電子產品工藝之裝配焊接技術模板

思考題：1、⑴試簡述外表安裝技術產生背景。答：從20世紀50年月半導體器件應用于實際電子整機產品，并在電路中逐步替換傳統(tǒng)電子管開始，到60年月中期，大家針對電子產品普遍存在笨、重、厚、大，速度慢、成效少、性能不穩(wěn)定等問題，不停地向相關方面提出意見，迫切期望電子產品設計、生產廠家能夠實行有效方法，馬上抑制這些弊端。工業(yè)興旺國家電子行業(yè)企業(yè)為了含有競爭實力，使自己產品能夠適適用戶需求，在很短時間內就達成了根底共識——必需對當時電子產品在PCB通孔基板上插裝電子元器件方法進展革命。為此，各國紛紛組織人力、物力和財力，對電子產品存在問題進展針對性攻關。經過一段困難搜尋研制過程，外表安裝技術應運而生了。⑵試簡述外表安裝技術進展簡史。答：外表安裝技術是由組件電路制造技術進展起來。早在1957年，美國就制成被稱為片狀元件〔ChipComponents〕微型電子組件，這種電子組件安裝在印制電路板外表上；20世紀60年月中期，荷蘭飛利浦企業(yè)開發(fā)爭論外表安裝技術〔SMT〕取得成功，引發(fā)世界各興旺國家極大重視；美國很快就將SMT使用在IBM360電子計算機內，稍后，宇航和工業(yè)電子設備也開頭實行SMT；1977年6月，日本松下企業(yè)推出厚度為12.7mm〔0.5英寸、取名叫“Paper”超薄型收音機，引發(fā)轟動效應，當時，松下企業(yè)把其中所用片狀電路組件以“混合微電子電路〔 HIC，HybridMicrocircuit”命名；7年月末，SMT大量進入民用消費類電子產品，并開頭有片狀電路組件商品供給市場。進入80年月以后，由于電子產品制造需要，SMT作為一個型裝配技術在微電子組裝中得到了廣泛應用被稱之為電子工業(yè)裝配革命標志著電子產品裝配技術進入第四代，同時造成電子裝配設備第三次自動化高潮。SMT進展歷經了三個階段：〔1970～1975年〔中國稱為厚膜電路〕生產制造之中。Ⅱ其次階段197～198年〕SM備大量研制開發(fā)出來。Ⅲ第三階段〔1986～現在〕關鍵目標是降低本錢，深入改善電子產品性能-價格比；SMT工藝牢靠性提升。2SMTSMT答：通孔基板式印制板裝配技術〔THT〕，其關鍵特點是在印制板上設計好電路連接導線和安裝孔，將傳統(tǒng)元器件引線穿過電路板上通孔以后，在印制板另一面進展焊接，裝配成所需要電路產品。實行這種方法，由于元器件有引線，當電路密集到肯定程度以后，就無法處理縮小體積問題了。同時，引線間相互靠近造成故障、引線長度引發(fā)干擾也難以排解。外表安裝技術，是指把片狀構造元器件或適合于外表安裝小型化元器件，依據電路要求放置在印制板外表上，用再流焊或波峰焊等焊接工藝裝配起來，組成含有肯定成效電子部件裝配技術。SMT和THT元器件安裝焊接方法區(qū)分圖所表示。外表安裝技術和通孔插裝元器件方法相比，含有以下優(yōu)越性：60％~7090％。60%~90%。⑵信號傳輸速度高。構造緊湊、安裝密度高，在電路板上雙面貼裝時，組裝密度能夠達成5.5~20個焊點/cm2，由于連線短、傳輸延遲小，可實現高速度信號傳輸。同時，愈加耐振動、抗沖擊。這對于電子設備超高速運行含有重大意義。分布參數。⑷有利于自動化生產，提升成品率和生產效率。由于片狀元器件外形尺寸標準化、系列化及焊接條件全都性，使外表安裝技術自動化程度很高。由于焊接過程造成元器件失效將大大降低，提升了牢靠性。升和封裝材料消耗降低，絕大多數SMT元器件封裝本錢已經低于一樣類型、一樣成效THT元器件，隨之而來是SMT元器件銷售價格比THT元器件更低。⑹SMT用整形、打彎、剪短，所以使整個生產過程縮短。一樣成效電路加工本錢低于通孔插裝方法，通常可使生產總本錢降低30~50%。