件上（如柔性板和TAB工艺上。）经过控制温度、压力和时间来控制焊接效果。需要不一样焊头来处理不一样元件。是属于较慢工艺。工艺控制可能不易。此技术可应用在返修工作上。 热风或热气技术有两种，一是适合批量生产自动化回流炉子，另一是供局部焊接用吹管技术（常见在返修技术上）。经过空气或惰性气体对流作用来传热。在局部焊接技术上必需使用不一样吹管处理不一样元件是它一个弱点。在使用空气为媒介时是个经济方案，但工艺速度较慢。 白光和红外线在小批量生产应用上，全部是经过光学聚焦原理将光内热能集中起来，对焊点做局部加热。其好处是没有机械接触（不像热丝技术），局部焊接不会对元件封装造成过热威胁，能够自动化编程。缺点是焊接以点进行，速度较慢，虽不会对元件封装有过热威胁，但失控时对焊点有过热可能，而白光对人眼睛不利。其加热速度快使她在对热容量大和封装对热较敏感元件应用上有优势。 激光技术和以上白光和红外线原理类似，只是媒介不一样。这是种较新技术，还未普遍被接收，关键原因可能是价格方面（十分昂贵）。激光能量能够被很正确进行控制，反复性很高，焊点能够很细（对微间距技术没困难），因为局部性很高而能确保很好焊点质量（没有内部潜在应力）。此技术或许有很好发展潜能，但现在说法不一。 电感焊接技术，是一个经过电感效应涡流加热原理来进行焊接工艺。含有没有机械接触、加热快和热容量高优点。缺点是技术不易掌握，焊点周围不能有一些金属部件，高频信号对一些电子元件不利和加热头位置敏感度高等等。现在应用还不普遍。 火炬焊接技术，适适用于焊点热容量特高应用上。如在基板上有大插座或金属屏蔽板等等场所。也属于非接触式和局部焊接工艺。缺点是工艺经验较缺乏，对焊点可靠性数据了解和考察不够（不过在一些应用上不是太关键）。 红外线用在批量生产焊接技术上已经有很长时间，它是热风回流技术成熟前关键工艺。现在还有些产家还在推荐远外线技术炉子。此技术优点是加热效率较高，反复率很好，热容量也好，对部分回流工艺问题如吸锡（wicking）和立碑等较能应付。缺点是产品板上温度较大，对部分元件外形和封装材料改变较大，而且有超温可能。另一更常见批量焊接技术是热风回流技术，她基础是处理了红外线技术存在问题，但设备设计困难，好设备价格高于红外线技术（差设计性能不如红外线技术），而且应用上对知识要求也较高，设备保养要求也高，设备选择不易，必需要有一套测试方法。 回流曲线设置关键，在于将产品板上最热和最冷点找出，经过对炉温调制使这两点范围设置在锡膏性能要求范围内，工作便可说是完成了。板上热点和冷点热学特，影响原因很多，在设计产品时便应该考虑到和照料到这些，使设计出来产品上，热点和冷点温差尽可能做到最小为止。这不仅使生产轻易控制，对设备性能（和价格相关）和保养要求也较低，而且对产品焊点质量也较轻易确保，是个设计时很关键考虑点和做法。 3.0了解您制造能力 了解厂内实际制造能力，是推行DFM管理关键部分。工作包含对厂内设备能力进行量化考察、计划和制订规范指标。这做法关键原因有四：一是因为每个设计规范全部有它特定适用性或针对性，它只有在特定条件下才能最优化发挥其功效。第二个原因是大多数生产线全部是不一样，即使设备硬件配置一样，管理、工艺知识、品质标准等等软科学会使其不一样。所以在另一个工厂适用设计规范，未必也适适用于您工厂。只有完全和正确了解您厂内能力情况后，您才可能制订出一套优化设计规范或标准。第三个原因是很多有用和关键资料，除非您亲身去考察、测试和统计，您不可能在市场上得到现成，即使是设备供给商也提供不了。