电路板焊接技术.ppt

焊接技术12.1锡焊,一、焊接的分类焊接一般分为熔焊、压焊、钎焊三大类。熔焊是指在焊接过程中，焊件接头加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法，如电弧焊、气焊、激光焊、等离子焊等。压焊是指在焊接过程中，必须对焊件加压力（加热或不加热）完成焊接的方法，如超声波焊、高频焊、电阻焊、脉冲焊、摩擦焊等。,一、焊接的分类,钎焊是采用比母材熔点低的金属材料作焊料，将焊件和焊料加热到高于焊料熔点，但低于母材熔点的温度，利用液态焊料润湿母材，填充接头间隙，并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。钎焊按照使用焊料的不同，可分为硬钎焊和软钎焊两种。焊料熔点大于450为硬钎焊，低于450为软钎焊。按照焊接方法的不同又可分为锡焊（如手工烙铁焊、波峰焊、再流焊、浸焊等）、火焰钎焊（如铜焊、银焊等）、电阻钎焊、真空钎焊、高频感应钎焊等。,二、锡焊及其特点,锡焊属于软钎焊，它的焊料是锡铅合金，熔点比较低，共晶焊锡的熔点只有183，是电子行业中应用最普遍的焊接技术。锡焊具有如下特点：（1）焊料的熔点低于焊件的熔点。（2）焊接时将焊件和焊料加热到最佳锡焊温度，焊料熔化而焊件不熔化。（3）焊接的形成依靠熔化状态焊料浸润焊接面，由毛细作用使焊料进入间隙，形成一个结合层，从而实现焊件的结合。,三、锡焊的条件,1焊件应具有良好的可焊性金属表面被熔融焊料浸润的特性叫作可焊性。有些金属材料具有良好的可焊性，但有些金属如钼、铬、钨等，可焊性非常差。即使是可焊性比较好的金属，如紫铜、黄铜等，由于其表面容易产生氧化膜，为了提高可焊性，一般需要采用表面镀锡、镀银等措施。2焊件表面必须清洁焊件由于长期储存和污染等原因，其表面有可能产生氧化物、油污等。故在焊接前必须清洁表面，以保证焊接质量。,3要使用合适的焊剂焊剂的作用是清除焊件表面氧化膜，并减小焊料融化后的表面张力，以利于浸润。不同的焊件，不同的焊接工艺，应选择不同的焊剂。如镍铬合金、不锈钢、铝等材料，不使用专用的特殊焊剂是很难实施锡焊的4要加热到适当的温度在焊接过程中，既要将焊锡熔化，又要将焊件加热至熔化焊锡的温度。只有在足够高的温度下，焊料才能充分浸润，并扩散形成合金结合层。,12.2锡焊机理,了解焊锡机理，有助于我们正确操作，尽快掌握焊接方法。一、焊料对焊件的浸润熔融焊料在金属表面形成均匀、平滑、连续并附着牢固的焊料层的过程叫浸润或润湿。润湿是发生在固体表面和液体之间的一种物理现象。如果某种液体能在某固体表面漫流开，我们就说这种液体能与该固体表面润湿。如：水能在干净的玻璃表面漫流，而水银就不能，我们就说水能润湿玻璃，而水银不能润湿玻璃。,从力学的角度来讲，不同的液体和固体，它们之间相互作用的附着力和液体的内聚力是不同的。当附着力大于内聚力时，就形成漫流，即润湿；当内聚力大于附着力时，液体会成珠状在固体表面滚动，即不润湿。那么从液体与固体接触的形状，就可以区分二者是否润湿。我们可从液体与固体接触的边沿，沿液体表面作切线，这条切线通过液体内部与固体表面之间形成一个夹角（叫接触角）。如果这个夹角是锐角，我们就说润湿；如果是钝角，我们就说不润湿。如图12.1所示：,当90时，焊料不浸润焊件。当=90时，焊料润湿性能不好。当90时，焊料的浸润性较好，且角越小，浸润性能越良好。,浸润作用同毛细作用紧密相连，光洁的金属表面，放大后有许多微小的凹凸间隙，熔化成液态的焊料，借助于毛细引力沿着间隙向焊接表面扩散，形成对焊件的浸润。由此可见，只有焊料良好地浸润焊件，才能实现焊料在焊件表面的扩散。那么扩散式一种什么样的过程呢？,二、扩散,实验表明：将一个铅块和金块表面加工平整后，紧紧压在一起，经过一段时间后，二者会“粘”在一起，如果用力把它们分开，就会发现银灰色铅的表面有金光闪烁，而金块的表面上也有银灰色的铅踪迹，这说明两块金属接近到一定距离时能相互“入侵”，这在金属学上称为扩散现象。从原子物理的观点出发，可以认为扩散是由于原子间的引力而形成的扩散。这种发生在金属界面上的扩散的结果，使两块金属结合成一体，从而实现了两块金属间的“焊接”。,两种金属间的相互扩散是一个复杂的物理化学过程。如用锡铅焊料焊接铜件时，焊接过程中既有表面扩散，也有晶界扩散和晶内扩散。锡铅焊料中的铅原子只参与表面扩散，不向内部扩散，而锡原子和铜原子则相互扩散，这是不同金属性质决定的选择扩散。正是由于扩散作用，形成了焊料和焊件之间的牢固结合。,金属间的扩散不是在任何情况下都会发生的，而是有条件的。,1.距离：两块金属必须接近到足够小的距离（10-10m的数量级），只有在小距离范围内，两块金属原子间引力的作用才会发生，一般情形下，由于金属表面不平、金属表面有氧化层或杂质，都会使两块金属达不到这么小的距离。,2.温度：只有在一定温度下，金属分子才具有一定的动能，才可以挣脱自身其它金属分子对它的束博力，而进入另一种金属层，扩散才得以进行。常温下，扩散进行的很慢，温度越高，扩散进行的越快。锡焊的本质就是焊料与焊件在其表面的扩散。焊件表面平整、清洁、对焊件加热是扩散进行的基本条件。