3、試分析外表安裝元器件有哪些顯著特點。答：外表安裝元器件也稱作貼片式元器件或片狀元器件，它有兩個顯著特點：⑴在SMT元器件電極上，有些焊端完全沒有引線，有些只有很短小引線；相鄰電極之間距離比傳統(tǒng)雙列直插式集成電路引線間距〔2.54mm〕小很多，現在引腳中心間距最小已經達成0.3mm。在集成度一樣狀況下，SMT元器件體積比傳統(tǒng)元器件小很多；或說，和一樣體積傳統(tǒng)電路芯片比較，SMT元器件集成度提升了很多倍。⑵SMT元器件直接貼裝在印制電路板外表，將電極焊接在和元器件同一面焊盤上。這么，通孔四周沒有焊盤，使印制電路板布線密度大大提升。4SMC321〔120〕252100〕→080〕→160060〕100040〕060〔020。⑵試寫出以下SMC〔毫米〕：1206、0805、0603、0402W=0.3mm；0402：L=0.4mm，W=0.2mm。⑶試說明以下SMC3216C3216R。3216C32163216R3216系列電阻器⑷試寫出常見經典SMC答：以下表：系列型號321616081005阻值范圍〔Ω〕0.39~10M2.2~10M1~10M10~10M許可偏差〔％〕±1，±2，±5±1，±2，±5±2，±5±2，±5額定功率〔W〕1/4，1/81/101/161/16最大工作電壓〔V〕2001505050工作溫度范圍/額定溫度〔℃〕-55~+125/7055~+125/70-55~+125/70-55~+125/70答：片狀元器件能夠用三種包裝形式供給應用戶：散裝、管狀料斗和盤狀紙編帶。SMD有源器件從二端到六端器件成效。〔答案略〕SMD集成電路封裝形式。并留意搜集消滅封裝形式。答：⑴SO〔ShortOut-line〕封裝——引線比較少小規(guī)模集成電路大多實行這種小型封裝。⑵QFP〔QuadFlatPackage〕封裝——矩形四邊全部有電極引腳SMD集成電路叫做QFP封裝，其中PQFP〔PlasticQFP〕封裝芯片四角有突出〔角耳〕，薄形TQFP封裝厚度已經降到1.0mm或0.5mm。QFP封裝也實行翼形電極引腳外形。⑶LCC〔LeadlessCeramicChipCarrieSM芯片被封裝在陶瓷載體上，無引線電極焊端排列在封裝底面上四邊，電極數目為18~156個，間距1.27mm。⑷PLCC〔PlasticLeadedChipCarrier〕封裝——這也是一個集成電路矩形封裝，它引腳向內鉤回，叫做鉤形〔J形〕電極，電極引腳數目為16~84個，間距為1.27mm。5DIP封裝構造含有哪些特點？有哪些構造形式？答：雙列直插封裝〔DIP〕構造含有以下特點：⑴適合在印制電路板上通孔插裝；⑵輕易進展印制電路板設計布線；⑶安裝操作便利。DIP封裝有很多個構造形式，比方多層/單層陶瓷雙列直插式、引線框架式〔包含玻璃陶瓷封接式、塑料包封構造式、陶瓷低熔玻璃封裝式〕等。QFP、BGA、CSP、MCM等封裝方法各自特點。答：QFP封裝芯片通常全部是大規(guī)模集成電路，在商品化QFP芯片中，電極引腳數目最少有20腳，最多可能達成300腳以上，引腳間距最小是0.4mm〔最小極限是0.3mm〕，最大是1.27mm。BGA封裝最大優(yōu)點是I/O電極引腳間距大，經典間距為1.0、1.27和1.5mm〔英制為40、50和60mil〕，貼裝公差為0.3mmBGABGA尺寸比一樣成效QFP要小得多，有利于PCB組裝密度提升。實行BGA善了組件電氣性能和熱性能；另外，焊料球高度外表張力造成再流焊時器件自校準效應，這使貼裝操作簡潔易行，降低了精度要求，貼裝失誤率大幅度下降，顯著提升了組裝牢靠性。CSP：19947月，日本三菱電氣企業(yè)爭論出一個封裝構造，封裝外形尺寸只比裸芯片稍大一點，芯片面積/封裝面積=1:1.1。也能夠說，單個IC芯片有多大，它封裝尺寸就多大。