第四个原因，是在优化设计工作上，根本没有所谓通用标准可被使用。 在您生产环境里，有什么是需要您关注和量化了解呢？您能够从四个方面着手。即生产线功效（能做些什么？）、生产线柔性或灵活性（需要什么改变来处理工作变更？）、质量（能把产品做到多好？包含长久寿命方面和直通率方面考虑）？和生产效率（产量和成本）。 生产线能力计划例子，比如每一条生产线对基板处理能力范围，包含如基板材料、基板厚度范围、板尺寸限制、重量限制、板边留空要求、定位要求（如基准点、定位孔、边定位厚度和曲翘限制等等）、和假如采取自动条码识别系统位置要求等，这些全部必需有具体和正确计划。应注意这些计划应以整线而不是以部分设备层次来进行。假如厂内有多条不一样规范线，能够考虑以统一规范（最严格规范）或分等级来简化。 一样，对于元件处理能力，我们也应该给了解和计划。这方面可包含如多种常见元件释放能力（以dpm计）、贴片机吸咀种类和要求、对中技术和能力、贴片力度（静和动态）、供料器种类、数目和性能、和各元件对速度效率影响等。 对于各设备性能和技术限制，我们了应该有足够了解和统计。比如厂内所采取回流炉子是属于什么加热原理，假如是热风原理，那它对排风改变影响或灵敏度又怎样；假如是红外线对元件外形和颜色有什么影响；炉子轨道是否会因为吸热而对板两边造成冷区效应，程度又怎样等等这类性能问题，全部应该给具体考察和统计在设计规范内。 除了设备能力，整体工艺能力也必需是计划内容。厂内应该有最少一份工艺规范，内容具体类出厂内工艺能力和极限。比如在锡膏工艺上能采取什么工艺（丝印、点锡）、达成什么程度（0.3mm间距、0.12mm开孔、Aspect Ratio 1:1.5、双面印刷能力等等）。注意一切关键条件（如锡膏种类、基板厚度和表面处理要求）也全部必需清楚列出。签订设备和工艺规范方法，能够配合供给商资料、生产线实际经验（但必需是科学性）和厂内设置试验结果，使经过验证数据经验被纳入设计数据库使用。一切验证和分析、决议过程全部应该有份统计档案，方便以后改善工作。 要正确和有效进行以上工作，您厂内必需含有良好设备工程学和SMT工艺知识。在这些能力未足够建立起来之前，推行工作有可能是白费和误导。工厂管理应该注意这一点而不可冲动行事。以免招到投入后没有效果失败。 4.0 基板和元件选择 选择合适材料是设计工作内注意部分。材料选择必需考虑到她寿命和可制造性。很多设计人员只重视在元件电气性能、供给和成本做法是不全方面。在电子工业中，大部分所用材料全部对温度有一定反应敏感性。而在电子板组装过程中又必需经过一定程度，而有时又不只一次高温处理。所选择元件和基板等是否会变质呢？元件原有寿命是否给缩短了呢？这些也全部是需要加以考虑。在产品服务期内，产品本身也会经历部分热改变，如环境温度改变，产品本身电源接通和切断和产生热功率等等。这些热引发体形改变对SMD焊点起着不利影响，是SMT产品中一个关键寿命问题根源。所以在设计时对这方面考虑也是关键工作。 4.1基板选择和考虑 基板作用，除了提供组装所需架构外，也提供电源和电信号所需引线和散热功效。所以对于一个好基板，我们要求它有以下功效： 1， 足够机械强度（附扭曲、振动和撞击等）。 2， 能够承受组装工艺中热处理和冲击。 3， 足够平整度以适合自动化组装工艺。 4， 能承受数次返修（焊接）工作。 5， 适合PCB制造工艺。 6， 良好电气性能（如阻抗、介质常数等）。 在基板材料选择工作上，设计部门能够将全部产品性能参数（如耐湿性、布线密度、信号频率或速度等）和材料性能参数（如表面电阻、热导、温度膨胀系数等）关系列下。