,三、结合层,焊料在润湿焊件的过程中，焊料和焊件界面上会产生扩散现象，这种扩散的结果，使得焊料和焊件的界面上形成一种新的金属层，我们称为结合层。结合层的成分既不同于焊料，又不同于焊件，而是一种既有化学作用（生成化合物。例如：Cu6Sn5、CU2Sn等），又有冶金作用（形成合金固溶体）的特殊层。正是由于结合层的作用，将焊料与焊件结合成一个整体，实现了金属的连接即焊接。如图所示。,铅锡焊料和铜在锡焊过程中生成结合层，厚度可达1.2-10m，由于润湿扩散过程是一种复杂的金属组织变化和物理冶金过程，结合层的厚度过薄或过厚都不能达到最好的性能。,形成结合层是锡焊的关键。如果没有形成结合层，仅仅是焊料堆积在母材上，则称为虚焊。,实验表明，1.2-3.5m的结合层，焊接强度最高，导电性能最好。如图2.5所示。,综上所述，焊接的机理是：将表面清洁的焊件与焊料，加热到一定温度，焊料熔化并润湿焊件表面，与焊件在界面上形成结合层，从而实现焊接。,*12.3元器件装置前的准备,一、元器件引线的加工成型元器件在印制电路板上的排列和安装方式主要有两种，一种是规则排列卧式安装，另一种是不规则排列立式安装。加工时，不要将引线齐根弯折，并用工具保护好引线的根部，以免损坏元器件。在焊接时，应尽量保持其排列整齐，同类元件要保持高度一致，且各元件的符号标志向上（卧式）或向外（立式），以便于检查。,09.10.15-10,二、镀锡,新出厂的元器件引线一般都镀有一层薄薄的钎料，但时间一长，其表面将产生一层氧化膜，影响焊接。因此，除少数镀层良好的引线外，大部分元器件在焊接前都要重新进行镀锡。镀锡，是锡焊的核心实际上就是液态焊锡对被焊金属表面浸润，在焊件表面形成一层既不同于被焊金属，又不同于焊锡的结合层。这一结合层将焊锡同待焊金属这两种性能、成份都不同的材料牢固地结合起来。,1镀锡的要求,（1）待镀面应清洁焊剂的作用主要是加热时破坏金属表面氧化层，对锈迹、油迹等杂质并不起作用。各种元器件、焊片、导线等都可能在加工、存贮的过程中，带有不同的污物，轻则用酒精或丙酮擦洗，严重的腐蚀污点只能用机械办法去除，包括刀刮或砂纸打磨，直到露出光亮的金属为止。,（2）加热温度要足够要使焊锡浸润良好，被焊金属表面温度应略高于焊锡熔化时的温度，才能形成良好的结合层。因此，应根据焊件大小供给它足够的热量。考虑到元器件承受温度不能太高，因此必须掌握恰到好处的加热时间。（3）要使用有效的焊剂松香是使用最多的焊剂，但松香多次加热后就会失效，尤其是发黑的松香基本上不起作用，应及时更换。,2镀锡的方法,镀锡的方法有很多种，常用的方法主要有电烙铁手工镀锡、锡锅镀锡、超声波镀锡等。（1）电烙铁手工镀锡电烙铁手工镀锡是指直接使用电烙铁对电子元器件的引线进行镀锡。其优点是方便、灵活。缺点是镀锡不均匀，易生锡瘤，且工作效率低。适用于少量、零散作业。,电烙铁手工镀锡时应注意事项：a烙铁头要干净，不能带有污物和使用已氧化了的焊锡。b烙铁头要大一些，有足够的吃锡量。c电烙铁的功率及温度应根据不同元器件进行适当选择。电阻、电容温度可高一些，一般可达到350400。而对晶体管则温度不能太高，以免烧坏管子，一般控制在280300左右。实践证明，镀锡温度超过450时就会加速铜的氧化，导致锡层无光，表面粗糙等。,d镀锡前，应对元器件的引线部分进行清洗处理，以利于镀锡。e应选择合适的助焊剂，常使用松香酒精水。f镀锡时，引线要放在平整干净的木板上，其轴线应与烙铁头的移动方向一致。烙铁头移动速度要均匀，不能来回往复。g多股导线镀锡时，要先剥去绝缘层，并将多股导线拧成螺旋状后，在距绝缘层0.5-1mm以外进行镀锡。如图所示。,12.4手工焊接技术,使用电烙铁进行手工焊接，掌握起来并不困难，但要焊出质量合格的焊点，又不是一件容易的事情。需要掌握一定的技术要领。人们在长期的焊接实践中，总结出了焊接的四个要素，简称4M，即材料（Material）：包括焊件、焊料和焊剂；工具（Machine）：烙铁及辅助工具；方式方法（Method）：焊接时采取的方法；操作者（Man）人。其中最主要的还是人的技能。,没有经过相当长的时间的焊接实践和用心体验、领会，就不可能掌握焊接的要领；即使是从事焊接工作较长时间的技术工人，也不能保证每个焊点的质量都会完全合格。只有充分了解焊接原理再加上用心实践，才有可能在较短的时间内学会焊接的基本技能。,一、焊接的操作要领,下面要介绍的一些具体方法和注意点，都是实践经验的总结，是初学者迅速掌握焊接技能的捷径。1焊接姿势焊接时应保持正确的姿势。焊剂加热后，挥发出的化学物质对人体是有害的，如果操作时鼻子距离烙铁头太近，则很容易吸入有害气体。一般烙铁头的顶端距操作者鼻尖部位至少要保持2030cm以上。同时要挺胸端坐，不要躬身操作。并要保持室内空气流通。,2.烙铁的握法（图12.2）,反握法：适合大功率直头烙铁，焊件水平放置，长时间工作不易疲劳。正握法：适合中功率弯头烙铁，焊件竖直放置。握笔法：适合在工作台上，用中小功率直头烙铁。,反握法正握法握笔法,3焊锡丝的拿法,焊锡丝的拿法根据连续锡焊和断续锡焊的不同分为两种拿法。如图12-3所示。