电装工艺技术培训电子设计工艺培训PPT课件

1、 电装工艺培训资料 第一章 电子装联技术概述 第二章 电子装联焊接机理及技术 第三章 整机及单元装联工艺 第四章 整机装联中的接地技术与处 理 目录 第一章 电子装联技术概述 1.1 电子装联技术的定义 1.2 电子装联技术发展史 1.3 电子装联技术的分类 1.4 电子装联技术的等级 1.5 电子装联技术在产品研制生产中的作用 电子装联焊接机理及技术 2.1 软钎焊料合金的性能、形状 2.2 软钎焊料合金焊膏 2.3 为什么电路元器件的连接要采用焊接？ 2.4 软钎焊接的机理 2.5 焊接的润湿作用 2.6 焊接技术及技巧 第三章 整机及单元装联工艺 3.1 概述 3.2 装联的扎线技术 3

2、.2.1 术语和定义 3.2.2 扎线的设备、材料及工具 3.2.3 工艺过程 3.2.4 扎线的质量保证措施 3.2.5 线束扎制的合格与否判断 3.3 整机/单元装焊前的准备工作 3.4 整机/单元的装焊 3.4.1 一般装焊技术要求 3.4.2 整机及单元组件中低频插头座的焊接 3.4.3 整机装焊中常见的焊接端子 3.4.4 常见焊接端子的焊接 3.4.5 整机中特殊电路单元焊接要求 3.4.6 焊接中关于导线的续接问题及处理 3.4.7 调试元器件在整机和单元电路上的装焊要求 3.4.8 微波单元电路的装焊要求 3.4.9 环境和工作场地要求 第四章 整机装联中的接地技术与处理 4.

3、1 整机中的接地慨念 4.2 整机装联中的接地分类 4.3 整机模块中常见的几种地 4.4 工程电路接地的几点考虑 4.5 整机/模块中地线的处理 4.6 整机/模块中的布线原则 4.7 结构设计不到位的布线处理 4.8 装联布线的实例剖析 4.9 机柜装焊中的接地问题 4.9.1 电子设备中机柜的种类 4.9.2 机柜的接地要求 4.9.3 机柜中电缆的敷设工艺 4.9.4 怎样设计好机柜的工艺图纸 第一章第一章电子装联技术概述电子装联技术概述 1.电子装联技术的定义 2.电子装联技术发展史 3.电子装联技术的分类 4.电子装联技术的等级 5.电子装联技术在产品研制 生产中的作用 序 举目世

4、界的制造业，同样一张图纸，同样做电视、做 冰箱、做空调、做电子设备，可装焊后的整机，有的好调，不 费事，不费时，而有的就是调不出来，或技术指标达不到要求， 换这个元件，试那个器件的，造成电子设备的寿命指标和可靠 性产生极大的差异，这种事情目前在装联界恐怕是司空见惯的， 也是电子产品制造业中的“常见病”，“多发病”。 为什么同样的生产线、同样的机器，德国就能产出奔 驰，而中国不能？因此，要改变这种生产情况，应当从装联工 艺学上、生产制造技术上来控制产品的制造质量。 1.1 电子装联技术的定 义 根据成熟的电路原理图，将各种电子元器件、机电元根据成熟的电路原理图，将各种电子元器件、机电元 器件以及

5、基板合理地设计、互连、安装、调试，使其成器件以及基板合理地设计、互连、安装、调试，使其成 为适用的、可生产的电子产品（包括集成电路、模块、为适用的、可生产的电子产品（包括集成电路、模块、 整机、系统）的技术过程。整机、系统）的技术过程。 它是一门电路、工艺、结构、它是一门电路、工艺、结构、 组件、器件、材料紧密结合的多学科交叉的工程学科。组件、器件、材料紧密结合的多学科交叉的工程学科。 涉及集成电路固态技术、厚薄膜混合微电子技术、印制涉及集成电路固态技术、厚薄膜混合微电子技术、印制 电路技术、通孔插装技术、表面安装技术、微组装技术、电路技术、通孔插装技术、表面安装技术、微组装技术、 电子电路技

6、术、电子电路技术、CAD/CAPP/CAM/CAT技术、互连与连技术、互连与连 接技术、热控制技术、封装技术、测量技术、微电子学、接技术、热控制技术、封装技术、测量技术、微电子学、 物理学、化学、金属学、电子学、机械学、计算机学、物理学、化学、金属学、电子学、机械学、计算机学、 材料科学、陶瓷及硅酸盐学等领域。材料科学、陶瓷及硅酸盐学等领域。 进入二十一世纪后，电子装联技术由电子组装扩展到电气互联，其定义为： “在电、磁、光、静电、温度等效应和环境介质中任何两点（或多点）之间的电气 连通技术，即由电子、光电子器件、基板、导线、连接器等零部件，在电磁介质环境中 经布局布线联合制成承制所设定的电气

7、模型的工程实体的制造技术”。 这是线路图纸无法表达的一种专门技术，它把设计要求的质量有效地体现在 产品上，从而使产品获得稳定质量的技术。 1.2 电子装联技术发展 史 电子装联技术随着电子封装技术的发展 经历了五代变化，八十年代以来，IC封装由 DIP双列直插式向SOIC，PLCC方向发展，九 十年代是IC封装的迅速发展时期，其中最引 人注目的是IC封装从周边端子型（以QFP为 代表）向球栅阵列型（以BGA为代表）的转 变。 表表1 1 电子装联发展史电子装联发展史 电子封装技术电子封装技术电子装联技术电子装联技术 第一代第一代 电子管时代（电子管时代（5050 年代）年代） 分立组件，分立走

8、线，金属底板，电子管，接线分立组件，分立走线，金属底板，电子管，接线 柱，线扎，手工柱，线扎，手工THT技术。技术。 第二代第二代 晶体管时代（晶体管时代（6060 年代）年代） 分立组件，单层分立组件，单层/ /双面印制电路板，手工双面印制电路板，手工THTTHT技术。技术。 第三代第三代 集 成 电 路 时 代集 成 电 路 时 代 （7070年代）年代） ICIC，双面印制板，初级多层印制板，初级厚，双面印制板，初级多层印制板，初级厚/ /薄膜薄膜 混合集成电路，波峰焊。混合集成电路，波峰焊。 第四代第四代 大规模大规模/ /超大规超大规 模集成电路时代模集成电路时代 （8080年代）年