做为设计选择时考虑用。 现在较常见基板材料有XXXPC、FR2、FR3、FR4、FR5、G10和G11数种。XXXPC是低成本酚醛树脂，其它为环氧树脂。FR2特征和XXXPC靠近，但付阻燃性。FR3是在FR2基础上提升了其机械性能。G10较FR3各方面特征全部较强，尤其是防潮、机械性能和电介质方面。G11和G10靠近，不过有很好温度稳定性。FR4最为常见，性能也靠近于G10，能够说是在G10基础加上了阻燃性。FR5则是在G11所基础上加了阻燃性。现在在成本和性能质量方面考虑上，FR4可说是最适合通常电子产品批量生产应用。对于有大和微间距元件，而由采取双面回流工艺用户，能够选择FR5以求较可控工艺和质量。 为了处理基板和元件之间温度膨胀系数匹配问题，现在有采取一个金属层夹板技术。在基板内层夹有是铜和另一个金属（常见为殷钢，也有用42号合金或钼），这中间层可用做电源和接地板。经过这种技术，基板机械性能，热导性能和温度稳定性全部能够得到改善。最有用是，经过对铜和殷钢金属百分比控制，基板温度膨胀系数能够得到控制，使其和采取元件有很好匹配，而增加了产品寿命。 在整个SMT技术应用中，基板技术能够算是较落后。从现在用户要求和基板发展商方面了解到，以后基板技术发展，应该是朝以下方向前进。 1， 注更细引线和间距工艺（层加技术已开始成熟）。 2， 更大和更厚（用于更多层基板）。 3， 降低温度膨胀系数（新材料或夹板技术）。 4， 愈加好热传导性能（现在也有在研究经过辐射散热）。 5， 愈加好尺寸和温度稳定性。 6， 可控基板阻抗。 7， 氧化保护工艺改革（锡膏成份有可能改变）。 这些展望意味着基板技术有可能在未来有个大改革。设计师应对这方面动向保持留心。做好需求改变准备。 在基板技术可靠制造性考虑上，绿油（防焊层）应用是其中一个关键。通常SMT用户极少去了解基板制造商对绿油材料选择和应用。也缺乏这方面知识。所使用绿油化学特征，必需能符合基板组装工艺（返修、点胶固化、油印等），也必需能配合或接收组装工艺上所采取一切化学材料，如助焊剂和清洗剂等。这方面资料应向基板供给商要求。注意有些化学反应资料未必有。但最少用户能够知道那方面是可能存在问题。在需要时能够要求基板或绿油供给商帮助试验分析。 基板业中常见绿油工艺有四种，分别为液态丝印工艺、液态光绘工艺、干膜工艺和干湿混合工艺。液态丝印工艺成本最低，但质量（精度和分析度）较差，用于面积较小和密度较低产品基板。干膜工艺精度和分析度很好，但成本高和涂布后厚度较高，不利于一些工艺。干湿混合工艺强点是对接通孔充填能力强，但固化工艺必需做得完整，不然在SMT组装中会有泄气不良问题。液态光绘工艺发展潜能很高，她有很好精度和分析度，成本低于干膜工艺，而且能控制较薄厚度，对锡膏丝印工艺有利。不足是此工艺对接通孔充填能力较弱。 在SMT组装工艺上常见绿油相关问题不少，如绿油太厚造成锡膏丝印工艺难控，绿油在基板制造时固化不良而泄气（形成焊点气孔）或裂开（腐蚀开始和应力集中），材料吸湿而造成绿油层在回流时脱离，基板绿油工艺不良造成绿油和焊盘界面断裂，和一些干膜材料轻易引发焊球问题等等全部是较常见。 4.2元件选择和考虑 对元件选择，通常必需做到考虑点最少有以下几方面： 1， 电气性能。 2， 占地效率（三维）。 3， 成本和供给。 4， 元件可靠性和使用环境条件。 5， 和设计规范吻合。 6， 适合厂内工艺和设备规范。 7， 可组装性、可测试性（包含目视检验）、可返修性。 