手握焊锡丝，用拇指、食指、中指控制送丝速度，适合连续焊接(图a)。仅用拇指、食指、中指捏住焊锡丝，适合断续焊接（图b）。,焊锡丝一般要直接用手送入被焊处，不要先送烙铁头上再用烙铁头上的焊锡去焊接，这样很容易造成焊料的氧化，焊剂的挥发。因为烙铁头温度一般都在300左右，焊锡丝中的焊剂在高温情况下容易分解失效。焊锡丝含铅量大，操作时，不应直接抓拿焊锡丝，应戴手套，工作结束后，要洗脸洗手。烙铁使用时，要配置烙铁架，烙铁架一般放于右（左）前方，并注意电源线不要与烙铁头相碰，以防造成事故。,二、焊接操作的步骤,1.准备施焊焊接表面应无污物，干干净净，如氧化过于严重，还要人工清除氧化层。根据焊点大小，准备好粗细合适的焊丝。烙铁头温度要达到高于焊锡丝熔化温度至少50以上，表面无氧化现象，无焊渣，保持有少量焊锡。一手拿焊丝，一手拿烙铁，如图所示。,焊接操作一般分为:准备施焊、加热焊件、送入焊丝、移开焊丝、移开烙铁五步。称为“五步法”。,2.加热焊件将烙铁头放在焊点上，同时加热要焊接的两个焊件。并注意使烙铁头的大斜面部分接触热容量较大焊件，小斜面接触较小焊件，如图（2）所示，使两焊件同时均匀加热。,3.送焊丝大约经12秒钟，焊件能熔化焊锡时，送焊丝至焊点，焊丝要即接触焊件，又接触烙铁头。如图（3）所示,4.移开焊丝焊丝熔化后，当达到焊点所需量后，要及时移开焊丝。若移开过早，则焊锡量不够，焊点太小，达不到一定强度。若移开太晚，焊点会过大。即浪费焊锡，又容易与周围焊点桥接。如图（4）所示。,5.移开烙铁当熔化的液体焊锡完全均匀润湿焊点周围，并形成规则焊点后，应及时撤去烙铁。烙铁撤离时，沿与水平面呈450角方向撤离，如图（5）所示。上述过程，从第2第5步，对一般焊点来说，约需23秒，较大焊点不超过45秒钟。,对于小焊点，当焊接又较熟练时，上述5步中，将23合为一步（加热送丝），45合为一步（撤丝去烙铁），焊锡熔化量靠观察决定。5步可简化为3步。但具体操作时，还是按照上述5步进行。其顺序不能颠倒，各步之间所需时间长短，对保障焊点质量很重要，需通过实践才能逐步掌握。,三、焊接温度与加热时间,1.最佳焊接温度经验认为：用烙铁将焊件加热到比焊料熔化温度高出50时最易形成良好的结合层，焊出合格焊点。烙铁的温度至少要达到最佳焊接温度或略高于最佳焊接温度，一般以高出最佳焊接温度3080为宜。,2.加热时间对焊件、焊点的影响加热时间的长短，焊件被加热温度的高低对焊件和焊点有着重要的影响。（1）加热时间短、温度低时焊锡熔化不好，不能完全润湿焊件，有可能造成夹渣焊、虚焊。焊点表面出现粗糙颗粒，无光泽、抗拉力差、导电性能差。（2）加热时间长、温度高，产生的问题更多。,可能产生的问题有：（1）有可能损坏元器件或性能变差；（2）焊剂过快挥发，导致撤离烙铁时拉尖，焊点凝固后表面发白、无光泽。（3）超过300松香分解碳化失去助焊作用，且炭渣易夹在焊点中造成焊接缺陷。（4）高温下胶粘剂粘性下降，焊盘易产生剥离现象。,12.5电子线路手工焊接工艺一、印制线路板的安装与焊接,现在，几乎所有电子产品都使用印制线路板，印制线路板（PCBPrintedCircuitBoard）又叫印刷线路板。由前一章我们知道：（1）印制板的构成：印制线路板由绝缘底版，连接导线和装配焊接电子元器件的焊盘组成。（2）作用：具有用绝缘底版固定元件和导电线路的双重作用。,（3）优点：它可以实现电路中各个元器件的电气连接，代替复杂的布线，不仅减少了传统方式下的接线工作量，简化了电子产品的装配、焊接，还缩小了整机体积，降低了产品成本，提高了电子设备的质量和可靠性。,它还具有良好的产品一致性，采用标准化设计，有利于在生产过程中实现机械化和自动化；同时，整块经过装配调试的印制版可以作为一个备件，便于整机产品的互换与维修。,正是由于这众多的优点，印制电路板被极其广泛地应用在电子产品中。印制电路板的装焊在整个电子产品中处于核心地位，可以说一个电子产品的“精华”部分都装在印制版上。其质量对整机产品是极其重要的。尽管在现代生产中，印制版的装焊实现了自动化，但在产品的研制阶段以及维修领域主要还是手工操作，况且自动化的成功也是以手工操作经验为基础的。,1.印制版和元器件检查,产品在装配前，应对印制版和元器件进行检查，检查内容包括：,（1）印制版：图形、孔位及孔径是否符合图纸，有无断线、缺孔、偏孔等，表面处理是否合格，有无污染或变质。,（2）元器件：品种、规格及外封装是否与图纸吻合，元器件引线有无氧化、锈蚀及污物。对于要求较高的产品，可能还需要考虑操作时的其它条件等。,2.元器件引线成型,元器件在往印制版上装焊之前，需将元器件进行整形，整形成什么形状，取决于元器件本身的封装外形及印制版上预留的位置。但不管整形成什么形状，成型时需注意以下几点：,所有元器件引线弯曲时，均不得从根部弯曲。因为由于制造工艺上的原因，对大部分元件来说，都容易从根部折断。一般应离开根部11.5mm以上。如图所示。,弯曲一般不要成死角，要弯成圆弧形，圆弧半径要大于引线直径12倍。如图所示。,要尽量将有字符的元器件面置于容易观察的位置。