电子装联工艺技术课件

1、电子产品装联工艺技术,目录,1、概述 2、装联前的准备工艺 3、印制电路板组装工艺 4、焊接工艺 5、清洗工艺 6、压接工艺技术 7、电子产品防护与加固工艺 8、电子组装质量控制及检查 9、电缆组装件制作工艺 10、整机组装工艺 11、静电防护工艺 12、应用先进标准，指导先进制造技术,电子产品装联工艺是指用规定的电子元器件和零、部（组）经过电子及机械的装配和连接，使电子产品满足设计任务书要求的工艺技术。因此，没有一整套较为先进成熟的、可操作性的电子装联工艺技术，是不可能保证电子装联的高质量和电子产品的可靠性。,1 概述,1.1 电子装联工艺技术的发展概况 装联工艺的发展阶段 电子管时代 晶体

2、管时代 集成电路时代 表面安装时代 微组装时代 装联工艺技术的三次革命 通孔插装 表面安装 微组装 器件封装技术的发展 电子产品的装联工艺是建立在器件封装形式变化的基础上，即一种新型器件的出现，必 然会创新出一种新的装联技术和工艺，从而促进装联工艺技术的进步。 QFP BGA CSP（BGA） DCA MCM 小型，超小型器件的出现和推广应用，促进了高密度组装技术的发展，也模糊了一级封 装和二级组装之间的界限。同时对电子产品的设计、组装工艺、组装设备等提出了更新更高的要求。,1.2 电子产品的分级 按IPC-STD-001“电子电气组装件焊接要求”标准规定，根据产品最终使用条件进行分级。 1级

3、（通用电子产品）：指组装完整，以满足使用功能主要要求的产品。 2级（专用服务类电子产品）：该产品具有持续的性能和持久的寿命。需要不间断的服务，但不是主要的。通常在最终使用环境下使用不会失效。 3级（高性能电子产品）：指具有持续的高性能或能严格按指令运行的设备和产品，不允许停歇，最终使用环境异常苛刻。需要时产品必须有效，例如生命救治和其它关键的设备系统。,1.3 电子装联工艺的组成 随着电子技术的不断发展和新型元器件的不断出现，电子装联技术也在不断变化和发展。 电子装联工艺的组成 电子装联工艺的质量控制,电子装联工艺的组成,电子装联质量控制,2.1 元器件引线的可焊性检查 可焊性是衡量元器件和P

4、CB焊接部位是否可以顺利发生焊接过程的重要特征之一，是保证焊点质量，防止焊点缺陷的重要条件。 可焊性检查主要有以下三种方法 焊槽法（垂直浸渍法） 焊球法（润湿时间法） 润湿称量法（GB/T2423.32-2008） IEC60068-2-58试验Td：表面安装元器件的可焊性、金属化层耐熔蚀和耐焊接热 标准试验条件：可焊性试验温度235 耐焊接热试验温度260,2 装联前的准备工艺,2.2 元器件引线搪锡工艺 锡和锡铅合金为最佳的可焊性镀层，其厚度为57m。 镀金引线的搪锡（除金）： 金镀层是抗氧化性很强的镀层，与SnPb焊料有很好的润湿性，但直接焊接金镀层时，SnPb合金对金镀层产生强烈的溶解

5、作用，金与焊料中的Sn金属结合生成AuSn4合金，枝晶状结构，其性能变脆，机械强度下降。为防止金脆现象出现，镀金引线在焊接前必须经过搪锡除金处理。,2.3 IPC-J-STD-001D对镀金引线除金的规定 对于具有2.5m或更厚金层的通孔元件引线，在焊接前，应去除至少95%被焊表面的金层； 对于表面贴装元器件，不管金层厚度为多少，在焊接前，应去除至少95%被焊表面的金层； 针对镀金层厚度大于或等于有2.5m的元器件，可采用二次搪锡工艺或波峰焊接工艺去除焊接端头表面的金层。 针对采用化学浸镍金（ENIG）工艺的印制板，印制板表面镀金层可免除除金要求。,2.4 元器件引线成型工艺要求 引线成形一般

6、应有专用工具或设备完成。SMD引线成形必 须由专用工装完成； 保持一定的弯曲半径，以消除应力影响； 保持元器件本体或熔接点到弯曲点的最小距离至少为2倍 的引线直径或厚度，但不得小于0.75mm。 引线成形后的尺寸与PCB安装孔孔距相匹配； 引线直径大于1.3mm时，一般不可弯曲成形，小于1.3mm的硬引线（回火处 理），也不允许弯曲成形。 引线成型后，引线不允许有裂纹或超过直径10%的变形。 扁平封装器件（如QFP等）应先搪锡后成形。 成形不当或不符合要求时，原弯曲半径在12倍引线直径内，可以矫直后在原处再弯曲 一次。,2.5 导线端头处理工艺要求 导线端头绝缘层剥除应使用热控型剥线工具，限制

7、使用机械（冷）剥 线工具。 采用机械剥线工具，应采用不可调钳口的精密剥线钳，并做到钳口与导线规格 配合的唯一性。 热剥工艺造成的绝缘层变色是允许的，但不应烧焦发黑。 化学剥除绝缘层仅适用于单股实芯导线的端头处理，处理后应立即进行中和、清洗； 屏蔽导线屏蔽层的处理应符合产品技术要求，处理方法应符合有关标准的要求。,2.6 PCB组装前的预处理 PCB的复验 组装前要求,3.1 元器件通孔插装（THT） 3.1.1 安装原则 元器件在PCB上安装的形式多样，但都必须符合产品质量和可靠性要求，遵守有关原则： 元器件安装应满足产品力学和气候环境条件的要求； 疏密均匀、排列整齐、不允许立体交叉和重叠；