這種封裝形式被命名為芯片尺寸封裝CSChipSizePackage或ChipScalePackagCSP封裝含有以下特點：?滿足大規(guī)模集成電路引腳不停增加需要；?處理了集成電路裸芯片不能進展溝通參數測試和老化篩選問題；?封裝面積縮小到BGA1/4~1/10，信號傳輸延遲時間縮到極短。MCM封裝：最近，一個封裝方法正在研制過程中：在還不能實現把多個芯片集成到單一芯片上、達成更高集成度之前，能夠將高集成度、高性能、高牢靠CSP芯片和專用集成電路芯片組合在高密度多層互聯基板上，封裝成為含有多種完整成效電子組件、子系統(tǒng)或系統(tǒng)。能夠把這種封裝方〔MCMultiChip它將對現代計算機、自動化、通信等領域產生重大影響。MCM有以下特點：?集成度高，通常是LSI/VLSI器件，MCM封裝使電信號延遲時間縮短，易于實現傳輸高速化。?MCM封裝基板有三種類型：第一個是環(huán)氧樹脂PCB基板，安裝密度低，本錢也比較低；其次種由周密多層布線陶瓷燒結基板組成，已經用厚膜工藝把電阻等元件制作在板上，安裝密度比較高，本錢也高；第三種是實行半導體工藝和薄膜工藝制造半導體硅片多層基板。MCM>4層，I/O引腳數>10020%以上。MCM能有效縮小電子整機和組件產品尺寸，通常能使體積減小1/4，重量減輕1/3。?牢靠性大大提升。6SMT裝配方案及其特點。答：⑴第一個裝配構造：全部實行外表安裝印制板上沒有通孔插裝元器件，多種SMD和SMC被貼裝在電路板一面或兩側。⑵其次種裝配構造：雙面混合安裝在印制電路板A面〔也稱“元件面”〕上，現有通孔插裝元器件，又有多種SMT元器件；在印制板B面〔也稱“焊接面”〕上，只裝配體積較小SMD晶體管和SMC元件。⑶第三種裝配構造：兩面分別安裝在印制板A面上只安裝通孔插裝元器件，而小型SMT元器件貼裝在印制板B面上。第一個裝配構造能夠充分表現出SMT技術優(yōu)勢，這種印制電路板最終將會價格最廉價、體積最小。但很多教授仍舊認為，后兩種混合裝配印制板也含有很好前景，由于它們不僅發(fā)揮了SMT從印制電路板裝配焊接工藝來看，第三種裝配構造除了要使用貼片膠把SMT元器件粘貼在印制板上以外，其它和傳統(tǒng)通孔插裝方法區(qū)分不大，尤其是能夠利用現在已經比較普及波峰焊設備進展焊接，工藝技術上也比較成熟；而前兩種裝配構造通常全部需要添加再流焊設備。SMT印制板波峰焊接工藝步驟。答：SMT印制板再流焊工藝步驟。答：答：在再流焊工藝中，將焊料施放在焊接部位關鍵方法有焊膏法、預敷焊料法和預形成焊料法。PCB板焊盤圖形上，是再流焊工藝中最常見方法。焊膏涂敷方法有兩種：注射滴涂法和印刷涂敷法。注射滴涂法關鍵應用在產品研制或小批量產品生產中，能夠手工操作，速度慢、精度低但敏捷性高。印刷涂敷法又分直接印刷法〔也叫模板漏印法或漏板印刷法〕和非接觸印刷法〔也叫絲網印刷法〕兩種類型，直接印刷法是現在高級設備廣泛應用方法。②預敷焊料法：預敷焊料法也是再流焊工藝中常常使用施放焊料方法。在一些應用場所，PCB板焊盤上。在窄間距器件組裝中，實行電鍍法預敷焊料是比較適宜，但電鍍法焊料鍍層厚度不夠穩(wěn)定，需要在電鍍焊料后再進展一次熔融。經過這么處理，能夠取得穩(wěn)定焊料層。③預形成焊料法：預形成焊料是將焊料制成多種外形，如片狀、棒狀、微小球狀等預先成形焊料，焊料中可含有助焊劑。這種形式焊料關鍵用于半導體芯片鍵合局部、扁平封裝器件焊接工藝中。7SMT中元器件貼片機關鍵構造。答：貼片機根底構造包含設備本體、片狀元器件供給系統(tǒng)、印制板傳送和定位裝置、貼裝頭及其驅動定位裝置、貼裝工具〔吸嘴〕、計算機掌握系統(tǒng)等。貼片機設備本體是用來安裝和支撐貼裝機底座，通常實行質量大、振動小、有利于確保設備精度鑄鐵件制造。貼裝頭也叫吸－放頭，是貼裝機上最簡單、最關鍵局部，它相當于機械手，它動作由拾取－貼放和移動－定位兩種模式組成。第貼裝前，將多種類型供料裝置分別安裝到對應供料器支架上。伴隨貼裝進程，裝載著多個不一樣元器件散裝料倉水平旋轉，把馬上貼裝那種元器件轉到料倉門下方，便于貼裝頭拾取電路板定位系統(tǒng)能夠簡化為一個固定了電路板X-Y二維平面移開工作臺。計算機掌握系統(tǒng)是指揮貼片機進展正確有序操作關鍵，現在大多數貼片機計算機掌握系統(tǒng)實行Windows界面。能夠經過高級語言軟件或硬件開關，在線或離線編制計算機程序并自動進展優(yōu)化，掌握貼片機自開工作步驟。答：貼片機有四種類型：次序式、同時式、流水作業(yè)式和次序－同時式。次序式貼裝機是由單個貼裝頭次序地拾取多種片狀元器件，固定在工作臺上電路板，由計算機進展掌握作X-Y方向上移動，使板上貼裝元器件位置恰在貼裝頭下面。同時式貼裝機，也叫多貼裝頭貼片機，是指它有多個貼裝頭，分別從供料系統(tǒng)中拾取不一樣元器件，同時把它們貼放到電路基板不一樣位置上。流水作業(yè)式貼裝機，是指由多個貼裝頭組合而成流水線式機型，每個貼裝頭負責貼裝一個或在電路板上某一部位元器件，見圖6.25(a)。這種機型適適用于元器件數量較少小型電路。次序－同時式貼裝機，則是次序式和同時式兩種機型成效組合。片狀元器件放置位置，能夠經過電路板作X-Y方向上移動或貼裝頭作X-Y施掌握?！操N片高度〕適度性。⑴元器件類型、型號、標稱值和極性等特征標識，全部應當符合產品裝配圖和明細表要求。②貼裝元器件焊端或引腳上大于1/2厚度要浸入焊膏，通常元器件貼片時，焊膏擠出量應小于0.2mm；窄間距元器件焊膏擠出量應小于0.1mm。元器件焊端或引腳均應當盡可能和焊盤圖形對齊、居中。由于再流焊時自定位效應，元器件貼裝位置許可肯定偏差。⑶元器件貼裝壓力〔貼片高度〕元器件貼裝壓力要適宜，假設壓力過小，元器件焊端或引腳就會浮放在焊錫膏外表，使焊錫膏不能粘住元器件，在傳送和再流焊過程中可能會產生位置移動。同時也會造成器件滑動偏移，嚴峻時會損壞器件。SMT在中國進展水平，應選擇何種貼片機？答：在選購貼片機時，必需考慮其貼裝速度、貼裝精度、反復精度、送料方法和送料容量等指標，使它既符合目前產品要求，又能適應近期進展需要。假設對貼片機性能有比較深入了解，電路，則能夠選購一臺多貼裝頭貼片機；假設還要貼裝引腳密度更高PLCC/QFP器件，就應中選購一臺含有視覺識別系統(tǒng)貼片機和一臺用來貼裝片狀阻容元件一般貼片機，協作起來使用。供料系統(tǒng)能夠依據使用片狀元器件種類來選定，盡可能實行盤狀紙帶式包裝，便利提升貼片機工作效率。假設企業(yè)生產SMT電子產品剛剛起步，應中選擇一個由主機加上很多項選擇件組成中、小型貼片機系統(tǒng)。主機根底性能好，價格不太高，能夠依據需要選購多個附件，組成適應不一樣產品需要多成效貼片機。SMT修理工作站配置及用途。答：對實行SMT工藝電路板進展修理，或對品種轉變多而批量不大產品進展生產時候，SMT修理工作站能夠發(fā)揮很好作用。修理工作站實際是一個小型化貼片機和焊接設備組合裝置，但貼裝、焊接片狀元器件速度比較慢。大多修理工作站裝備了高區(qū)分率光學檢測系統(tǒng)和圖像采集系統(tǒng)，操作者能夠從監(jiān)視器屏幕上看到放大電路焊盤和元器件電極圖像，使元器件能夠高精度地定位貼裝。高級修理工作站甚至有兩個以上攝像鏡頭，能夠把從不一樣角度攝取畫面疊加在屏幕上。操作者能夠看著屏幕認真調整貼裝頭，讓兩幅畫面完全重合，實現多引腳SOJ、PLCC、QFP、BGA、CSP等器件在電路板上正確定位。SMT修理工作站全部備有和多種元器件規(guī)格相配紅外線加熱爐、電熱工具或熱風焊槍，不僅能夠用來拆焊那些需要更換元器件，還能熔融焊料，把貼裝元器件焊接上去。