《電子技能實訓(xùn)教程》課件第3章

第3章電子焊接工藝和制板技術(shù)3.1元器件引腳成形和連接導(dǎo)線端頭處理技術(shù)3.2搪錫方法和技術(shù)要求3.3手工焊接技術(shù)3.4制作印制電路板3.5表面組裝技術(shù)簡介本章學(xué)習(xí)內(nèi)容與目標(biāo)：

(1)了解表面組裝技術(shù)的基本原理，組裝技術(shù)所應(yīng)用的波峰焊、再流焊的工作過程；

(2)掌握元器件引腳成形、導(dǎo)線端頭處理以及焊前上錫的操作方法、注意事項和印制電路板的設(shè)計、制作方法；

(3)熟練掌握通過合理選用焊接工具、焊接材料進(jìn)行手工焊接的方法；

(4)熟悉電路板的裝配方法及工藝要求。

【基礎(chǔ)知識與技能準(zhǔn)備】

在元器件安裝和焊接之前，要根據(jù)實際情況把元器件引腳處理成合適的形狀；同樣，各種連接導(dǎo)線也要在焊接之前對端頭進(jìn)行剝除絕緣層及整形處理。3.1元器件引腳成形和連接導(dǎo)線端頭處理技術(shù)3.1.1引腳成形方法和技術(shù)要求

1．手工整形

手工整形工具主要有鑷子和尖嘴鉗，基本步驟及圖示如表3-1-1所示。

表3-1-1用鑷子進(jìn)行引腳成形的步驟及圖示

2．專用整形設(shè)備

在大批量生產(chǎn)中，引腳成形全是用專用設(shè)備來完成的，如集成電路引腳成形專用設(shè)備、電阻引腳成形專用設(shè)備等，詳細(xì)介紹如表3-1-2所示。

表3-1-2引腳成形專用設(shè)備3．引腳成形的技術(shù)要求

(1)引腳成形后，元器件本身不能受傷，不可以出現(xiàn)模印、壓痕和裂紋。

(2)引腳成形后，引腳直徑的減小或變形不可以超過原來的10%。

(3)若引腳上有焊點，則在焊點和元器件之間不準(zhǔn)有彎曲點，焊點到彎曲點之間應(yīng)保持2

mm以上的間距。

(4)通常各種元器件的引腳尺寸都有不同的基本要求，如表3-1-3所示。

表3-1-3引腳成形標(biāo)準(zhǔn)尺寸

表3-1-3引腳成形標(biāo)準(zhǔn)尺寸3.1.2導(dǎo)線和屏蔽線端頭處理

1．導(dǎo)線的種類

常用連接導(dǎo)線有三類：單股線、多股線和屏蔽線(同軸電纜)，其外形如表3-1-4所示。

表3-1-4連接導(dǎo)線種類及圖例2．單股線與多股線的處理方法

單股線與多股線的處理步驟及圖示如表3-1-5所示。表3-1-5單股線與多股線的處理方法3．屏蔽線端頭的處理方法

屏蔽線端頭的處理步驟及圖示如表3-1-6所示。

表3-1-6屏蔽線端頭的處理方法3.1.3元器件成形、導(dǎo)線處理注意事項

1．安裝方式

電子元器件成形的安裝方式圖示及說明如表3-1-7所示。

表3-1-7安裝方式2．標(biāo)記朝向

引腳成形、安裝以后，元器件的標(biāo)記朝向如表3-1-8所示。

表3-1-8標(biāo)記朝向3．引腳彎折處理

當(dāng)安裝、焊接固定元件時，為防止元件掉出來應(yīng)折彎引腳，并且要注意整形效果。具體操作如圖3-1-1所示。圖3-1-1引腳折彎處理操作示例元件掉出來

4．安裝時注意事宜

在安裝時，不要用手直接觸碰元器件引腳和印制板上的焊盤。

【基礎(chǔ)知識與技能準(zhǔn)備】

搪錫是指在元器件引腳、導(dǎo)線端頭以及初次使用的烙鐵頭上均勻地熔上一層錫，待錫冷卻后能起到防止斷絲、方便連接和連接可靠的作用。如果焊接前不搪錫，則很容易造成虛焊。搪錫工具有電烙鐵、搪錫鍋和超聲波搪錫儀等，如表3-2-1所示。3.2搪錫方法和技術(shù)要求

表3-2-1搪錫工具圖例及說明3.2.1烙鐵頭搪錫

電烙鐵可以作為搪錫工具，但它在第一次使用時，也要被搪錫。具體方法是烙鐵通電后，不斷將烙鐵頭在烙鐵架的海綿上擦拭，去掉表面污漬，然后加焊錫絲上錫，再將烙鐵頭在海綿上擦拭，再加焊錫絲上錫，反復(fù)多次，直至烙鐵頭掛滿焊錫為止。3.2.2導(dǎo)線搪錫

