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第五章装配焊接及电气连接工艺§5.1安装一、安装的基本要求1.保证导通与绝缘的电气性能考虑在震动、长期工作、温度、湿度等自然条件下，电气连接的通与断的可靠性。是安装的核心。机壳接地示例固定电缆示例2.保证机械强度考虑大而重的器件安装的机械强度。示例1示例2示例33.保证传热的要求大功率器件散热器的安装示例：4.安装时的接地与屏蔽目的：消除外界对产品的电磁干扰；消除产品对外界的电磁干扰；减小产品内部的相互电磁干扰。方法：金属屏蔽盒和地可靠连接（焊接或导电衬垫）二、集成电路的安装2.双列直插式集成电路的安装直接在电路板上焊接安装；采用集成电路插座安装；DIP插座的类型。1.金属封装集成电路的安装3.功率器件的安装功率为1W以上的器件（晶体管或功率集成电路）正常使用时都要加装散热器。菱形封装器件的散热器安装塑封器件的散热器的安装二、印制电路板上元器件的安装卧式安装、立式安装1.元器件引线的弯曲成形必须注意以下两点：引线弯曲的最小半径不得小于引线直径的2倍，不能“打死弯”。引线弯曲处距离元器件本体至少在2mm以上。2.元器件的插装在单面印制板上卧式装配时，小功率元器件总是平行地紧贴板面；在双面板上，元器件则可以离开板面约1～2mm。各种元器件的安装，应该使它们的标记朝上，并注意标记的读数方向一致（从左到右或从上到下）。印制电路板上立式装配，适合民用小产品。立式安装时同类元器件高低一致。安装顺序：先小后大，先轻后重，先装耐热的后装怕热的器件。电阻→电容→二级管→三级管→其它元器件等。§5.2焊接技术一、焊接分类与焊接的条件1.焊接的分类：熔焊、压焊、钎焊熔焊是指在焊接过程中，焊件接头加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法，如电弧焊、气焊、激光焊、等离子焊等。压焊是指在焊接过程中，必须对焊件加压力（加热或不加热）完成焊接的方法，如超声波焊、高频焊、电阻焊、脉冲焊、摩擦焊等。钎焊是采用比母材熔点低的金属材料作焊料，将焊件和焊料加热到高于焊料熔点，但低于母材熔点的温度，利用液态焊料润湿母材，填充接头间隙，并与母材相互扩散形成合金层，实现连接焊件的方法。（锡焊是钎焊的一种，应用于电子产品的制造中）2.锡焊必须具备的条件焊件应具有良好的可焊性；焊件表面必须清洁；要使用合适的焊剂；要加热到适当的温度；合适的焊接时间。3.锡焊机理◆焊料对焊件的浸润熔化成液态的焊料，借助于毛细引力沿着间隙向焊接表面扩散，形成对焊件的浸润。θ90焊料不浸润焊件θ=90焊料润湿性能不好θ90焊料的浸润性较好◆扩散浸润是熔融焊料在被焊面上的扩散，伴随着表面扩散，同时还发生液态和固态金属间的相互扩散。锡铅焊料中的铅原子只参与表面扩散，不向内部扩散，而锡原子和铜原子则相互扩散，正是由于扩散作用，形成了焊料和焊件之间的牢固结合。◆结合层由于焊料和焊件金属的相互扩散，在两种金属交界面上形成的是结合层多种组织。如锡铅焊料焊接铜件，在结合层中既有晶内扩散形成的共晶合金，又有两种金属生成的金属间的化合物，如Cu2Sn、Cu6Sn5等。结合层的厚度因焊接温度、时间不同而异，一般在1.2~10μm之间。如果没有形成结合层，仅仅是焊料堆积在母材上，则称为虚焊。二、焊接前的准备1.可焊性处理---镀锡镀锡：液态焊锡对被焊金属表面浸润，形成一层既不同于被焊金属，又不同于焊锡的结合层。这一结合层将焊锡同待焊金属这两种性能、成份都不同的材料牢固地结合起来。镀锡的要求：待镀面应清洁加热温度要足够要使用有效的焊剂镀锡的方法：①手工电烙铁镀锡电烙铁手工镀锡是指直接使用电烙铁对电子元器件的引线进行镀锡。多股导线镀锡时，要先剥去绝缘层，并将多股导线拧紧，然后在进行镀锡。②锡锅镀锡锡锅构造简单，一般由锡液容器和电炉组成。锡液容器由2mm～3mm的铁板制成。镀锡虽然是手工操作，但可以多人同时使用，效率高，适用于批量生产。③超声波镀锡利用超声波在熔融锡中的空化作用，将各种金属引线表面的氧化层和污物清除干净，而在清除氧化物和污物的过程中，锡就自然地附在引线表面上，完成了镀锡过程。超声波镀锡的优点是不需要化学焊剂，可节省大量焊剂和松香，避免了焊剂对元器件引线的侵蚀作用，且镀锡质量高、速度快，是目前较为理想的镀锡设备。三、手工焊接技术焊接的四个要素（4M）材料Material；工具Machine；方式、方法Method；操作者Man；1.焊接操作的要领保持室内空气流通;保持距离（20cm)电烙铁的握法；正握法反握法握笔法焊锡丝的拿法适合连续焊接适合断续焊接2.焊接操作的基本步骤12435五步法法：3.