8、轴向引线元器件必须平行于板面安装，非轴向引线的元器件原则上不得水平安装； 金属壳体元器件应能与相邻印制导线和导体元器件绝缘。 元器件之间要保持合理的安全间隙或套套管； 大质量元器件的加固； 大功率元器件的散热和悬空安装； 热敏元器件安装，应远离发热元件或隔热措施； 静电敏感元器件安装，采取防静电措施； 元器件安装后，不得挡住其它元器件引线，以便于拆装、清洗；,3 印制电路板组装工艺,3.1 元器件通孔插装（THT） 3.1.2 安装次序 先低后高、先轻后重、先非敏感元器件后敏感元件、先 表面安装后通孔插装、先分立元器件后集成电路。,3.1 元器件通孔插装（THT） 3.1.3安装要求 安装高度

9、要符合产品防震、绝缘、散热等要求及设计文件要求； 元器件加固要求：7g、3.5g及设计工艺文件的规定； 接线端子、铆钉不应作界面或层间连接用，导通孔（金属化孔）不能安装元器件； 一孔一线，孔径与引线直径的合理间隙（0.20.4mm） 空心铆钉不能用于电气连接； 元器件之间有至少为1.6mm的安全间距； 元器件安装后，引线伸出板面的长度应为1.50.8mm； 元器件安装后，引线端头采用弯曲连接时，引线弯曲长度为3.5 5.5d； 如底面无裸露的电路(印制导线)；元件可贴板安装(玻璃二极管除外),如底面有裸露电路,至少有0.25mm间距,最大为1mm； 元器件安装应做到不妨碍焊料流向金属化孔另一面

10、； 跨接线应看作轴向引线元件,并符合轴向引线元件的安装要求; 双列直插IC安装在导电电路上时,元器件底面离板面的间隙最大为1mm或肩高； 陶瓷封装的双列IC安装后,引线可以弯曲30，每侧二根。,3.1 元器件通孔插装（THT） 3.1.4安装形式 水平贴板安装，水平悬空安装，立式安装(非轴向) 支架固定，嵌入式安装(圆壳封装IC，有高度限制的元器件),3.1.5元器件插装方法,手工插装 半自动插装 全自动插装,3.2 元器件表面安装（SMT）,3.2.1 SMT的主要内容： 设计：结构尺寸、端子形式、耐焊接热等； 表面组装元器件 制造：各种元器件的制作技术； 包装：编带式、棒式、托盘、散装等；

11、 电路基板 单（多）层印刷电路板、陶瓷、瓷釉金属板、夹层板等； 组装设计 电设计、热设计、元器件布局、基板图形布线设计等； 组装材料：粘接剂、焊料、焊剂、清洗剂等； 组装工艺：组装方式、组装工艺流程、焊接技术、检测技术等； 组装工艺 组装技术：涂覆技术、贴装技术、焊接技术、清洗技术、检测技术等； 组装设备：涂覆设备、贴装机、焊接机、清洗机、测试设备等； 组装系统控制与管理 组装生产线或系统组成、控制与管理等；,3.2 元器件表面安装（SMT）,3.2 元器件表面安装（SMT） 3.2.2元器件（SMC/SMD） 基本要求： 外形适合自动化贴装要求； 尺寸、形状标准化，并具有良好的互换性； 元器

12、件焊端和引脚的可焊性符合要求； 符合再流焊和波峰焊的耐高温焊接条件； 可承受有机溶剂的清洗；,3.2 元器件表面安装（SMT） 选购要求： 根据设计和工艺要求，选择元器件种类、尺寸和封装形式； 元器件包装形式适合贴装机自动贴装； 元器件焊端（引脚）应涂镀厚度不小于7.5m的锡铅合金（Sn含量5868%）； 包装开封后在255，HR5570%条件下，在存放48小时内焊接仍能满足焊接技术要求； 元器件在40的清洗溶剂中，至少能承受4min的浸泡时间； 元器件能承受10个再流焊周期，每个周期为215，时间为60s，并能承受在 260 的熔融焊料中10s的浸泡时间； 元器件引线歪斜度误差不大于0.8m

13、m； 元器件引线共平面度误差不大于0.1mm。 无铅元器件镀层识别（IPC-1066） 湿敏器件的处理规定（IPC-020、IPC-033）,3.2 元器件表面安装（SMT） 3.2.3印制电路板（PCB） PCB基材一般选用FR4环氧玻璃纤维板，或FR4改性、FR5板； 板面平整度好，翘曲度0.75%，安装陶瓷基板器件的PCB翘曲度0.5%； 焊盘镀层光滑平整，一般不采用贵金属为可焊性保护层； 阻焊膜的厚度不大于焊盘的厚度； 安装焊盘可焊性优良，表面的润湿性应大于95%； 焊盘图形符合元器件安装要求，不允许采用共用焊盘； PCB能进行再流焊和波峰焊 PCB生产后，72小时内应进行真空包装。,

14、3.2 元器件表面安装（SMT） 3.2.4 焊膏 焊膏的技术要求 焊膏的成分符合国家标准的要求（GJB3243 5.3.2.2条） 在储存期内焊膏的性能保持不变 焊膏中金属颗粒与焊剂不分层 室温下连续印刷时，焊膏不易干燥，印刷性好 焊膏粘度要保证印刷时具有良好的脱模性，又要保证良好的触变性，印刷后焊膏不产生塌陷 严格控制金属微粉和金属氧化物焊料，避免焊接时随溶剂、气体挥发而飞溅，形成锡珠 焊接时润湿性良好,3.2 元器件表面安装（SMT） 焊膏的管理和使用 焊膏应储存在510的环境条件下 使用前必须经回温处理，常温下会温2 4h 使用前应充分搅拌 印刷后应及时完成焊接，根据焊膏厂商推荐参数，

15、 一般情况下应在4h内完成焊接,3.2 元器件表面安装（SMT） 焊膏的成分 焊料合金（SnPb、SnPbAg等） 活化剂（松香、三乙醇胺等） 增粘剂（松香醇、聚乙烯等） 溶剂（丙三醇、乙二醇等） 摇溶性附加剂（石蜡软膏基剂）,3.2 元器件表面安装（SMT） 3.2.4 焊膏印刷工艺 焊膏印刷工艺要求 印刷时膏量均匀，一致性好； 焊膏图形清晰，相邻图形之间不粘连，并与焊盘图形基本一致； 引脚间距大于0.635mm的器件，印刷的焊膏量一般为0.8mg/m，引脚间距小于0.635mm的器件，印刷焊膏量一般为0.5mg/m； 焊膏覆盖每个焊盘的面积应在75%以上，无明显塌落，错位不大于0.2mm，

