電子設備制造工藝第三章制造電子產(chǎn)品的常用材料和

電子產(chǎn)品制造技術講課教師陳小勇第三章制造電子產(chǎn)品的常用資料和工具常用導線和絕緣資料制造印刷電路板的資料——覆銅板焊接資料其他常用資料SMT工藝的消費資料電子產(chǎn)品裝配常用五金工具焊接工具33.1.1導線導線是可以導電的金屬線，是電能和電磁信號的傳輸載體。〔1〕導線資料①導線分類可分成裸線、電磁線、絕緣電線電纜和通訊電纜四類。4裸線：指沒有絕緣層的單股或多股導線，大部分作為電線電纜的線芯，少部分直接用在電子產(chǎn)品中銜接電路。電磁線：有絕緣層的導線，絕緣方式有外表涂漆或外纏紗、絲、薄膜等，普通用來繞制電感類產(chǎn)品的繞組，所以也叫做繞組線、漆包線。5絕緣電線電纜：包括固定敷設電線、絕緣軟電線和屏蔽線，用做電子產(chǎn)品的電氣銜接。通訊電纜：包括用在電信系統(tǒng)中的電信電纜和高頻電纜。6②導線的構成資料導線普通由導體芯線和絕緣體外皮組成。a.導體資料主要有銅線和鋁線。純銅線的外表很容易氧化，普通導線是在銅線外表鍍耐氧化金屬。如：高頻用導線——鍍銀能提高電性能；普通導線——鍍錫能提高可焊性；耐熱導線——鍍鎳能提高耐熱性能；7b.絕緣外皮資料絕緣外皮除了電氣絕緣外，還有加強導線機械強度、維護導線不受外界環(huán)境腐蝕的作用。導線絕緣外皮的資料主要有：塑料類〔聚氯乙烯、聚四氟乙烯等〕、橡膠類、纖維類〔棉、化纖等〕、涂料類〔聚脂、聚乙烯漆〕。常見的有塑料導線、橡皮導線、紗包線、漆包線等。8〔2〕安裝導線、屏蔽線9常用安裝導線表110表211表312選擇運用安裝導線，要留意以下幾點：a.平安載流量截面積（mm2）1.01.54.06.08.010.0載流量（A）202545567085銅芯導線的平安載流量〔25℃〕13線規(guī)：指點線的粗細規(guī)范，有線號和線徑兩種表示方法。線號制：按導線的粗細陳列成一定號碼，線號越大，其線徑越小，英、美等國家采用線號制。線徑制：用導線直徑的毫米〔mm〕數(shù)表示線規(guī)，中國采用線徑制。14b.最高耐壓和絕緣性能導線標志的實驗電壓，是表示導線加電1分鐘不發(fā)生放電景象的耐壓特性。實踐運用中，任務電壓應該大約為實驗電壓的1/3-1/5。c.導線顏色15選擇安裝導線顏色的普通習慣16d.任務環(huán)境條件?室溫暖電子產(chǎn)品機殼內部空間的溫度不能超越導線絕緣層的耐熱溫度；?當導線〔特別是電源線〕遭到機械力作用的時候，要思索它的機械強度。e.要便于連線操作17〔3〕電磁線常用電磁線的型號、特點及用途表118表2常用電磁線的型號、特點及用途19〔4〕帶狀電纜〔電腦排線〕導線根數(shù)有8、12、16、20、24、28、32、37、40線等規(guī)格。20〔5〕電源軟導線⑴選擇電源線的載流量，要比機殼內導線的安全系數(shù)大。(2)要思索氣候的變化，應該能經(jīng)受彎曲和挪動。⑶要有足夠的機械強度。21〔6〕高壓電纜高壓電纜普通采用絕緣耐壓性能好的聚乙烯或阻燃性聚乙烯作為絕緣層，而且耐壓越高，絕緣層就越厚。