《表面组装技术与技能》项目五　自动焊接工艺

项目五自动焊接工艺任务一手动搅拌印刷锡膏任务二手工操作点胶与贴片任务三认识回流焊返回任务一手动搅拌印刷锡膏一、认识锡膏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黏性和良好触变特性的膏状体。它是一种均相的、稳定的混合物。在常温下，焊膏可将电子元件粘在既定位置，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，被焊元器件与焊盘互连在一起，经冷却形成永久连接的焊点。对焊膏的要求是能采用多种方式涂布，特别要具有良好的印刷性能和再流焊特性，并且在储存时要具有稳定性。(一)特点锡膏特点包括糊状，混合物由合金焊料粉和助焊剂组成，有黏性，对人体有毒。下一页返回任务一手动搅拌印刷锡膏(二)外形锡膏外形由外盖、内盖和瓶身组成，如图５－１所示。二、锡膏的储存和使用(一)锡膏储存和使用原则由于焊膏的性能，尤其是黏度随时间和室温变化，在一定时间后，焊膏将丧失原有特性而不能使用，其储存原则是:尽量与空气少接触。锡膏对温度、湿度非常敏感，要控制使用环境的温度和湿度，焊膏印刷使用的工作环境的标准条件是:温度１８℃~２４℃，湿度４０％~５０％；存储的温度控制在２℃~１０℃。上一页下一页返回任务一手动搅拌印刷锡膏(二)锡膏的储存(１)冰箱的温度需控制在标准范围内，设定为２℃~１０℃。每班锡膏管制人员需绘制冰箱温度趋势图并签名，助管签名核实。表面组装工艺物料房冰箱冷冻室用来存放应急冰袋，如有突发事件(如停电、冰箱故障等)造成使用中冷藏温度超标，需把冰袋立即置于冰箱冷藏室最顶层，且超标时间累计不得超过４８ｈ，否则将全部报废。(２)每次冰箱开启的时间不得超过０。５ｈ，如冰箱开启后３ｈ内温度不能达到设定范围，则判定冰箱异常。上一页下一页返回任务一手动搅拌印刷锡膏(３)锡膏自入厂后应于罐身上贴上“锡膏使用管制表”标签，并填写“入库时间”，将其保存于冰箱内，在标准储存条件下的保存期限为六个月，即必须于制造日期开始六个月内使用完，否则报废。锡膏使用管制表如表５－１所示。

(三)锡膏的使用锡膏从冰箱中取出后，在使用前必须回温。记录取出时间至锡膏罐表面“开始回温时间”处，之后放入回温管制区，回温区的条件为室温条件

(温度:２０℃~２７℃；湿度:３０％~６０％)，回温时间必须为４~１２ｈ，如超过１２ｈ要重新放入冰箱储存，且需在标签上填写“退仓时间”，此种方式最多重复３次，再次开此类锡膏时必须优先使用，如超过３次则须报废，并在罐上贴上“禁止使用”的标贴，放入报废锡膏收集箱。上一页下一页返回任务一手动搅拌印刷锡膏三、锡膏的搅拌１。机器搅拌的方法(图５－２)回温后的锡膏在使用前应使用锡膏搅拌机进行搅拌，并做好机器搅拌记录。ａ。打开锡膏搅拌机上盖，将已按要求解冻好的锡膏放入搅拌机，并将锡膏瓶固定好。ｂ。盖上锡膏搅拌机上盖，按下操作面板上的“电源开关”按钮。ｃ。设定锡膏搅拌时间(３~４ｍｉｎ)。上一页下一页返回任务一手动搅拌印刷锡膏ｄ。按下操作面板上的“启动”按钮，开始搅拌，如图５－３所示。ｅ。待锡膏搅拌机自动停止后，按下“电源开关”，打开设备上盖并取出已搅拌好的锡膏备用。搅拌后检查如图５－３所示。ｆ。盖上锡膏搅拌上盖，切断设备电源。２。手动搅拌的方法锡膏在使用前必须要搅拌好，手动搅拌的方法是:一手握锡浆瓶，另一只手握搅拌刀，从瓶壁处插到瓶底再从瓶的中心位提起刀并转动一下瓶身。重复这个动作搅拌锡膏３~５ｍｉｎ，这样搅拌是为了防止气泡进入锡膏中，并使助锡剂均匀分布在锡浆里以增强锡膏的活性，正确的搅拌方法非常重要，可参照图５－４。搅拌后的锡浆要具有流动性，用铲刀从瓶中挑起适量锡浆后，锡浆不应比较快地就从铲刀上流下来(参见图５－４)。上一页下一页返回任务一手动搅拌印刷锡膏四、锡膏印刷工艺锡膏在印刷时，受到刮刀的推力作用，其黏度下降，当到达网板开口孔时，黏度达到最低，故能顺利通过网板孔沉降到ＰＣＢ的焊盘上，随着外力的停止，锡膏的黏度又迅速回升。锡膏印刷工艺如图５－５所示。