導(dǎo)線的搪錫步驟如下：

(1)根據(jù)需要，剝除一定長度導(dǎo)線的絕緣層，露出原金屬芯。

(2)在烙鐵架內(nèi)熔較多的松香和焊錫。

(3)將導(dǎo)線前端的金屬部分和已達(dá)到正常焊接溫度的烙鐵同時放入烙鐵架內(nèi)。

(4)將金屬部分的前端在已熔的焊錫內(nèi)用烙鐵頭壓住打磨一定時間。

搪錫后的導(dǎo)線端頭應(yīng)有1

mm的距離，表面應(yīng)光滑明亮，無毛刺，焊料層均勻，無殘剩，不能出現(xiàn)燭心效應(yīng)。搪錫效果如表3-2-2所示。

表3-2-2導(dǎo)線搪錫效果3.2.3元器件的引腳搪錫

如果元器件長期裸露在空氣中，會因引腳表面附有灰塵、雜質(zhì)而氧化，使得可焊性變差。為保證焊接質(zhì)量，必須在焊前對引腳進(jìn)行如下搪錫處理：

(1)用小刀或鋒利的工具，沿引線方向，在距離引線根部2～4

mm處向外刮雜質(zhì)及氧化物等，邊刮邊轉(zhuǎn)動引線，直至刮凈為止。

(2)在烙鐵架內(nèi)熔較多的松香和焊錫。

(3)將元器件的引腳和已達(dá)到正常焊接溫度的烙鐵同時放到烙鐵架內(nèi)。

(4)將元器件的引腳在已熔的焊錫內(nèi)用烙鐵頭壓住打磨，并持續(xù)一定時間。注意事項：

(1)搪錫后，錫層和元器件主體應(yīng)有2

mm以上的距離，另外表面要光滑，無毛刺，錫層均勻、無殘剩。

(2)搪錫后的元器件外觀無損傷，標(biāo)志清晰。不可損傷未搪錫的部分。

(3)如果引腳有銹跡，最好不要用普通砂布使勁打磨，否則更難上錫。正確的方法是用細(xì)砂紙輕磨兩下，再用蘸有大錫球的烙鐵在烙鐵架內(nèi)打磨引腳。

(4)如果引腳只有少數(shù)部位能上錫，則這種元器件不能安裝。

(5)新元件一般不需要搪錫。3.2.4印制板搪錫

如果印制板上有阻焊層或焊接面有污跡、銹跡等，則需要對其進(jìn)行搪錫，具體操作如下：

(1)先用細(xì)砂紙輕輕打磨印制板，直至露出光亮的銅箔為止。

(2)再用酒精擦拭。

(3)在需要搪錫處熔一些松香。

(4)用蘸有錫球的烙鐵在需要搪錫處打磨直至上好錫。

另外，其他焊接面如果需要搪錫，可以按照印制板搪錫的方法進(jìn)行操作。3.2.5注意事項

在搪錫操作時應(yīng)注意以下事項：

(1)控制好搪錫的溫度和時間，不可對一個元器件連續(xù)長時間搪錫。

(2)去除氧化層或絕緣層后應(yīng)立即搪錫，不要放置太長時間。

(3)如果多次搪錫質(zhì)量依舊不好，應(yīng)停止操作，找出原因后再進(jìn)行搪錫。

3.3.1常用焊接工具及材料

常用的焊接工具有電烙鐵、烙鐵架、吸錫器、鑷子。焊接材料主要有焊錫絲、助焊劑。3.3手工焊接技術(shù)

1．電烙鐵

電烙鐵是電子元器件拆裝時不可缺少的工具。常用的電烙鐵按加熱方式可分為外熱式和內(nèi)熱式兩大類。近年來，隨著焊接技術(shù)的發(fā)展又出現(xiàn)了恒溫式電烙鐵、吸錫式電烙鐵、臺式恒溫電烙鐵、熱風(fēng)吹焊機(jī)等幾種。

1)結(jié)構(gòu)特點和適用范圍

常用電烙鐵的結(jié)構(gòu)特點和適用范圍如表3-3-1所示。

表3-3-1常用電烙鐵的結(jié)構(gòu)特點和適用范圍

2)電烙鐵的選用

(1)電烙鐵選用的基本原則：

①根據(jù)焊點大小來選用。焊點越小，所選的電烙鐵功率就越小；焊點越大，所選的電烙鐵功率就越大。

②根據(jù)被焊接的元器件體積大小來選用。元器件體積越大，其引腳也越粗，焊盤也越大，所用電烙鐵功率也就越大。

③根據(jù)元器件的吸熱大小來選用。有些元件的金屬成份比較多，所以其導(dǎo)熱、散熱的特性也比較好，這時就要用功率大的電烙鐵來焊接。

④根據(jù)焊接面的面積來選用。焊接面的面積越大，其散熱也就越快，因此要用功率大些的電烙鐵。

⑤根據(jù)焊點密度來選用。焊點密度越大，選用的電烙鐵功率就必須越小。

表3-3-2所示是一些特殊元器件所用電烙鐵的選用標(biāo)準(zhǔn)。

(2)各種功率的電烙鐵和其溫度的對應(yīng)關(guān)系如表3-3-3所示。表3-3-2特殊元器件所用電烙鐵的選用標(biāo)準(zhǔn)表3-3-3各種功率電烙鐵和其溫度的對應(yīng)關(guān)系

(3)溫度高低與焊接關(guān)系。電烙鐵的功率越大，熱量就越大，烙鐵頭的溫度也越高。電路焊接一般選用20

W內(nèi)熱式電烙鐵。使用的烙鐵功率過大，溫度容易過高而損壞元器件(一般二、三極管PN結(jié)點溫度超過200℃時就會燒壞)，也可能使印制導(dǎo)線從基板上脫落；使用的烙鐵功率太小，焊錫不能充分熔化，焊劑不能揮發(fā)出來，焊點不光滑、不牢固，易產(chǎn)生虛焊。