16、细间距不大于0.1mm； 印刷压力一般选择为0.30.5N/mm，印刷速度为10 25mm/s； 严格回收焊膏的管理和使用。,3.2 元器件表面安装（SMT） 3.2.4 焊膏印刷工艺 印刷网板的验收要求 检查网框尺寸是否符合印刷机的安装要求； 检查绷网质量，并检查网框四周的粘接质量； 用放大镜检查焊盘开口的喇叭口是否向下，开口四周内壁是否光滑无毛刺； 把PCB放在网板下底面，检查图形是否完全对准，有无多孔（不需要的 开口）和少孔（遗漏的开口）；,3.2 元器件表面安装（SMT） 网板厚度的选择,3.2 元器件表面安装（SMT） 3.2.5贴装工艺 元器件贴装工艺要求 元器件正确：要求各安装元

17、器件的类型、型号、标称值、极性等特征符合装配图要求； 位置正确：元器件端头或引脚与焊盘图形尽量对齐居中。偏移不应超出元器件端头或引脚宽度的25%； 压力适当：贴装压力要适当，应至少保证元器件焊端或引脚厚度的1/2部分浸入焊膏； 焊膏挤出量控制：焊膏挤出焊盘应小于0.2mm，细间距器件应小于0.1mm； 元器件贴装方法：手工贴装 自动贴装,3.2 元器件表面安装（SMT）,3.2 元器件表面安装（SMT）,3.3 元器件混合安装（MMT） 元器件混合安装是目前大多数电子产品采用 的主要组装工艺。混合安装的关键是根据产品的 特点和设备配制情况，安排合理可行的工艺流程 具体操作工艺按通孔插装和表面安

18、装的工艺要求 进行。,3.3 元器件混合安装（MMT）,4 焊接工艺 4.1 焊接机理分析 4.1.1焊接过程分解,4.1 焊接机理分析 4.1.2焊点形成条件 焊料的润湿和润湿力 SnPb+Cu Cu6Sn5/Cu3Sn +Pb 金属间化合物（合金层/IMC）生成的条件： 润湿力 表面张力 （润湿）； 润湿角（接触角） 90（20-30为良好润湿）； 金属间的相互扩散（温度、时间）； 被焊金属与焊料之间的亲和力； 清洁的接触表面（清洗）。,4.2 焊接材料 4.2.1 焊料分类 有铅焊料：S-Sn60PbAA S-Sn63PbAA（GB 3131-2001） 无铅焊料（SnAg、SnAgCu

19、、SnCu、SnZn等） 共晶焊料配比：Sn61.9%、Pb38.1%,4.2 焊接材料 4.2.2焊料的特性要求 其熔点比母材的熔点低； 与被焊金属有良好的亲和性； 焊料具有良好的机械性能； 焊料和被焊金属经反应后不产生脆化相及脆性金属化合物； 有良好的导电性； 作为柔软合金能吸收部分热应力； 适合自动化生产。,4.2 焊接材料 4.2.3 焊剂 焊剂分类： 按活性等级分为R型，RMA型和RA型（GB9491） 焊剂的化学作用 4C19H29COOH + Cu2O 2Cu(OCOC19H29)2 + H2O 2C19H29COOH + CuO Cu(OCOC19H29)2 + H2O 2C1

20、7H35COOH + CuO Cu(OCOC17H35)2 + H2O Cu2O + 2HCl CuCl2 + Cu + H2O SnO + HCl SnCl2 + Sn + H2O 焊剂的物理作用 （1）降低焊料的表面张力，提高焊料润湿能力； （2）改善手工焊接的热传导；,4.2 焊接材料 4.2.4 焊剂的特性要求 具有一定的化学活性； 具有良好的热稳定性； 对焊料的扩展具有一定的促进作用； 对焊料的和被焊金属润湿性良好； 焊剂残渣对元器件和基板腐蚀性小； 具有良好的清洗性；,4.2 焊接材料 4.2.5 焊剂的特性参数（摘自GB9491）,4.2 焊接材料 4.2.6 SnAgCu 焊料

21、与SnPb（共晶）焊料性能对比,4.2 焊接材料 4.2.7 IPC标准中焊剂相关标准 IPC-J-004 焊接助焊剂的要求 IPC-J-005 焊膏的技术要求 IPC-J-006 电子焊接使用的电子级焊料合金和助焊剂及无助焊剂的固态焊料 电子产品的焊接主要有手工焊接、波峰焊接和再流焊接三种方法。下面主要讲述SMT再流焊接的质量分析。,4.3 SMT再流焊接工艺 4.3.1 典型再流焊接温度曲线 有铅再流焊接温度曲线,4.3 SMT再流焊接工艺 无铅再流焊接温度曲线,4.3 SMT再流焊接工艺 4.3.2 有铅再流焊接曲线与无铅再流焊接曲线的比较,4.3 SMT再流焊接工艺 4.3.3 再流焊

22、接曲线设置的依据 根据使用焊膏的温度曲线设置； 根据PCB板的材料、厚度、层数、尺寸大小设置； 根据组装元器件的密度、大小及有无BGA、CSP等特殊元器件设置； 根据设备具体情况设置（加热区长度、炉子结构、热传导方式等）； 根据温度传感器的实际位置确定各温区的温度；,4.3 SMT再流焊接工艺 4.3.4 再流焊接设备的质量要求 温控精度：0.10.2； 传送带横向温差要求5以下； 传送带宽度要满足最大PCB尺寸要求； 加热区长度越长，加热区数量越多，越容易调整和控制温度； 上下加热区应独立控温，以便调整和控制； 最高加热温度一般为300350； 传送带平稳（振动会造成位移、冷焊、立碑等缺陷）

