电子工艺学第五章讲义.ppt

电子工艺基础多媒体课件 制作 刘迪迪 第五章装配焊接及电气连接工艺 第五章装配焊接及电气连接工艺 1 产品的装配过程是否合理 焊接质量是否可靠 对整机性能指标的影响是很大的 2 焊接操作 是考核电子装配技术工人的主要项目之一 5 1安装 5 1 1安装的基本要求5 1 1 1保证导通与绝缘的电气性能5 1 1 2保证机械强度5 1 1 3保证传热要求5 1 1 4安装时接地与屏蔽要充分利用 5 1 1 1保证导通与绝缘的电气性能 电气连接的通与断 是安装的核心 通与断 不仅仅是在安装后简单地使用万用表测试的结果 在安装的过程中要充分考虑各方面的因素 要考虑在震动 长期工作 温度 湿度等自然条件变化的环境中 保证通者恒通 断者恒断 5 1 1 1保证导通与绝缘的电气性能 5 1 1 2保证机械强度 电子产品在使用过程中 不可避免地需要运输和搬动 会发生各种有意或无意的震动 冲击 如果机械安装不够牢固 电气连接不够可靠 有可能因为加速运动的瞬间受力使安装受到损害 1 自攻螺钉固定 用在受力不大的场合 5 1 1 2保证机械强度 5 1 1 2保证机械强度 2 体积和重量较大的元器件 电容器 要在器件与印制板之间垫入橡胶垫或塑料垫 使用热熔性粘合剂将其粘在印制板上 用一根固定导线穿过印制电路板 将元器件绑住 5 1 1 3保证传热要求 在安装中 必须考虑某些零部件在传热 电磁方面的要求 以采取相应的措施 1 利用常用的散热器标准件2 利用金属机壳 5 1 1 3保证传热要求 1 如果工作温度较高 应该使用云母垫片 低于100 可用聚酯薄膜作为垫片 2 在器件和散热器之间涂抹导热硅脂 3 穿过散热器和机壳的螺钉也要套上绝缘套 5 1 1 4安装时接地与屏蔽要充分利用 1 接地和屏蔽的目的 消除产品与外界的相互电磁干扰 消除产品内部的相互电磁干扰 5 1 2集成电路的安装 5 1 2 1B型封形式的安装5 1 2 2双列直插式集成电路的安装5 1 2 3功率器件的安装 5 1 2 1B型封形式的安装 B型封装的集成电路一般有两种安装方法 清楚看到其标志 安装美观 不容易拆焊 更换器件不方便 注意 引线不能从器件的引线根部弯曲 从根部起留出5mm的长度 为防止短路 每个引脚都要套上绝缘套管 5 1 2 2双列直插式 DIP 集成电路的安装 一般采用插座进行安装也能直接焊在印制电铬板上 直接插焊法可靠性高 成本低 但可更换性差 插拔双列直插式集成电路要注意方法 从两端轮流撬起 5 1 2 3功率器件的安装 功率器件一般指消耗功率较大的器件 通常是指功率在1W以上的器件 功率器件安装时都要配有相应的散热器 实际安装可分为两种形式 直接将器件和散热片用螺钉固定在印制板上 优点 连线长度短 可靠性高 缺点 拆焊困难 不适合功率较大的器件 将器件和散热器作为一个独立部件安装在设备中便于散热的地方 优点 安装灵活便于散热 缺点 增加了连接导线 5 1 3印制电路板上元器件的安装 分为卧式安装与立式安装两种方式 在装配和焊接前 除事先做好对全部元器件的测试筛选以外 还要进行两项准备工作 检查元器件的可焊性 对元器件的引线进行整形 使之符合印制板上的安装孔位 5 1 3 1元器件引线的弯曲成形5 1 3 2元器件的插装 5 1 3 1元器件引线的弯曲成形 在安装前用手工或专用机械把元器件引线弯曲成一定的形状 如图5 10 5 1 3 1元器件引线的弯曲成形 成形时为避免损坏元器件必须注意的两点 1 引线弯曲半径不得小于引线直径的2倍 2 引线弯曲处距离元器件本体至少2mm以上 5 1 3 2元器件的插装 元器件的引线尽量短一些 在单面板上平行紧贴板面 在双面板上 离开板面约1 2mm 插装元器件应注意的原则 1 先安装那些需要机械固定的元器件 2 使它们的标志朝上或朝着易于辩认的方向 标记读数方向一致 有极性的元器件 插装时要保证极性正确 5 1 3 2元器件的插装 3 立式安装的元器件引脚需加绝缘套管 4 先装配焊接那些比较耐热的元器件 课间休息 5 2焊接技术 5 2 1焊接分类与锡焊条件5 