3)電烙鐵使用前的檢查

(1)電源線檢查。檢查電源線的絕緣層是否完好無損，以避免觸電。

(2)安全檢查的具體內(nèi)容如表3-3-4所示。

表3-3-4安全檢查內(nèi)容

4)電烙鐵使用時的注意事項

(1)根據(jù)焊接對象合理選用不同類型的電烙鐵。

(2)在使用過程中不要任意敲擊電烙鐵頭，以免損壞。

(3)內(nèi)熱式電烙鐵連接桿鋼管壁厚度只有0.2

mm，不能用鉗子夾，以免損壞。

(4)在使用過程中應(yīng)經(jīng)常維護(hù)，保證烙鐵頭掛上一層薄錫。

(5)電烙鐵不宜長時間通電而不使用，這樣容易使烙鐵芯加速氧化而燒斷，縮短其壽命，同時也會使烙鐵頭因長時間加熱而氧化，甚至被“燒死”，不再“吃錫”。

(6)烙鐵頭“燒死”后，要重新上錫才可焊接。

(7)將烙鐵頭調(diào)節(jié)得越短，烙鐵頭的溫度就越高；恒溫電烙鐵溫度連續(xù)可調(diào)，指向LO時溫度趨低，指向HI時溫度趨高。

2．烙鐵架

烙鐵架的主要作用是支撐和清潔電烙鐵。電烙鐵暫時不用時，一般要將烙鐵放在烙鐵架上，也可以在烙鐵架座內(nèi)放置海綿、松香、焊錫等物品，能對烙鐵頭進(jìn)行清潔和上錫。烙鐵架有圓形、方形兩種，如圖3-3-1所示。

(a)圓形 (b)方形

圖3-3-1烙鐵架

3．焊料

焊料是一種易熔金屬，它使元器件的引腳與印制電路板的焊盤連在一起。錫中加入一定比例的鉛和少量其他金屬，可制成熔點低、流動性好、對元件和導(dǎo)線的附著力強(qiáng)、機(jī)械強(qiáng)度高、導(dǎo)電性好、不易氧化、抗腐蝕性好、焊點光亮美觀的焊料，一般稱焊錫。按加工工藝，焊料可分為普通焊錫條、焊錫絲、焊錫球三種，如表3-3-5所示。

表3-3-5焊料種類及應(yīng)用

4．焊劑

1)助焊劑

助焊劑能溶解并去除金屬表面的氧化物，并在焊接加熱時包圍金屬的表面，使之和空氣隔絕，防止金屬在加熱時氧化；它還可降低熔融焊錫的表面張力，有利于焊錫的浸潤。助焊劑一般可分為無機(jī)助焊劑、有機(jī)酸助焊劑和松香助焊劑，如表3-3-6所示。

表3-3-6助焊劑種類、特點及應(yīng)用

2)阻焊劑

阻焊劑的作用是在焊接過程中，防止焊盤之間的焊錫橋接，提高焊接質(zhì)量和節(jié)約焊料。它也是印制板的永久性保護(hù)層，能起到防潮、防腐蝕、防霉和防機(jī)械擦傷等作用。3.3.2手工焊接技術(shù)

1．焊前準(zhǔn)備

1)常用的焊接工具

電烙鐵、鑷子、剪刀、斜口鉗、尖嘴鉗等。

2)常用的焊接材料

焊料、焊劑、電路板、元器件等。

2．焊接要領(lǐng)

1)電烙鐵的握法

電烙鐵的握法、說明及適用范圍如表3-3-7所示。表3-3-7電烙鐵的握法、說明及適用范圍

2)焊錫絲的拿法

焊錫絲的拿法如表3-3-8所示。表3-3-8焊錫絲的拿法3)五步法焊接

五步法焊接的過程、圖示及說明如表3-3-9所示。

表3-3-9五

步

法

焊

接

4)三步法

初學(xué)者一般采用五步法，在對焊接操作步驟很熟練的情況下，對于印制電路板上的小焊點可以用三步法焊接，即將表3-3-9中過程2、3合為一步，4、5合為一步。但五步法有普遍性，是掌握手工烙鐵焊接的基本方法。特別是各步驟之間停留的時間，對保證焊接質(zhì)量至關(guān)重要，只有通過大量的實踐才能逐漸掌握。

5)焊接溫度控制

在焊接時，焊接溫度要合適。若溫度過低，焊錫流動性差，很容易凝固，則形成虛焊，若溫度過高，將使焊錫流淌，焊點不易存錫，焊劑分解速度加快，使金屬表面加速氧化，并導(dǎo)致印制電路板上的焊盤脫落。尤其在使用天然松香作助焊劑時，錫焊溫度過高，焊面很易氧化脫皮而產(chǎn)生炭化，造成虛焊。3.3.3印制線路板的焊接

1．焊前準(zhǔn)備

(1)熟悉電路的工作原理，必須具備原理圖，清楚裝配方法和工藝，必要時要有裝配圖。

(2)準(zhǔn)備所需的工具、材料。工具包括有：電烙鐵、烙鐵架、斜口鉗、尖嘴鉗、剝線鉗、鑷子、螺絲刀、銼刀、剪刀等。材料包括有：焊料、焊劑、印制板、連接導(dǎo)線等。