如图所示,整形后，两引线间的跨距应为2.54mm的整数倍（2.54、5.08、7.62、10.16mm等），这是国际规定的（我国原来规定的是2.5的整数倍）。如图所示。,a.紧卧式（贴板式）：元件底部距线路板在0.5mm左右。如图（a）所示。,3.元器件在线路板上的安装型式,（1）卧式安装：元器件引线的（成型弯曲）方向与元件的轴向垂直。可分为两种情况:,b.悬卧式（悬空式）：元件底部距线路板4mm以上，大型元件应配有支架。如图（b）所示。,（2）立式安装，元器件引线成型（弯曲）方向与元件轴向一致。也可分为两种情况：,b.垂直浮式：元件下部距线路板2mm以上，大型元件要配支架。,a.一般垂直式（贴板垂直式）：元件下部与线路板相距0.5mm左右。,c.倾斜式：元器件轴向与印板成倾斜安装。如图（d）所示。,在以上安装型式中，贴板（紧卧）式安装稳定性好。但不利于散热。悬浮式安装，适合大功率元件，有利于散热，但不稳定，必要时需配支架。,(4)几种常见元件的安装型式和标注方向,4.印制电路板的焊接,焊接印制板，除遵循锡焊要领外，以下几点须特别注意：（1）电烙铁：一般选2035W内热式或3050W外热式，烙铁温度不超过300为宜。烙铁头的形状可根据印制板上焊盘的大小选用凿形或锥形对于外经大于2mm的焊盘，一般选凿式烙铁头，目前印制版发展趋势是小型密集化，相应的烙铁头也多采用小型圆锥烙铁头。,（2）加热方法：加热时应使烙铁头同时接触印制版上铜箔和元器件引线。如图所示。对较大的焊盘（直径大于5mm），焊接时可移动烙铁，使烙铁沿焊盘转动，以免长时间停留一点，导致局部过热。,（3）金属化孔的焊接金属化孔：将铜沉积在贯通印制版两面的引线孔内壁，使板两面的焊盘连通，即：使原来为非金属的孔壁金属化。主要用于双面印制线路板。如图所示。两层以上电路板的孔都要进行金属化处理。焊接时，不仅要让焊料润湿焊盘，而且孔内也要润湿填充。如图所示。因此，金属化孔焊接加热时间应长于单面板。,（4）焊接时不要用烙铁头摩擦焊盘的方法增强焊料润湿性能，而要靠表面清理和预焊（预先镀锡）。以免加长对元件引脚的加热时间。,（5）耐热性差的元器件应使用工具辅助散热（通常用镊子夹住元件引脚，让热量的大部分不能传到元件内部）。,（6）一般的焊接工序是先焊接高度较低的元器件，然后焊接高度较高的和要求较高的元器件等。次序是：电阻电容二级管三级管其它元器件等。晶体管焊接一般是在其它元件焊接好后进行。要特别注意，每个管子的连续焊接时间不要超过510s，并使用钳子或镊子夹持管脚散热，防止烫坏管子。,5.焊后处理,1.焊接结束后，需要检查有无漏焊、虚焊等现象。检查时，可用镊子将每个元器件的引脚轻轻提一提，看是否摇动，若发现摇动，应重新焊接。,2.剪去过长的引线（引线超出焊点的长度不超过1mm）。注意不要对焊点施加剪切力以外的其它力。,3.根据工艺要求，选择清洗液清洗印制版。使用松香焊剂，一般不用清洗。,*二、集成电路的焊接,MOS集成电路特别是绝缘栅型MOS电路，由于输入阻抗很高，稍有不慎即可能使内部击穿而失效。双极型集成电路不象MOS集成电路那样娇气，但由于内部集成度高，通常管子隔离层都很薄，一但受到过量的热也容易损坏。无论哪种电路，都不能承受高于200的温度。因此，焊接时必须非常小心。,09.10.19-11,集成电路的安装焊接有两种方式，一种是将集成电路块直接与印制电路板焊接，另一种是将专用插座（IC插座）焊接在印制电路板上，然后将集成电路块插在专用插座上。前者的优点是连接牢固，但拆装不方便，也易损坏集成电路。后者利于维护维修，拆装方便，但成本较高。,在焊接集成电路时，应注意以下几点：,（1）集成电路引线如果是经过镀金或镀银处理的，切不可用刀刮，只需用酒精擦洗或绘图橡皮擦干净即可。（2）对CMOS集成电路，如果事先已将各引线短路，焊接前不要拿掉短路线。（3）焊接时间在保证浸润的前提下，尽可能短，每个焊点最好用3s焊好，最多不超过4s，连续焊接时间不要超过10s。（4）使用的电烙铁最好是20W内热式，接地线应保证接触良好。若用外热式，最好是电烙铁断电后，用余热焊接，必要时还要采取人体接地等措施。,（5）使用低熔点焊剂，一般不要高于150。（6）工作台上如果铺有橡皮、塑料等易于积累静电的材料，集成电路块和印制电路板等不宜放在台面上。（7）当集成电路不使用插座，而是直接焊接到印制电路板上时，安全焊接顺序应是地端输出端电源端输入端。（8）焊接集成电路插座时，必须按集成电路块的引线排列图焊好每一个点。,三、几种易损元件的焊接1有机材料铸塑元件接点的焊接,在电子仪器设备中，都要用到各种开关及插接件，而这些器件大部分都是采用有机材料，用热注塑方式制成的，它们最大的弱点就是不能承受高温。当我们对这类元件的引脚施行焊接时，如不注意控制加热时间，极容易造成这些元件的受热变形，导致元件失效或降低性能，造成隐性故障。,焊接这类元件，需注意以下几点：1.在元件预处理时，尽量清理好接点，一次镀锡成功，不要反复长时间镀锡。2.焊接时，烙铁头要修整的尖一些，焊接一个接点时，不碰相邻接点。3.镀锡及焊接时，加助焊剂量不要多，防止助焊剂浸入电接触点。4.焊接时，在保证润湿的情况下，焊接时间越短越好。焊好后在塑壳未冷前不要对焊点作牢固性实验。