23、； 应具备温度曲线测试功能；,4.3 SMT再流焊接工艺 4.3.5 再流焊接的焊点质量要求,4.3 SMT再流焊接工艺 4.3.5 再流焊接的焊点质量要求,4.3 SMT再流焊接工艺 4.3.5 再流焊接的焊点质量要求,4.4 SMT的检验 4.4.1 安装前的检验 SMD/SMC检验（外观质量） PCB检验 材料复验（焊膏、贴片胶、清洗剂等）,4.4 SMT的检验 4.4.2 印刷工序的检验 施加焊膏的均匀性和一致性 印刷图形与焊盘图形的一致性； 印刷图形是否清晰，相邻焊盘之间是否有粘连现象； 焊膏覆盖在每个焊盘上面积是否超过75%； 印刷后是否塌陷，边缘是否整齐一致，错位是否在0.1 0

24、.2mm；,4.4 SMT的检验 4.4.3 贴装工序的检验 元器件是否正确； 贴装位置是否正确（偏差是否符合要求）； 元器件焊接部位浸入焊膏厚度后是否超过50%；,4.4 SMT的检验 4.4.4 焊接工序的检验 焊点表面光滑，润湿良好，润湿角（）90； 焊料量适当，焊点形状呈半月状； 焊点高度符合标准要求； PCA表面无锡珠和焊剂残留物； 元器件无立碑、桥连、虚焊、位移等缺陷； 焊点内部空洞面积小于25%。,4.4 SMT的检验 4.4.5 检验方法 目视检验（借助放大镜，显微镜）； 自动光学检测（AOI）； X射线检测,4.4 SMT的检验 4.4.6 典型焊点内部结构金相图,4.4 S

25、MT的检验 4.4.6 典型焊点内部结构金相图,4.4 SMT的检验 4.4.7 BGA焊点中气泡 （1）小型空洞：广泛存在于焊点中，通常情况下对焊点 可靠性不会造成影响。 （2）平面微小孔：主要位于和PCB的接触面，影响焊点 长期可靠性。 （3）收缩空洞：主要发生在无铅焊接过程中，通常情况 下对可靠性不会造成影响。 （4）微孔空洞：位于通孔部位，尺寸过大容易造成可靠 性下降； （5）IMC小型空洞：位于IMC层，通常情况下由于温度 循环导致，影响焊点的长期可靠性； （6）针孔空洞：IMC层附近的小型空洞，通常由于PCB 制作时导致，在数量较多的情况下容易造成可靠性 下降。,4.5 手工焊接工

26、艺 4.5.1 工艺流程,4.5 手工焊接工艺 4.5.2 手工焊接工艺参数分析 （1）焊接温度与润湿性,4.5 手工焊接工艺 4.5.2 手工焊接工艺参数分析 （2）焊接温度与结合强度,4.5 手工焊接工艺 4.5.2 手工焊接工艺参数分析 （3）加热时间与润湿性,4.5 手工焊接工艺 4.5.3 PCA的手工焊接 （1）焊接温度 焊接温度=焊料熔点（183）+40 223 ； 烙铁头部温度=焊接温度+（60100）283320 ； 通孔插装元器件焊接时烙铁头部温度：280330 ； SMC焊接时，烙铁头部温度： 260280 ； SMD焊接时，烙铁头部温度： 280320 ； 无铅元器件手

27、工焊接时，烙铁头部温度： 340 360 ； （2）焊接时间： 2 3s （3）烙铁头压力： 维持一定压力，使热量迅速传递给焊接部位。,4.5 手工焊接工艺 4.5.4 手工焊接质量控制 产品设计的工艺性要符合焊接操作的空间要求； 重视焊接准备阶段的质量控制； 正确合理选择焊接工具和材料； 严格执行操作工艺规程，贯彻焊接工艺标准； 加强操作人员的技能培训和上岗考核制度； 坚持自检、互检、专检的三级检验制度。,4.6 有铅/无铅元器件混合焊接工艺 4.6.1 背景 4.6.2 SnAgCu 焊料与SnPb（共晶）焊料性能对比,4.6 有铅/无铅元器件混合焊接工艺 4.6.3 无铅焊接存在的问题

28、无铅焊料（焊剂）的选择和应用； 元器件焊端（引脚）表面镀层的处理； 无铅化PCB的设计和制造； 元器件和PCB的耐高温性能； 有铅/无铅混装工艺的协调和处理； 无铅焊接质量的验收及相关标准。,4.6 有铅/无铅元器件混合焊接工艺 4.6.4 有铅/无铅元器件混装工艺探讨 通过工艺试验，掌握无铅焊接工艺； 无铅元器件的有铅化处理； 有铅工艺焊接无铅元器件； 设备焊接与手工焊接相结合解决混装工艺； 做好无铅焊接工艺的管理。,5.1 清洗剂 表面张力：表面张力越小，其润湿能力越好； 密度与沸点：密度越大的清洗液不易挥发，对降低成本，减轻对环境污染有好处。沸点高的清洗液安全性好，对提高清洗效果有利。

29、溶解能力：溶解能力（KB值）越大的清洗剂溶解焊剂等残留物的能力越大； 最低限制值（TLV）：人体与清洗剂接触时能承受的最高限量值（安全指标），以PPM表示； 臭氧层破坏系数（ODP）； 经济性、操作性和安全性；,5 清洗工艺,5.2 清洗方法 手工清洗 超声波清洗 气相清洗 水清洗和半水清洗,5.3 清洁度检测（GB/T4677印制板测试方法） 5.3.1 目视检查 一级电子产品：表面允许有少量不影响外观的残留物情况存在，且残留物不覆盖测试点； 二级电子产品：表面应无明显残留物存在，并应不覆盖测试点； 三级电子产品：表面应无残留物存在。,5.3 清洁度检测（GB/T4677印制板测试方法） 5