(3)檢查元件的型號、數(shù)量及質(zhì)量。

(4)元器件的引線成形。

2．對各種元器件的焊接要求

(1)核對元器件的型號是否符合設(shè)計要求。

(2)用儀表檢查元器件質(zhì)量是否可靠。

(3)各種元器件安裝后的標(biāo)識要便于識讀，并符合閱讀習(xí)慣。

(4)對有極性的元器件，如電解電容、二極管、三極管，辨別極性以后，將元件安裝在印制板相應(yīng)的位置。

(5)對需要加裝散熱片的大功率三極管和大功率集成電路，應(yīng)先將接觸面平整、打磨光滑后按要求加墊絕緣薄膜，再安裝緊固。

(6)焊接時間要合適，焊接時可用鑷子夾住引腳，以利散熱。

(7)焊完后，在路檢查元件的性能是否出現(xiàn)明顯變化。

(8)對于集成電路(IC)，找出集成電路第1腳位置后，準(zhǔn)確安裝好集成電路，先焊對角線上或邊緣的兩只腳，以使其定位。有時為了更換集成電路方便，只需焊接集成電路插座。

3．導(dǎo)線的連接步驟

(1)先用小刀或剝線鉗按需要剝除絕緣層。

(2)對芯線上錫，如果是多芯線，要將芯線擰成一股以后再上錫。

(3)根據(jù)需要選用插焊、搭焊、鉤焊、繞焊等合適的焊接方法，如圖3-3-2所示。

(a)

(b)

(c)

(d)

圖3-3-2導(dǎo)線的連接方法(a)插焊；(b)搭焊；(c)鉤焊；(d)繞焊

4．拆焊

在調(diào)試、維修過程中，元器件損壞、焊接錯誤時則需要拆焊。若拆焊方法不當(dāng)，往往會損壞元器件、使印制導(dǎo)線斷裂或焊盤脫落。良好的拆焊技術(shù)，既能保證調(diào)試、維修工作順利進(jìn)行，又能避免由于更換器件不得法而增加產(chǎn)品故障率。

1)拆焊工具

常用的拆焊工具如表3-3-10所示。

表3-3-10常用的拆焊工具

2)注意事項

為保證拆焊的順利進(jìn)行，操作時應(yīng)注意以下兩點：

(1)烙鐵頭加熱被拆焊點時，焊料一熔化，應(yīng)及時拆除相應(yīng)的元器件。注意在拆焊過程中，不管元器件的安裝位置如何、是否容易取出，都不要強(qiáng)拉或扭轉(zhuǎn)元器件，以避免損傷印制電路板和其他的元器件。

(2)插裝新元器件之前，必須把焊盤插線孔內(nèi)的焊料清除干凈，否則在插裝新元器件引線時，會造成印制電路板的焊盤翹起。清除焊盤插線孔內(nèi)焊料的方法是：用合適的縫衣針，從印制電路板的非焊盤面插入孔內(nèi)，然后用電烙鐵對準(zhǔn)焊盤插線孔加熱，待焊料熔化時，縫衣針便從孔中穿出，清除了孔內(nèi)焊料。

5．對元件焊接的基本要求

對元件焊接的基本要求主要有以下幾方面：

(1)焊點要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，保證被焊件在受振動或沖擊時不脫落、不松動。不能過多堆積焊料，這樣容易造成虛焊、焊點與焊點之間短路。

(2)焊接可靠，具有良好導(dǎo)電性，必須防止虛焊。虛焊是指焊料與被焊件表面沒有形成合金結(jié)構(gòu)只是簡單地依附在被焊金屬的表面上。各種有缺陷焊點及其原因分析如表3-3-11所示。

表3-3-11焊點缺陷分析

表3-3-11焊點缺陷分析

(3)焊點表面要光滑、清潔、有良好光澤，不應(yīng)有毛刺、空隙、有害殘留物質(zhì)。常見各類不良焊點的圖示及說明如表3-3-12所示。

表3-3-12各類不良焊點的圖示及說明

【基礎(chǔ)知識與技能準(zhǔn)備】

印制電路板(PrintCircuitBoard，PCB)，簡稱印制板，是通過專門工藝，在一定尺寸的絕緣基材敷銅板上，按預(yù)定設(shè)計印制導(dǎo)線和小孔，可在板上實現(xiàn)元器件之間的相互連接。3.4制作印制電路板

3.4.1印制板的基本知識

1．種類

印制板的種類、說明、特點及應(yīng)用如表3-4-1所示。

表3-4-1印制電路板的種類、說明、特點及應(yīng)用

2．材料

印制電路板是在絕緣的基板上，敷以電解銅箔，再經(jīng)熱壓而制成的。目前，我國常用單、雙面板的銅箔厚度為35

μm，國外開始使用18

μm、10

μm和5

μm等超薄銅箔，超薄銅箔具有蝕刻時間短、側(cè)面腐蝕小、易鉆孔和節(jié)約銅材等優(yōu)點。印制電路板的材料、功能、應(yīng)用范圍如表3-4-2所示。

表3-4-2印制電路板的材料、功能、應(yīng)用范圍3．印制電路板的常用名詞

印制電路板的常用名詞及含義如表3-4-3所示。

表3-4-3印制電路板常用名詞及含義3.4.2印制電路板的設(shè)計

印制電路板的設(shè)計是電子產(chǎn)品制作的重要環(huán)節(jié)，這不但關(guān)系到電路在裝配、焊接、調(diào)試和檢修過程中是否方便，而且直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量與電氣性能。對于同一張電路原理圖，其設(shè)計方案具有很大的靈活性、離散性、創(chuàng)造性。

對于初學(xué)者來說，首先就是掌握電路的原理和一些基本布局、布線原則，然后通過大量的實踐，領(lǐng)悟并掌握布局、布線原則，才能不斷提高印制電路板的設(shè)計水平。

1．設(shè)計常用標(biāo)準(zhǔn)