焊接温度与加热时间合理掌握加热时间保证焊接质量加热时间不足：形成松香夹渣而虚焊。加热时间过长：焊点外观变差：出现焊锡拉尖、表面发白、无光泽。松香助焊剂分解炭化：松香发黑。过热导致铜箔焊盘的脱落。4.焊接操作的具体手法保持烙铁头的清洁;靠增加接触面积来加快传热;加热要靠焊锡桥;烙铁撤离有讲究;在焊锡凝固之前不能动;焊锡用量要适中;助焊剂用量要适中;不要使用烙铁头作为运载焊料的工具。四、焊点质量检查1.虚焊产生的原因及其危害危害：焊点有接触电阻、电路时好时坏、发热、噪声增加而没有规律性。原因：焊锡质量差；助焊剂的还原性不良或用量不够；被焊接处表面未预先清洁好，镀锡不牢；烙铁头的温度过高或过低，表面有氧化层；焊接时间掌握不好，太长或太短；焊接中焊锡尚未凝固时，焊接元件松动。2.对焊点的要求可靠的电气连接；足够的机械强度；光洁整齐的外观。3.焊点检查目测外观检查→通电测量检查4.常见焊点缺陷及分析五、手工焊接技巧1.有机注塑元件的焊接各种有机材料，包括有机玻璃、聚氯乙烯、聚乙烯、酚醛树脂等材料，广泛用于电子元器件的制作之中，如各种开关、插接件等。它们均采用热塑方式制成，其最大弱点是不能承受高温。示例：纽子开关的焊接该类元件焊接时必须注意以下几点：在元件预处理时，尽量清理好接点，力争一次镀锡成功，不要反复镀锡。尤其是将元件在锡锅中镀锡时，更要掌握好浸入深度及镀锡时间。焊接时烙铁头要修整得尖一些，以便焊接一个接点时不碰相邻的其他接点。镀锡及焊接时所加助焊剂要少，防止浸入到电接触点。烙铁头在任何地方均不要向对接线片施加压力。焊接时间要尽量短。焊接后不要在塑料壳未冷前对焊点做牢固性试验。2.簧片类元件接点的焊接簧片元件如继电器、波段开关等，其共同特点是簧片制造时加预应力，使产生适当弹力，保证了电接触性能。如果安装施焊过程中对簧片施加外力，则易破坏接触点的弹力，造成元件失效。焊接要领：可靠的预焊；加热时间短；不可对焊点用电烙铁施力；焊锡不宜过多。3.集成电路的焊接MOS集成电路特别是绝缘栅型MOS电路或双极型集成电路，都不能承受高于200℃的温度。因此，焊接时必须非常小心。在焊接集成电路时，应注意以下几点：集成电路引线如果是经过镀金银处理的，切不可用刀刮，只需用酒精擦洗或绘图橡皮擦干净即可。对CMOS集成电路，如果事先已将各引线短路，焊接前不要拿掉短路线。焊接时间在保证浸润的前提下，尽可能短，每个焊点最好用3s焊好，最多不超过4s，连续焊接时间不要超过10s。使用的电烙铁最好是20W内热式，接地线应保证接触良好。必要时还要采取人体接地等措施。使用低熔点焊剂，一般不要高于150℃。工作台上如果铺有橡皮、塑料等易于积累静电的材料，集成电路块和印制电路板等不宜放在台面上。当集成电路不使用插座，而是直接焊接到印制电路板上时，安全焊接顺序应是地端→输出端→电源端→输入端。电烙铁最好使用内热式20W，外热式步超过30W。4.导线的焊接方式导线的焊接一般采用绕焊、钩焊、搭焊三种基本的焊接形式。◆导线同接线端子的焊接绕焊钩焊搭焊◆导线与导线的焊接导线与导线之间的焊接以绕焊为主。细导线与粗导线的焊接直径相同导线的焊接导线间的搭焊5.杯型焊件的焊接杯形焊件：接插件、接线柱、仪器的输入输出头。注意：多股软导线绞紧上锡；用大功率烙铁。6.平板件的焊接六、拆焊在调试或维修电子仪器时，经常需要将焊接在印制电路板上的元器件拆卸下来，这个拆卸的过程就是拆焊，有时也称为解焊。方法：用电烙铁直接拆焊，适用于管脚少的器件。用专门制作的烙铁头拆焊，适用于多管脚的器件。采用吸锡器、吸锡烙铁或吸锡泵；用吸锡材料：网状的屏蔽线的屏蔽层。拆焊完成后，用吸锡器修整焊盘和引线孔。七、电子工业生产中的焊接简介一、浸焊与波峰焊波峰焊是将熔化的焊料，经电动泵或电磁泵喷流成设计要求的焊料波形，使预先装有电子元器件的印制板通过焊料波峰，实现元器件焊端或引脚与印制板焊盘之间机械与电气连接的软钎焊。PCB第一焊料波焊接方向第二焊料波焊料助焊剂系统预热系统焊接系统传输系统控制系统进板出板二、再流焊（回流焊）目前主要应用于表面安装片状元器件的焊接。§5.3绕接技术绕接是不使用助焊剂、焊料而直接将导线缠绕在接线柱上，形成电气和机械连接的一种连接技术。一、绕接机理及其特点接线柱带棱的形状；导线用独股线绕接特点：可靠性高，理论上绕接点的可靠性是焊接的10倍，且不存在虚焊及助焊剂腐蚀的问题；工作寿命长，具有抗老化、抗震特性，工作寿命达40年之久；工艺性好，操作技术容易掌握，不存在烧坏元件、材料等问题；可以实现高密度装配，实现产品小型化；节约有色金属，降低生产成本。对接线柱有特殊要求，且走线方向受到限制；多股线不能绕接，单股线又容易折断；效率较低。绕接方法：电动绕接器的自动绕接；手工绕接。§5.4其它连接方式一、粘接（胶接）二、铆接三、螺纹连接