9、代） LSI/VLSI/ALSI，细线多层印制板，多层厚，细线多层印制板，多层厚/ /薄膜薄膜 混合集成电路，混合集成电路，HDIHDI（高密度组装技术），（高密度组装技术），SMT （表面组装技术），再流焊。（表面组装技术），再流焊。 第五代第五代 超大规模集成电超大规模集成电 路时代（路时代（9090年代）年代） BGA，CSP，SMT（表面组装技术），（表面组装技术），MCM（多芯片（多芯片 组件），组件），3D（立体组装技术），（立体组装技术），MPT（微组装技术），（微组装技术）， DCA（直接芯片组装技术），（直接芯片组装技术），TAB（载带焊技术），无（载带焊技术），无 铅焊接技

10、术，穿孔回流焊技术，选择焊技术，乳化半水铅焊接技术，穿孔回流焊技术，选择焊技术，乳化半水 清洗技术，激光再流焊技术，金丝焊技术，凸点制造技清洗技术，激光再流焊技术，金丝焊技术，凸点制造技 术，术，Flip Chip（倒装焊技术）。（倒装焊技术）。 电装发展史电装发展史 电路功能相同的三代收音 机 电装发展史电装发展史 主要元器件采用SMC/SMD的印制电路板 组件 电装发展史电装发展史 随着片式元器件（SMC/SMD）、基板材料、装焊工艺、检测技术的迅速 发展，特别是军级、七专级SMC/SMD元件的研制生产，21世纪初叶我国电子装 备中SMC/SMD的使用率从当初的5%迅速增加到了7080%以

11、上。 在一些小型化电子装备中已大量使用BGA，以SMT为主流的混合组装技术 （MMT）是21世纪初叶我国电子装备电路组装的主要形式，不仅DIP和SMC/SMD混 合组装（THT/SMT），而且随着DCA组装技术的推广应用，将会出现DIP、 SMC/SMD和倒装片在同一电路板上组装，以至在一些先进的电子装备中将应用把 CSP装于MCM上，再进行3D组装的3D+MCM先进组装技术。 1.3 电子装联技术的分 类 电子装联技术分类有两种 （1）按其组成结构特征和产品层次规定划分的电子 装联技术分类，见表2。 （2）按组装技术划分 常规电子装联技术通孔插装式印制电路板装联技术 新一代电子装联技术，见表

12、3。 表表2 2 按按组成结构特征和产品层次规定分类表组成结构特征和产品层次规定分类表 装配类别装配类别说明说明 印制电路板组件装配印制电路板组件装配把把THT和和SMD件插装或贴装到印制电路板上并进行件插装或贴装到印制电路板上并进行 焊接的一种装配。焊接的一种装配。 零部件装配零部件装配 把零部件通过紧固件或焊接、铆接、胶接连接起来的把零部件通过紧固件或焊接、铆接、胶接连接起来的 一种装配。一种装配。 电气组件装配电气组件装配除印制电路板以外的电气装配，如：高、低频电缆、除印制电路板以外的电气装配，如：高、低频电缆、 开关、按钮、连接器等、面板结构组件的组合装配开关、按钮、连接器等、面板结构

13、组件的组合装配 （包括钳装和在这些器件上焊接元器件和导线），变（包括钳装和在这些器件上焊接元器件和导线），变 压器、电感线圈，屏蔽盒焊接等。压器、电感线圈，屏蔽盒焊接等。 整机整机/单元装配单元装配将机械和电气零件、部件、组件、导线按设计要求相将机械和电气零件、部件、组件、导线按设计要求相 互进行组装连接的一种装配。互进行组装连接的一种装配。 表表3 按组装技术划分按组装技术划分 上述技术一般可分为： 组装技术；组装工艺；结构设计； 互连基板；元器件；专用设备；材料； 测试；可靠性等专业领域。 1.4 电子装联技术的等级 表4 组装组装 级级 名称名称技术内容技术内容例子例子 0级级芯片级组装

14、芯片级组装在硅或砷化镓芯片上制作有源晶体管、在硅或砷化镓芯片上制作有源晶体管、 电阻、电容及互连。电阻、电容及互连。 IC芯片，芯片，VLSI， ALSI，MMIC， MIMIC 1级级元器件级组元器件级组 装装 IC芯片安装到封装中互连，外壳密封。芯片安装到封装中互连，外壳密封。 IC，片式电阻，片式电阻， 片式电容。片式电容。 2级级电路电路/组件级组件级 组装组装 元器件或芯片组装到互连基板（陶瓷基元器件或芯片组装到互连基板（陶瓷基 板、印制电路板、绝缘金属基板或其它）板、印制电路板、绝缘金属基板或其它） 上并互连。上并互连。 PCB，厚，厚/薄薄 膜 混 合膜 混 合 I C ， SM

15、C 3级级插件插件/印制底印制底 板级组装板级组装 PCB（或厚（或厚/薄膜混合薄膜混合IC，SMT组件）组装组件）组装 互连到印制底板上，厚互连到印制底板上，厚/薄膜混合薄膜混合IC及其它及其它 元器件组装互连到元器件组装互连到PCB上，屏蔽盒。上，屏蔽盒。 各种各种PCB组装组装 件，各种插件。件，各种插件。 4级级分机级组装分机级组装若干第若干第1级、第级、第2级、第级、第3级组装件互连，级组装件互连， 电缆、连接器、控制面板及外壳。电缆、连接器、控制面板及外壳。 接收发射分机接收发射分机 显示分机。显示分机。 5级级机柜级组装机柜级组装若干分机或印制底板级组装件互连，机若干分机或印制底