印制電路板設(shè)計的常用標(biāo)準(zhǔn)如表3-4-4所示。表3-4-4印制板設(shè)計的常用標(biāo)準(zhǔn)

2．干擾類型及抑制方法

印制電路板上常見的干擾類型及抑制方法如表3-4-5所示。表3-4-5干擾類型及抑制方法

3．元器件布局

在印制電路板的排版設(shè)計中，元器件的布局至關(guān)重要，它決定了板面的整齊美觀程度和印制導(dǎo)線的長短、數(shù)量，甚至對整機(jī)性能都會造成影響，特別是模擬電路和高頻電路。所以元件布局時應(yīng)遵循以下幾個原則：

(1)在通常情況下，所有元器件均應(yīng)布置在印制電路板的一面，如果需要絕緣，可在元器件與印制電路板之間墊絕緣薄膜或留1～2

mm的間隙。

(2)在條件允許的情況下，盡量使元器件在整個板面上分布均勻、疏密一致。在保證電氣性能的前提下，元器件應(yīng)相互平行或垂直排列，以求整齊、美觀。

(3)重且大的元器件盡量設(shè)計在有電路板固定點的區(qū)域，并降低重心。

(4)發(fā)熱元器件應(yīng)優(yōu)先安排在有利于散熱且遠(yuǎn)離高溫的區(qū)域。

(5)對電磁感應(yīng)敏感的元器件和電磁輻射較強(qiáng)的元器件在布局時應(yīng)避免它們之間相互影響。

4．印制電路板的布線設(shè)計

完成元器件布局之后，接著就是布線設(shè)計。在布線設(shè)計時，如何使布局合理、整齊、美觀，應(yīng)考慮如下幾方面：

1)先設(shè)計公共通路的導(dǎo)線

公共通路導(dǎo)線主要指地線和電源線。這些線要連接每個單元電路，走線距離最長，所以應(yīng)先設(shè)計。

2)按信號流向布線

在設(shè)計導(dǎo)線時，一般按信號的傳輸走向逐步設(shè)計各個單元電路的導(dǎo)線。

3)保持良好的導(dǎo)線形狀

在設(shè)計導(dǎo)線時，良好的導(dǎo)線形狀的主要標(biāo)準(zhǔn)為：導(dǎo)線的長度最短；在導(dǎo)線轉(zhuǎn)彎時要避免出現(xiàn)銳角；焊盤和導(dǎo)線的附著力強(qiáng)；地線和電源線應(yīng)盡量寬一些；除了地線和電源線之外，導(dǎo)線的寬度和線距應(yīng)整齊、均勻、美觀。

4)雙面板布線

雙面板的導(dǎo)線設(shè)計與單面板有較大的區(qū)別：同一層面上的導(dǎo)線方向盡量一致，或者都是水平方向布線或者都是垂直方向布線；元件面的導(dǎo)線與焊接面的導(dǎo)線相互垂直；兩個層面上的導(dǎo)線連接必須通過通孔。

5．印制電路板的設(shè)計步驟和方法

1)確定印制電路板及尺寸

(1)印制電路板的形狀通常與整機(jī)外形有關(guān)，一般采用長方形，其長度比例以3∶2或4∶3為最佳。

(2)印制電路板的尺寸應(yīng)考慮整機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、印制電路板上元器件的數(shù)量、尺寸及安裝排列方式。

2)草圖設(shè)計

版面的四周留出一定的空白間距(一般為5～10

mm)，不設(shè)置焊盤與導(dǎo)線，用來繪制印制電路板的定板孔和各元器件的固定孔。

(1)進(jìn)行元器件布局。用鉛筆畫出各元器件的外形輪廓，注意應(yīng)使元器件輪廓尺寸與實物對應(yīng)，元器件間距要均勻一致，各元器件之間外表距離不能小于1.5

mm。使用較多的小型元器件可不畫出輪廓，如電阻、小電容等，但要做到心中有數(shù)。在元器件布局時還應(yīng)考慮各種干擾及散熱等問題。

(2)確定并標(biāo)出焊盤位置。有精度要求的焊盤要嚴(yán)格按尺寸標(biāo)出，無尺寸要求的焊盤，應(yīng)盡量使元器件排列均勻、整齊。布置焊盤位置時，不要考慮焊盤間距是否一致，而應(yīng)根據(jù)元器件大小形狀而定，最終保證元器件裝配后均勻、整齊、疏密適中。

(3)勾畫印制導(dǎo)線。為簡便起見，只用細(xì)線標(biāo)明導(dǎo)線的走向即路徑，不需要把印制導(dǎo)線按照實際寬度畫出來，但應(yīng)考慮線間的距離，以及地線、電源線等產(chǎn)生的公共阻抗的干擾。在布線時，導(dǎo)線不能交叉，必要時可用跨線。

(4)將鉛筆繪制的草圖反復(fù)核對無誤后，再用繪圖筆重描焊點及印制導(dǎo)線，描好后擦去元器件實物輪廓圖，使草圖清晰明了。

(5)標(biāo)明焊盤尺寸及印制導(dǎo)線的寬度，注明印制電路板的技術(shù)要求。

6．印制板的制作

1)材料的確定

根據(jù)電路的工作頻率及工作環(huán)境來選用不同基材的印制電路板。

2)敷銅板的表面處理

由于加工、儲存等原因，敷銅板的表面會形成一層氧化物，氧化物將影響底圖的復(fù)印，為此在復(fù)印底圖前應(yīng)將敷銅板表面清洗干凈。具體方法是：用水砂紙蘸水打磨，用去污粉擦洗，直到將板面擦亮為止，然后用水沖洗，用布擦凈后即可使用。這里切忌用粗砂紙打磨，否則會使銅箔變薄，且表面不光滑，影響描繪底圖。