(一)锡膏印刷的工具和设备１。刮刀刮刀(图５－６)常用材料一般为金属硅橡胶和聚氨酯材。上一页下一页返回任务一手动搅拌印刷锡膏２。网板/钢板材料网板/钢板常用材料为黄铜(Ｂｒａｓｓ)、不锈钢(ＳｔａｉｎｌｅｓｓＳｔｅｅｌ)、镍(Ｎｉｃｋｅｌ)。无论何种材料，都必须张紧。钢网(图５－７)也就是表面组装工艺模板(表面组装工艺Ｓｔｅｎｃｉｌ)，它是一种表面组装工艺专用模具，其主要功能是帮助锡膏沉积，目的是将准确数量的锡膏转移到空ＰＣＢ上的准确位置。３.印刷机印刷机是将锡膏印刷到ＰＣＢ板上的设备。印刷机主要有半自动印刷机和全自动印刷机两种。上一页下一页返回任务一手动搅拌印刷锡膏(二)手工印刷锡膏步骤(１)用放大镜或立体显微镜检查模板有无毛刺或腐蚀等缺陷。(２)把检查过的模板装在印刷台上，上紧焊盘与模板的螺栓。(３)将搅拌均匀的锡膏均匀分布在印刷网上。注意:没有倒完的锡膏瓶一定要拧紧，如图５－８所示。

(４)抬起印刷网(钢网)，置检查好的ＰＣＢ板于网上固定位置后，放平印刷网，如图５－９所示。

(５)印刷时，印刷刀与印刷网面成４０°~６０°的角度，印刷力度及速度适宜；人工印刷时，拖动刷把用力均匀，由远及近一次性印刷好，均匀无漏﹑无隔位，如图５－１０所示。上一页下一页返回任务一手动搅拌印刷锡膏(６)印刷的起止限度应以印刷刀离网孔位置３~４ｃｍ为宜。印刷到终止位置时应将印刷刀迅速提起并放回起始位置，如图５－１１所示。