耐壓與絕緣層厚度的關系223.1.2絕緣資料〔1〕絕緣資料的主要性能及選擇①抗電強度②機械強度③耐熱等級23絕緣資料的耐熱等級24(2)常用絕緣資料①薄型絕緣資料：主要運用于包扎、襯墊、護套等。包括：絕緣布；有機薄膜；粘帶；塑料套管②絕緣漆③熱塑性絕緣資料。④熱固性層壓資料⑤云母制品⑥橡膠制品制造印制電路板的資料—覆銅板26預備制造電路板的敷銅板27人工切割敷銅板28人工切割敷銅板29機器切割敷銅板303.2.1覆銅板的組成單面覆銅板基板銅箔31基板銅箔雙面覆銅板32⑴覆銅板的基板①酚醛樹脂基板和酚醛紙基覆銅板用酚醛樹脂浸漬絕緣紙或棉纖維板，兩面加無堿玻璃布，就能制成酚醛樹脂層壓基板。②環(huán)氧樹脂基板和環(huán)氧玻璃布覆銅板纖維紙或無堿玻璃布用環(huán)氧樹脂浸漬后熱壓而成的環(huán)氧樹脂層壓基板，電氣性能和機械性能良好。33③聚四氟乙烯基板和聚四氟乙烯玻璃布覆銅板用無堿玻璃布浸漬聚四氟乙烯分散乳液后熱壓制成的層壓基板，是一種高度絕緣、耐高溫的新型資料。34⑵銅箔銅箔是制造覆銅板的關鍵資料，必需有較高的導電率及良好的焊接性。銅箔外表不得有劃痕、砂眼和皺折，金屬純度不低于99.8%，厚度誤差不大于±5μm。原電子工業(yè)部的部頒規(guī)范規(guī)定：銅箔厚度的標稱系列為18μm、25μm、35μm、50μm、70μm和105μm。目前普遍運用的是35μm厚度的銅箔。35⑶粘合劑銅箔能否結實地附著在基板上，粘合劑是重要要素。覆銅板的抗剝強度主要取決于粘合劑的性能。常用的覆銅板粘合劑有酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、聚四氟乙烯和聚酰亞胺等。363.2.2幾種常用覆銅板的性能特點37表2焊接資料393.3.1焊接的根底知識焊接分類及特點焊接普通分三大類：熔焊、接觸焊和釬焊。熔焊熔焊是指在焊接過程中，將焊件接頭加熱至熔化形狀，在不外加壓力的情況下完成焊接的方法。如電弧焊、氣焊等。接觸焊在焊接過程中，必需對焊件施加壓力(加熱或不加熱)完成焊接的方法。如超聲波焊、脈沖焊、摩擦焊等。40釬焊釬焊采用比被焊件熔點低的金屬資料作焊料，將焊件和焊料加熱到高于焊料的熔點而低于被焊物的熔點的溫度，利用液態(tài)焊料潤濕被焊物，并與被焊物相互分散，實現(xiàn)銜接。釬焊根據(jù)運用焊料熔點的不同又可分為硬釬焊和軟釬焊。(450oc)電子產(chǎn)品安裝工藝中所謂的“焊接〞就是軟釬焊的一種，主要運用錫、鉛等低熔點合金資料作焊料，因此俗稱“錫焊〞。41焊接的機理1(1)潤濕過程熔融的焊料在被焊金屬外表上構成均勻、平滑、延續(xù)并且付著結實的合金的過程，稱之為焊料在母材外表的潤濕。浸潤程度主要決議于焊件外表的清潔程度及焊料的外表張力。金屬外表看起來是比較光滑的，但在顯微鏡下面看，有無數(shù)的凸凹不平、晶界和傷痕，的焊料就是沿著這些外表上的凸凹和傷痕靠毛細作用潤濕分散開去的，因此焊接時應使焊錫流淌。