3)復(fù)印電路圖

將已經(jīng)繪制完畢的印制電路板圖用復(fù)寫紙復(fù)印在敷銅板的銅箔面上。復(fù)印時最好把復(fù)印紙、印制電路板圖用膠布固定在敷銅板上。復(fù)印完畢后，要認(rèn)真復(fù)查是否有錯漏，復(fù)查后再把印制電路板圖和復(fù)寫紙取下。

4)描圖

仔細(xì)檢查復(fù)印后的印制電路板圖，若無誤后用小沖頭對準(zhǔn)要鉆孔的部位沖上一個小的凹痕，便于以后打孔時不至于偏移位置，隨后便可對復(fù)印痕跡描上防腐蝕劑。防腐蝕劑種類很多，一般業(yè)余制作可采用噴漆或漆片溶液等。這些防腐蝕劑的特點是干得快，圖描完后稍等片刻就能進(jìn)行腐蝕處理，但它們的漆層較薄，在腐蝕工序中，稍有疏忽就容易碰掉漆層。漆片溶液可以自己配制，將1份漆片溶于3份工業(yè)酒精中，完全溶解后再加入少量的甲基紫作為色劑，便可使用了。描圖用的筆，可用小號毛筆，也可用鴨嘴筆，另外還可將描圖液灌在廢舊的注射器中進(jìn)行描制，這種方法既靈活又方便，特別適宜描制較細(xì)的線條。實際使用時，針尖的斜口部分要先用鋼絲鉗剪去，再用挫刀挫光滑。描完后的印制電路板應(yīng)平放，讓描圖液自然干透，同時檢查線條是否有麻點、缺口或斷線，如果有，應(yīng)及時填補(bǔ)、修復(fù)。再用快口尖刀將線條圖形整理一下，使線條光滑、焊盤圓滑。

5)去除廢銅箔

銅箔上所需保留的線路已被防腐蝕劑涂上，剩下的銅箔必須去除。制作方法常用化學(xué)腐蝕法或刀刻法。

(1)化學(xué)腐蝕法。三氯化鐵是腐蝕印制電路板最常用的化學(xué)藥品，溶液濃度一般取35%左右，即用1份三氯化鐵加2份水配制而成。配制時在容器里先放三氯化鐵后放水，并不斷攪拌。盛放腐蝕液的容器應(yīng)是塑料或搪瓷盆，不能使用銅、鐵、鋁等金屬制品，因為三氯化鐵會與這些金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。把要腐蝕的印制電路板浸沒在溶液之中，溶液量控制在銅箔面正好完全被浸沒為限，太少不能很好地腐蝕印制電路板，太多易造成浪費(fèi)。為了加快腐蝕速度，在腐蝕過程中，要不斷晃動容器，或用毛筆在印制電路板上來回地刷洗。如嫌速度還太慢，也可適當(dāng)加大三氯化鐵的濃度，或提高溶液的溫度，但溶液濃度不宜超過50%，溫度不要超過60℃，否則溶液太濃會使銅箔板上需要保存的銅箔從側(cè)面被三氯化鐵腐蝕，而溫度太高會使漆層隆起脫落。

(2)刀刻法。刀刻法即利用鋒利的小刀將銅箔板上不需要的銅箔刻去，這樣可以省去描漆、腐蝕、清洗等工序。但刻制電路時需要小心，否則容易損壞底層的絕緣板和需要保留的線路銅箔。這種方法一般只適用于制作電路比較簡單的印制電路板。

(3)雕刻機(jī)法。雕刻機(jī)法只適用于用軟件設(shè)計的電路圖，將設(shè)計圖輸入雕刻機(jī)，調(diào)整好參數(shù)，啟動后，雕刻機(jī)自動除去廢銅箔，完成電路制作。

6)沖洗

當(dāng)廢銅箔被腐蝕完后，應(yīng)立即將印制電路板取出，用清水沖洗干凈殘存的三氯化鐵，否則殘存的腐蝕液會使銅箔導(dǎo)線的邊緣出現(xiàn)黃色的痕跡。

7)擦去防腐蝕層

制作印制電路板時描在銅箔上的防腐蝕層，經(jīng)過腐蝕工序后依然留在印制電路板上，應(yīng)當(dāng)將其擦掉。如果是噴漆，可用棉花蘸香蕉水或丙酮擦洗；如果是漆片溶液，可采用酒精擦洗；如果缺少這些溶劑，也可用細(xì)砂紙(最好是水磨砂紙)輕輕磨去覆蓋的漆層。

8)鉆孔

按描圖前所沖的凹痕鉆孔，孔徑應(yīng)根據(jù)引腳粗細(xì)而定。如普通電阻、電容、晶體管的安裝孔一般取1～1.3

mm，固定螺釘孔徑取3

mm。鉆孔時，為了鉆出的孔眼光潔、無毛刺，除了要選用鋒利的鉆頭以外，孔徑2

mm以下的，最好采用高速(4000轉(zhuǎn)/min以上)電鉆來鉆孔。如果轉(zhuǎn)速過低，鉆出來的孔眼就會有嚴(yán)重的毛刺。對于直徑在3

mm以上者，轉(zhuǎn)速可略低一些。

9)涂保護(hù)層

腐蝕后留下的銅箔，其表面還需涂上一層保護(hù)層，一是防止導(dǎo)線銅箔日久受潮銹蝕，二是便于在銅箔上焊接，保證良好的導(dǎo)電性能。常用的保護(hù)層有松香涂層和鍍銀層。無論涂哪種保護(hù)層，印制電路板上的銅箔都必須先做清潔處理，處理方法與前述第一步相同，清潔后晾干，即可涂上保護(hù)層。