8， 和制造相关资料是否完整可得（如元件完整具体外形尺寸、引脚材料、工艺温度限制等）。 在可制造性考虑上，元件选择始于对封装了解。元件封装种类繁多，也各有各长短处。做为设计人员，对这些封装技术应该有一定认识。才有能力在可选择范围内做出最优化（即适合高质量高效率生产）最合适选择。要很好做出选择，设计人员应该要有最基础知识认识。比如去了解元件封装目标。假如了解到封装目标之一是提供散热，那在设计时会自然而然考虑到不一样封装散热性能。了解到散热和IC引脚材料相关后，便自然而然会考虑到是否需要采取铜而放弃42号合金引脚之类问题。 对于元件封装和组装工艺相关问题，已不在只是工艺或生产工程师事了。设计人员也应该有所了解。比如在爆米花效应（Pop-corn effect,因元件吸湿而在回流过程中爆裂现象）考虑上，在可选情况下会优选PLCC44而不用QFP44.又如对SOIC底部浮起高度考虑，市面上有不太统一规范，设计人员应该了解到不一样高度指标对厂内现有工艺和设备将会造成什么问题。如当产品设计较大，厂内工艺采取清洗工艺时，元件选择上就应该要求较高standoff元件。另一个例子，假如厂内采取贴片机注意。元件选择考虑也应包含元件包装。不一样包装有不一样生产效率和成本。应按厂内设备和管理情况加以考虑选择。 5.0热处理设计 热处理在SMT应用上是很关键学问。原因之一是SMT技术在组装密度上不停增加，而在元件体形上不停缩小，造成单位体积内热量不停提升。另一原因是SMT元件和组装结构，对因尺寸改变引发应力消除或分散能力不佳，造成对热改变引发问题尤其严重。常见故障是经过一定时间热循环后（环境温度和内部电功率温度），焊点发生断裂现象。 在设计是考虑热处理问题有两方面，一是半导体本身界面温度，另一是焊点界面温度。在分析热性能时候，有两大注意方面。一是温度改变幅度和速度，另一是处于高低温度下时间。前者关系到和温差相关故障，如热应力断裂等。以后者关系到和时间长短相关故障，如蠕变之类。所以她们影响是不一样，故障分析时全部应部分测试和考虑。 因为受热而为害产品其中一个方法是热冲击。产品在其寿命期间，尤其是在组装过程受到热冲击（来自焊接和老化），假如处理不妥，将会大大影响其质量和寿命。这种热冲击，因为来得较快，即使材料在温度系数上完全配合也会因温差而造成问题。除了制造上热冲击，产品在服务期间也会经历程度不一热冲击，比如汽车电子冷天气下开启而升温等等。所以一件产品在其寿命期间，将见面对制造、使用环境（包含库存和运输）和本身电功率耗损三方面热磨损。 为确保寿命而努力热处理工作，对于半导体或元件供给商、设计和组装工厂、元件产品用户各方面全部有本身责任。元件商责任在于确保良好封装设计、使用优良封装材料和工艺、并提供完整有用设计数据给她用户（即产品设计和组装工厂）。产品设计和组装工厂责任则在于设计时热处理考虑，正确和足够散热采取，和正确组装工艺应用和管制。至于产品用户，则应依据供给商提议使用方法、环境和保养来使用这产品。 在确保产品有较长寿命，有效散热处理和热平衡设计就成了关键工作。散热方法，通常还是经过热传输三个基础原理，即热传导、对流和辐射来达成。在散热考虑上有多个难处。从避免有噪音（机械和电气噪音）和成本见解上，我们偏向于采取自然空气对流方法来散热。但从预防腐蚀和电移等见解上，我们又期望将产品和空气隔开。这么矛盾，加上空气流动学和门和复杂学问，而产品组装起来外形（元件高矮距离布局）对空气流动造成影响，基础结构格对各不一样热源（元件）散热分担等等全部是复杂学问。