第五章装配焊接及电气连接工艺1

第五章装配焊接及电气连接工艺§5.1安装安装是将各种电子元器件、机电元件及结构件，按照设计要求，装接在规定的位置上，组成具有一定功能的完整的电子产品的过程。一、安装工艺技术的发展⒈发展进程（见附图）THT——通孔安装技术(ThroughholeMountingTechnology)SMT——表面安装技术(SurfaceMountingTechnology)MPT——微组装技术(MicroelectronicPackagingTechnology)2.发展特点①连接工艺的多样化焊接――通用压接――用于高温和大电流接点的连接、电缆连接绕接――用于高密度接线端子的连接、引制电路板插接件的连接胶接――用于非电气连接或用导电胶实现电气连接②工装设备的改进：向小巧、精密、专用工具和设备方向发展。③检测技术的自动化：测试仪器仪表向高精度数字化发展，大量采用计算机自动控制的在线测试仪，计算机辅助测试技术（ＣＡＴ）发展很快。④新工艺新技术的应用：新工艺、新技术、新材料推出周期越来越短。二、安装的基本要求⒈保证导通和绝缘的电气性能⒉保证机械强度⒊保证传热、电磁等方面的要求三、印制电路板组装工艺的基本要求⒈元器件引线的成形：根据焊点之间的距离，把引线做成需要的形状。开始弯曲处离端面的最小距离不得小于2mm弯曲半径不应小于引线直径的两倍怕热元件要求引线增长，成形时应绕环元件标称值应处于便于查看的位置成形后不允许有机械损伤⒉元器件的安装方法①贴板安装：适用于防震要求高的产品。元件与板面的安装间隙小于1mm。②悬空安装：适用于发热元件的安装。元器件与板面的高度范围在5～8mm。③垂直安装：适用于安装密度高的场合。对大质量细引线的元器件不宜采用。④埋头安装：可提高防震能力，降低安装高度。⑤有高度限制时的安装：垂直插入后再朝水平方向弯曲。⑥支架固定安装：适用于重量较大的元件。⒊印制板组装工艺流程――流水线装配流水线运动方式：间隙运动和连续匀速运动两种插件形式：自由节拍式和强制节拍式两种每拍元件（约六个）插入全部元器件插入一次性切割引线一次性锡焊检查§5.2焊接技术锡焊的特征：1.焊料熔点低于焊件；2.焊接时将焊料和焊件共同加热到锡焊温度，焊料熔化而焊件不熔化；3.焊料熔融浸润并进入间隙形成结合层。对焊接的要求1.焊点的机械强度要足够2.焊点可靠，保证导电性能3.焊点表面要光滑、清洁焊接分类：1.熔焊：熔化母材和焊料；2.钎焊：焊料熔化而焊件不熔化；3.接触焊（加压焊）：不用焊料。一、浸润性与焊接质量焊接时焊料与母材之间经历的三个变化阶段：熔融焊料在被焊金属表面浸润阶段熔融焊料在被焊金属表面扩展阶段在接触界面形成合金阶段浸润——焊接时熔融焊料粘附在被焊金属表面，并能在金属表面漫流的现象。浸润是焊接中的重要阶段，没有浸润，焊接就无法进行。只有具有良好的浸润性，才能保证焊料渗透到被焊表面的所有间隙，保证焊点的良好电气连接性能。一、浸润性与焊接质量浸润角（接触角）与浸润程度的关系：θ〉９０°不浸润θ〈９０°浸润θ→０°完全浸润θ→１８０°完全不浸润一般，θ在20°～30°之间可认为是良好的浸润。θθ二、焊点形成的必要条件⒈被焊接材料应具备良好的可焊性：表面镀锡、银等。⒉被焊金属材料表面必须清洁：只有在清洁条件下，焊料与母材原子间的距离最小，能够吸引扩散，靠毛细管力在金属表面漫流形成良好浸润。污染包括油脂、氧化膜及其它污染物。⒊焊接要有适当的温度：要使焊料和被焊金属材料同时升温到焊接温度。⒋焊接要有适当的时间：过短达不到焊接要求，过长会损坏器件和焊接部位。⒌焊剂要使用得当：应选用适合被焊材料的助焊剂。常用助焊剂为松香水。⒍焊料的成分和性能要符合焊接要求：根据被焊接金属材料的可焊性、焊接的温度和时间、焊点的机械强度等因素选择不同的焊料。三、手工烙铁焊技术（一）焊接的正确姿势·反握法·正握法·笔式握法电烙铁的握法（二）五步操作法1.准备·将焊接所需材料、工具准备好·对被焊物的表面要清除氧化层及其污物，或进行预上焊锡。2.加热被焊件将预上锡的电烙铁放在被焊点上，使被焊件的温度上升。3.熔化焊料将焊锡丝放到被焊件上，使焊锡丝熔化并浸湿焊点。4.移开焊锡当焊点上的焊锡己将焊点浸湿，要及时撤离焊锡丝。5.移开电烙铁手工焊接五步法烙铁的撤离方向移开焊锡后，待焊锡全部润湿焊点时，就要及时迅速移开烙铁，烙铁移开的方向以45º角最为适宜。（三）烙铁头的撤离法焊接的操作要领1.焊前要做好工具与材料的准备2.焊剂的用量要合适3.焊接的温度和时间要掌握好4.焊料的施加应视焊点的大小而定5.