流淌的過程普通是松香在前面去除氧化膜，焊錫緊跟其后，所以說潤濕根本上是熔化的焊料沿著物體外表橫向流動。42焊接的機理2潤濕的好壞用潤濕角表示a〕θ>90°不潤濕b〕θ=90°潤濕不良c〕θ<90°潤濕良好43(2)分散過程幾乎在潤濕同時，焊料與金屬外表分子相互分散，在接觸面構成3~10um厚合金層，稱為分散過程。例如，用錫鉛焊料焊接銅件，焊接過程中既有外表分散，又有晶界分散和晶內分散。錫鉛焊料中的鉛只參與外表分散，而錫和銅原子相互分散，這是不同金屬性質決議的選擇分散。正是由于這種分散作用，在兩者界面構成新的合金，從而使焊料和焊件結實地結合。焊接的機理344合金層一個好的焊點必需具備：良好的機械性能使元器件牢結實定在PCB板上優(yōu)良導電性能45焊接要素焊接母材的可焊性可焊部位必需清潔焊接工具焊料助焊劑溫度〔焊錫的最正確溫度為250±5oC〕時間〔普通IC、三極管焊接時間小于3S，其他元件焊接時間為4-5S〕正確的任務方法463.3.2焊料焊料凡是用來熔合兩種或兩種以上的金屬面，使之構成一個整體的金屬的合金都叫焊料。根據(jù)其組成成分，焊料可以分為錫鉛焊料、銀焊料、及銅焊料。按熔點，焊料又可以分為軟焊料〔熔點在450℃以下〕和硬焊料〔熔點在450℃以上〕。在電子裝配中常用的是錫鉛焊料47錫〔Sn〕是一種質軟低熔點的金屬，熔點為232℃，純錫較貴，質脆而機械性能差；在常溫下，錫的抗氧化性強。錫容易同多數(shù)金屬構成金屬化合物。鉛〔Pb〕是一種淺青白色的軟金屬，熔點為327℃，機械性能也很差。鉛的塑性好，有較高的抗氧化性和抗腐蝕性。鉛屬于對人體有害的重金屬。48〔1〕鉛錫合金鉛錫焊料具有一系列鉛和錫所不具備的優(yōu)點：熔點低，低于鉛和錫的熔點，有利于焊接；機械強度高，合金的各種機械強度均優(yōu)于純錫和鉛；外表張力小、粘度下降，增大了液態(tài)流動性，有利于在焊接時構成可靠接頭；抗氧化性好，鉛的抗氧化性優(yōu)點在合金中繼續(xù)堅持，使焊料在熔化時減少氧化量。49〔2〕鉛錫合金形狀圖共晶點上圖中在共晶點所對于的對應合金成分為Pb-38.1％、Sn-61.9％的鉛錫合金稱為共晶焊錫，它的熔點最低，只需183℃，是鉛錫焊料中性能最好的一種。5051常用焊錫：普通鉛錫焊料的成分及用途表152表253電子產(chǎn)品消費常用的低溫焊錫54常用焊錫1焊錫絲是手工焊接用的焊料。焊錫絲是管狀的，由焊劑與焊錫制做在一同，在焊錫管中夾帶固體焊劑。焊劑普通選用特級松香為基質資料，并添加一定的活化劑。錫鉛組分不同，熔點就不同?？寡趸稿a在錫鉛合金中參與少量的活性金屬，維護焊錫不被繼續(xù)氧化。這類焊錫適用于浸焊和波峰焊。55常用焊錫2焊膏是外表安裝技術中的一種重要貼裝資料，由焊粉，有機物和溶劑組成，制成糊狀物，能方便地用絲網(wǎng)、模板或點膏機印涂在印制電路板上。含銀的焊錫在錫鉛焊料中添加0.5％～2.0％的銀，可減少鍍銀件中的銀在焊料中的溶解量，并可降低焊料的熔點。563.3.3助焊劑〔1〕助焊劑的作用去除氧化膜防止氧化減小外表張力使焊點美觀〔2〕助焊劑的分類見下表57助焊劑的分類及主要成分58無機焊劑的活性最強，能除去金屬外表的氧化膜，但同時有強腐蝕作用，普通不能在焊接電子產(chǎn)品中運用。