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电子产品的组装与调试工艺第三章内蒙古工业大学工程训练中心——电子实训部组装技术是将电子零部件按设计要求装成整机的多种技术的综合，是电子产品生产构成中极其重要的环节。调试则是按照产品设计要求实现产品功能和优化的过程。掌握安装技术工艺知识和调试技术对电子产品的设计、制造、使用和维修都是不可缺少的。3.1概述3.2组装组装是将电子零部件按要求装接到规定的位置上，既要实现电气性能安全可靠又要保证经久耐用。安装质量不仅取决于工艺设计，很大程度上也依赖于操作人员技术水平和装配技能。3.2.1组装技术要求不同的产品，不同的生产规模对组装的技术要求是各不相同的，但基本要求是相同的。1.安全使用电子产品组装，安全是首要大事。不良的装配不仅影响产品性能，而且造成安全隐患。2.不损伤产品零部件组装时由于操作不当，不仅可能损坏所安装的零件，而且还会殃及相邻的零部件。例如装瓷质波段开关时，紧固力过大造成开关变形失效；画板上装螺钉时，螺丝刀滑出擦伤面板带集成电路折弯管脚等。3.保证电气性能电器连接的导通与绝缘，接触电阻和绝缘电阻都和产品性能、质量紧密相关。假如某设备电源输出线，安装者未按规定将导线绞合镀锡而直接装上，从而导致一部分芯线散出，通电检验和初期工作都正常，但由于局部电阻大而发热，工作一段时间后，导线及螺钉氧化，进而接触电阻增大，结果造成设备不能正常工作。4.保证机械强度产品组装中要考虑到有些零部件在运输、搬动中受机械振动作用而受损的情况。例如一只安装在印制板上的带散热片的三极管，仅靠印制板上焊点就难以支持较重散热片的作用力。又如，变压器靠自攻螺钉固定在塑料壳上也难保证机械强度。5.保证传热、电磁屏蔽要求某些零部件安装时必须考虑传热或电磁屏蔽的问题。如图3-1所示，在功率管上装散热片，由于紧固螺钉不当，造成功率管与散热片贴合不良，影响散热。又如图3-2所示金属屏蔽盒，由于存在接缝，降低了屏蔽效果。如果安装时在接缝中加上导电衬垫，就可保证屏蔽性能。图3-2屏蔽盒示意图图3-1贴合不良图3.2.3常用组装方法电子整机装配过程中，需要把相关的元器件、零部件等按设计要求安装在规定的位置上，实现电气连接和机械连接。连接方式是多样的，有焊接，压接、绕接等。在这些连接中有的是可拆的（拆散时不会损伤任何零部件），有的是不可拆的。1.焊接装配焊接装配方法主要应用于元器件和印制板之间的连接、导线和印制板之间的连接以及印制板与印制板之间的连接。其优点是：电性能良好、机械强度较高、结构紧凑，缺点是可拆性较差。2.压接装配压接分冷压接与热压接两种，目前以冷压接使用较多。压接是借助较高的挤压力和金属位移，使连接器触脚或端子与导线实现连接。压接使用的工具是压接钳。将导线端头放入压接触脚或端头焊片中用力压紧即获得可靠的连接。压接触脚和焊片是专门用来连接导线的器件，有多种规格可供选择，相应的也有多种专用的压接钳。压接技术的特点是：操作简便，适应各种环境场合，成本低、无任何公害和污染。存在的不足之处是：压接点的接触电阻较大，因操作者施力不同，质量不够稳定，因此很多连接点不能用压接方法。3.绕接装配绕接是将单股芯线用绕接枪高速绕到带棱角（棱形、方形或矩形）的接线柱上的电气连接方法。由于绕接枪的转速很高（约3000r／min，对导线的拉力强，使导线左接线柱的棱角上产生强压力和摩擦，并能破坏其几何形状，出现表面高温而使两金属表面原子相互扩散产生化合物结晶）绕接示意如图3-3所示。绕接方式有两种：绕接和捆接，如图3-4所示。图3-3绕接示意图图3-4绕接的两种方法绕接用的导线一般采用单股硬匣绝缘线，芯线直径为0.25㎜～1.3㎜。为保证连接性能良好，接线柱最好镀金或镀银，绕接的匝数应不少于5圈（一般在5圈～8圈）。绕接与锡焊相比有明显的特点：可靠性高、失效率接近七百万分之一，无虚、假焊；接触电阻小，只有1毫欧姆，仅为锡焊的1／10；抗震能力比锡焊大40倍；无污染，无腐蚀；无热损伤；成本低、操作简单，易于熟练掌握。