,如图所示以开关为例，有可能使引脚倾斜变形或松香流入触点造成接触不良。,2簧片类元件接点的焊接,这类元件如继电器、波段开关等，它们的共同特点是在制造时，簧片上施加了一定的预应力，利用弹性预应力来保证触头的电接触良好。如果在施焊过程中对簧片施外力，则有可能破坏簧片的预应力，造成接触不良甚至失效。焊接时需注意以下几点：1.可靠的预焊。2.加热时间要短。3.不能对焊点施任何方向的力。4.焊锡量宜少。,四、导线焊接技术,导线焊接在电子产品装配中占有一定的比例。实践中发现，出现故障的电子产品中，导线焊点的失效率高于印制电路版的其它焊点。下面谈一下导线焊接时的工艺程序。,1.常用连接导线电子装配常用导线有三类，如下图所示。,（1）单股导线：绝缘层内只有一根导线，俗称“硬线”，容易成型固定，常用于固定位置连接。漆包线也属于此范围，只不过它的绝缘层不是塑胶，而是绝缘漆。这类导线抗折性差，常用于不需要经常拉动的两固定点的联接。,（2）多股导线：绝缘层内有467根或更多的导线，俗称“软”线，由于柔软性好，使用较广泛。,（3）屏蔽线在弱信号的传输中应用很广，它的作用是用于相邻元器件的相互干扰的防止，同时也可防止外来的电磁干扰。,同样结构的还有高频传输线，一般叫做同轴电缆导线。,2.导线焊前处理,(1)剥绝缘层：导线焊接前要除去末端绝缘层。剥除绝缘层可用普通工具或专用工具。大规模生产中有专用机械。在一般情况下，可用专门的剥线钳。无剥线钳，可用普通钳子的剪口，但要细心操作。也可自制剥线器，用宽12cm、长10cm以上的铜片，弯曲固定在烙铁的外壳前端，在12cm长上，可剪几个缺口，适用不同规格导线，利用烙铁余热，割断剥皮部分与导线间的绝缘层。如图a所示。也可用废旧指甲剪，用锉刀在刃口上锉出缺口，专门用来剥线。,剥线时，不能伤及导线，更不能出现断线。对多股导线剥除绝缘层时，注意将芯拧成螺旋状。一般采用边拽边拧的方式。如图b所示。,(2)预焊导线焊接，预焊是必不可少的一步。尤其是多股导线，如不进行预焊，焊接质量很难保证。导线的预焊又叫挂锡或镀锡，方法同元器件引线预焊一样。但对于多股导线挂锡时的旋转要与绞合方向一致，避免散丝。同时也要注意不要让焊锡浸入绝缘层内，出现“烛心效应”，会使软线变硬，容易折断。预焊时，在线头根部一般应留1mm长度的不镀锡段，有利于提高抗折弯性能。如下图所示。,3.导线焊接及末端处理,（1）导线同接线端子的连接有三种基本形式。a.绕焊：把经过上锡的导线端头在接线端子上缠一圈，用钳子拉紧，缠牢后进行焊接。如图12.8（b）所示。注意导线要紧贴端子，导线根部留出13mm为宜。（留1mm就可以）。,b.钩焊：将导线弯成钩状，钩在接线端子上，并且钳子夹紧后施焊，如图12.8（c）所示，这种方法强度低于绕焊，操作方便。,c.搭焊：把经过镀锡的导线搭到接线端子上施焊，如图12.8（d）所示，这种形式连接方便，但可靠性差，仅用于临时连接不便于缠钩的地方及某些接插件上。,2.导线与导线的连接导线与导线的连接以绕焊为主，如图12.9所示，操作步骤如下：去掉一定长度绝缘皮。端头上锡，并穿上合适套管。绞合，施焊。趁热套上套管，冷却后套管固定在接头处。,3.屏蔽线末端处理屏蔽线或同轴电缆末端，连接对象不同，处理方法不同，如下图所示，表示末端与其它端子焊接时的处理方式。注意：（1）同轴电缆芯线，一般较细，不宜受力，无论采用何种接线方式，均不应使芯线受拉力（可让外网线适当受力）。（）热缩套管在加热到100以上时，直径可缩至1/21/3，在线端接头处，常用此绝缘套管。,4.杯形焊件焊接法,这类接头多见于接线柱和接插件，一般尺寸较大，如焊接时间不足，容易造成虚焊。焊前应对导线进行镀锡处理，操作方法如图12.10所示：,（a）往杯孔内滴一滴焊剂，若孔较大用脱脂棉蘸焊剂在杯内均匀檫一层。,（b）用烙铁加热并将锡熔化，靠浸润作用流满内孔。,（c）将导线垂直插入到底部，移开烙铁头并保持到凝固。完全凝固前，导线不能晃动。,（d）完全凝固后，趁热套入套管。,5.线把的扎法,在电子设备中，将焊好的多根导线用线扎起来叫扎线把。这样，既可以使仪器内部整齐、美观，又方便检查、维修。如图12.11所示。,线把扎法要求是：,（1）间距要均匀，一般为8-10mm左右。绳结要打在下面；（2）导线排列要整齐，清晰；（3）捆绑松紧要适当；（4）线把要平直，拐弯要处要平滑并扎紧。,五、拆焊,调试和维修中常需要更换一些元器件，如果方法不得当，就会破坏印制电路板，也会使换下而并没坏的元器件无法重新使用。一般电阻、电容、晶体管等管脚不多，且每个引脚可相对活动的元器件可用烙铁直接解焊。,1.两引脚元件的拆焊,其方法是；先固定好印制版，一边用烙铁加热待拆元件的焊点，一边用镊子或尖嘴钳夹住元器件引脚轻轻拉出，一次拉不出，可拆焊另一焊点，拉出一部分，再回头拆前述焊点，直至完全拆下为止。拆焊时切记不能向印制板铜箔面方向推元件，易连铜箔一块带起来。如图所示。,重新焊接时，须先用锥子将焊孔在加热熔化焊锡的状态下扎通。需要指出的是，这种方法不易在一个焊点上使用多次，且每次时间不能过长。否则，有可能使印制版上铜箔脱胶，造成损坏。,2.