有機焊劑的活性次于氯化物，有較好的助焊作用，但是也有一定腐蝕性，殘渣不易清理，且揮發(fā)物對操作者有害。闡明：59松香焊劑主要成分是松香，松香加熱到70℃以上時開場呈液態(tài)，此時有一定的化學活性，呈現(xiàn)較弱的酸性，可與金屬外表的氧化物發(fā)生化學反響；冷卻后松香又變成穩(wěn)定的固體，無腐蝕性，絕緣性強。602.3.4膏狀焊料用再流焊設備焊接SMT電路板要運用膏狀焊料。膏狀焊料俗稱焊膏，焊錫膏由焊粉和糊狀助焊劑組成。錫膏61〔1〕焊粉和助焊劑①焊粉焊粉是合金粉末，是焊膏的主要成分。焊粉是把合金資料在惰性氣體〔如氬氣〕中用噴吹法或高速離心法消費的，并儲存在氮氣中防止氧化。焊粉的合金組分、顆粒外形和尺寸對焊膏的特性和焊接的質量〔焊點的潤濕、高度和可靠性〕產(chǎn)生關鍵性的影響。62理想的焊粉應該是粒度一致的球狀顆粒，國內外銷售的焊粉的粒度有150目、200目、250目、350目和400目等的數(shù)種。注：粒度用來描畫顆粒狀物質的粗細程度，原指篩網(wǎng)在每1英寸長度上有多少個篩孔〔目數(shù)〕，目數(shù)越多，篩孔就越小，能經(jīng)過的顆粒就越細小。63常用焊粉的金屬成分對溫度特性及焊膏用途的影響表164表2常用焊粉的金屬成分對溫度特性及焊膏用途的影響65對不同粒度等級的焊粉的質量要求66②助焊劑助焊劑分量百分含量普通占焊膏的8-15%，其主要成分有樹脂〔光敏膠〕、活性劑和穩(wěn)定劑等。助焊劑的化學活性可分為3個等級：非活性〔R,松香助焊劑-Rosinflux〕、中等活性〔RMA，MiddleActivated〕和全活性〔RA，Activated〕。67在向印制電路板上涂敷焊膏時，助焊劑影響焊膏圖形的外形、厚度及塌落度。普通，采用模板印刷的焊膏，其助焊劑含量不超越10%。在貼放元器件時，助焊劑影響粘度，助焊劑的含量高，粘度就小。留意：68在再流焊過程中，助焊劑決議焊膏的潤濕性、焊點的外形以及焊料球飛濺的程度。焊接完成后，助焊劑殘留物的性質決議采用免清洗、可不清洗、溶劑清洗或水清洗工藝。免清洗焊膏內的助焊劑含量不得超越10%。助焊劑的成分影響焊膏的存儲壽命。69焊膏中助焊劑的主要成分及其作用70〔2〕焊膏的組成和技術要求焊膏是用合金焊料粉末和觸變性助焊劑均勻混合的乳濁液。組成：71對焊膏的技術要求：①合金組分盡量到達共晶溫度特性。②在存儲期間，焊膏的性質堅持不變，合金焊粉與助焊劑不分層。③焊膏的粘度滿足工藝要求，具有良好的觸變性。觸變性，是指膠體物質隨外力作用而改動粘度的特性。72④焊料中合金焊粉的顆粒均勻，微粉少，助焊劑融熔汽化時不會爆裂，保證在再流焊時潤濕性好，減少焊料球的飛濺。涂敷焊膏的不同方法對焊膏粘度的要求73〔3〕常用焊錫膏及選擇根據(jù)市場銷售的焊錫膏種類及適用范圍74選擇根據(jù)：①要根據(jù)電子產(chǎn)品本身的價值和用途選擇焊膏的檔次。