16、板级组装件互连，机 柜及面板（包括电缆、连接器）。柜及面板（包括电缆、连接器）。 通信机柜，雷通信机柜，雷 达机柜，计算达机柜，计算 机机柜。机机柜。 1.5 电子装联技术在 产品研制生产中的作用 电装技术属于边缘学科、多学科的电子工程制造技术。 二十世纪九十年代美日等发达国家开展的“并行工程”，是电 子装备设计思想的一次革命，在这个技术学科内，它的基本意 思是“电气互联技术的工作必须从产品的方案论证起参加进去， 参与总体设计及电子产品的研制、开发、生产全过程的设计、 决策”。为实现这一理念，美国AriEona大学设立了世界上第 一个电子组装工程硕士研究生班；国内一些一流的科研院所纷 纷投入巨

17、额资金引进先进的电气互联技术和先进的电气互联设 备，与此同时，国内一些与电子工程制造技术有关的大学纷纷 设立电气互联研究生班、微电子技术班和微电子与固体电子学 院。 人们逐步认识到： “没有一流的电气互联技术，没有一流的电气互联设备，就不可能有一流的设 计、一流的电子产品，就不可能有一流的军事电子装备”。 从五十年代以电子管为代表的第一代组装技术到八十年 代以SMD/SMC为代表的第四代组装技术（SMT）的初期，我们曾经 依靠一把烙铁、一把镊子进行电子产品的装联。 当电子装联技术进入PCB组件，器件安装密度高于3550个/（cm）2，焊点密度 高于100点/（cm）2时；当产品的小型化、微型化

18、需应用线间距0.3mm的高密度、高 精度QFP、BGA、CSP等片式器件和0201（0.6mmX0.3mm）、0402的Chip时；当面 对3D组装、多芯片组件（MCM）为代表的第五代组装技术以及以SOI技术为主体的第六 代电子组装技术时，过去那种“一把烙铁、一把镊子打天下”就行不通了，必须依赖先进 的电气互联技术和先进的电气互联设备。 因此，在现代电子产品的设计、开发、生产中，电气互联技术的作 用发生了根本性的变化，它是总体方案设计人员、企业的决策者实现产品 功能指标的前提和依赖。 电子装联焊接机理及技术电子装联焊接机理及技术 1.软钎焊料合金的性能、形状 2.软钎焊料合金焊膏 3.为什么电

19、路元器件的连接要采用焊接？ 4. 软钎焊接的机理 5. 焊接的润湿作用 6. 焊接技术及技巧 2.1 软钎焊料合金的性能、形 状 锡的性能锡的性能 软钎焊料合金常用的是锡、铅及其合金。锡是银白色有光泽的金属，锡耐氧化性能 好，暴露在空气中时仍保持其光泽，且延展性好，晶粒结构比较粗。当弯曲锡棒时，由 于其晶粒界面相互磨擦，可发出称为锡鸣的奇特声音。锡是一种质软、低熔点金属，相 变点为132，低于这个温度时变成粉末状的灰色锡，通常称为锡。当温度高于132 时变成白色锡，通常称为锡，富有延展性。锡在大气中耐腐蚀性好，不失金属光泽， 但不能抗氯、碘、苛性钠、苛性钾等物质的腐蚀。 铅的性能铅的性能 铅是

20、一种篮灰色金属，新时暴露的表面具有光亮的金属光泽。通常在空气中该表面很 快变质，呈暗灰色。其氧化膜附着力非常强，保护其底层金属免受环境的进一步侵蚀， 它使铅具有耐受多种化学和环境腐蚀的独特性能。铅是一种质软金属，具有面心立方晶 格，很容易加工成形。铅是一种对人体有害的有毒金属，特别是和盐酸类接触时要特别 注意。 锡铅合金物理特性锡铅合金物理特性 锡和铅形成的二元合金，是装联工艺中广泛采用的主要焊接材料。 主要优点是：熔化温度范围窄，适用于工程应用范围的需要；润湿性和机械物 理性能尚可；经济性较好。表5列出了锡铅物理特性。 表5 5 锡铅物理特性 特特 性性锡锡铅铅 密密 度度( (g/cmg/

21、cm) ) 锡（锡（1515）7.2987.298 锡（锡（1 1） 5.7655.765 11.34(99.9% 2211.34(99.9% 22) 熔熔 点点( () 238.9238.9327.4(99.9%)327.4(99.9%) 沸沸 点点( ()3260326017251725 比比 热热(cal/g(cal/g) 锡（锡（0 0100100）0.05340.0534 锡（锡（8 81313） 0.04930.0493 0.03050.0305 导热性导热性(cal/cms(cal/cms)0.15280.15280.083(00.083(0) 导热率导热率(cal/cms(ca

22、l/cms)(20)(20)0.160.160.0830.083 结结 晶晶 结结 构构锡锡 金刚石型晶格金刚石型晶格 锡锡 体心立方晶格体心立方晶格 面心立方晶格面心立方晶格 膨胀系数膨胀系数(40(40)2.2342.2341010-5 -5 2.932.931010-5 -5 导电率导电率(m/(m/-mm-mm) )12.1(100%)12.1(100%)7.9(100%)7.9(100%) 比电阻比电阻( (mmmm) )11.5(2011.5(20多晶多晶) )20.648(2020.648(20) 97.867(340)97.867(340) 温度系数（温度系数（/ /）4.47

23、4.471010-3 -3 (0 (0100100)3.363.361010 -3-3(20 (20 4040) ) 锡铅合金状态图 下图示出了锡铅合金的熔化温度随着锡的含量而变化的情 况，称其为锡铅合金状态图。 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Sn(%) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Sn(%) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Pb(%) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Pb(%) A A 327 327 液相线液相线 液液 态态 糊状糊状 232 232

24、 共晶点共晶点183183 + 固固 态态 纯锡纯锡 固相线固相线 纯铅纯铅 350 300 250 200 150 100 50 C D B E 锡铅合金状态图的解释锡铅合金状态图的解释 只有纯铅（A）点、纯锡（C点）、+合金（B）点是在单一温度下熔化的。其它配 比构成的合金则是在一个温度区域内熔化的，其上限ABC线称为液相线，下线AD-B EC线称做固相线。位于和固溶体区内的合金将呈单相，它们的溶解度曲线表示二区 固溶体中的溶质数量随冷却而减少。在两个温度线之间为半液体区，焊料呈稠糊状，分别 为相+液相和相+液相构成的半熔化状态区。 随着或固态结晶体在锡和铅液液熔体中的扩散及温度的降低，该