30、.3.2 表面离子残留物测试（按GB/T4677-2002第10章） 一级电子产品：离子残留物含量不大于10.0g（NaCl）/ cm2 二级电子产品：离子残留物含量不大于5.0g（NaCl）/ cm2 三级电子产品：离子残留物含量不大于1.56g（NaCl）/ cm2,5.3 清洁度检测（GB/T4677印制板测试方法） 5.3.3 助焊剂残留物测试（按GJB5807-2006附录A） 一级电子产品：助焊剂残留物总量不大于200g/ cm2 二级电子产品：助焊剂残留物总量不大于100g/ cm2 三级电子产品：助焊剂残留物总量不大于40g/ cm2,5.3 清洁度检测（GB/T4677印制板

31、测试方法） 5.3.4 表面绝缘电阻测量 按GB/T4677-2006标准的6.4.1条规定方法测量 一、二、三级电子产品的表面绝缘电阻均不应小于100M,5.4 相关清洗标准 IPC-CH-65 印制板及组件清洗指南 IPC-SC-60 焊接后溶剂清洗手册 IPC-SA-61 焊接后半水溶剂清洗手册 IPC-AC-62 焊接后水溶剂清洗手册 IPC-TR-583 离子污染清洁度测试 GJB5807-2006 军用印制板组装件焊后清洗要求,6 压接工艺技术,压接是通过压力使导体间形成永久性电连接的一种工艺方法。 压接被现代军工、民用产品广泛采用，是因为压接连接机电性能好，耐环境应力能力强，可在

32、高温、超低温、振动、冲击等恶劣环境下长期工作；无污染，压接质量由工具保证，质量控制方便，可靠性高，压接连接的失效率比普通烙铁焊低一个数量级；压接还可用于各种无法焊接的特殊材料导线，也可在高空、井下、火工品现场等无电热源和禁用电热工具的特殊环境下进行可靠电连接；压接工艺简单、易于实现自动化，不但适用于军工，同样也适用于民用。 上世纪80年代初，我国航天系统首先在地空型号产品中大量使用压接，取得了良好的效果，同时也推动了航天压接技术的发展和使用。现在航天产品都不同程度地采用了压接，在提高系统可靠性、解决各种技术难题等方面都起到了重要作用。如：在超低温环境下工作的接点不能使用锡焊，采用压接则可以满足

33、使用要求；在禁用电热工具的火工品现场，采用压接连接，操作既安全又可靠。由于环境和可靠性要求，飞船上的电连接器全部要求压接。目前航天系统使用的还是普通型压接，随着技术的发展还会提出各种特殊压接的使用要求。,6.1 压接机理,6 压接工艺技术,压接机理,从图可以看出，通过适当加压，使被压接材料产生变形，实现压接连接，确定最佳压接量是保证压接质量的关键。,6.2 特性曲线,压接连接的最佳压接量要通过试验并绘制压接特性曲线图来确定，从下面的特性曲线图可以得出： 1）正确的压接量：最佳压接量应是耐拉力最大值所对应的压接量。为了避免因产品制造误差而造成过分压接，压接量的设计值应定在压接量最佳值的左侧。 2

34、）正确压接判定：虽然耐拉力不是电连接接点的主要使用指标，但通过测量耐拉力的大小来判定压接是否正确，要比测量导电率方便、准确，也能保证导电率。 需要特别指出的是：压接连接耐拉力不仅是判定是否正确的最重要的指标，也是压接件、压接工具，从技术设计、生产检验到产品交收的最主要的技术指标，而且还是压接全过程质量控制从头至尾都必须控制的重要质量指标。,压接特性曲线,6.3基本使用形式压接连接件 压接主要是用于导线的连接，即在导线的端头用压接法连接一个转接件，转接的另一端可用适当的方法连接到导线需要连接的接点上，从而实现导线的连接。这个转接件统称压接件。由压接件和导线组成的连接组件称为压接连接件，也是压接连

35、接的基本使用形式。,6.4压接件,压接件的品种多样，但任何压接端子都由压接部分（压线筒）和外接部分组成。,6.4压接件,中间接头压线筒连接结构,不同种类外接部分的压接件,压接件的技术性能要求参见相关压接件标准：GJB1216、GJB2647、QJ1746、QJ2288，其中GJB2647是压接端子接头总规范， 由于这两类压接件本身的特点，11项性能要求全部是对压线筒的要求，也是典型的压线筒的技术要求。11项要求中耐拉力试验是各类检验必须进行的试验项目，也是压接件验收必须进行的唯一一项性能试验项目。（注意：在航天军品中常用的，带抗振绝缘支撑压线筒的各种压接件，在做耐拉力试验时，必须使抗振绝缘支撑

36、在试验中不起作用。）,6.5 常用压接工具,1）手动和手控 手动工具的动力源是人力，一般只能用于6.5mm2以下小截面导线的压接，压接大截面导线则要用油压或机械步进式手动工具。为减轻操作者劳动强度可采用气动或电动工具，大批量生产时则可采用半自动、自动工具。 自动工具如果在开始工作前经试验验证导线、压接件、压接工具三者配套正确，压接工具工作正常，然后才开始生产。生产结束，再经试验验证工具正常，这就可以保证这期间压接的所有压接连接件都正确。而手控工具由于是人工操作，这就难免会发生各种人为的偶然性失误，所以手控工具的可靠性要低一些。这就要求对手控工具的压接有更严格的全过程质量控制，同时要求压接工具在

37、结构上采取措施最大限度地防止因手控而引起的各种人为的偶然性失误。,2）工具基体 传力机构 工具基体主要是传力机构，传递、放大压接力。不同压接工具传力机构相差很大。简易手钳（d）传力比约1：5；普通手钳（b）传力比约1：20；结构合理的单手操作手钳（c）传力比可达1：100，使用轻便、灵活。 质量保证机构和调节机构 为了防止手动压接工具因操作者用力不同造成压接量不一致，手动压接工具必须有压接全周期控制机构。压接工具的压模或压头，一旦从开启状态开始压接，压接全周期控制机构就控制工具不能返回，只能继续压接，直至压模或压头闭合到规定的压接量，压接周期完成，控制机构释放，工具手柄、压模或压头才能重新开启