2 2焊接前的准备5 2 3手工烙铁焊接技术5 2 4焊点的质量及检查5 2 5手工焊接技巧5 2 6拆焊5 2 7电子工业生产中的焊接简介 5 2 1焊接分类与锡焊条件 5 2 1 1焊接的分类电子产品使用最普遍 最有代表性的是锡焊方法 锡焊的主要特征有三点 焊料溶点低于焊件熔点 将焊料与焊件共同加热到锡焊温度 焊料熔化而焊件不熔化 焊接的形成依靠熔化状态的焊料浸润面 由毛细作用使焊料进入焊件的间隙 形成一个合金层 从而实现焊件的结合 5 2 1焊接分类与锡焊条件 现代焊接技术的主要类型如表5 1 P167 在电子产品的焊接中采用锡焊 方法简便 工具简单 成本低 易于实现自动化 5 2 1焊接分类与锡焊条件 5 2 1 2锡焊必须具备的条件 1 焊件必须具有良好的可焊性 2 焊件表面必须保持清洁 3 要使用合适的助焊剂 4 焊件要加热到适当的温度 5 合适的焊接时间 5 2 2焊接前的准备 5 2 2 1可焊性处理 镀锡镀锡 就是液态焊锡对被焊金属表面浸润 形成一层既不同于被焊金属又不同于焊锡的结合层 镀锡的工艺要点 1 待镀面应该清洁 2 温度要足够 3 要使用有效的助焊剂 5 2 2焊接前的准备 5 2 2 2生产中元器件的镀锡在小批量生产中采用锡锅镀锡 操作过程如图5 1 P170 在大规模的生产中 从元件清洗到镀锡都由自动生产线完成 5 2 2 3多股导线镀锡对导线镀锡 要把握的几个要点 1 剥去绝缘层不要伤线 2 多股导线的线头要很好绞合 3 涂助焊剂镀锡要留有余地 5 2 3手工烙铁焊接技术 5 2 3手工烙铁焊接技术焊接的四个要素 材料 工具 方式 方法 操作者 5 2 3 1焊接操作的正确姿势电烙铁的三种握法如图5 3 P172 一般焊接多采用握笔法 5 2 3手工烙铁焊接技术 5 2 3 2焊接操作的基本步骤正确的焊接操作过程可分为五步 1 准备施焊 2 加热焊件 3 送入焊丝 4 移开焊丝 5 移开烙铁 上述整个过程不过2 4s 5 2 3手工烙铁焊接技术 5 2 3 3焊接温度与加热时间试验得出 焊件温度的升高与烙铁头在焊件上停留的时间是正比关系 如果加热的时间不足 会使焊料不能充分浸润焊件形成松香夹渣而虚焊 加热过量 除可能造成元件损坏以外还有如下危害和外部特征 1 外观变差 易拉出锡尖 焊点表面发白 2 松香助焊剂分解炭化 3 破坏印制板上铜箔的粘合层 5 2 3手工烙铁焊接技术 5 2 3 4焊接操作的具体手法 1 保持烙铁头的清洁 2 通过增加接触面来加快传热 3 加热要靠焊锡桥 4 烙铁撤离有讲究 5 在焊锡凝固之前不能动 6 焊锡用量要适中 7 助焊剂用量要适中 8 不要用烙铁头作为运载焊料的工具 5 2 4焊点的质量及检查 保证焊点质量最关键的一点就是必须避免虚焊 5 2 4 1虚焊产生的原因及其危害虚焊主要是由待焊金属表面的氧化物和污垢造成的 它使焊点成为有接触电阻的连接状态 导致电路工作不正常 是电路可靠性的一大患 造成虚焊的主要原因 P176 5 2 4焊点的质量及检查 5 2 4 2对焊点的要求 1 可靠的电气连接 2 足够的机械强度 3 光洁整齐的外观 典型焊点的外观要求如图5 18 P176 对印制电路板进行焊接质量检查的几个方面 漏焊 焊料拉尖 焊料引起导线间短路 导线及元器件绝缘的损伤 焊料飞溅 下课 5 2焊接技术 5 2 4 3通电检查通电检查可发现许多微小的缺陷 通电检查的结果及原因分析如表5 2 P177 5 2 4 4常见焊点的缺陷及分析造成焊接缺陷的原因很多 在材料和工具一定的情况下 采用什么样的方式方法以及操作者否有责任心就是决定的因素 常见焊点缺陷分析如表5 3 P177 5 2焊接技术 5 2 5手工焊接技巧5 2 5 1有机注塑元件的焊接有机材料可以被制成各种形状复杂 结构精密的开关和接插件 但最大弱点是不能承受高温 如果不注意控制加热时间极易造成塑性变形 导致零件失效或降低性能 焊接不当导致失效的示意图如图5 20 P179 正确的焊接方法是 P179 P180 5 2 5 2簧片类元件的接点焊接焊接的要领是 