25、液熔体不再 能溶解大量的第二相，并形成更多的或晶体，直达到低共熔温度，在该温度下其 余材料全部凝固为和的固态混合体。（+）固溶体区的合金由不同配比的相 和相组合而成。在B点合金不呈半液体状态，可由固体不经过糊状直接变成液体，这 个B点称为共晶点，这个温度称为共晶温度。按共晶点的配比配制的合金称为共晶合金。 锡63%、铅37%，锡铅合金焊锡的共晶点冷却后形成的细晶粒混合结构，对形成焊接 接头的机、电性能有特殊意义。当锡含量高于63%，熔化温度升高，强度降低。当锡含 量少于10%时，焊接强度差，接头发脆，焊料润湿能力差。共晶焊锡是理想的焊锡，其 焊锡熔化温度低，这样减少了被焊接元件受热损坏的机会。

26、同时，由于共晶焊锡由液 体直接变成固体，减少了虚焊现象。故共晶焊锡应用得非常广泛。 焊料的形状焊料的形状 国际标准国际标准ISO-9453ISO-9453中规定了软钎焊料产品单元的中规定了软钎焊料产品单元的 制造要求与化学成份。制造要求与化学成份。 表表6 6 产品单元随焊料变化表产品单元随焊料变化表 焊焊 料料 形形 状状 产产 品品 单单 元元 锭、条、板、棒、杆锭、条、板、棒、杆以单一的锭、条、板、棒、杆以单一的锭、条、板、棒、杆 为单位为单位 丝状丝状以单一的卷为单位以单一的卷为单位 精制的预成型件、环、球或精制的预成型件、环、球或 粉材粉材 以每一包装量为单位以每一包装量为单位 电子

27、装联中通常使用的是焊锡丝，在丝的芯里灌注了助焊剂，灌 注一股的称单丝焊料，灌注两股的是双芯焊料，最多是三股。 焊料的选择焊料的选择 表7 焊丝的选择 被焊对象被焊对象锡丝直径锡丝直径/ 1 1印制板焊接点印制板焊接点0.80.81.21.2 2 2小型端子与导线焊接小型端子与导线焊接1.01.01.21.2 3 3大型端子与导线焊接大型端子与导线焊接1.21.22.02.0 2.2 软钎焊料合金焊 膏 随着再流焊技术的应用，焊膏已成为表面组装技术（SMT）中最重要的工艺材料， 近年来获得飞速发展。 焊膏是由合金焊料粉、糊状焊剂和一些添加剂混合而成的具有一定粘性和良好触变 特性的膏状体。在常温下

28、焊膏可将元器件初粘在既定位置，当焊膏被加热到一定温度时， 随着溶剂和部分添加剂的挥发、合金粉的熔化，焊膏再流使被焊元器件与焊盘互联在一起 经冷却形成永久连接的焊点。 合金焊料粉是焊膏的主要成分，约占焊膏重量的85%90%。最常用的合金成份为 Sn63/Pb37以及Sn62/Pb36/Ag2，其中尤其值得提出的是含银体系，通常称为掺银焊料，它具 有较好的物理特性和优良的焊接性能，且不具腐蚀性，适用范围极广，其熔点仅为179 180，且2%银的加入可提高焊点的机械强度，还可防止银离子在与元器件接触过程中发生迁 移。尤其是多层陶瓷电容器往往具有银/钯镀层，当采用只含Sn/Pb的焊膏时，银度层会与焊

29、料的接触表面发生“溶蚀”现象，从而降低了焊点的结合强度。 常用合金粉的粒度是200325目，超出此范围的以小于10%为宜。对精细间距的元 器件，则要求更细的金属粉粒度，其粒度为270500目或325500。合金粉表面的氧化 程度既与制备和处理过程中惰性气体保护状况有关，也与其形状和颗粒尺寸有关。球形 合金粉与无定形合金粉相比，其表面积小，氧化程度就低；而粒子太细，由于表面积增 大，也会使表面的氧化程度增加。通常要求表面氧化物的含量应小于0.5%。最好控制在 100P.m以下。 焊膏片 美国有一个公司生产的焊膏片约300多种合金，包括无铅在内，有不同规格尺寸：垫 圈形、圆盘形、长方形、正方形、相

30、框形、颗粒形、球体形、组合阵列形、及特殊形状等。 圆盘形的直径可小到0.1mm。垫圈形的内径可小到0.38mm，外径可小到0.63mm 。 焊膏片的包装形式可选择瓶、盘、调色板和载带卷轴来存放。另外，这些焊膏片还可 提供助焊剂涂覆层，可帮助提高产品质量和生产效率 。 2.3 为什么电路元器件的连接要采用焊接？ 电子工业使用的接线方法通常是锡焊，如果认为电路元器件的连接除采用 锡焊接外就没有其它方法了，这种看法是无道理的。装联中对电路连接的方法 有绕接、压接、粘接等，那末，为什要从各种连接方法中选择焊接呢？ 表8列出了把两个金属物体接在一起的方法，有很多种，那么，作 为电路元器件的连接，需要考虑

31、哪些因素呢？ 表8 两个金属物体连接在一起的方法 1 1焊接：电弧焊、点焊、气焊焊接：电弧焊、点焊、气焊 2 2钎焊：硬钎焊、软钎焊（锡焊）钎焊：硬钎焊、软钎焊（锡焊） 3 3压接、压焊：热压接、冷压接、超声波压焊压接、压焊：热压接、冷压接、超声波压焊 4 4铆接铆接 5 5螺钉紧固螺钉紧固 6 6镶嵌镶嵌 7 7绕接绕接 8 8 粘接（粘接剂、导电胶固定）粘接（粘接剂、导电胶固定） 9 9化学连接化学连接 要使两种金属连接在一起，首先必须能通过电流，另外还要求牢固，能经 受一定的机械强度，制造时还连着，到用户手中或用起来就断开，这样的连接就 毫无意义。 表9列出了电路元器件连接质量需要的三个