其不足之处是：导线必须是单芯线、接线柱必须是特殊形状、导线剥头长、需要专用设备等。因而绕接的应用还有一定的局限性。目前，绕接主要应用在大型的高可靠性电子产品的机内互连中。4.胶接装配用胶粘剂将零部件粘在一起的安装方法称为胶接。胶接属于不可拆卸连接。其优点是工艺简单，不需专用的卫艺设备，生产效率高、成本低。它能取代机械紧固方法，从而减轻质量。在电子设备的装联中，胶接广泛用于小型元器件的固定和不便于螺纹装配、铆接装配的零件的袋配，以及防止螺纹松动和有气密性要求的场合。胶接质量的好坏主要取决于工艺操作规程和胶粘剂的性能是否正确。（1）胶接的一般工艺过程胶接一般要经过表面处理、胶粘剂的调配、涂胶、固化、清理和胶缝检查几个工艺过程。为了保证胶接质量，应严格按照各步工艺过程的要求去做。（2）几种常用的胶粘剂①聚氯乙烯胶，是用四氢呋哺作溶剂，加聚氯乙烯材料配制而成，有毒、易燃。用于塑料与金属、塑料与木材、塑料与塑料的胶接。聚氯乙烯胶在电子设备的生产中，主要用于将塑料绝缘导线粘接成线扎和粘接产品包装铝内的泡沫塑料。其胶接工艺特点是固化快，不需加压加热。②环氧树脂胶，是以环氧树脂为主，加入填充剂配制而成的胶粘剂。③222互厌氧性密封胶，是以甲基丙烯酯为主的胶粘剂，是低强度胶，用于需拆卸早部件的锁紧和密封。它具有定位固连速度快，渗透性好，有一定的胶接力和密封性，拆除后不影响胶接件原有性能等特点。除了以上介绍的几种胶粘剂外，还有其他许多各种性能的胶粘剂，如：导电胶、导磁胶、导热胶、热熔胶、压敏胶等。3.2.4其他组装方法表面安装技术是将电子元器件直接安装在印制电路板或其他基板导电表面的装接技术。在电子工业生产中，SM实际是包括表面安装元件（SMC），表面安装器件（MID），表面安装印制电路板（SMB），普通混装印制电路板（PCB），点粘合剂，涂焊锡膏，元器件安装设备，焊接以及测试等技术在内的一整套完整的工艺技术的统称。SMT涉及材料，化工、机械、电子等多学科、多领域，是一种综合性的高新技术。1.SMT主要优点（1）高密集。SMC、SMD的体积只有传统元器件的1／3～1／10左右，可以装在PCB的网面，有效利用了印制板的面积、减轻了电路板的质量。一般采用了SMT后可使电子产品的体积缩小40％～60％，质量减少60％～80％。（2）高可靠。SMC和SMD无引线或引线狠短、质量小，因而抗震能力强，焊点失效率可比传统安装至少降低了一个数量级，大大提高产品可靠性。（3）高性能。SMT密集安装减小了电磁干扰和射频干扰，尤其高频电路中减小了分布参数的影响，提高了信号传输速度，改善了高频特性，使整个产品性能提高。（4）高效率。SMT更适合自动化大规模生产。采用计算机集成制造系统（CIMS）可使整个生产过程高度自动化，将生产效率提高到新的水平。（5）低成本。SMT使PCB面积减小，成本降低；无引线和短引线使SMD、SMC成本降低，安装中省去了引线成型、打弯、剪线的工序；频率特性提高，减少了调试费用；焊点可靠性提高，减小了调试和维修成本。一般情况下采用SMT后可使产品总成本下降30％以上。2.主要问题（1）表面安装元器件目前尚无统一标准，品种不齐全，因而使用不便，价格较高。（2）技术要求高。如元器件吸潮引起装配时元器件裂损，结构件热膨胀系数差异导致的焊接开裂，组装密度大而产生的散热问题复杂等。（3）初始投资大。生产设备结构复杂，设计技术面宽，费用昂贵。SMT表面贴装技术将在以后的章节中具体讲解，这里只作简单介绍。3.3典型零部件安装（一）瓷件、胶木件、塑料件的安装这类零部件的特点是强度低，安装时易损，因此要选择合适衬垫和注意紧固力。安装瓷件和胶木件时要在接触位置加软垫，如橡胶垫、纸垫、软铝垫，决不可使用弹簧垫圈。塑料件较软，安装时容易变形，应在螺钉上加大外径垫圈，使用自攻螺钉时螺钉旋入深度不小于螺钉直径的2倍。（二）面板零件安装面板上调节控制所用电位器、波段开关、按插件等通常都是螺纹安装结构。安装时，一要选用合适的防松垫圈，二要注意保护面板，防止紧固螺钉时划伤面板。（三）功率器件组装功率器件工作时要发热，依靠散热器将热量散发出去，安装质量对传热效率关系重大。以下三点是安装要点：1.器件和散热器接触面要清洁平整，保证接触良好。2.接触面上加硅脂。3.两个以上螺钉安装时要对角线轮流紧固，防止贴合不良。（四）集成电路插装集成电路在大多数应用场合都是直接焊装到PCB上，但不少产品为调整、升级、维修方便常采用插装的方式，如计算机中的CPU、ROM、RAM及工控产品中的EPROM、CPU及I/O电路，这些集成电路大都是大规模或超大规模电路，引线较多，插装时稍有不慎，就有损坏IC的危险。以下三项是插装要点。1.防静电。大规模IC大都采用CMOS工艺，属电荷敏感器件，而人体所带静电有时可高达千伏。标准工作环境应用防静电系统。一般情况下也尽可能使用工具夹持IC，而且通过触摸大件金属体（如水管，机箱等）方式释放静电。2.对方位。无论何种IC插入时都有方位问题，通常IC插座及IC片子本身都有明确的定位标志，但有些封装定位标志不明显，须查阅说明书。3.均衡施力。对准方位后要仔细让每一引线都与插座一一对应，之后均匀施力将IC插入，此外还要注意：（1）对DIP封装IC，一般新器件引线间距都大于插座间距，可用平口钳或手持在金属平面上仔细校正。（2）对PCA型IC，现在有“零插拔力”插座，通过插座上夹紧机构容易使引线加紧和松开。已有厂商生产专用IC插拔器，给装配工作带来方便。3.4印制电路板的组装印制电路板在整机结构中由于具有许多独特的优点而被大量地使用，因此当前电子设备组装是以印制电路板为中心展开的，印制电路板的组装是整机组装的关键环节。通常把不装载元件的印制电路板叫做印制基板，它的主要作用是作为元器件的支撑体，利用基板上的印制电路，通过焊接把元器件连接起来。同时它还有利于板上元器件的散热。印制基板的两侧分别叫做元件面和焊接面。元件面安装元件，元件的引出线通过基板的插孔，在焊接面的焊盘处通过焊接把线路连接起来。★3.4.1元器件安装的技术要求电子元器件种类繁多，外形不同，引出线也多种多样；所以，印制电路板的组装方法也就有差异，必须根据产品结构的特点、装配密度、产品的使用方法和要求来决定。1.元器件的标志方向应按照图纸规定，安装后能看清元件上的标志。若装配图上没有指明方向，则应使标记向外易于辨认，并按从左到右、从下到上的顺序读出。2.元器件的极性不得装错，安装前应套上相应的套管。3.安装高度应符合规定要求，同一规格的元器件应尽量安装在同一高度上。4.安装顺序一般为先低后高，先轻后重，先易后难，先一般元器件后特殊元器件。5.元器件在印制电路板上的分布应尽量均匀，疏密一致排列整齐美观。不允许斜排、立体交叉和直叠排列。无器件外壳与引线不得相碰，要保证１㎜左右的安全间隙，无法避免时，应套上绝缘套管。6.元器件的引线直径与印制电路板焊盘孔径应有0.2㎜～0.4㎜的合理间隙。7.一些特殊元器件的安装处理。MOS集成电路的安装应在等电位工作台上进行，以免产生静电损坏器件。发热元件（如2W以上的电阻）要与印制电路板面保持一定的距离，不允许贴板安装，较大的元器件的安装（重量超过0.028㎏）应采取绑扎、粘固等措施。3.4.2印制电路板装配工艺1．元器件的安装方法安装方法有手工安装和机械安装两种，前者简单易行，但效率低、误装率高；后者安装速度快，误装率低，但设备成本高，引线成形要求严格。一般安装形式如下。（2）悬空安装。安装形式如图3-6所示，适用于发热元件的安装。元器件距印制基板面有一定高度，安装距离一般在1～5㎜范围内。图3-5贴板安装图3-6悬空安装（l）贴板安装。安装形式如图3-5所示，适用于防震要求高的产品。元器件贴紧印制基板面，安装间隙小于1㎜；当元器件为金属外壳，安装面有印制导线时，应加垫绝缘衬垫或套绝缘套管。垫衬导线（3）垂直安装。安装形式如图3-7所示，适用于安装密度较高、有一定安装高度的场合。元器件垂直于印制基板面，但对重量大且引线细的