第八讲SMT 的 发 展

—— 技术思路与发展趋势

电子技术基础训练部

封装技术组装工艺SMT 设备无铅技术

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一、电子封装技术的发展 电子封装技术是微型化的基础 IC 封装的发展 无源元件的微型化进程 系统级封装的趋向

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ICIC 封装的演变封装的演变 IC 发展趋势

增加芯片 / 封装比例

阵列封装

节距

微型化

3D 封装

系统级封装

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集成度 硅片面积 I/O 数目

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边缘引线

底部引线（阵列 /非阵列）

SOIC(SOP) 双列引线QFP 四周引线

PGA 针栅阵列BGA 球栅阵列CGA 柱栅阵列

底部引线QFN

COB 板上芯片TAB 载带自动连接

1 、 IC( 电子 ) 封装发展 外特性

硅片（裸芯片）

封装前缀 主要封装材料 陶瓷 C 窄间距 T

塑料 P 微型 μ

硅片直接安装在 PCB 上

SOCSIP

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边缘引脚

· 形状 L 针、球、柱 J· 引脚数目 SOP 40 BGA100-2500 QFP 250·pith 1.27—0.3 1.27—0.5面积（相同引线数） 1 0.25

底部引线

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有利散热的微型封装 QFN (Quad flat No-lead ) MLF(MicroLead Frame)

LLP （ Leadless Leadframe package ）

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电子封装技术发展 FC （ flip chip ） 芯片连接技术

芯片芯片

芯片芯片

凸点凸点

凸点凸点 (bu(bump)mp)

FC-BGAFC-BGA

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电子封装技术发展—— CSP芯片 / 封装面积比例

DIP 1 ～ 5％ CSP 75 ～ 80％

同数量引线不同封装所同数量引线不同封装所占面积和重量占面积和重量

HighestThinnest

Largest die and thickest bondline

Narrowest

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电子封装技术发展—— WLP(WLCSP)

芯片 / 封装比例达到 100 ％

Wafer Level Package

裸芯片

焊球

CSP 80％

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电子封装技术发展—— 2D

MCM （ multichip module) 多芯片模块封装

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电子封装技术发展—— MCM 3D 封装（芯片堆叠）

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2 、无源元件——微型化发展 1005 （ 0402 ）—— 0603 （ 0201 ）—— 0402 （ 0100

5 ） 小型化的极限 集成无源元件

SMC/PCB 复合技术

微型化 SOC/SIP

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PCB-SMD 复合化 在多层板中预埋 RLC 元件，实现高密度组件。

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IC 技术发展—— SOC (SYSTEM ON CHIP)

例：数字电视数字收音机功能

芯片（有源元件 + 无源元件） 系统

优点：小、性价比高

缺点：周期长，成本

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IC 封装技术发展—— SIP （ System in Package ）

芯片（ 2D 、 3D ） + 无源元件 系统封装

优缺点：与 SOC比

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二、 SMT 组装工艺的发展 总趋势——组装与封装的融合 微型化元件 / 细间距器件贴装 底部引线器件贴装 BGA 、 QFN 、 CSP 3D 组装 导电胶连接

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（ 1 ）微型化元器件贴装 0201 、 01005 、 0.4 、 0.3

BGA 、 QFN 、 CSPSMT 设计设备精度模板加工、印刷流程管理

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（（ 22 ）） 3D3D 组组装装 存储器应用存储器应用

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（ 3 ）导电胶连接（ conductive adhesive ）

工艺简单 环保 性能适中

可靠性 价格 局限性

焊接焊接

粘接粘接

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(4) 免清洗焊接

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三、 SMT 设备的发展

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印刷机发展 精确度提高 视觉定位系统 刮刀 密封 智能化 功能 印刷＋检测

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贴片机的发展 速度 0.05s/chip 精确度 视觉定位系统 柔性化 多单元组合

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焊接设备的发展 无铅工艺要求 适应无铅焊料 工艺窗口 控温精度

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四、无铅技术 (Lead free) Sn-Pb 焊料 Pb 的毒害 无铅的进程

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Sn-CuSn-Ag

Sｎ

Ag Cu

Bi Zn

High strength

Low melting pointLower melting point

Low cost

Sn-Ag-Cu

Sn-Zn-Bi

Sn-Ag-Bi (-Cu)

Sn-Bi

Mp 1083℃

Mp 420℃

Mp 961℃

Mp 271℃

Mp 232℃

Sn-Cu

Sn-Zn

Combinations of element for lead-free

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２３０

２２０

２１０

１８３ Ｓｎ－Ｐｂ　　１８３゜Ｃ

Ｓｎ－Ｃｕ　　２２７゜Ｃ

Ｓｎ－Ａｇ－Ｃｕ　　２１７゜Ｃ

Ｓｎ－Ｚｎ　　１９９゜Ｃ

Mel

tin

g p

oin

t

゜Ｃ Melting temperature of alloy

Ｓｎ－ Ag　　２２ 1 ゜Ｃ

Ｓｎ－Ａｇ－Ｂｉ－Ｉｎ　２０８゜Ｃ

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无铅焊料的难题 1

熔点（焊接温度） 材料 设备 工艺

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Sn/Pb NO Pb

WAVE SOLDERING WITH SN100C

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焊接性能 表面张力 润湿性能 时间

无铅焊料的难题 无铅焊料的难题 22

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稳定性 Sn － Zn

无铅焊料的难题无铅焊料的难题 33

无铅焊料的难题无铅焊料的难题 44

成本成本

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无铅的进程

别无选择 合金配方 选择余地有限 添加剂、焊剂 工艺探索、规范

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技术发展无止境

求实创新是前程

谢谢大家 !

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