SMT裝配過程中粘合劑涂敷工序在工藝步驟中位序。答：SMT裝配有兩種焊接工藝，在不一樣工藝中，粘合劑涂敷工序在工藝步驟中位序不一樣，下面把兩種工藝步驟全部畫出來，能夠清楚看到粘合劑涂敷工序在工藝步驟中位序。SMTSMT8SMT實行哪些型波峰焊接技術？答：①氣泡遮擋效應。在焊接過程中，助焊劑或SMT元器件粘貼劑受熱分解所產生氣泡不易排出，遮擋在焊點上，可能造成焊料無法接觸焊接面而形成漏焊；② 陰影效應。印制板在焊料熔液波峰上經過時，較高SMT元器件對它后面或相鄰較矮SMT元器件四周死角產生阻擋，形成陰影區(qū)，使焊料無法在焊接面上漫流而造成漏焊或焊接不良。

為抑制這些SMT焊接缺點，除了實行再流焊等焊接方法以外，已經研制出很多型或改善型波峰焊設備，有效地排解了原有缺點，制造出空心波、組合空心波、紊亂波、旋轉波等波峰形式。型波峰焊機按波峰形式分類，能夠分為單峰、雙峰、三峰和復合峰四種波峰焊機。答：雙波峰焊機是SMTTHT＋SMT器件電路板。雙波峰焊機焊料波型圖所表示，使用這種設備焊接印制電路板時，THT元器件要實行“短腳插焊”工藝。電路板焊接面要經過兩個熔融鉛錫焊料形成波峰：這兩個焊料波峰形式不一樣，最常見波型組合是“紊亂波”＋“寬平波常見；焊料熔液溫度、波峰高度和外形、電路板經過波峰時間和速度這些工藝參數，全部能夠經過計算機伺服掌握系統(tǒng)進展調整?！た招牟櫭剂x，空心波特點是在熔融鉛錫焊料噴嘴出口設置了指針形調整桿，讓焊料熔液從噴嘴兩邊對稱窄縫中均勻地噴流出來，使兩個波峰中部形成一個空心區(qū)域，而且兩邊焊料熔液噴流方向相反。由于空心波伯努利效應BernoulliEffec，一個流體動力學效應，它波峰不會將元器件推離基板，相反使元器件貼向基板?？招牟úㄐ蜆嬙?，能夠從不一樣方向消退元器件陰影效應，有極強填充死角、消退橋接效果。它能夠焊接SMT元器件和引線元器件混合裝配印制電路板，尤其適合焊接微小元器件，即使是在焊盤間距為0.2mm高密度PCB上，也不會產生橋接?？招牟ê噶先垡簢娏餍纬刹ㄖ　⒔孛娣e小，使PCB基板和焊料熔液接觸面減小，不僅有利于助焊劑熱分解氣體排放，抑制了氣體遮擋效應，還降低了印制板吸取熱量，降低了元器件損壞概率?！の蓙y波在雙波峰焊接機中，用一塊多孔平板去替換空心波噴口指針形調整桿，就能夠取得由假設干個小子波組成紊亂波?？雌饋硐衿矫嬗咳莆蓙y波，也能很好地抑制通常波峰焊遮擋效應和陰影效應。·寬平波在焊料噴嘴出口處安裝了擴展器，熔融鉛錫熔液從傾斜噴嘴噴流出來，形成偏向寬平波〔也叫片波。逆著印制板前進方向寬平波流速較大，對電路板有很好擦洗作用；在設置擴展器一側，熔液波面寬而平，流速較小，使焊接對象能夠取得很好后熱效應，起到修整焊接面、消退橋接和拉尖、飽滿焊點輪廓效果。答：在設備隧道式爐膛內，通電陶瓷發(fā)燒板〔或石英發(fā)燒管〕輻射出遠紅外線，熱風機使熱空氣對流均勻，讓電路板隨傳動機構直線勻速進入爐膛，次序經過預熱、焊接和冷卻三個溫區(qū)。在預熱區(qū)里，PCB在100~160℃溫度下均勻預熱2~3min，焊膏中低沸點溶劑和抗氧化劑揮發(fā)，化成煙氣排出；同時，焊膏中助焊劑浸潤焊接對象，焊膏軟化塌落，掩蓋了焊盤和元器件焊端或引腳，使它們和氧氣隔離；而且，電路板和元器件得到充分預熱，以免它們進入焊接區(qū)因溫度突然上升而損壞。在焊接區(qū)，溫度快速上升，比焊料合金熔點高20~50℃，漏印在印制板焊盤上膏狀焊料在熱空氣中再次熔融，浸潤焊接面，時間大約30~90s。當焊接對象從爐膛內冷卻區(qū)經過，使焊料冷卻凝固以后，全部焊點同時完成焊接。以下圖是紅外線再流焊機外觀和工作原理示意圖。紅外線再流焊技術關鍵點是速度和溫度曲線掌握，二者合理匹配。答：