32、技术要素。 元件连接质量三要素 表9 元件连接质量三 要素 1 1能通过电信号能通过电信号 2 2机械强度要到达要求机械强度要到达要求 3 3不随时间的变化而老化不随时间的变化而老化 另外，家用电器和电子工业中各种设备广泛采用焊接的理由，除技 术上的要求外，还有很多优点，如成本低、加工方便、安全性好等。具体 理由见表10所示。 表1010 电路元器件采用锡焊接的理 由 1 1导电性好导电性好 2 2可得到足够的机械强度可得到足够的机械强度 3 3助焊剂残渣可以不清洗，不影响使用（民用产品）助焊剂残渣可以不清洗，不影响使用（民用产品） 4 4可一次焊接多个点可一次焊接多个点 5 5象铁和铜那样，

33、两种金属可连接起来象铁和铜那样，两种金属可连接起来 6 6焊锡来源多，价格便宜焊锡来源多，价格便宜 7 7焊接设备简单，与它有关的技术也具备焊接设备简单，与它有关的技术也具备 8 8短时间就能培养出熟练的人员短时间就能培养出熟练的人员 9 9操作温度低、简单操作温度低、简单 1010不会出现大的灾害不会出现大的灾害 需要注意： 因锡焊接有如此多的优点，所以已被广泛使用。但是，锡焊接仍有许多不稳定的 因素，缺乏质量上的一致性。不要认为它是一个单纯的操作，好象谁也会干，在产品 焊接中凑够焊点数就认为是完成了任务，但是要使成千上万个焊点使用时都不会发生 问题，都可以是高可靠性焊点，就不是一件容易做到

34、的事了，焊接是一个技巧性很强 的工作。 2.4 软钎焊接的机理 连接两种或两种以上金属面的金属填料，其熔化温度低于450，并能润湿母材金属。 这种填料与母材金属表面原子间的相互润湿作用，在低于母材金属熔点的温度下把两种金属 连接到一起，这个过程称为软钎焊。 软钎焊材料是重要的电子信息材料，据记载，人类开始使用软钎焊料的历史可以追溯 到古埃及时代，古罗马时代起就开始使用锡铅焊料了。但只是在最近的几十年间，随着电子 工业的掘起，软钎焊接技术和软钎焊材料才得以迅猛发展。 锡焊过程 焊接过程是金属表面、助焊剂、熔融 焊料和空气等相互之 间作用的复杂过程。 ： 物理学 润湿、粘度、毛细管现象、热传导、扩

35、散、溶解。 化学助焊剂分解、氧化、还原。 冶金学合金、合金层、金相、老化现象。 软钎焊的结合机理主要有扩散连 接理论、浸润理论、间合金属理论、 晶间渗透理论以及机械齿合理论。 扩散连接理论 铜箔及元件引线的铜原子经90110温度的预热后已具备一定的活 性，到达波峰处时，在250的焊接温度下铜原子进一步活化与锡-铅焊料中 的原子相互扩散，纠缠在一起，冷却后形成合金。 金属原子以结晶排列，原子间作用力平衡，保持晶格间的形状和稳定。 当金属与金属接触时，界面上晶格紊乱，导致部分原子从一个晶格点阵到另一个 晶格点阵。 三种扩散形式：表面扩散，粒界扩散，体扩散(粒內扩散) 扩散条件: 相互距离（金属表面

36、清洁，无氧化层和其它杂 质两块金属原子间才会 发生引力） 温度（在一定温度下金属分子才具有动力） 浸润理论 浸润是指当一滴液体与固体表面接触后,接触面自动增大的过程,是液体与 固体表面接触时发生的分子间相互作用现像。液体的浸润是由表面张力引起的。当 熔融锡-铅焊料与铜箔表面接触时,铜箔的表面张力力图使锡-铅焊料铺展；而锡-铅 焊料液滴的表面张力则使液滴收缩。 表面张力 表面张力： 在不同相共同存在的体系中，由于相界面分子与体相内分子之间作用力不同， 导致相界面总是趋于最小的现象。 熔融焊料在金属表面也存在表面张力现象。 表面张力与润湿力的方向相反，不利于润湿。 表面张力是物质的本性，不能消除，

37、但可以改变。 间合金属理论 铜箔和元件引线与熔融锡-铅焊料接合处形成金属间化合物Cu3 Sn，Cu6 Sn5。 熔融锡-铅焊料原子置换铜箔及元件引线的金属格子；熔融锡-铅焊料 原子浸入铜箔及元件引线的金属格子内。 见下面示意图 原来的格子 置换型 浸 入型 熔融锡铅焊料进入固体金属的形态分类图 机械齿合理论 应先了解固体表面的性质： 固体表面的复杂性 任何固体表面层的性质与它內部完全不同，经过长时间暴露后其差别更为明显。 固体的表面是由吸附气、吸附水膜、氧化物、油脂、尘埃等组成，因而这些表面是不 清洁的； 固体表面的粗糙性 宏观上光滑的表面，在微观上都是非常粗糙的，凹凸不平，近似峰谷交错，两固

38、 体的表面接触，只能是高峰的接触，其接触面仅为几何面积的1%左右。在250的焊接 温度下，铜原子进一步活化与锡铅焊料中的原子相互扩散，纠缠在一起，冷却后形成 合金。 2.5 焊接的润湿作 用 形成良好焊接的第一个条件就是润湿。 润湿是指液态焊料和被焊基体金属表面之间发生相互作用的现象。既熔融焊 料在基体金属表面扩展形成完整均匀的复盖层。 就是使结合金属表面上的焊锡充分地摊开，与结合金属表面熔为一体。这样 的过程叫做“润湿”。 焊点形成的基本过程取决于钎料和基本金属结合面间的润湿作用，也正是 基体金属被熔融钎料的物理润湿过程形成了结合界面。因此，在焊接焊点形成过程 中，润湿机理具有特别重要意义，

39、它揭示了焊点的原子结构和产生连接强度的原因。 润湿条件 1. 液态焊料与母材之间有良好的亲和力，能互相溶解。 互溶程度取决于：原子半径和晶 体类型。 （因此润湿是物体固有的性质） 2.液态焊料与母材之间表面清洁，无氧化物和其它污染物. 润湿力： 清洁的表面使焊料与母材原子紧密接近而产生的引力 当焊料与被焊金属有氧化层和其它污染物时，就会妨碍 金属原子自由接近，不能产生润湿作用。这是形成虚焊产生的原因之一。 当两个基体金属用钎料连接在一起时，由于钎料分别和两个基体金属连 接在一起而形成的两个连接界面，从而建立了金属的连续性。每个焊点至少有两 个这样的连接界面。下图说明了这种连接界面的连续性。 基

40、体金属A与钎料的连接界面钎料钎料与基体金属B的连接界 面基体金属B。显然，钎料既是连接的媒介，也是构成基体金属连续性 中的一个组成环。 基体金属A 钎料层 基体金属B 用钎料连接起来的两个基体金属 润湿角 润湿角是指金属表面和熔融焊料交界面与熔融焊料表面在其交点 处切线和金属表面间的夹角用表示。 注：角的起始点应是固相（被焊工件）液相（熔融焊料）和空气的交点，角的起始点应是固相（被焊工件）液相（熔融焊料）和空气的交点， 由交点做液面的切线，切线内液面的夹角为由交点做液面的切线，切线内液面的夹角为角。角。 (a) (a) 润湿好润湿好(45(9090） 用润湿角来目视判断焊点的好坏是很直观且实用

41、可行的方法，运用这种方法应知晓润 湿程度的慨念，既接触角的余弦值。当接触角趋向于零，其余弦值接近于1时，焊料在表面上 达到完全润湿。当接触角增大到180，余弦值接近于1时，则完全不润湿。不良润湿则是焊 料对基体金属表面的接触角较大，焊料不能充分润湿整个表面，既表面的一些地方表现为润湿， 另一些地方表现为不润湿，一般接触角大于90，余弦值小于零。 对不良润湿的判断，只有多结合实践才能把握好好焊点、不良焊点、不合格焊点的界限。 判定焊接润湿角 焊料应润湿全部焊接部位的表面，并围绕焊点四周形成焊缝，焊料润湿不良或润湿 不完全，不应超出焊点四周10%，焊料不应收缩成融滴或融球，判定见下表。 表11 焊

42、接润湿角的判定 润润 湿湿 角角润润 湿湿 条条 件件 判判 别别 0 03030 良好良好 30304040 好好 40405555 可接收可接收 5555707070 差不能接收差不能接收 在印制电路板通孔插装焊接和表面贴装焊接中，类似润湿角90，以及 9075的情况时有发生；同时，在电装工人和检验人员中存在一种错误认识， 认为9075是焊点“饱满”，而1575 ，不但焊接强度降低，还存在着“液态钎料和基体金属表面之 间缺乏润湿亲合力”，潜伏着“虚焊”的危险性。 特别说明 上述情况是针对铅锡合金（Sn63/Pb37）而言，目前无铅焊接在电子消费品的组装 中已经越来越广泛的被应用，但必须指出

43、，由于无铅焊料的可焊性差，润湿差，焊接温度 高，对大部分元器件及焊接设备留下的温度空间十分狭窄，无铅焊点的形态（角）也将由 铅 锡 合 金 时 的 1 5 75润湿角及焊点灰白、不光亮等焊接缺陷，在无铅焊接中就可能被认为属于可接 受的。 因此，即使在发起无铅焊接的美国，至今还没有看到无铅焊接的 MIL军标出现，在航天航空等高可靠性电子设备中对无铅焊接的应用需慎重 再慎重！ 2.6 焊接技术及技 巧 所谓焊接，就使在两个工件之间熔入焊锡，通过加热，焊锡和工件互相扩散 而形成合金层，通过金属键连接起来，也可以说是由金属表面的润湿现象而形成 的连接。这种连接的特点，几乎看不出被焊接件的变化，这是它最

44、大的优点。 焊接的历史相当悠久，据说在罗马遗址曾发现过锡铅焊料。再往前追溯，大约 在公元前十世纪左右就已经有这种技术存在。虽然有如此长的历史，但还不能说这方 面的技术目前已达到完善的程度了。其原因是焊接条件中有很多不稳定的因素，而且 焊接技术本身是比较难的。 可是很多人都较轻视焊接，理由是：焊接时，动手一试，粘上了，所以认为它 简单。然而，在当今电子产品朝向更轻、薄、小、高密度组装时，要求设备高可靠性 时，人们才发现，设备的故障原因，除元器件的早期不良和正常消耗外，基本上都是 焊接不良！ 产品制成后，检验不可能将焊点一个不漏的查出来，更何况软钎焊 的装联技术本身存在着许多隐含的质量因素，如能认

45、识到这点，就会想到： 焊接技术并不那末简单，决不只是规定操作标准和验收标准就可以了。 所以必须掌握理论知识，结合实践反复练习。 焊接工具 烙铁是手工焊接的主要工具，选择合适的烙铁，合适的烙铁头形状，正确地使用它， 是焊接质量的基础。 由于用途、结构的不同，有各式各样的烙铁。从加热方式分，有自热式、感应式、气 体燃烧式等，还有这几年问世的智能烙铁，其功率可随被焊面积的大小而自动调节输出。从 功能分，又有单用式、两用式、调温式等。最常用的还是单一焊接用的自热式电烙铁。它又 可分为内热式和外热式两种。 焊接工具的选用 电烙铁的种类及规格很多，而被焊工件的大小又有所不同，因而合理的选择电烙铁的 功率和

46、种类，对提高焊接的质量和效率有直接的关系。如果被焊件较大，烙铁功率较小，则 焊接温度过低，焊料融化较慢，焊剂不能挥发，焊点不光滑、不牢固，这样势必造成焊接强 度及外观质量的不合格，甚至焊料不能熔化而使焊接无法进行。如果烙铁的功率太大，则使 过多的热量传送到被焊工件上面，使焊点过热，造成器件的损坏，或致使PCB的铜箔脱落，焊 料在焊接面上流动过快而无法控制。 选用电烙铁参考表1212所示 表12 电烙铁的选用 参考表 焊件及工作性质焊件及工作性质烙铁头温度烙铁头温度( (室温室温220220V V 电压电压) ) 选用电烙铁选用电烙铁 一般印制电路板安装导线一般印制电路板安装导线 2020W W

47、内热式，内热式，3030W W外热式，外热式， 恒温式恒温式 集成电路集成电路2502504004002020W W内热式，恒温式，储能内热式，恒温式，储能 式式 焊片、电位器、焊片、电位器、2 28 8W W电阻、电阻、 大功率管大功率管 35035045045035355050W W内热式，调温式内热式，调温式 50507575W W外热式外热式 8 8W W以上大电阻以上大电阻2 2A A以上导线较以上导线较 大元器件大元器件 400400550550100100W W内热式，内热式，150150200200W W外外 热式热式 金属板等金属板等500500630630300300W W

48、以上外热式或火焰锡以上外热式或火焰锡 焊焊 维修、调试一般电子产品维修、调试一般电子产品 2020W W内热式，恒温式，感应内热式，恒温式，感应 式，储能式，两用式式，储能式，两用式 估计电烙铁头温度的方法 表13 观察法估计烙铁头的温度 观 察 现观 察 现 象象 烟细长烟细长, ,持续持续 时间长时间长,20,20s s 烟稍大烟稍大, ,持续持续 时间约时间约1010 1515s s 烟大烟大, ,持续时间短持续时间短 约约7 78 8s s 烟很大烟很大, ,持续持续 时间短约时间短约3 3 5 5s s 估 计 温估 计 温 度度 200350350 焊接焊接达不到焊接温达不到焊接温

49、 度度 PCBPCB及小型焊及小型焊 点点 导线焊接导线焊接, ,较大焊较大焊 点等点等 粗导线粗导线, ,大焊大焊 点点 表13实际使用时，要根据情况灵活应用。 应注意的是不要认为烙铁功率越小，越不会烫坏元器件。如焊接一个普通三极管， 因为烙铁较小，它同元件接触后不能很快供上足够的热，因焊点达不到焊接温度而不 得不延长烙铁停留时间，这样热量将传到整个三极管上并使管芯温度可能达到损坏的 程度。相反，用较大功率的烙铁可很快使焊点局部达到焊接温度而不会使整个元件承 受长时间的高温，因而不易损坏元器件。 电烙铁使用技巧 烙铁头不仅可以加热工件，还能用它来控制焊锡量或吸除焊锡。但烙铁头 切不可作为运载

50、焊锡的工具来使用。因为现在用的焊料都是焊锡丝，其内都带有 助焊剂，焊接前助焊剂一旦分解，焊锡就彻底氧化了。 焊锡的熔化方法 （b）所示将焊锡放在工件上， 烙铁也同时跟上加热。 （c c）所示的做法不正确。因为助所示的做法不正确。因为助 焊剂差不多全部分解挥发，不仅影焊剂差不多全部分解挥发，不仅影 响焊接质量，还污染了操作环境。响焊接质量，还污染了操作环境。 （a a）所示为先加热工件，在距离所示为先加热工件，在距离 烙铁最近的工件上熔化焊锡。烙铁最近的工件上熔化焊锡。 烙铁的撤离方向和焊锡量的关系 如果想要控制焊锡量或吸除多余的焊锡，要领就是掌握好撤烙铁头 的方向。掌握了下图所示的五种方法就能

51、控制好焊锡量。这也是用好烙铁 头的技巧所在。 （1） 沿 烙 铁 的 轴 向 4 5 角 撤 离。 印制电路板的焊接往往采 用这种手法。 （2） 向上撤离， 从下面向上提拉， 可使焊点饱满。 （3） 水平方向撤离可使焊锡挂在烙铁头上，反复几次可清除 被焊端子的一些焊料。在没有返修手段时可用此法。 （4） 垂直向下撤离。 用这种方法撤离，烙铁头吸除焊 锡比水平方向撤离还要多带焊锡量。 （5） 垂直向上撤离。 这样的撤离可使烙铁头上不挂 锡。 良好焊点应具备的七个条件 要想获得良好的焊点必须学习和掌握焊接应具备的七个条件。 （1）被焊接面保持清洁 焊接的成功，需要焊锡与被焊接件接触好，但是，被焊件

52、的表面往往被几层障碍物所 复盖，如下图所示。 被焊接的障碍物示意图被焊接的障碍物示意图 （2）适量地使用适当的助焊剂 助焊剂的使用方法很重要。助焊剂的使用方法正确与否，可决定焊接的 质量。助焊剂的种类繁多，必须根据被焊件的材料、表面状态及使用方法（工 具或装置）来选择适当的助焊剂。 （3）焊锡的杂质 焊锡中包含的杂质，会生成金属化合物，变成障碍而影响焊接。最容易熔入焊 锡内而影响又最大的金属就是铜。它同锡化合后形成又硬又脆、导电性和导热性很差 的金属化合物。 金（Au）、锌（Zn）、锑（Sb）、铝（Al）也有显著的影响。除此之外，一些 标准还规定有铋（Bi）、铁（Fe）、砷（As）。 （4）适

53、当的温度和均匀加热 为了提高焊接效率而将焊接温度提高，有时反倒会使焊接效率降低， 而且影响质量。焊接温度对焊锡的状态和助焊剂的分解是有影响的。对于印 制电路板，会导致焊盘剥落。 根据表14所列的各个条件，焊接温度应适当地控制在230 250左右。 表14 决定焊接温度的条件 焊锡状态焊锡状态220220以下以下 2020280280 300300以上以上 扩散不足，焊不上扩散不足，焊不上 抗拉强度大抗拉强度大 生成金属化合物生成金属化合物 助焊剂（松香）助焊剂（松香）210210以上以上开始分解开始分解 印制电路板印制电路板260260以上以上焊盘有剥离的危险焊盘有剥离的危险 （5）合适的时间

54、 同温度条件一样，加热的时间也是重要的因素。从理论上讲，扩散是由温度和时 间来决定的。但在手工焊接时，应使温度保持一定，根据润湿状态来决定时间。自动焊 接也同样，必须优先决定焊接温度，然后再设定焊接时间。 （6）工件的固定 从焊接开始，到焊锡冷却凝固这一段时间，应使工件在一定的时间内保持不 动。手工焊接时，在这段时间内要稳稳地拿住零件，不要松手；自动焊接时，必 须防止焊接工装、传输带震动。 （7）使用工具和设备的技巧 对于焊接来说，由于存在的不稳定因素，所以会出现质量一致性较差的问题。这里所 说的技巧，就是指熟练地使用工具或设备的技巧。对于这个问题其实不难，现在的焊接工具 和设备都很先进并具智

55、能性，比如称之为“傻瓜烙铁”的工具，它能感应被焊接物质所需热 量的大小而自动变化供热功率，只要操作者在实践中善于积累经验，反复练习就可以掌握好 焊接技术的。 焊接步骤 一个质量好的焊点不是随意就能做到的，不要急于求成，除了有正确的 握电烙铁方法、焊锡丝的正确拿法外，还应当掌握正确的焊接步骤。 常用的是焊接五步法、三步法。 焊接五步法和三步法，是焊接的基本步骤。不过，五步法不管你多么熟悉，有时 操作节奏总是不协调。所以需要节奏快的三步操作法。当然没有必要对两者进行比较 来讨论哪个好。实际上只要在两者中间范围内操作即可。 对热容量大的工件，要严格尊守五步操做法；对热容量小的工件，可以按三步操 作法

56、，加快节奏。 这就是大致的标准。 第三章第三章 整机及单元装联工艺整机及单元装联工艺 1. 概述 2.装联的扎线技术 3. 整机/单元装焊前的准备 工作 4. 整机/单元的装焊 3.1 概述 从前面讲的表4我们可以看到，电子装联分为0级（芯片级组装），1级（元器 件级组装），2级（电路/组件级组装），3级（插件/印制底板级组装），4级（分机 级组装），5级（机柜级组装）等6个等级；其中，0级及1级属于器件级组装；2级及3 级属于部件级组装（例如印制电路板组装件，高频电缆组装件，低频电缆组装件及微 波电路模块等）；4级及5级属于整机级组装（例如单元，分机，插箱，机柜等）。 整机级组装是电子设备装

57、联技术的核心；现在不少单位都采用器件级组装外 购，部件级组装（微波电路模块除外）外协，而把整机级组装留在本单位进行，其原 因是由于整机级组装不但技术难度高，工作量大，基本上是手工操作，而且还涉及到 企业的核心利益。 本章重点讨论单元、分机、插箱、机柜的装联工艺技术，大部分是本人多年学习 和工作经验教训的积累，由于各个单位情况不同，产品的用途不同，使用的材料不同，工 艺要求和工艺方法就会有所差别，因此下面所讲仅供参考。 3.2 装联的扎线技 术 3.2.1 术语和定义 （1）样板布线法 将线扎图按1:1比例绘制图样，并在样板上直接布线的方法。 （2）手工扎线法 根据机箱内电子元器件、零部件的位置

58、进行布线的方法。 3.2.2 设备、材料及工具 （1）设备及工具 榔头、剪刀、斜口钳、平口钳、镊子、专用扎线钉、专用扎线钳、玻璃板、元珠笔、 线筒、线架、木板（厚1020 mm，大小视具体情况而定）。 （2）材料 胶带纸，锦丝线，塑料扎线带、聚氯乙烯套管、硝基胶液Q98-1。 （3）扎线钉（样板布线用） 扎线钉用圆钢制做，圆钢外必须套塑料套管，塑料套管长于扎线钉35mm。 3.2.3 工艺过程 （1）必须首先熟悉设计图纸实物机箱、消化线扎图、接线表、工艺要求等文件以后，才能 进行施工。 （2）扎线的准备工作 根据排线表将所需的各类导线分别绕在线筒上，并放在线架上备用。 写线号：将胶带纸撕贴在玻

59、璃板上，按排线表的顺序写线号（每个线号写两次），以备 在排放线时贴在导线的两端。 将扎线图粘贴在样板上；为保护扎线图，可在图纸上覆盖透明塑料薄膜。 将需扎制的导线钉在扎线板上线扎分支及导线出头处布设扎线钉，将线扎图和压线 拉簧固定在木板上，如图 所示。 样板布线示意图： 下线： a）按接线表导线规格、型号从线架上取下导线，并在线扎图上按实际走线途径确定 导线长度（如设计及工艺无特殊要求，一般按最短距离走线；走线时应考虑线扎的均 匀与平衡），分支线到焊点应留12次的焊接余量（820mm），当主干线扎直径大 于20mm，或导线拐弯次数较多时，应适当增加导线下料长度见下图所示。 b）在接线表上记录该

60、编号导线的长度，以作批量生产和设计定型使用。 c）按上述长度将导线剪下，并在导线的两端贴上线号。 (3）排放导线 导线型号、规格必须符合设计文件要求，未经允许，不得随意更改。 一般情况下可按接线表的顺序进行排线，如果导线表中有屏蔽线和高频电缆时，则应先 排放屏蔽线和高频电缆，然后再依次排放其它导线。 电压等于大于100V的电源线应尽可能远离底板或机壳布设，即电源线后排，可把导线 放在线扎中间上方。 交流电源线和信号线应尽量避免平行走线。 严禁在线扎内排放绝缘层已破坏（烫伤、损伤）的和有接头的导线。 屏蔽线不应松散，金属丝的断股为12丝/1m。 拉导线不要用力太大，张力要均匀。 排线完毕，必须按