②根據(jù)產(chǎn)品的消費流程、印制電路板的制板工藝和元器件的情況來確定焊膏的合金組分：最常用的焊膏合金組分是Sn63Pb37和Sn62Pb36Ag2；焊端或引腳采用鈀金、鈀銀厚膜電極或可焊性差的元器件應該選擇含銀焊膏。75③根據(jù)對印制電路板清潔度的要求以及焊接以后的清洗工藝來選擇焊膏：采用溶劑清洗工藝時，要選用溶劑清洗型焊膏；采用水清洗工藝時，要選用水溶性焊膏；采用免清洗工藝時，要選用不含鹵素和強腐蝕性化合物的免清洗焊膏；焊接BGA、CSP封裝的集成電路，芯片的焊點處難于清洗，應該選用高質量的免清洗含銀焊膏。76④根據(jù)印制電路板和元器件的庫存時間和外表氧化程度選擇不同活性的焊膏。焊接普通SMT產(chǎn)品，采用活性RMA級的焊膏；高可靠性、航天和軍工電子產(chǎn)品，可以選擇R級活性的焊膏；印制板和元器件存放的時間長，外表氧化嚴重的，應該采用RA級活性的焊膏，焊接以后要清洗。77⑤根據(jù)電路板的組裝密度選擇不同合金焊粉粒度的焊膏，焊接窄間距焊盤和引腳的電路板，要采用粒度3型〔20-45μm〕的焊膏。⑥根據(jù)在電路板上涂敷焊膏的方法和組裝密度選擇不同粘度的焊膏，高密度印刷工藝要求焊膏的粘度高，手工滴涂要求焊膏的粘度低。78〔4〕焊膏管理與運用的本卷須知①焊膏通常應該保管在5-10℃的低溫環(huán)境下，可以儲存在電冰箱的冷藏室內。②普通應該在運用的前一天從冰箱中取出焊膏。③察看錫膏，假設外表變硬或有助焊劑析出，必需進展特殊處置，否那么不能運用。④運用時取出焊膏后，應該蓋好容器蓋，防止助焊劑揮發(fā)。79⑤涂敷焊膏和貼裝元器件時，操作者應該戴手套，防止污染電路板。⑥如涂敷不準確，必需擦洗掉焊膏再重新涂敷。擦洗免清洗焊膏不得運用酒精。⑦印好焊膏的電路板要及時貼裝元器件，盡量在4小時內完成再流焊。⑧免清洗焊膏原那么上不允許回收運用。⑨再流焊的電路板，需求清洗的應該在當天完成清洗，防止焊錫膏的殘留物對電路產(chǎn)生腐蝕。803.3.5阻焊劑阻焊劑的作用在焊接時可將不需求焊接的部位涂上阻焊劑維護起來，使焊接僅在需求焊接的焊接點上進展。廣泛用于浸焊和波峰焊。阻焊劑的優(yōu)點防止焊錫橋連呵斥短路。使焊點豐滿，減少虛焊，而且有助于節(jié)約焊料。由于板面部分為阻焊劑膜所覆蓋，焊接時板面遭到的熱沖擊小，因此不易起泡、分層。81對阻焊劑的要求粘度適宜，不封網(wǎng)，不潤圖像。在250-270oC的錫焊溫度中經(jīng)過10～25s而不起泡；具有較好的耐溶劑化學藥品性，能經(jīng)受焊前的化學處置,有一定的機械強度，能接受尼龍刷的打磨拋光處置。阻焊劑的種類阻焊劑可分為熱固化型、紫外線光固化型及電子束漫射固化型等幾種。823.3.6無鉛焊料〔1〕鉛及其化合物帶來的污染〔2〕無鉛焊接工藝的提出日本首先研制出無鉛焊料，立法規(guī)定有鉛焊接的終止期限為2003年年底，從2004年開場將不允許含鉛電子產(chǎn)品進口；歐盟2006年在電子產(chǎn)品中限制運用包括鉛在內的有害物質。