38、。 限位器 包括压接件限位器和导线限位器，确保压接件在压接工具内定位正确，导线在压线筒内定位正确。 色标 为了方便导线、压接件、压接工具正确配套，特别是防止手控工具生产过程中因错用工具、压接件造成压接失误，要求模压式压接工具应有和它配套的压接见相一致的色标标识。色标是压模规格的标识，可标在压模上，也可标在工具体上。,6.6 压接过程的质量控制（GJB5020） 压接全过程：从人员培训、准备导线、压接件、压接工具、压接工艺，进行压接动作并形成压接连接件的过程到最终检验完成的过程。 首先，压接连接件必须经压接才能形成，其质量必然和压接全过程有关，全过程中的任何失误都会影响到压接连接件的质量。 其次

39、，压接操作过程具有“一压定质量”的特点，过程中不能测量再加工，不能返修。 第三，作为压接产品的压接连接件，它们的真实质量状况是无法知晓的，因为压接连接的主要技术指标是耐拉力，这是一项破坏性试验，不可能在正式产品上进行试验，只能通过在相同工艺条件下压接的试样来间接测得。,6.7 压接连接件的质量检查,航天电子设备必须能在高温、高湿、振动、冲击、工业大气、电磁干扰等恶劣环境中正常工作。对于这种在恶劣环境下工作的电子设备，必须采取各种特殊技术措施，也就是通常所说的防护加固技术。防护加固技术主要解决在结构和电子设计和组装工艺方面的热设计、抗振、三防措施以及抗电磁干扰的措施和互连的可靠性等问题。合理地选

40、用材料、有针对性地采取防护措施，改善电子产品储存、使用的环境，以确保产品的使用性能。本文将重点介绍电子设备中的印制板组装中的防护加固有关工艺措施。这些措施也可以用于整机的防护加固，以提高电子设备的抗恶劣环境的性能。,7 电子产品防护与加固工艺,电子设备的气候防护加固又称三防防护措施。当产品的工作和储存环境，满足不了保证产品的元器件和材料的性能要求或处于临界状态时，就要采取环境防护措施。三防措施主要包括：采用三防的结构和防护工艺；采用耐腐蚀的材料保护层；改善设备的使用环境；使用能防止腐蚀介质接触材料表面的密封、包装等技术。,7.1 防护与加固的的工艺措施,7.1.1防护材料 防护材料分为金属材料

41、和非金属材料两大类： A 金属材料：采用耐腐蚀的金属材料，如：钛合金、不锈钢及经防腐处理的铝合金等；用耐腐蚀的金属镀覆（如镀金、铑、铬、镍等）或者采取钝化或阳极化的表面处理；采用适当的热处理方法，降低或消除材料加工中的残余应力，也可以提高材料的耐腐蚀性。 B 非金属材料：采用抗霉菌和低吸湿性的材料，耐臭氧和抗老化的橡胶及弹性材料，选择不挥发腐蚀性气体，并与金属无接触腐蚀的材料。所采用的材料都应能与电子产品保持材料的相容性。,7.1.2 降低和改善环境的严酷程度 A 采取适当措施，降低和改善产品的工作和储存环境的严酷程度。通常采用：抽空或排除污染气体，对产品充惰性气体进行密封处理；采取隔热或冷却

42、措施，防止过热引起材料老化变质；外加缓蚀、防霉杀菌等辅助防护剂改善环境；还可以利用过滤干燥等方法排除湿气、消除尘埃和污染。 B 防护包装：为防止产品在运输储存过程中受到损害，应合理选择包装的等级和进行包装设计，确定包装的种类和方法，如机械防护、包装、防水包装、防潮包装、防锈、防霉等包装方式。,7.1.3 气候防护加固工艺,在电子产品中主要的气候环境防护工艺措施有以下几种： A 防潮湿 潮湿的环境会降低PCA的表面绝缘电阻，并能加速由于盐雾或不同电位差的金属接触的电偶腐蚀，引起金属锈蚀；在温度适宜时，还会加速霉菌的繁殖；柔软材料吸收湿气在低温下冻结会变硬变脆。必须采取综合措施防止潮湿气体的影响，

43、常用的防潮方法有： 采用排水或空气循环的方法消除工作环境的湿气，干燥过滤空气。 应用保护层或耐腐蚀的材料，或对材料进行憎水处理改变亲水性，降低产品的吸水性。 用环氧树脂、有机硅树脂等封装元器件或元器件与外壳之间的空间或引线孔的孔隙。 用高强度的绝缘性能好的浸渍材料来填充某些绝缘材料及各种线圈中的空隙、小孔和毛细管等。 对储存的元器件、零部件或半成品应用塑料袋密封包装。 在采用这些防护措施时，应注意防止可能出现的不良效果，如：密封时应防止将潮气封在包装内，这样反而会加重湿气的影响。,7.1.3 气候防护加固工艺,B 防盐雾 在电子设备中，盐雾和湿气的凝聚，会形成强电解液，引起金属电化学腐蚀。腐蚀

44、性气体是由塑料和有机物分解而产生的气体。 大气中的腐蚀性物质，例如，工业污染物硝酸盐和硫酸盐，推进剂腐蚀性气体或液体，焊剂等，都可以引起化学腐蚀。常用的防护措施有： 消除液体通道，在金属表面与液体表面之间设置油漆之类的阻挡层。 减少阳、阴极电位差，在阳极区和阴极区镀覆能减少电位差的金属层。 在金属表面生成一层氧化膜，如不锈钢和铝表面紧密的氧化层可防止金属腐蚀。,7.1.3 气候防护加固工艺,C 防霉菌 防霉菌的主要措施有： 选择不长霉的材料和采用防霉剂处理零部件或设备。 设备、部件密封，并放进干燥剂，保持内部空气干燥。 在密封前，元器件、材料用足够强度的紫外线辐射，防止和抑杀霉菌。 温度是腐蚀