现在也还没有能很好较正确进行整体热分析软件之类工具来帮助设计工作。所以这工作做起来相当棘手。很多时候还得凭经验和尝试。传统以热阻公式估量法仍然通用，唯对多元件合成整体产品分析正确度不高（部分估量还能够）。但因为没有更可靠方法，现在软件还是建立在这基础上。 从THT（插件技术）到SMT转变中，我们能够发觉元件体形缩小了，产品组装密度增加了，元件第部和基础间距离缩小了这些全部造成通守对流和辐射散热功效减低，而经过基板传导来散热就更关键了（即使基板因密度增加也造成传导散热效率不良）。在元件封装技术上，SMDIC方面设计经过不一样引脚材料选择和内部引脚底盘尺寸设计而大有改善（较插件DIP效果好），但这改善很多时候还应付不了组装密度增加、元件微型化和信号速度快速增加等方面发展连带散热问题。 温度膨胀系数失配问题，除了材料外也和元件和基板大小相关。比如2220矩形件在这方面寿命就较1206来得短，而LCCC156也会较LCCC16寿命短很多。一份试验汇报显示LC-CC156热循环测试寿命为183周，对同测试条件下LCCC16722周寿命小了很多，只有她25左右。 处理这类问题或处长寿命方法，工业界中有多个对策。当然最基础是尽可能选择有引脚元件，尤其是体形较大元件。其中翼形引脚在这方面可靠性算是很好。另一个做法是采取有金属夹层（如以上提到铜-殷钢内夹板）基础设计，这是种相当理想做法。但价格昂贵而且供给商少。第三种做法是采取在环氧树脂和铜焊盘间加入一层弹胶物基板设计，这弹胶层柔性能够大大吸收因温度改变产生应力。还有一个做法是采取了一个特制锡膏，在锡膏中加入了一些成份陶瓷或金属细球体，使焊点在回流焊后被托高起来，较高焊点有更强吸收应力能力。 很多时候，单靠正确材料选择和设计还是不足以完全处理散热问题。所以额外散热设计就必需被用上。在散热处理中，经过辐射方法以往不被采取（这方面有新发展，稍后提到）。原因是辐射散热需要有较大温差才有效，也就是说热源要相当热而通常不被接收（散热就是要使元件处于低热）；同时散热路径不易被控制（辐射是往各方向进行），会造成对周围元件加热现象。对流散热最常被使用，其中有自然对流和强制对流两种方法。自然对流较经济简单，但有一定限制。如热源不应超出每单位立方米1万两千瓦特、空气和热源温差应超出30度以上等等条件。强制对流，即采取风扇吹风或排风做法，是个相当常见和有效方法。能够用在整机或单一元件（如电脑中处理器IC）上。通常它散热效率可达自然对流4至8倍。缺点是成本、重量、耗能等全部高。传导散热技术，在产品不停微型化下逐步被重视和采取。通常配合基板材选择和设计（如金属内夹板），使热能经过基板传导扩散到基板外去。通常传到板边缘金屑支架或机壳上。散热能力能够达成每单位立方米25万瓦特（自然对流20倍）。另外还有极少被使用液体散热技术，散热能力可达自然对流80倍。因为产品基板必需被浸在冷却液体中，液体材料选择要很小心。以确保不会影响产品电气性能和起化学改变。这方面系统设计也较困难，成本很高，所以只用在特大功率如特大型电脑上。采取黏性较大冷却液体还能同时起着避震作用。液态散热也有自然对流和强制对流两种做法。 现在工业界中有工厂在开发一套新散热技术，是采取辐射原理。借助于类似无线电天线发射原理，把热能看成是一个波来发射离热源。据已发表研究汇报，经过在元件底部基板上铜分布和图形，元件基板内层结构设计，其辐射散热效果能够达成采取通常散热器两倍多。现在这项研究仍在进行中，是要找出铜分布图形和散热能力确实实关系。 以下是部分有用散热考虑：