通孔插入安装技术-培训教程

第七章通孔插入安装技术7.1印制电路板7.2通孔插装的工艺流程7.3手工插件7.4机械自动插件课时数：2课时•有引线元器件：•无引线、短引线元器件••什么是“通孔插入安装技术”(P100第2、3行)(ThroughHoleTechnology）（简称：THT)将元器件引出脚插入印制电路板相应的安装孔，然后与印制电路板面的电路焊盘焊接固定,我们称这种装联技术为“通孔插入安装技术”。随着“表面安装”方式的广泛应用，似乎有人认为，这种传统的装联方式是夕阳技术，实际上这是一种偏面的看法。优越性：投资少、工艺相对简单、基板材料及印制线路工艺成本低，适应范围广等。适用性：不苛求体积小型化的产品。当前的表面安装组件大多属于两种装联方式混合采用的组件。因此学习并掌握这种传统的装联方式是非常必要的。7.1印制电路板(PrintedCircuitBoard)•7.1.1印制电路板概述（P100）简称：PCB是采用敷铜箔绝缘层压板作为基材，用化学蚀刻方法制成符合电路要求的图案，经机械加工达到安装所需要的形状，用以装联各种元器件。1.印制电路板基材（P100）2.印制电路板种类（P101）层数:单面、双面、多层机械强度:刚性、挠性7.1.2印制电路板的工艺性1.设计的工艺性(1)元器件排列（P101）整齐、疏密均匀、恰当的间距。(2)装配孔径（P101）引线外径与装配孔径之间的配合应保证有恰当的间隙.手插为0.2～0.3毫米机插为0.3～0.4毫米。(3)引线跨距（P101）2.5的整数倍(4)集成电路的排列方向（P102）集成电路的轴向应与印制板焊接时的传送方向垂直，可减少集成电路引脚的连焊。(5)专用测试点（P102）印制板上应单独设计专用测试点、作为调试、检测时触针的触点，而不要借用元器件引线的焊点来测试，以免造成对焊点的损伤。一面(6)安装或支撑孔（P102）孔的四角必须有弧度,以免冲模的冲击引起裂缝(7)拼板法（P103）将印制板合理的拼接，适应机械自动焊的要求。2．加工的工艺性(1)引线孔的加工要求（P103）印制板上的所有孔眼及外形，必须一次冲制成型。(2)引线孔偏移量（P103）引线孔与焊盘应该是一个同心园，焊盘环宽最窄处不得小于其标称环宽的1/5，否则容易造成焊接缺陷。(3)可焊性要求（P104）试验方法：采用中性助焊剂，焊料温度235℃，浸焊时间为2秒。质量要求：润湿在焊盘上的焊料应平滑、光亮、无针孔及不润湿或半润湿等现象，缺陷的面积不应超过焊盘面积的5%并且这些缺陷不应集中在一个区域内。(4)耐焊性要求（P104）因为印制板要在高温状态下进行焊接，所以，要求印制板基材和涂覆在铜箔面上的阻焊剂和字型符号应具有耐高温性能。试验方法：将印制板铜箔面浸浮在260℃的焊料上，浸浮时间每次5秒,重复二次。质量要求：基板不应分层，铜箔、阻焊剂和字符不能起泡、龟裂和脱落。(5)翘曲度要求（P104）翘曲度是指印制板放在标准平面上板面弓起的高度与其长度之比,通孔插装为小于1%。7.3手工插件(P106)元器件的通孔插入方法有手工插件和机械自动插件两种，随着，装联水平的提高，在大批量稳定生产的企业，普遍采用了机械自动插件的方式，但即使采用机械自动插件后，仍有一部份异形元器件（如集成电路、电位器、插座等）需要手工插件，尤其在小批量多品种的产品装联中，采用机械自动插件会占用大量的转换和调机时间，因此，手工插件还是一种很主要的元器件插装方法。7.3.1元器件装联准备1．元器件预成型(1)预成型要求①成型跨距(P106)：它是指元器件引脚之间的距离，它应该等于印制板安装孔的中心距离，允许公差为0.5毫米。若跨距过大或过小,会使元器件插入印制板后，在元器件的根部间产生应力，而影响元器件的可靠性。②成型台阶（P106）元器件插入印制板后的高度有两种安装要求。一种是元器件的主体紧贴板面，不需要控制；另一种是需要与板面保持一定的距离。目的：大功率元器件需要增加引线长度以利散热；元器件引线根部的漆膜过长。控制方法：将元器件引线的适当部位弯成台阶。高度：卧式元器件5～10毫米，立式元器件3～5毫米,其中电解电容器约2.5毫米。③引线长度（P107）是指元器件主体底部至引线端头的长度。④引线不平行度（P107）是指两引线不处在同一平面内，会影响插件，并使元件受到应力。不平行度应小于1.5毫米⑤折弯弧度（P107）是指引线弯曲处的弧度。为避免加工时引线受损，折弯处应有一定的弧度，折弯处的伤痕应不大于引线直径的1/10。(2)预成型方法（P107）：元器件成型方法：手工、机动两种方式。①手工成型：最简易的手工成型工具是成型捧宽度决定成型跨距高度决定引线长度②机动成型：有半自动与全自动成型两种。为适应元器件不同的引出方式，成型机又分轴向元件成型机和径向元件成型机。半自动轴向成型机半自动径向成型机全自动电阻成型机全自动电阻成型机全自动电容成型机2．搪锡(P109)什么是“搪锡”？在装联之前对元器件的引线进行重新浸锡处理，通常称为“搪锡”，为什么要搪锡？元器件存放时间较长，表面有氧化层，导致可焊性不良。