焊接时被焊物要扶稳6.焊点重焊时必须注意本次加入的焊料要与上次的焊料相同,熔化后才能移开焊点。7.烙铁头要保持清洁8.焊接时烙铁头与引线、印制板的铜箔之间的接触位置要合适，勿用烙铁对焊接点施力。9.撤离电烙铁时要掌握好撤离方向，并带走多余的焊料，从而能控制焊点的形成。10.焊接结束后应将焊点周围的焊剂清洗干净，并检查电路中有无漏焊、错焊、虚焊等现象。（四）拆焊拆焊就是将焊点进行拆除的过程。拆焊要比焊接更难，由于拆焊方法不当，往往就会造成元器件的损坏、印制导线的断裂、甚至焊盘的脱落。常用拆焊方法（1）采用医用空心针头拆焊（2）用铜编织线进行拆焊（3）用气囊吸锡器拆焊采用针头与编织线的拆焊方法四、焊接质量及检查1、目视检查目视检查就是从外观上评价焊点有什么缺陷。目视检查的主要内容：（1）是否有漏焊，漏焊是指应该焊接的焊点没有焊上。（2）焊点的光泽好不好。（3）焊点的焊料足不足。（4）焊点周围是否有残留的焊剂（5）焊盘与印制导线是否有桥接。（6）焊盘有没有脱落。（7）焊点有没有裂纹。（8）焊点是不是凹凸不平。（9）焊点是否有拉尖的现象。2、手触检查手触检查是指用手触摸被焊元器件时，元器件是否有松动的感觉和焊接不牢的现象。3、焊接缺陷·桥接·焊料拉尖·虚焊、·假焊·堆焊·空洞·浮焊·铜箔翘起、·焊盘脱落虚焊焊料拉尖现象常见焊接缺陷常见焊接缺陷常见焊接缺陷五、印制电路板的自动焊接技术（一）浸焊浸焊是指把插装好元器件的印制电路板放在融化有焊锡的锡槽内，同时对印制板上所有焊点进行焊接的方法。1.手工浸焊手工浸焊是指操作人员手持夹具将己插好元器件的待焊印制电路板浸入锡槽内进行焊点焊接。2.自动浸焊自动浸焊是用机械设备进行浸焊，代替操作人员完成浸焊的一切工序。3.进行浸焊时应注意的事项工艺流程：插装元器件→印制板装上带振动头的专用夹具，放入自动导轨→喷涂助焊剂→烘干→焊接（印制板沿导轨以15°倾角进入锡锅、锅内焊料温度250°C左右、印制板经过锡锅时间约３秒、然后以15°倾角离开）→至切头机切头→吹风冷却→从夹具上取下。缺点：焊接质量不如手工焊及波峰焊，补焊率高（约20％左右）,容易产生虚焊，焊料浪费大。（二）波峰焊波峰焊就是应用波峰焊机一次完成印制板上所有焊点的焊接。波峰焊具有焊接速度快，焊接质量高的优点，是电子产品进行焊接的主要方式。1.波峰焊的原理熔锡槽中的机械泵根据焊接要求连续不断地从喷嘴压出液态锡波，在喷嘴处形成具有一定宽度而又平稳流动的波峰区，波峰区作为施焊的工作面，当印制板靠传动机构以一定的速度进入时，就实施焊接，印制板在波峰区的滞留时间是由焊料波与印制板的焊接面之间的接触区域的宽度来决定，同时也与印制板传动速度有关，锡波到达顶点后，就沿喷射室外边的一个或两个面回落，流回到焊料槽中。2.波峰焊的工艺流程准备→装件→焊剂涂敷→预热→波峰焊→冷却→铲头→清洗3.工艺参数：(a)预热温度：70～90°C(b)焊接温度：指波峰喷嘴出口处焊料的温度，一般控制在235～250°C。(c)焊接时间：被焊部件与熔融焊料接触的稳定持续时间。使用共晶焊料时为3秒。(d)波峰宽度：焊件移动方向上波峰的有效浸渍行程的距离。一般40mm左右。(e)焊接速度：焊件每分钟通过波峰的距离。范围控制在0.3～1.2m/min之间。(f)焊接角度：即传送角度，指印制板通过波峰的倾斜角度。一般在5°～7°。4.缺点：易造成焊点短路等现象，补焊工作量较大。（三）再流焊（回流焊、再线焊、重熔焊）1.再流焊的原理先将焊料加工成一定粒度的粉末，加上适当液态粘合剂制成糊状焊膏，然后按照元件位置将焊膏印制在印制板规定的位置上，再贴装表面安装元件，竟烘干处理后对焊膏进行加热，使焊膏及焊料再次熔化并流动，完成焊接。2.工艺流程准备（印制板、焊膏、元器件）→印刷焊膏→搭载片状元件→预热→加热、再流→冷却→测试→整形、修整→清洗→烘干。3.加热方法：(a)热风加热(b)热板加热(c)红外线加热(d)汽相加热：利用液体汽化焓提供热量。一般采用惰性气体。(e)激光加热4.其它超声波焊、热超声金丝球焊、机械热脉冲焊、激光焊、光焊等。电子焊接技术的新发展：☛焊件微型化：线距0.1mm，线宽0.06mm，孔径0.08mm，器件0.01☓0.01mm。☛焊接方法多样化：锡焊：丝球焊，倒装焊，真空焊等；特种焊：超声焊，激光焊，摩擦焊，爆炸焊等；无铅焊：用铟、铋等代替铅；无加热焊：使用导电粘接剂。☛设计生产计算机化：计算机集成制造系统（CIMS）☛生产过程绿色化：无铅焊料，免清洗技术5.自动焊接设备(a)直线型(b)环型