可靠的预焊 加热时间要短 不可对焊点任何方向加力 焊锡量宜少 5 2焊接技术 5 2 5 3FET及集成电路的焊接MOSFET电路不能承受高于200 的温度焊接时必须非常小心 焊接时应注意 P180 5 2 5 4导线连接方式有三种基本形式 1 绕焊 如图5 21 P181 操作步骤 P181 导线与导线的绕接如图5 22 P181 2 钩焊 将导线弯成钩形钩在接线端子上 用钳子夹紧后再焊接 如图5 23 P181 3 搭焊 把经过镀锡的导线搭接在端子上施焊 如图5 24 a P181 这种搭焊的接头强度和可靠性都差 不能用于正规产品中的导线连接 5 2焊接技术 5 2 5 5杯形焊件焊接法多见于接线柱和接插件 操作方法如图5 25 P181 5 2 5 6平板件和导线的焊接在金属板上焊接的关键是往板上镀锡 5 2 6拆焊拆卸多个引脚的集成电路或中周等元器件时 一般有以下三种方法 1 采用专用工具 2 采用吸锡泵 吸锡烙铁或吸锡器 3 用吸锡材料 如图5 29 P184 5 2焊接技术 5 2 7电子工业生产中的焊接简介5 2 7 1浸焊与波峰焊按照焊锡槽的种类可以分为浸焊与波峰焊如图5 30 P185 浸焊要求先将印制板安装在具有震动头的专用设备上 然后再浸入焊料中 波峰焊是让电路板焊接面与熔化焊料的波峰接触形成连接焊点 自动焊接工艺流程如图5 31 P185 常的浸锡机有两种 一种是普通浸锡机 另一种是超声波浸锡机 5 2焊接技术 5 2 7 2再流焊再流焊 也叫做回流焊 主要用于表面安装片状元器件的焊接 这种焊接技术的焊料是焊锡膏 是先将焊料加工成一定程度的粉末 加上适当的液态粘合剂和助焊剂 使之成为有一定流动性的焊膏 用它将元器件粘在印制板上 通过加热使焊膏中的焊料熔化而再次流动 达到将元件焊接到印制板上的目的 再流焊操作方法简单 效率高 质量好 一致性好 5 3绕接技术 绕接 直接将导线缠绕在接线柱上 形成电气和机械连接的一种连接技术 5 3 1绕接机理及其特点5 3 1 1绕接机理绕接材料及形式如图5 33 P181 靠导线与接线柱的棱角形成紧密连接的接点 这种连接属于压力连接 课间休息 5 3绕接技术 5 3 1 2绕接特点同锡焊相比 绕接具有的优点 P187绕接的缺点 1 对接线柱有特殊要求 且走线方向受到限制 2 多股导线不能绕接 3 效率较低 5 3绕接技术 5 3 2绕接工具及使用方法5 3 2 1电动绕接器的使用电动绕接器也称绕枪如图5 34 P188 它由电动驱动机构和绕线机构组成 5 3 2 2用手工绕杆进行绕接手工绕杆的外形 结构及使用如图5 36 P189 5 3 3绕接点的质量绕接点要求导线紧密排列 不得有重绕 断线 导线不留尾 绕接缺陷如图5 37 P189 退绕后的导线不能重复使用 5 4其他连接方式 5 4 1粘接也称胶接 连接异型材料时经常使用 粘接的三要素包括适宜的粘合剂 粘接表面的处理以及正确的固化方法 5 4 1 1粘接机理粘合作用可分为本征粘合和机械粘合两种 本征粘合表现为粘合剂与被粘工作表面之间分子的吸引力 机械粘合则表现为粘合剂渗入被粘合工件表面的孔隙内 粘合剂固化后被机械地壤嵌在孔隙中 5 4其他连接方式 5 4 1 2粘合表面的处理对粘合表面的处理方法 1 一般处理 2 化学处理 3 机械处理 5 4 1 3粘合接头设计通常有对接 管子连接 角接等几种如图5 38 P190 5 4 1 4粘合剂的选择使用粘接小塑料件可使用502 粘接ABS工程塑料 有机玻璃等高分子材料也可用501 502等 粘接金属时 用701胶 5 4其他连接方式 5 4 2铆接5 4 2 1空心铆钉及其铆接空心铆钉一般由黄铜或紫铜制成 有的还镀银 5 4 2 2空心铆钉的铆接铆钉外径D 焊片孔径铆钉长度 焊片厚度 1 印制板厚度 2 0 8铆钉外径D空心铆钉的铆接过程如图5 39 包括铆钉穿入 压紧 扩边 锤击成型四个工艺过程 5 4其他连接方式 5 4 3螺纹连接5 4 3 1螺钉的选用主要区别是螺钉头部的形状和螺纹的种类 有圆柱头和半圆头 又可分为十字头