83〔3〕無鉛焊料的研討與推行①對無鉛焊料的理想化技術要求如下：·無毒性·性能好·兼容性好·資料本錢低無鉛錫絲84②最有能夠替代鉛錫焊料的無毒合金是以錫〔Sn〕為主，添加銀〔Ag〕、鋅〔Zn〕、銅〔Cu〕、銻〔Sb〕、鉍〔Bi〕、銦〔In〕等金屬元素。無鉛焊料的能夠選擇方案：Sn-Ag系焊料Sn-Zn系焊料Sn-Bi系焊料85無鉛波峰焊設備86〔4〕無鉛焊料引發(fā)的新課題①元器件問題②印制電路板問題③助焊劑問題④焊接設備問題⑤工藝流程中的問題⑥廢料回收問題其它常用資料883.4.1粘合劑89SMT所用的粘合劑90(1)SMT工藝對粘合劑的要求對運用于SMT工藝來說，理想的粘合劑應該具有以下性能：化學成分簡單——制造容易；存放期長——不需求冷藏而不易蛻變；良好的填充性能——能填充電路板與元器件之間的間隙；不導電——不會呵斥短路；觸變性好——滴下的輪廓良好，不流動，不會因流動而污染元器件的焊盤；91無腐蝕——不會腐蝕基板或元器件；充分的預固化粘性——能靠粘性從貼裝頭上取下元器件；充分的在固化粘接強度——可以可靠地固定元器件；化學性質穩(wěn)定——與助焊劑和清洗劑不會發(fā)生反響；可鑒別的顏色——適宜于視覺檢查。92⑵從加工操作的角度思索，粘合劑還應該符合的要求有：運用操作方法簡單——點滴、注射、絲網(wǎng)印刷等；容易固化——固化溫度低〔不超越150-180℃，普通≤150℃〕、耗能少、時間短〔≤5s〕；耐高溫——在波峰焊的溫度〔250±5℃〕下不會融化；可修正——在固化以后，用電烙鐵加熱能再次軟化，容易取下元器件。93市場上可以買到的貼片膠有兩大類：(3)SMT工藝常用的粘合劑①環(huán)氧樹脂類貼片膠。熱固化。②聚丙烯類貼片膠熱固化和紫外光照射固化。94SMT工藝常用貼片膠表19596電子安裝小配件〔1〕散熱器97〔2〕焊片常用焊片的外形和尺寸98〔3〕壓片、卡子焊接工具1003.5.1電烙鐵分類及構造按加熱方式分類：有直熱式、感應式等；從功能分：有單用式、兩用式、調溫式、恒溫式等。按烙鐵功率分類：20W、30W、…、500W等；101〔1〕直熱式電烙鐵①內熱式電烙鐵102特點：發(fā)熱快、體積小、分量輕和耗電低103②外熱式電烙鐵104外熱直立式電烙鐵的規(guī)格按功率分有30W、45W、75W、100W、200W、300W等105〔2〕感應式電烙鐵感應式電烙鐵也叫速熱烙鐵，俗稱焊槍。特點：加熱速度快；只需幾秒鐘。對電荷敏感器件，如絕緣柵型MOS電路，不能運用感應式電烙鐵。106〔3〕兩用式電烙鐵一種焊接、拆焊兩用的電烙鐵，又稱吸錫電烙鐵。107〔4〕調溫式電烙鐵108溫控電烙鐵烙鐵架清潔海綿烙鐵架基座電線發(fā)熱器指示燈控溫旋鈕校準旋鈕電源開關烙鐵頭烙鐵手柄主機109調溫電烙鐵：有自動和手動兩種。手動式：將烙鐵接到一個可調電源上，由調壓器上的刻度可調定烙鐵溫度。自動式：靠溫度傳感器監(jiān)測烙鐵頭的溫度，并經(jīng)過放大器將溫度傳感器輸出信號放大，控制調壓電路，到達恒溫目的。110特點：恒溫安裝在烙鐵本體內，中心是裝在烙鐵頭上的強磁體傳感器。升溫快,TIP能在4S內自動升溫到所需的溫度溫度穩(wěn)