45、和长霉的条件，几乎所有材料的物理特性都随温度的变化而变化。所以对各类电子产品和零部件，在储存安装和使用过程中，应根据产品材料的性能要求采取适当的方法降湿或升温。,7.2防热工艺措施,由于电子组件密度的提高，印制板组装件单位面积的功率增大，整机体积又趋向小型化，所以电子产品工作后的温度升高是不容忽视的问题。为了减小温度变化对产品的影响，使产品能保持适当的温升，并能在较宽的温度范围内可靠地工作，对电子产品的热设计和防热工艺措施，必须引起重视。 除了设计产品时，在元器件参数的选择，布局、布线及整机结构等方面进行认真的热设计以外，在组装工艺中也必须采取适当措施，以保证有较好的散热效果，达到热设计的目的

46、。通常采用以下工业措施： 1. 对发热元器件的安装（如电阻器）其引线尽可能短一些，功率大于0.5W的电阻，不应使元件体贴板安装，应与板面保持一定间隙以利于空气流动对流散热。,2. 大功率晶体管采用散热器散热时，在管子与散热器之间的绝缘垫片的两面涂上硅脂或绝缘导热脂，以减少散热器与管壳之间的接触热阻，不同的绝缘垫片在涂上硅脂后期热阻会明显下降百分之五十左右。 3. 散热器与大功率管散热接触面，应加工得平整光滑，在安装前应清洁处理，以保证尽量小的接触热阻。 4. 安装变压器等发热器件时，应使铁芯与支架、支架与固定面接触良好，减少热阻。 5. 变压器的表面应涂覆无光泽黑漆，金属散热器表面应氧化发黑处

47、理，增强辐射散热能力。 6. 大功率元器件可直接安装在散热器上，散热器垫片厚度应大于0.5mm。,7.2防热工艺措施,7.2防热工艺措施,7. 在采用印制板上大的铜箔面积或外加铜导热条或铝基板散热时，可用导热绝缘胶直接将元器件粘到这些散热面上。,8. 当采用机箱散热时，由设计根据设备工作时的热分布状态，建立模型，通过热分析计算后，确定采用机箱的类型（密封型、通风型和强制风冷型机箱），在组装工艺上，应注意在布置线束、电缆或较高的元器件时，不要遮挡冷却通风通道，以免影响冷却效果。,7.3防力学应力措施 航天电子产品在运输、使用过程中难免会遇到冲击、振动和噪声等力学应力环境，一般是通过对环境因素引起

48、的偏移和机械应力进行分析，来确定对冲击和振动的保护措施。假如冲击和振动等环境因素，在设备和材料内产生的机械应力小于材料所允许的安全工作应力，就不需要采用直接的保护措施；假如应力超过了安全值，则需要采取纠正措施，如提高强度，减少惯性和挠矩效应，以及增加支撑装置等。 对于冲击、振动和噪声这类力学环境，一般采用如下防护措施：,7.3.1防护设计 消源设计：即消除或减弱冲击源、振动源和声源。 隔离设计：为了降低振源设备对周围其他设备的影响，将振源隔离开来（称为主动隔离）；或将需要防震的设备与支撑隔离开来（称为被动隔离）。 冲击隔离应使被隔离设备的自然频率高于它所承受的任何振动频率，隔离装置应具有较硬的

49、弹簧，并要求弹性件具有较高的自然频率。 采用隔离措施，必须充分了解真实环境和组件结构的特性，选用合适的隔离器。当震源频率低于隔离器固有频率时，隔振器不起作用；当震源频率与隔振器频率相等或相近时，则隔振器共振，反而起放大作用引起更严重的后果。降低隔振器共振幅度的唯一办法是增大阻尼，包括增加隔振器的阻尼和在隔振系统中附加阻尼的办法。如采用硅树脂、硅橡胶之类材料阻尼，但阻尼又不能过大，否则又会增加抑制共振的能力而丧失减振性能。 减振设计：常用的减振装置有： 阻尼减振、动力减振、摩擦减振和冲击减振等方式。,7.3.1防护设计 抗振设计：随着元器件固有抗振性能的提高，对电子设备不采用减振和隔离装置的刚性

50、化抗振技术的应用日趋普遍。在进行刚性化抗振设计时，一般应考虑以下通用要求： 弄清设备内局部环境，改变安装位置，对振动和噪声敏感的部件，安装在局部环境较好的位置。 设法降低印制板上的振动响应，除采用约束阻尼处理技术外，还可以通过改变印制板的尺寸、安装方式以及元器件在板上的布局来改善印制板上的振动环境。 设备的框架、印制板和插头（或插座）等采取加固安装，并防止紧固件松动。,7.3.2工艺措施 除以上设计防护措施外，在工艺上还可以采取以下措施以提高整机的防振效果: 1. 为提高分立元器件的安装刚性，尽量缩短元器件引线的长度， 尽可能做到贴板安装、焊接；并用环氧树脂或聚氨酯胶等将元件 体固封在印制板上

51、。对于每根引线承重大于7g的器件，应采用绑 扎、夹紧等加固措施。 2. 集成电路一般要贴板安装，降低安装的高度。 3. 对恶劣力学环境中使用的印制板组装件应按设计要求采用硅橡 胶之类材料灌封，将元器件固定。,7.4 印制板组装件的防护加固 印制板组装件（PCA）的防护目的是使PCA在工作或储存期间，能抗恶劣环境对电子元器件的影响，同时元器件通过涂层与底板粘接后能增加机械强度、绝缘性能，和可靠性性能，达到长时期的防护加固作用。 根据电子产品的应用及环境要求，国内外将电子产品分成三类：消费类（一般电子产品）；工业类（计算机、通讯设备）；高可靠类（航天航空等军用产品）。为确保高可靠类产品正常工作，必

52、须对该类电子进行保护涂覆。,7.5对涂料的要求 保护涂料（敷形涂料）属于特种涂料之一，具有以下要求： 1.有较好的电性能、防潮性能、具有抗霉性和耐盐雾性，以及较好的物理机械性能。 2.涂料应当是聚合型的，涂料和溶剂应是无害的，不会引起PCB、金属镀层、锡铅焊料元器件表面变色、起皱和溶蚀。 3.涂层应是无色透明（允许加附加物发荧光）不掩盖或减弱元器件上的鉴别标志和色码；涂层应光滑、连续、均一，不应有气泡、针孔、起皱、龟裂、脱层现象。 4.有良好的工艺性，可采用浸涂、喷涂、刷涂等工艺，表干时间快。 根据上述要求，选择一个新品种的保护涂料必须按规定的程序，采用 例行试验方法，优选综合性能好的涂料，并