(1)涂松香層。先配制松香酒精溶液，將2份松香研碎后放入一份純酒精中(濃度在90%以上)，蓋緊蓋子擱置一天，然后將松香酒精溶液涂在焊接面，待溶液中的酒精自然揮發(fā)后，印制電路板上就會留下一層黃色透明的松香保護(hù)層。

(2)涂銀層。在盆中倒入硝酸銀溶液，印制電路板浸沒在溶液中，10分鐘后即可在導(dǎo)線銅箔表面均勻地留下銀層。用清水沖洗晾干后就可以使用了。

7．業(yè)余制板

除了以上的制板方法外，業(yè)余制板法還有雕刻法、帖圖法、手工描繪法、油印法、熱轉(zhuǎn)印法、熱熔塑膜制板法等。

3.5.1表面組裝技術(shù)的基本操作過程

表面組裝技術(shù)(SurfaceMountTechnolog，SMT)是將表面貼裝元器件(無引腳或短引腳的元器件)貼、焊到印制電路表面規(guī)定位置上的電子裝聯(lián)技術(shù)，所用的印制電路板無需鉆插裝孔。具體地說，就是首先在印制電路板的焊盤上涂布焊錫膏，再將表面貼裝元件準(zhǔn)確地放到涂有焊錫膏的焊盤上，通過加熱印制電路板直至焊錫膏熔化，冷卻后便實現(xiàn)了元器件與印制電路板之間的互連。3.5表面組裝技術(shù)簡介從廣義上講，表面組裝技術(shù)包含了片式元器件、表面組裝設(shè)備、表面組裝工藝；組裝技術(shù)即大生產(chǎn)技術(shù)，它把先進(jìn)的信息技術(shù)轉(zhuǎn)化為實際的、可供人們使用的電子產(chǎn)品，因此，表面組裝技術(shù)和信息產(chǎn)業(yè)是相互依存、相互發(fā)展的，表面組裝技術(shù)已成為信息產(chǎn)業(yè)強(qiáng)有力的基礎(chǔ)。

表面組裝(SMT)生產(chǎn)中普遍采用“無引線或短引線”的元器件，從組裝工藝角度分析，表面組裝和通孔插裝(THT)技術(shù)的根本區(qū)別一是所用元器件、PCB的外形不完全相同；二是前者是“貼裝”，即將元器件貼裝在PCB焊盤表面，而后者則是“插裝”，即將長引腳元器件插入PCB焊盤孔內(nèi)。兩者的對比如表3-5-1所示。

表3-5-1表面組裝與通孔插裝的對比3.5.2表面組裝所用的元器件

表面組裝用的是無引腳元器件，元器件和印制電路板(PCB)表面非常貼近，俗稱“貼片元件”。常見貼片元件的字母簡寫與中文對照如表3-5-2所示。表3-5-2常見貼片元件的字母簡寫與中文對照1．貼片電阻器和電位器

貼片電阻器和電位器的類別、外形及標(biāo)記識別如表3-5-3所示。

表3-5-3貼片電阻器和電位器

表3-5-3貼片電阻器和電位器2．貼片電容和電感器

貼片電容和電感器類別、外形及說明如表3-5-4所示。

表3-5-4貼片電容和電感器3．其他貼片元件

其他貼片元件的類別、外形及說明如表3-5-5所示。表3-5-5其他貼片元件4．貼片半導(dǎo)體器件

貼片半導(dǎo)體器件的類別、外形及說明如表3-5-6所示。

表3-5-6貼片半導(dǎo)體器件3.5.3表面組裝用的印制電路板

將銅箔粘壓在絕緣基板上，并用印制、蝕刻、鉆孔等手段制造出導(dǎo)電圖形和元器件安裝孔，構(gòu)成電氣互連，并保證電子產(chǎn)品的電氣、熱和機(jī)械性能的可靠性，稱為印制電路板，簡稱印制板。

1．基板材料

基板材料的類型、基材及特點如表3-5-7所示。

表3-5-7基板材料2．基材厚度

各種基材的厚度如表3-5-8所示。表3-5-8基材厚度3．銅箔的種類及厚度

銅箔的種類按制造方法可分為壓延銅箔和電解銅箔兩種。壓延銅箔要求銅純度高，銅箔彈性好，適用于撓性板、高頻信號板，用字母“W”表示。電解銅箔則用于普通PCB板的制造，純度稍低于壓延法，用字母“E”表示。銅箔常用厚度如表3-5-9所示。

表3-5-9銅箔常用厚度注：1OZ?=?28.35g，1ft2?=0.092?903?04m2。

4．表面安裝印制板

表面安裝印制板簡稱SMB，因為在工藝上是直接將貼片元件貼裝在SMB上，所以其性能要求比插裝印制電路板(PCB)基板性能要求高得多；另外，SMB的設(shè)計、制造工藝也要復(fù)雜得多，許多高新技術(shù)是制造插裝PCB根本不用的技術(shù)。兩者相比，SMB的主要特征有：高密度、小孔徑、CTE(熱膨脹系數(shù))低、耐用高溫性能好、平整度高。3.5.4表面焊接技術(shù)

表面焊接術(shù)主要有再流焊和波峰焊兩類，現(xiàn)對其分別加以介紹。

1．再流焊

再流焊又稱回流焊，它是一種通過重新熔化預(yù)先放置的焊料而形成焊點，焊接過程中不再添加任何額外焊料的焊接方法。再流焊的焊接過程主要包括印刷焊錫膏、貼裝元件、再流焊、清洗四個步驟。

1)印刷焊錫膏

(1)焊錫膏的印刷涉及三項基本內(nèi)容——焊錫膏、模板、印刷機(jī)。這三者之間合理組合對高質(zhì)量地實現(xiàn)焊錫膏的定點，定量分配起著決定作用。三者的作用及特性如表3-5-10所示。

表3-5-10印刷焊錫膏的三項基本內(nèi)容(2)印刷焊錫膏的過程：先將模板窗口與PCB上的焊盤圖形對正，然后在模板上放足量的焊錫膏，開動印刷機(jī)調(diào)節(jié)好相關(guān)參數(shù)，刮刀掃描一次就可以完成，如圖3-5-1所示。圖3-5-1印刷焊錫膏的過程

2)貼裝元件

表面組裝(SMT)生產(chǎn)中的貼片技術(shù)通常是指用一定的方式將片式元器件準(zhǔn)確地貼放到PCB指定的位置上，這個過程英文稱為“PickandPlace”。常用貼片機(jī)如圖3-5-2所示。

3)再流焊

再流焊的焊接機(jī)理是：通過重新熔化預(yù)先放置的焊料而形成焊點，使元器件與線路板之間形成可靠的電氣連接和機(jī)械連接，如圖3-5-3所示。

圖3-5-2貼片機(jī)

圖3-5-3再流焊機(jī)的焊接機(jī)理

4)清洗

通常表面組裝在焊接后，其板面總是存在不同程度的助焊劑殘留物以及其他類型的污染物，如堵孔膠、高溫膠帶的殘留膠、手跡、飛塵等，為了確保其可靠性，需要對其清洗，進(jìn)行清洗對保證電子產(chǎn)品的可靠性有著極其重要的作用。常用的清洗工藝有多種，如沸騰超聲波清洗工藝，是將被清洗的工件浸入超聲槽中，溶劑升溫至沸點，啟動超聲波發(fā)生器，則超聲波發(fā)生器發(fā)出高頻振蕩信號(頻率為25～100

kHz)，通過換能器將高頻波轉(zhuǎn)化為機(jī)械振蕩激勵清洗劑，它會促使清洗劑生成許多小氣泡，小氣泡“爆炸”消失，再生成，循環(huán)不斷，并會產(chǎn)生瞬間高壓，這種現(xiàn)象在超聲清洗中又稱為空化效應(yīng)。這種空化效應(yīng)具有很強(qiáng)的沖擊力和擴(kuò)散作用，有利于清洗劑滲透到SMD底層，以清除底層的污染物，超聲作用后，再用溶劑噴淋沖刷污染物，最后干燥并取出SMA。超聲清洗對彈性觸點元件損害較大。沸騰超聲波的清洗原理如圖3-5-4所示。

圖3-5-4沸騰超聲波的清洗原理

圖3-5-5貼敷貼片膠

2．波峰焊

波峰焊的焊接過程包括涂敷貼片膠、貼裝元件、貼片膠固化、波峰焊、清洗五個步驟。

1)涂敷貼片膠

貼片膠的作用是保證元器件能牢固地粘在PCB上，并在焊接時不會脫落，一旦焊接完成后，它的功能就失去了，但它仍永遠(yuǎn)地保留在PCB上，如圖3-5-5所示。

2)貼裝元件

將片式元器件準(zhǔn)確地貼放到PCB指定的位置上包括拾取和放置兩個動作。在表面組裝技術(shù)時期，由于片式元件比較大，人們用鑷子等簡單工具就可以實現(xiàn)上述動作，為了實現(xiàn)批量生產(chǎn)的需要，現(xiàn)在普遍采用貼片機(jī)實現(xiàn)高速、高精度的元器件貼放。

3)貼片膠固化

當(dāng)完成貼片膠涂布、元器件貼裝兩個工序后，需將PCB板送入固化爐中固化，以避免在運(yùn)輸、焊接過程中出現(xiàn)元器件脫落。通常根據(jù)所采用的膠種不同，其固化方法也不同。常用的固化方法有兩種，一種是熱固化，另一種是光固化。貼片膠的固化效果如圖3-5-6所示。

圖3-5-6貼片膠固化

圖3-5-7波峰焊機(jī)的工作示意圖

4)波峰焊

將熔融的液態(tài)焊料借助泵的作用，在焊料槽液面形成特定形狀的焊料波，將貼裝、插裝了元器件的PCB置于傳送鏈上，經(jīng)某一特定的角度以及一定的浸入深度穿過焊料波峰而實現(xiàn)焊點的焊接過程。波峰焊機(jī)的工作示意如圖3-5-7所示。

5)清洗

清洗的主要對象是除去殘焊劑、殘留物，以防止電路的腐蝕。要達(dá)到理想的清洗效果，不僅要在清洗劑和清洗方法選用上考慮，更要從PCB的設(shè)計開始，以及助焊劑的選用、焊接工藝上進(jìn)行思考。

一、技能訓(xùn)練目標(biāo)

(1)熟練掌握點焊、拖焊的操作方