电子设备制造工艺——第三章制造电子产品的常用材料和

电子产品制造技术讲课教师陈小勇电子产品制造技术第三章制造电子产品的常用材料和工具常用导线和绝缘材料制造印刷电路板的材料——覆铜板焊接材料其他常用材料SMT工艺的生产材料电子产品装配常用五金工具焊接工具33.1.1导线导线是能够导电的金属线，是电能和电磁信号的传输载体。（1）导线材料①导线分类可分成裸线、电磁线、绝缘电线电缆和通信电缆四类。4裸线：指没有绝缘层的单股或多股导线，大部分作为电线电缆的线芯，少部分直接用在电子产品中连接电路。电磁线：有绝缘层的导线，绝缘方式有表面涂漆或外缠纱、丝、薄膜等，一般用来绕制电感类产品的绕组，所以也叫做绕组线、漆包线。5绝缘电线电缆：包括固定敷设电线、绝缘软电线和屏蔽线，用做电子产品的电气连接。通信电缆：包括用在电信系统中的电信电缆和高频电缆。6②导线的构成材料导线一般由导体芯线和绝缘体外皮组成。a.导体材料主要有铜线和铝线。纯铜线的表面很容易氧化，一般导线是在铜线表面镀耐氧化金属。如：•高频用导线——镀银能提高电性能；•普通导线——镀锡能提高可焊性；•耐热导线——镀镍能提高耐热性能；7b.绝缘外皮材料绝缘外皮除了电气绝缘外，还有增强导线机械强度、保护导线不受外界环境腐蚀的作用。导线绝缘外皮的材料主要有：塑料类（聚氯乙烯、聚四氟乙烯等）、橡胶类、纤维类（棉、化纤等）、涂料类（聚脂、聚乙烯漆）。常见的有塑料导线、橡皮导线、纱包线、漆包线等。8（2）安装导线、屏蔽线9型号名称工作条件主要用途结构AV，BV聚氯乙烯绝缘安装线250V/AC或500V/DC，-60-+70℃弱电流仪器仪表、电信设备，电器设备和照明装置图中(a)AVR，BVR聚氯乙烯绝缘安装软电线250V/AC或500V/DC，-60-+70℃弱电流电器仪表、电信设备要求柔软导线的场合图中(b)SYV聚氯乙烯绝缘同轴射频电缆-40-+60℃固定式无线电装置（50Ω）图中(c)常用安装导线表110型号名称工作条件主要用途结构RVS聚氯乙烯绝缘双绞线450V或750V/AC，50℃家用电器、小型电动工具，仪器仪表、照明装置图中(d)RVB聚氯乙烯绝缘平行软线450V或750V/AC，50℃家用电器、小型电动工具，仪器仪表、照明装置图中(e)SBVD聚氯乙烯绝缘双绞线-40-+60℃电视接收天线馈线（300Ω）图中(f)表211型号名称工作条件主要用途结构AVV聚氯乙烯绝缘安装电缆250V/AC或500V/DC，-40-+60℃弱电流电器仪表、电信设备图中(g)AVRP聚氯乙烯绝缘屏蔽安装电缆250V/AC或500V/DC，-60-+70℃弱电流电器仪表、电信设备图中(h)SIV-7空气-聚氯乙烯绝缘同轴射频电缆-40-+60℃固定式无线电装置（75Ω）图中(i)表312选择使用安装导线，要注意以下几点：a.安全载流量截面积（mm2）0.20.30.40.50.60.70.8载流量（A）46810121417截面积（mm2）1.01.54.06.08.010.0载流量（A）202545567085铜芯导线的安全载流量（25℃）13线规：指导线的粗细标准，有线号和线径两种表示方法。线号制：按导线的粗细排列成一定号码，线号越大，其线径越小，英、美等国家采用线号制。线径制：用导线直径的毫米（mm）数表示线规，中国采用线径制。14b.最高耐压和绝缘性能导线标志的试验电压，是表示导线加电1分钟不发生放电现象的耐压特性。实际使用中，工作电压应该大约为试验电压的1/3-1/5。c.导线颜色15选择安装导线颜色的一般习惯电路种类导线颜色A相红B相绿三相交流电路C相蓝零线或中性线淡蓝安全接地绿底黄纹一般交流电路①白②灰接地线路①绿②绿底黄纹＋①红②棕直流线路GND①黑②紫－①青②白底青纹16d.工作环境条件•室温和电子产品机壳内部空间的温度不能超过导线绝缘层的耐热温度；•当导线（特别是电源线）受到机械力作用的时候，要考虑它的机械强度。e.要便于连线操作17（3）电磁线型号名称线径规格φ（mm）主要特点用途QQ高强度聚乙烯醇缩醛漆包圆铜线0.06-2.44机械强度高，电气性能好电机、变压器绕组QZ高强度聚酯漆包圆铜线0.06-2.44同QQ型，且耐热130℃，抗溶剂性能好耐热要求B级的电机、变压器绕组QSR单丝（人造丝）漆包圆铜线0.05-2.10工作温度范围达-60-＋125℃小型电机、电器和仪表绕组常用电磁线的型号、特点及用途表118型号名称线径规格φ（mm）主要特点用途QZB高强度聚酯漆包扁铜线(2.00-10.00)×(0.2-2.83)绕线满槽率高同QZ型，用于大型线圈绕组QJST单丝包绞合漆包高频电磁线0.05-0.20高频性能好高频线圈、变压器的绕组表2常用电磁线的型号、特点及用途19（4）带状电缆（电脑排线）导线根数有8、12、16、20、24、28、32、37、40线等规格。20（5）电源软导线⑴选择电源线的载流量，要比机壳内导线的安全系数大。(2)要考虑气候的变化，应该能经受弯曲和移动。⑶要有足够的机械强度。21（6）高压电缆耐压（DC）6kV10kV20kV30kV40kV绝缘层厚度（mm）0.71.21.72.12.5高压电缆一般采用绝缘耐压性能好的聚乙烯或阻燃性聚乙烯作为绝缘层，而且耐压越高，绝缘层就越厚。耐压与绝缘层厚度的关系223.1.2绝缘材料（1）绝缘材料的主要性能及选择①抗电强度②机械强度③耐热等级23级别代号最高温度（℃）主要绝缘材料Y90未浸渍的棉纱、丝、纸等制品A105上述材料经浸渍E120有机薄膜、有机瓷漆B130用树脂粘合或浸渍的云母、玻璃纤维、石棉F155用相应树脂粘合或浸渍的无机材料H180耐热有机硅、树脂、漆或其它浸渍的无机物C＞200硅塑料、聚氟乙烯、聚酰亚胺及与玻璃、云母、陶瓷等材料的组合绝缘材料的耐热等级24(2)常用绝缘材料①薄型绝缘材料：主要应用于包扎、衬垫、护套等。包括：绝缘布；有机薄膜；粘带；塑料套管②绝缘漆③热塑性绝缘材料。④热固性层压材料⑤云母制品⑥橡胶制品制造印制电路板的材料—覆铜板26准备制作电路板的敷铜板27人工切割敷铜板28人工切割敷铜板29机器切割敷铜板303.2.1覆铜板的组成单面覆铜板基板铜箔31基板铜箔双面覆铜板32⑴覆铜板的基板①酚醛树脂基板和酚醛纸基覆铜板用酚醛树脂浸渍绝缘纸或棉纤维板，两面加无碱玻璃布，就能制成酚醛树脂层压基板。②环氧树脂基板和环氧玻璃布覆铜板纤维纸或无碱玻璃布用环氧树脂浸渍后热压而成的环氧树脂层压基板，电气性能和机械性能良好。33③聚四氟乙烯基板和聚四氟乙烯玻璃布覆铜板用无碱玻璃布浸渍聚四氟乙烯分散乳液后热压制成的层压基板，是一种高度绝缘、耐高温的新型材料。34⑵铜箔铜箔是制造覆铜板的关键材料，必须有较高的导电率及良好的焊接性。铜箔表面不得有划痕、砂眼和皱折，金属纯度不低于99.8%，厚度误差不大于±5μm。原电子工业部的部颁标准规定：铜箔厚度的标称系列为18μm、25μm、35μm、50μm、70μm和105μm。目前普遍使用的是35μm厚度的铜箔。35⑶粘合剂铜箔能否牢固地附着在基板上，粘合剂是重要因素。覆铜板的抗剥强度主要取决于粘合剂的性能。常用的覆铜板粘合剂有酚醛树脂、环氧树脂、聚四氟乙烯和聚酰亚胺等。363.2.2几种常用覆铜板的性能特点品种标称厚度（mm）铜箔厚度（μm）性能特点典型应用酚醛纸基覆铜板1.0,1.5,2.0,2.5,3.0,3.2,6.450-70价格低，易吸水，不耐高温，阻燃性差中、低档消费类电子产品，如收音机、录音机等环氧纸基覆铜板同上35-70价格高于酚醛纸基板，机械强度、耐高温和耐潮湿较好工作环境好的仪器仪表和中、高档消费类电子产品37品种标称厚度铜箔厚度性能特点典型应用环氧玻璃布覆铜板0.2,0.3,0.5,1.0,1.5,2.0,3.0,5.0,6.4(mm)35-50(μm)价格较高，基板性能优于酚醛纸板且透明工业装备或计算机等高档电子产品聚四氟乙烯玻璃布覆铜板0.25,0.3,0.5,0.8,1.0,1.5,2.0(mm)35-50(μm)价格高，介电性能好，耐高温，耐腐蚀超高频（微波）、航空航天和军工产品聚酰亚胺覆铜板0.2,0.5,0.8,1.2,1.6,2.0(mm)35(μm)重量轻，用于制造绕性印制电路板工业装备或消费类电子产品，如计算机、仪器仪表等表2焊接材料电子产品制造技术393.3.1焊接的基础知识焊接分类及特点焊接一般分三大类：熔焊、接触焊和钎焊。