53、通过认证后才能应用。,7.6保护涂覆的分类 综合国内外标准保护涂覆可分以下几类： AR-丙烯酸树脂 ER-环氧树脂 SR-有机硅树脂 UR-聚氨基甲酸酯树脂 XY-聚对二甲苯树脂（汽相沉积） FC-氟碳树脂,推荐的保护涂料：,7.7 涂覆材料的选择 AR型（丙烯酸树脂）有良好的电性能，工艺性好，适用于室内应用的产品，可浸涂、喷涂和刷涂。 ER型（环氧树脂）有良好电性能和优良的附着力，工艺性良好，但由于聚合时产生应力，对一些易脆元件需特殊保护，可浸涂、喷涂和刷涂。 SR型（有机硅树脂）电性能优良，损耗和介质系数值比其他类涂料低，防潮性好，适用于高频电路PCA涂覆，也适用高温下工作的PCA涂覆，可

54、浸涂、喷涂和刷涂。 UR型（聚氨基甲酸酯树脂）在要求耐湿热性和耐盐雾腐蚀环境中使用。双组分，可浸涂、喷涂和刷涂。两个组分配合之后的使用期限控制在30分钟以内。 XY型（聚对二甲苯树脂）系由环二体对二甲苯，在特定的真空设备中，汽相沉积聚合，具有极薄的薄膜形式被覆于组件和PCA上。膜厚通常612m。适用高频组件。 高频涂料GPSF-9203，GPSF-8301是改性聚丁二烯涂料，高频性能好，适用于高频PCA涂覆。,7.8典型工艺技术 7.8.1工艺流程：,7.8.2 工艺流程说明：,清洗：在电路组件的制造过程中，从PCA上的电路图形直到电子元器件的组装，不可避免地要经过多次清洗工艺，特别是对高密度

55、组件的PCA，控制洁净度等级关系到组件的长期使用的可靠性，所以清洗是PCB保护涂覆中最重要的工序。 清洁度的检测是个十分复杂、细致的工作，需根据清洗工艺设计，设备和PCB污染程度等各方面综合考虑，找出切合实际的测试方法，对产品清洗质量进行控制。 保护：凡不准涂的部位，都需要局部保护。局部保护的器件图纸上应标明；而另一些器件则属操作者应当掌握的，例如印制插头、微调磁芯、微调电容、电位器等凡不准涂覆的部位，必须保证不上漆。通常采用专用夹具，高粘性保护膜等，在选用保护胶带（保护膜等）时，必须保证在清洗时不溶胶，经受驱潮，聚合之后，胶带上的胶不转移到被保护器件上，通常的办法是对所选用的保护胶带进行试验

56、后，再用到产品上。 对某些可调元件，为避免漆雾的污染，可在适当的部位涂上触变性的硅脂加以保护，但必须是在清洁之后，并保证不污染其他该涂漆的部位，因硅脂与通常的涂料不相容，使漆膜成不连续的缺陷。 进行局部保护的PCA，需经专人检查认可后，方能进入下道工序。尤其是当选用喷涂工艺时，更要严格每道工序之间的质检。,7.8.2 工艺流程说明：,预烘：经清洗，局部保护的PCB组装件，在涂覆之前必须进行预烘，驱潮。 一般烘箱温度为50C，烘干时间与环境相对湿度有关，湿度在60%以下烘4小时，湿度每增加10%，预烘时间增加1小时。 配料：根据工艺要求配制规定粘度的涂料，将涂料搅拌在一起，并测定和调整好粘度，在

57、排除气泡后待用。 涂覆：针对不同的产品，选用不同的涂覆工艺是确保PCA质量的关键。常用的涂覆工艺是浸涂，喷涂和刷涂三种。而对XY型聚对二甲苯，必须采用在真空室内汽相沉积工艺。 1.浸涂 浸涂工艺可以得到最好的涂覆效果，因为它可以使部件都均匀地涂覆上，使漆膜成为一个连续的，不间断的整体。 浸涂工艺的关键是调整好涂料的粘度和控制提起的速度。速度太快会产生气泡；速度太慢会由溶剂的蒸发致使漆膜无法流平，对通常的涂料而言，提起的速度不要超过每分钟1米。 对装有可调电容器、微调磁芯、电位器、杯型磁芯及不密封的器件如晶振等不允许涂覆的元件，不能选用浸涂工艺。,7.8.2 工艺流程说明：,2.喷涂 喷涂是利用

58、压缩空气通过喷枪将涂料涂覆到PCA上，使用广泛，适合于元器件排列不稠密，需局部保护不多的产品。 3.刷涂 刷涂工艺是适用性最广泛的工艺方法，适用于小批量、组装稠密、结构复杂、需局部保护要求苛刻的产品。由于刷涂可以随意控制涂层，使不允许涂漆的部位不会被污染。刷涂工艺所消耗的材料最少，最适用于双组分和价格较贵的高频涂料。但刷涂工艺对操作者要求较高。 上述三种施工工艺必须在通风良好，有抽风或送风工作场地操作，应当严格规定各种防火、防爆措施。 4.选择性喷射涂敷系统 为适应流水线批量生产的需求，除发展有溶剂型涂料外，又开发了无溶剂型和紫外光固化型（UV），后者由于适应当前绿色环保的潮流，近年来在国外发展很快，航天系统已开始采用。流水线生产的特点是尽可能减少工序，缩短在每个工位的停留时间。,7.8.2 工艺流程说明：,选择性喷涂设备上将PCA保护涂覆由手工操作变为由PC机控制的自动化操作，并且可以达到精确定位喷涂而不需要进行掩膜保护工艺。适合于PCA的批量生产及高密度需保护较多，且产品要求严格的PCA的涂覆工艺。 5. 聚对二甲苯真空成膜工艺 由于聚氨脂清漆等喷涂材料在喷涂后影响高频电路的性能，并存在气密性