搪锡处理虽然解决了可焊性问题，但若不按一定的规范操作，有可能带来很多副作用，如：元器件过热损坏；残留焊剂的腐蚀；元器件引线的机械损伤等。所以，对搪锡操作的严格控制是非常必要的。(1)搪锡工艺要求(P109)①助焊剂要求搪锡时为了清除表面的氧化层，需浸沾助焊剂，必须选用中性焊剂（弱活性的松香助焊剂，简称：RAM）。绝对不允许使用具有腐蚀性的酸性助焊剂，以免残余在引线上的Cl离子、SO2离子带入整机，使引线逐渐腐蚀而折断。②操作步骤及要领(P109)浸沾助焊剂：浸入深度—元器件引线根部离助焊剂平面2～3mm。浸锡：锡槽温度—在260℃～270℃，停留时间—2～3秒，浸入深度—元器件引线根部离锡平面2～5mm。特别注意：元器件引线从锡槽内提起的动作要缓慢清洗：从锡槽内取出后应立即浸入酒精内。(2)质量要求(P109)①锡层应光亮、均匀，没有剥落、针孔、不润湿等缺陷。②镀层离主体根部的距离：轴向引出的元器件为2--3mm，径向引出的元器件为4--5mm，类似插座形式元件为1--2mm。元器件表面保持清洁，无残留助焊剂，表面不允许出现烧焦、烫伤等现象。7.3.2手工插件的工艺要求(P109)2.插件工艺规范(1)插件前准备核对元器件型号、规格核对元器件预成型(2)装插要求卧式安装元器件图a：贴紧板面图b：插到台阶处立式安装元器件要求插正，不允许明显歪斜图a:m=5-7mm图c:m=2-5mm图b：插到台阶处图d：直径10mm贴紧板面中周、线圈、集成电路、各种插座紧贴板面。塑料导线：外塑料层紧贴板面。有极性元器件(晶体管、电解、集成电路)极性方向不能插反。2.插件工的素质操作工的素质对插件质量起着主导作用，应该做好下列工作:对插件工必须加强质量教育及技术培训，总结推广先进的操作法；要制订明确的工艺规范；对插件工的工作质量应该有明确的考核指标，一般插件差错率应控制在65PPM之内。（插入1万个元件，平均插错不超过0.65个）7.3.3不良插件及其纠正(P111)插错和漏插这是指插入印制板的元器件规格、型号、标称值、极性等与工艺文件不符，产生原因：它是由人为的误插及来料中有混料造成的。纠正方法：加强上岗前的培训，加强材料发放前的核对工作，并建立严格的质量责任制。歪斜不正歪斜不正一般是指元器件歪斜度超过了规定值。危害性：歪斜不正的元器件会造成引线互碰而短路，还会因两脚受力不均，在震动后产生焊点脱落、铜箔断裂的现象。过深或浮起插入过深，使元器件根部漆膜穿过印制板，造成虚焊；插入过浅，使引线未穿过安装孔，而造成元器件脱落。7.4机械自动插件(P112)机械自动插件（简称：AI）是当代电子产品装联中较先进的自动化生产技术，优越性：提高了生产效率；提高插件正确性；提高可靠性，机械自动插件设备具有将元器件引线剪断和弯曲固定的机构，这样使引线焊接后与焊点的接触面积明显增大（是直脚焊3倍）。1.人员应挑选质量意识强，工作认真的工人操作自动插件机，并对他们的工作质量进行严格的考核。上机操作前必须经过严格的技术培训，符合下列要求方可上机操作。按工艺文件要求，能正确操作自动插件机；按设备点检要求，能正确对设备进行点检；按设备提示内容，能正确排除一般性故障。刘奕:2.设备机械自动插件机结构复杂、精度高，无论哪一部份发生故障都会使机器不能正常工作，因此，必须对设备进行认真的维护保养。建立班点检制，每个班都应对设备的气路、润滑面、传感器、控制部份、传动部份进行全面的点检。定期检查程序软件，每月一次对所使用的程序软件进行删除-恢复-校验的维护工作。每台设备专人专用。配备专职的设备员，负责设备的维修和保养。3.材料应对元器件及印制电路板进行严格的检查,符合质量要求方可上机使用。•元器件：编带元器件的外形尺寸、相邻元器件间隔距离、中心偏离值等都应符合技术要求；元器件引线及跨接线的可焊性应符合可焊性标准；用于自动插件的元器件引线直径取0.6毫米为宜，其硬度用剪切力表示，一般取150～200克。•印制电路板:用于自动插件的印制电路板,除了要求达到手工插件印制板的技术条件外,还需满足下列特殊要求：每组引线的插入孔与x、y轴不平行度应小于0.05毫米；印制板的厚度一般应取1.4～1.6毫米；必须具备定位孔,作为机插的基准孔及计算机基准点。4.工艺工艺是指导自动插件正常进行的依据，工艺安排应掌握以下几点：编程完成后应安排2～3块试插，以判断程序是否正确；在轴向、径向插件后都应安排严格的全数检查和精密检查(抽检)，以确保插件成品的质量；插件完成后应将印制板插入专用存放箱(每格一块)妥善存放，存放周期越短越好，最多不得超过三天，以免造成可焊性下降及印制板变形，而影响焊接质量。5.环境温度及湿度：机房内的温度应保持在205℃，才能保证插件机正常工作。机房内的相对湿度应控制在70～80%，以免因湿度太大而引起纸带粘合，不易切断；湿度太小而造成编带脱落。气压：机房内的气压一般应保持在5.5～6.5kg/m2，气压太低会影响控制的时序，而导致插件机工作不正常，严重的甚至造成机头及台面的损坏。干扰：机房附近不得进行电焊、电割等操作，以免造成插件机的误动作。总之，先进的自动化手段只有在优质的管理下，才能真正的发挥其优越性。•本章习题：•P114第1、3、4、6题