(７)抬起印刷网将印好的ＰＣＢ板取出检查。抬起钢网时，钢网不能抬得太高，否则会导致刮刀掉下，如图５－１２所示。(８)将检查好的合格品放置于合格品插板上，不能叠放，如图５－１３所示。(９)重复以上步骤，应随时清洗网眼，并检查网的位置。清洗网眼时，用规定的布和清洗水。使用的布不能含纤维，常用的是专业擦网纸。使用后的废布要放到废布箱里。清洗水为环保洗机水。上一页返回任务二手工操作点胶与贴片一、工艺目的在片式元件与插装元器件混装采用波峰焊工艺时，需要用贴片胶把片式元件暂时固定在ＰＣＢ的焊盘位置上，防止在传递过程或插装元器件、波峰焊等工序中元件掉落。在双面再流焊工艺中，为防止已焊好面上大型器件因焊接受热熔化而掉落，需要用贴片胶起辅助固定作用。二、表面组装工艺对贴片胶的要求及选择方法１。表面组装工艺对贴片胶的要求(１)具有一定黏度，胶滴之间不拉丝，在元器件与ＰＣＢ之间有一定的黏接强度，元器件贴装后在搬运过程中不掉落。下一页返回任务二手工操作点胶与贴片(２)触变性好，涂敷后胶滴不变形、不漫流，能保持足够的高度。(３)对印制板和元器件无腐蚀，绝缘电阻高和高频特性好。(４)常温下使用寿命长(常温下固化速度慢)。(５)在固化温度下固化速度快，固化温度要求在１５０℃以下，５ｍｉｎ以内完全固化。(６)固化后黏接强度高，能经得住波峰焊时２６０℃的高温以及熔融的锡流波剪切刀的冲击；在焊接过程中无释放气体现象，波峰焊过程中元件不掉落。(７)有颜色，便于目视检查和自动检测。(８)应无毒、无嗅、不可燃，符合环保要求。上一页下一页返回任务二手工操作点胶与贴片２。贴片胶的选择方法用于表面组装的贴片胶主要有两种类型:环氧树脂和聚丙烯。环氧树脂型贴片胶属于热固型，一般固化温度在(１４０±２０)℃/５ｍｉｎ以内。聚丙烯型贴片胶属于光固型，需要先用ＵＶ(紫外)灯照一下，打开化学键，然后再用(１５０±１０)℃/(１~２)ｍｉｎ完成完全固化。(１)目前普遍采用热固型贴片胶，对设备和工艺的要求都比较简单。由于光固型贴片胶比较充足，黏接牢固，对于较宽大的元器件应选择光固型贴片胶。(２)要考虑固化前性能、固化时性能及固化后性能，应满足表面组装工艺对贴片胶的要求。上一页下一页返回任务二手工操作点胶与贴片(３)应优先选择固化温度较低、固化时间较短的贴片胶。目前较好的贴片胶的固化条件一般在(１２０℃~１３０℃)/(６０ｓ~１２０ｓ)。３。贴片胶的使用与保管(１)必须储存在５℃~１０℃的条件下，并在有效期(一般３~６个月)内使用。(２)要求使用前一天从冰箱中取出贴片胶，待贴片胶达到室温后才能打开容器盖，防止水汽凝结。(３)使用前用不锈钢搅拌棒将贴片胶搅拌均匀，待贴片胶完全无气泡状态下装入注射器，添加完贴片胶后，应盖好容器盖。上一页下一页返回任务二手工操作点胶与贴片(４)点胶或印刷操作工艺应在恒温条件下(２３±３)℃进行，因为贴片胶的黏度随温度而变化，防止温度影响涂敷质量。４。采用印刷工艺时，不能使用回收的贴片胶(１)为预防贴片胶硬化和变质，搅拌后贴片胶应在２４ｈ内使用完。剩余的贴片胶要单独存放，不能与新贴片胶混装在一起。(２)点胶或印刷后，应在２４ｈ内完成固化。(３)操作者应尽量避免贴片胶与皮肤接触，若不慎接触，应及时用乙醇擦洗干净。上一页下一页返回任务二手工操作点胶与贴片５。施加贴片胶的技术要求采用光固型贴片胶，元器件下面的贴片胶至少有一半的量处于被照射状态；采用热固型贴片胶，贴片胶可完全被元器件覆盖，如图５－１４所示。小元件可涂一个胶滴，大尺寸元器件可涂敷多个胶滴。胶滴的尺寸与高度取决于元器件的类型，胶滴的高度应达到元器件贴装后胶滴能充分接触到元器件底部的高度。胶滴量(尺寸大小或胶滴数量)应根据元器件的尺寸和重量而定；尺寸和重量大的元器件胶滴量应大一些，但也不宜过大，以保证足够的黏接强度为准。为了保护可焊接以及焊点的完整性，要求贴片胶在贴装前和贴装后都不能污染元器件端头和ＰＣＢ焊盘。上一页下一页返回任务二手工操作点胶与贴片三、施加贴片胶的方法和各种方法的适用范围施加贴片胶的方法主要有三种:分配器滴涂、针式转印和印刷。１。分配器滴涂贴片胶分配器滴涂可分为手动和全自动两种方式。手动滴涂用于试验或小批量生产；全自动滴涂用于大批量生产。全自动滴涂需要专门的全自动点胶设备，也有些全自动贴片机上配有点胶头，具备点胶和贴片两种功能。手动滴涂方法与焊膏滴涂相同，只是要选择更细的针嘴，压力与时间参数的控制有所不同。上一页下一页返回任务二手工操作点胶与贴片２。针式转印贴片胶针式转印机是采用针矩阵组件，先在贴片胶供料盘上蘸取适量的贴片胶，然后转移到ＰＣＢ的点胶位置上同时进行多点涂敷。此方法效率较高，用于单一品种大批量生产中。３。印刷贴片胶印刷贴片胶的生产效率较高，用于大批量生产中，有丝网和模板两种印刷方法。