对需多次反复拆换的元件，可采用将引线剪断的方法，然后再将新元件搭焊到留下的引脚上。如图所示。,2.三引脚以上（三极管、集成块）元件的拆焊,上述只适用于二脚元件或三脚（不在一条直线上）元件，而对于三脚以上元件，上述方法，不再好用，可采用下述方法：（1）采用专用工具采用大烙铁头，一次可将所有焊点加热熔化。这种烙铁头需特制，且需大功率烙铁，对于不同的元件，烙铁头的形状也应不同。如下图所示。,（2）采用吸锡烙铁或吸锡器使用吸锡烙铁拆焊是很方便的，即可以拆下待换的元件，又可同时不使焊孔堵塞，而且不受元器件种类限制。但它须逐个焊点除锡，且一次也不能将一个焊点上的锡完全吸走，所以效率不高。（3）利用铜丝编织的屏蔽电缆或较粗的多股导线，作为吸锡材料。,将吸锡材料浸上松香水，贴到待拆焊点上，用烙铁头加热吸锡材料，通过吸锡材料将热传到焊点熔化焊锡，熔化的焊锡沿吸锡材料上升，将焊点的锡几乎可完全吸走，从而使元件引脚与焊盘脱开。如图所示。,这种方法简便易行，且不易烫坏印制版。在业余条件下，可谓是一种行之有效的方法。,在无专用工具的情况下，可使用注射针头。其方法是：用烙铁将焊点焊锡熔化，迅速用空心针管套在元件引脚上，扎入焊盘的引线孔内，并快速旋转一周，同时撤去烙铁。可使元件引脚与焊盘剥离。如图所示。,（4）利用空心针（注射用针头）,使用熟练后，剥离一个焊点，只需23。须注意的是，对不同的引脚，要选用不同型号的注射针头。一般拆集成电路引脚需用9号针头，拆普通小电阻可用12号针头。,12.6焊点的要求及质量检查,焊接是电子产品制造中最重要的一个环节，在成千上万个焊点中，一个不合格点就有可能造成整台仪器设备的失灵。焊接结束后，要对焊点进行检查。但要在众多焊点中，找出哪一个是不合格焊点，是相当不易的。据统计资料表明，在电子整机产品中，有将近一半的故障是由于焊接不良引起的，尤其是手工焊接，更要引起注意。一、对焊点的质量要求，应该包括电气接触良好，机械结合牢固和焊点外形美观三个方面。电气接触是否良好、机械结合是否牢固一般都会在外观上有所体现。因此，要对焊点的外观从以下几方面进行仔细的检查：,1.检查虚焊（假焊）和漏焊虚焊：焊料与焊件润湿不好没有形成良好的结合层或焊料未形成良好的结晶而堆附在焊件周围。漏焊比较容易发现，而虚焊是由于焊件表面的污物、氧化层未清理干净或焊料在凝固过程中晃动造成的，有时候很难发现。2.焊点不应有毛刺、砂眼和气泡毛刺易引起相邻焊点桥接而短路，在高频高压下可能会发生尖端放电。砂眼、气泡会使焊点提前失效。,3.焊点焊锡要适量焊锡太多易造成相邻焊点短路或掩盖焊接缺陷，且浪费焊料。焊锡太少，机械强度低，且由于表面氧化层随时间会逐渐加深，有可能使焊点提前失效。4.焊点要有足够的强度焊接不仅起电气连接作用，同时也是固定元器件保证机械连接的手段，这就有个机械强度的问题。作为锡焊材料的铅锡合金，本身强度比较低，常用铅锡焊料的抗拉强度约为34.7kg/cm2，只有普通钢材的1/10，要想增加强度，除了要有足够的连接面积外，必要时还可将被焊接的元器件引线、导线先进行网绕、绞合、勾接后在焊接。,5.焊点表面要光滑合格的焊点要有明亮的光泽和光滑的表面，不应有凸凹不平和波纹状线条以及光泽不均匀现象。这主要有焊剂、焊料和焊接温度决定。6.引线头最好被焊锡包裹一般情况下，焊接时都习惯于将引脚插入引线孔，焊接后，将长出的引线减去。而被剪后的线头（特别是多股导线），长期裸露在外面，一是影响美观，二是氧化层会由线头逐步延伸到焊点内部，使焊点质量下降。,7.焊接表面要清洗焊接用的焊剂，其残留物会腐蚀焊件。特别是酸性较强的焊剂，危险性更大。绝缘性差的焊剂，还有可能造成相邻焊点间漏电；粘性大的焊剂还会粘附灰尘和污物，使线路板受潮性能下降。因此，焊后一定要进行清洗。如果使用的是无腐蚀焊剂，当要求不高时也可以不清洗。,二、单个焊点的外观,1.形状为近视圆锥而表面微凹呈漫坡状，（以焊接导线为中心，对称成裙形拉开）。虚焊点表面往往成凸状，可以鉴别出来。2.焊料的连接面呈半弓形凹面，焊料与焊件交界处平滑，接触角尽可能小。3.表面有光泽且平滑。4.无裂纹、针孔、夹渣。下图是两种典型焊点的外观；,*三、常见焊点缺陷及质量分析,造成焊接失效的原因很多，在材料（焊料与焊剂）与工具（烙铁、夹具）一定的情况下，采用什么方式、方法以及操作者是否有责任心，就是决定性的因素了。下图表示导线端子焊接常见缺陷。表12-1列出了印制板焊点缺陷的外观、特点、危害及产生原因，可供焊点检查、分析时参考。,09.10.22-12,导线端子焊接常见缺陷,表12-1常见焊点缺陷与分析,12.7表面组装技术,表面组装技术是指用自动组装设备将片式化、微型化的无引线或短引线表面组装元件/器件(简称SMC/SMD)直接贴、焊到印制电路板(PCB)表面或其他基板的表面规定位置上的一种电子装连技术，又称表面安装技术或表面贴装技术，简称SMT（SurfaceMountingTechnology）。,采用SMT的装配方法和工艺过程完全不同于通孔插装（THT）元器件的装配方法和工艺过程。在大批量SMT产品的生产装配中，必须使用自动化的装备。在小批量使用SMT器件的企业里，往往是由一些操作水平很高的技术工人手工装配焊接。,12.7.1表面组装的基本形式,表面组装技术发展迅速，但由于电子产品的多样性和复杂性，目前和未来相当一段时期内还不能完全取代通孔安装。实际产品中大部分是两种方式混合。SMT的基本形式有下列几种：,（1）单面板单面全贴装,在单面电路基板的一面全部贴装SMC/SMD。这种贴装方式比较简单，常用于SMC/SMD种类、数量不多，电路较为简单的小型、薄型化的产品中。由于只在基板一面贴装，所以装配密度不高。,（2）双面板双面全贴装,在双面(或多层)电路基板的两面全部贴装SMC/SMD。这种方式装配密度高，但由于SMC和SMD价格贵而生产成本较高，目前应用在一体化摄录像机、笔记本电脑等装配空间有限而附加值较高的产品中。随着SMC/SMD价格的下降，双面全贴装方式的比例将会明显上升。,（3）单面板双面贴插混装,在单面印制板的一面贴装SMC/SMD，另一面装配通孔插装元器件，焊接全部在基板的一面进行。,（4）双面板单面贴插混装,这种方式元器件都在印制板的一面，装配密度不高。加上采用双面板与两种焊接工艺，装配成本较高，实际产品应用极少。,（5）双面板双面贴插混装,共有3种不同方式：方式1：方式1用得最为普遍，装配密度最高，一些随身听、手持通信设备等产品都采用这种方式，相比工艺流程较为复杂，必须采用波峰焊与再流焊两种方法。,方式1,（5）双面板双面贴插混装,方式2、方式3是方式1的转化型，但B面上的通孔插装元器件都必须在其他元器件装配完毕后，用手工进行插装焊接，由于费时费工，这两种方式运用得较少。,12.7.2表面安装基本工艺,SMT的工艺流程有两种，主要取决于焊接方式。1采用波峰焊,（1）点胶把贴装胶精确涂到表面组装元器件的中心位置上，并避免污染元器件的焊盘。,（2）贴片把表面组装元器件贴装到印制电路板上，使它们的电极准确定位于各自的焊盘。,（3）烘干固化用加热的方法，使粘合剂固化，把表面组装元器件牢固地固定在印制电路板上。,（4）波峰焊接用波峰焊机进行焊接，在焊接过程中，表面组装元器件浸没在熔融的锡液中，这就要求元器件具有良好的耐热性能。,（5）清洗及测试对经过焊接的印制板进行清洗，去除残留的助焊剂残渣，避免对电路板的腐蚀，然后进行电路检验测试。此种方式适合大批量生产。对贴片精度要求高，生产过程自动化程度要求也过。,2采用再流焊,采用再流焊接装配SMT的工艺流程如图12.13所示。,1)涂焊膏：将焊膏涂到焊盘上。2)贴片：同波峰焊方式。,3)再流焊接：用再流焊接设备进行焊接，在焊接过程中，焊膏熔化再次流动，充分浸润元器件和印制电路板的焊盘，焊锡熔液的表面张力使相邻焊盘之间的焊锡分离而不至于短路。,（4）清洗及测试再流焊接过程中，由于助焊剂的挥发，助焊剂不仅会残留在焊接点的附近，还会沾染电路基板的整个表面。通常采用超声波清洗机，把焊接后的电路板浸泡在无机溶液或去离子水中，用超声波冲击清洗。然后进行电路检验测试。,12.7.3涂敷工艺,焊膏和贴装胶涂敷技术是表面组装工艺技术的重要组成部分，它直接影响表面组装的功能和可靠性。焊膏涂敷通常采用印刷技术，贴装胶涂敷通常采用滴涂技术。1焊膏涂敷焊膏涂敷是将焊膏涂敷在PCB的焊盘图形上，为表面组装元器件的贴装、焊接提供粘附和焊接材料。焊膏涂敷主要有非接触印刷和直接接触印刷两种方式。非接触印刷常指丝网漏印，直接接触印刷则指模板漏印。,(1)丝网漏印丝网漏印技术是利用已经制好的网板，用一定的方法使丝网和印刷机直接接触，并使焊膏在网板上均匀流动，由掩膜图形注入网孔。当丝网脱开印制板时，焊膏就以掩膜图形的形状从网孔脱落到印制板的相应焊盘图形上，从而完成焊膏在印制板上的印刷。,(2)模板漏印模板漏印属直接印刷技术，它是用金属漏模板代替丝网漏印机中的网板。所谓漏模板是在一块金属片上，用化学方式蚀刻出漏孔或用激光刻板机刻出漏孔。此时，焊膏的厚度由金属片的厚度确定，一般比丝网漏印的厚。,（3）丝网漏印和模板漏印的比较,a.丝网漏印和柔性金属模板印刷都是非接触印刷，印刷时，丝网或模板绷紧在金属网框上，并与印制板上的焊盘图形对准。焊膏印刷时，刮板行程后面的丝网或模板恢复起始位置，焊膏从开孔处脱落到焊盘上。因此，印刷顶面和丝网或模板之间有一间隔。所以，丝网漏印是非接触印刷，而模板漏印有接触和非接触两种类型。,b.丝网漏印是一种印刷转移技术，印刷分辨率和厚度受诸如乳剂厚度、网孔密度、印刷间隙和刮板压力等因素的影响，这必然会降低焊膏印刷的可靠性，也不适合细间距印刷。c.在模板漏印中，模板上的直通开孔提供了较高的可见度，容易进行对准，并且开孔不会堵塞，容易得到优良的印刷图形，并易于清洗。,d.模板漏印可进行选择印刷，而丝网漏印则不行。当细间距器件和普通器件组装在一块印制板上时，所要求的焊膏厚度不同，此时选择印刷能满足同一块印制板上不同厚度焊膏印刷的要求。e.这两种印刷技术采用的印刷机在结构上有一定的差距，印刷技术方面也不相同。另外模板漏印可采用手工印刷，而丝网漏印则不能采用手工印刷。,2贴装胶的涂敷,在混合组装中常用贴装胶把表面元器件暂时固定在印制板的焊盘上，使片式元器件在后续工序和波峰焊作业时不会偏移或掉落；在双面组装时，也要采用贴装胶辅助固定表面组装集成电路，以防止翻板和工序间操作振动时，表面组装集成电路掉落。因此，在贴装表面组装元器件之前，要在PCB上设定焊盘位置涂敷贴装胶。,涂敷贴装胶的方法主要有3种：滴涂器滴涂(注射法)、针板转移式滴涂(针印法)、用丝网漏印机印刷(丝网漏印法)。(1)注射法注射法是涂敷贴装胶时最普遍采用的方法。所用的滴涂器类似于医用注射器。操作时，先将贴装胶灌入滴涂器中，加压后迫使贴装胶从针头排出，滴到PCB要求的位置上。,(2)针印法针印法可单点滴涂，也可以同时成组将贴装胶转移到PCB要求的位置上。在单一品种的大批量生产中，一般采用自动转移机，利用其上的针矩阵组件(针板)进行成组多滴涂敷。,目前，针印法在大批量生产中使用得很少，一般用在对涂敷精度要求不高的场合。这种涂敷技术的关键是要制作与印制板上滴胶位置相对应的针矩阵组件。(3)丝网漏印法贴装胶也可以采用丝网漏印的方法进行涂敷，与焊膏的丝网漏印方法相同。由于丝网漏印的方法涂敷均匀且效率高，因此，是目前贴装胶涂敷的主要方法。,12.7.4贴装工艺,将SMC/SMD等各种类型的表面组装芯片贴放到PCB的指定位置上的过程称为贴装，相应的设备称为贴片机。贴装技术是表面组装技术中的关键技术，它直接影响组装质量和组装效率。贴装一般采用贴片机自动进行，也可借助辅助仪器和设备进行人工或半自动化贴装。,贴装时需要保证以下几点：(1)确定的芯片来源位置；(2)合适的芯片拾取和释放方法；(3)芯片在PCB指定位置上的精确定位；(4)芯片在PCB指定位置上的可靠粘接和固定。,贴片定位精度、贴片速度和贴片机的适应性是贴装技术和贴装设备的关键指标。1精度精度是贴片机的主要指标之一。它决定贴片机能贴装的元器件种类和适用范围，包括贴装精度、分辨率和重复精度3个项目。(1)贴装精度：指元器件贴装后相对于印制板标准贴装位置的偏移量。包括平移误差和旋转误差。贴装片状元件一般要达到0.1mm，贴装高密度窄间距的SMD至少要达到0.06mm。,分辨率：贴装机运行时每个步进的最小增量。它是描述贴片机分辨空间连续点的能力的。由步进电机和驱动机构决定。重复精度：指贴装头重复返回标定点的能力。一般为0.02mm。通常采用双向重复精度的概念，它定义为在一系列试验中从两个方向接近任意给定点时离开平均值的偏差。,2速度速度决定贴片机和生产线的生产能力，一般用以下几种定义来描述。(1)贴装周期：是指从拾取元器件开始，经过定义、检测、贴放，到返回拾取元器件位置所用的时间。完成一次贴装操作就是完成一个贴装周期。目前高速机可做到0.25S，最快可达0.1S以下。(2)贴装率：一小时贴装的元器件数，也等于每小时的贴装周期数。,3适应性适应性是指适应不同贴装要求的能力。包括元器件种类、供料器数目和类型、贴装机的可调整性等。当所贴装的印制板的类型变化时，贴片机需要进行调整，包括贴片机的再编程、供料器的更换、印制板传送机构和工作台的调整、贴装头的调整和更换等。,12.7.5焊接工艺,焊接是表面组装技术中的主要工艺技术。在一块表面安装组件上少则有几十、多则有成千上万个焊点，一个焊点不良就会导致整个产品失效。因此焊接质量直接影响电子设备的性能。焊接质量取决于所用的焊接方法、焊接材料、焊接工艺和焊接设备。表面组装采用软钎焊技术，它将SMC/SMD焊接到PCB的焊盘图形上，使元器件与PCB电路之间建立可靠的电气和机械连接，从而实现具有一定可靠性的电路功能。,目前广泛采用并不断完善的主要有两种：波峰焊和再流焊。波峰焊与再流焊之间的基本区别在于热源与钎料的供给方式不同。就目前而言，再流焊技术与设备是焊接SMC/SMD的主选技术与设备，但波峰焊仍不失为一种高效自动化、高产量、可在生产线上串联的焊接技术。,1波峰焊,波峰焊是利用波峰焊接机内的机械泵或电磁泵，将熔融焊料压向波峰喷嘴，形成一股平稳的焊料波峰，并源源不断地从喷嘴中溢出。装有元器件的印制电路板以直线平面运动的方式通过焊料波峰，实现元器件焊端或引脚与印制板焊盘之间的机械与电气连接的软钎焊。图12.16所示为波峰焊示意图。,波峰由机械或电磁泵产生并控制，由机械泵产生波峰的原理如图12.17(a)所示，由电磁泵产生波峰的原理如图12.17(b)所示。,焊料,电极片,波峰,喷嘴,图12.17(b)机械泵式示意图,电磁铁线圈,波峰焊有单波峰焊和双波峰焊之分。单波峰焊用于SMT时，容易出现较严重的质量问题，因此，在表面组装技术中广泛采用双波峰焊和喷射式波峰焊接工艺和设备。12.18为双波峰焊的结构组成图。,图12.18双波峰焊结构组成,波峰焊接中的主要工艺因素有助焊剂、预热、焊接、传输和控制系统。（1）助焊剂系统助焊剂系统是保障焊接质量的第一个环节，其主要作用是均匀地涂敷助焊剂，除去PCB和元器件表面的氧化物和焊接过程中再氧化。为使涂敷均匀，一般采用喷雾式、喷流式和发泡式。,（2）预热系统预热的目的是蒸发助焊剂中的部分溶剂增加助焊剂的粘度，加快化学反应，提高清除氧化膜的能力；同时提高电子组件的温度，以防止突然进入焊区时形成不良结合层。一般预热温度为130150，预热时间为1min3min,熔融焊料的温度应控制在240250之间。预热温度控制的好，可防止虚焊、