熔焊熔焊是指在焊接过程中，将焊件接头加热至熔化状态，在不外加压力的情况下完成焊接的方法。如电弧焊、气焊等。接触焊在焊接过程中，必须对焊件施加压力(加热或不加热)完成焊接的方法。如超声波焊、脉冲焊、摩擦焊等。电子产品制造技术40钎焊钎焊采用比被焊件熔点低的金属材料作焊料，将焊件和焊料加热到高于焊料的熔点而低于被焊物的熔点的温度，利用液态焊料润湿被焊物，并与被焊物相互扩散，实现连接。钎焊根据使用焊料熔点的不同又可分为硬钎焊和软钎焊。(450oc)电子产品安装工艺中所谓的“焊接”就是软钎焊的一种，主要使用锡、铅等低熔点合金材料作焊料，因此俗称“锡焊”。41焊接的机理1(1)润湿过程熔融的焊料在被焊金属表面上形成均匀、平滑、连续并且付着牢固的合金的过程，称之为焊料在母材表面的润湿。浸润程度主要决定于焊件表面的清洁程度及焊料的表面张力。金属表面看起来是比较光滑的，但在显微镜下面看，有无数的凸凹不平、晶界和伤痕，的焊料就是沿着这些表面上的凸凹和伤痕靠毛细作用润湿扩散开去的，因此焊接时应使焊锡流淌。流淌的过程一般是松香在前面清除氧化膜，焊锡紧跟其后，所以说润湿基本上是熔化的焊料沿着物体表面横向流动。42焊接的机理2润湿的好坏用润湿角表示a）θ90°不润湿b）θ=90°润湿不良c）θ90°润湿良好43•(2)扩散过程几乎在润湿同时，焊料与金属表面分子互相扩散，在接触面形成3~10um厚合金层，称为扩散过程。例如，用锡铅焊料焊接铜件，焊接过程中既有表面扩散，又有晶界扩散和晶内扩散。锡铅焊料中的铅只参与表面扩散，而锡和铜原子相互扩散，这是不同金属性质决定的选择扩散。正是由于这种扩散作用，在两者界面形成新的合金，从而使焊料和焊件牢固地结合。焊接的机理344合金层一个好的焊点必须具备：良好的机械性能使元器件牢牢固定在PCB板上优良导电性能电子产品制造技术45焊接要素焊接母材的可焊性可焊部位必须清洁焊接工具焊料助焊剂温度（焊锡的最佳温度为250±5ºC）时间（一般IC、三极管焊接时间小于3S，其他元件焊接时间为4-5S）正确的工作方法电子产品制造技术463.3.2焊料焊料凡是用来熔合两种或两种以上的金属面，使之形成一个整体的金属的合金都叫焊料。根据其组成成分，焊料可以分为锡铅焊料、银焊料、及铜焊料。按熔点，焊料又可以分为软焊料（熔点在450℃以下）和硬焊料（熔点在450℃以上）。在电子装配中常用的是锡铅焊料47锡（Sn）是一种质软低熔点的金属，熔点为232℃，纯锡较贵，质脆而机械性能差；在常温下，锡的抗氧化性强。锡容易同多数金属形成金属化合物。铅（Pb）是一种浅青白色的软金属，熔点为327℃，机械性能也很差。铅的塑性好，有较高的抗氧化性和抗腐蚀性。铅属于对人体有害的重金属。48（1）铅锡合金铅锡焊料具有一系列铅和锡所不具备的优点：•熔点低，低于铅和锡的熔点，有利于焊接；•机械强度高，合金的各种机械强度均优于纯锡和铅；•表面张力小、粘度下降，增大了液态流动性，有利于在焊接时形成可靠接头；•抗氧化性好，铅的抗氧化性优点在合金中继续保持，使焊料在熔化时减少氧化量。49（2）铅锡合金状态图共晶点上图中在共晶点所对于的对应合金成分为Pb-38.1％、Sn-61.9％的铅锡合金称为共晶焊锡，它的熔点最低，只有183℃，是铅锡焊料中性能最好的一种。50杂质杂质对焊锡性能的影响铜强度增大，熔点上升，0.2％就会生成不熔性化合物；粘性增大，焊接印制电路板时出现桥接和拉尖。锌尽管含量微小，也会降低焊料的流动性