印刷贴片胶的方法与焊膏印刷工艺相同，只是丝网和模板的设计要求、印刷参数的设置有所不同。上一页下一页返回任务二手工操作点胶与贴片四、点胶工艺参数１。胶点直径选择原则针头内径越大，点胶量就越大，胶点的直径就越大。不同元件的焊盘间距各不相同，胶点直径也不应相同。松下点胶机配置有三种针头，其内径分别为０.５８ｍｍ、０.４１ｍｍ、０.３３ｍｍ。２。针嘴的内径选择原则胶点的直径与针头内径之比为２∶１(２∶１时点胶不易出现拉丝拖尾现象)，例如０８０５元件最小接触直径约为０.６ｍｍ，则可选用的针头内径在０.３３~０.４１ｍｍ之间。上一页下一页返回任务二手工操作点胶与贴片３。胶点数量设定原则阻容元件如０８０５，推荐双胶点；ＳＯＩＣ，一般设置３~４个点。点胶机工艺参数与元件尺寸关系如表５－２所示。五、点胶检验理想胶点:焊盘和引出端面上看不到贴片胶沾染的痕迹，胶点位于各个焊盘中间，其大小为点胶嘴的１。５倍左右，胶量以贴装后元件焊端与ＰＣＢ的焊盘不沾污为宜，点胶检验标准如表５－３所示。六、贴片工艺贴片设备是表面组装工艺的关键设备，一般称为贴片机(图５－１５)，其作用是往板上安装贴片元件。上一页下一页返回任务二手工操作点胶与贴片１。贴装元器件定义贴装元器件就是用贴装机或人工将片式元器件准确地贴放在印好焊膏或贴片胶的ＰＣＢ表面上。２。贴装元器件的工艺要求(１)各装配位号元器件的型号、标称值和极性等特征标记要符合装配图和明细表要求。(２)贴装好的元器件要完好无损。(３)元器件焊端或引脚不小于１/２的厚度要浸入焊膏。上一页下一页返回任务二手工操作点胶与贴片(４)元器件的端头或引脚均应与焊盘图形对齐、居中。由于再流焊时有自定位效应，因此元器件贴装位置允许有一定的偏差。３。检验检验标准如表５－４所示。上一页返回任务三认识回流焊一、回流焊原理回流焊机(图５－１６)的结构主体是一个热源受控的隧道式炉膛，沿传送系统的运动方向，设有若干独立控温的温区，通常设定为不同的温度，全热风对流回流焊炉一般采用上下两层的双加热装置。电路板随传动机构直线匀速进入炉膛，按顺序通过各个温区，完成焊点的焊接。二、回流焊温度曲线电路板由入口进入回流焊炉膛，到出口传出完成焊接，整个回流焊过程一般需经过预热、保温干燥、回流、冷却四个阶段。下一页返回任务三认识回流焊合理设置各温区的温度，使炉膛内的焊接对象在传输过程中所经历的温度按合理的曲线规律变化，这是保证回流焊质量的关键，如图５－１７所示。预热阶段的作用:把锡膏中较低熔点的溶剂挥发走。恒温阶段的作用:一是使整个ＰＣＢ板都能达到均匀的温度，均热的目的是减少进入回流区的热应力冲击，以及其他焊接缺陷如元件翘起、某些大体积元件冷焊等；恒温二是焊锡膏中的助焊剂开始发生活性反应，它将清除焊件表面的氧化物和杂质，增大焊件表面润湿性能，使得熔化的焊锡能够很好地润湿焊件表面。回流的作用:锡膏熔化并发生润湿反应，开始生成金属间化合物层。冷却的作用:形成光亮、平滑的焊点。上一页下一页返回任务三认识回流焊三、回流焊机操作１。开机准备(１)开机前检查各处电源线连线是否正常。(２)开机前检查电脑、电控箱的连线是否正常。(３)开机前检查各传输带、链条是否正常，应无脱落现象。(４)开机前检查出入口端紧急开关是否弹起。(５)开机前检查面板电源开关是否处于关闭状态。２。回流焊锡机启动与关闭(１)确认各连接线处均已连接好后，打开电源开关，计算机直接启动至Ｗｉｎｄｏｗｓ画面。上一页下一页返回任务三认识回流焊(２)设定各温区温度、上下极限及运输速度。(３)根据各班次上下班时间，设定自动开关机时间。(４)打开面板，将各按钮开关处于关闭状态。(５)将控制面板上的ＳＴＡＲＴ按下，按钮灯应亮起。(６)在控制面板上依次按下“自动—开机—加热打开—打开热风机”按钮。(７)按下“运输启动”，取测温计一端插入“ＴＨＥＭＯＣＯＵＰＬＥＰＲＯ￣ＦＩＬＥ”孔内，另一端随运输带经过各温区，并同时打开温度曲线设定，按下“新建”“开始”，画出各温区曲线图。根据温度曲度标准适当调节各温区温度，以达到最佳焊接效果。上一页下一页返回任务三认识回流焊(８)以上各步均已完成后，方可投料焊锡。(９)作业完毕后，打开控制面板，依次按下“加热关闭—关闭热风机—运输停止—关机”按钮。(１０)关闭计算机系统，而后按下“ＳＴＡＲＴ”，使按钮灯熄灭，将“ＰＯＷＥＲ”旋向ＯＦＦ，最后关闭总电源。３。温度监控(１)主机画温度曲线。步骤一:取测温计一端插入主机“ＴＨＥＭＯＣＯＵＰＬＥＰＲＯＦＩＬＥ”孔内，另一端随运输带经过各温区，当各温区温度升至设定温度，温度指示灯亮绿灯时，按下“运输启动”并同时打开温度曲线设定，按下“新建”“开始”，画出各温区曲线图。上一页下一页返回任务三认识回流焊步骤二:画出温度曲线后，命名为:“∗∗∗∗∗∗”，并存入回流焊机主机“Ｃ: