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电装工艺培训资料第一章电子装联技术概述第二章电子装联焊接机理及技术第三章整机及单元装联工艺第四章整机装联中的接地技术与处理目录第一章电子装联技术概述1.1电子装联技术的定义1.2电子装联技术发展史1.3电子装联技术的分类1.4电子装联技术的等级1.5电子装联技术在产品研制生产中的作用第二章电子装联焊接机理及技术2.1软钎焊料合金的性能、形状2.2软钎焊料合金－焊膏2.3为什么电路元器件的连接要采用焊接？2.4软钎焊接的机理2.5焊接的润湿作用2.6焊接技术及技巧第三章整机及单元装联工艺3.1概述3.2装联的扎线技术3.2.1术语和定义3.2.2扎线的设备、材料及工具3.2.3工艺过程3.2.4扎线的质量保证措施3.2.5线束扎制的合格与否判断3.3整机/单元装焊前的准备工作3.4整机/单元的装焊3.4.1一般装焊技术要求3.4.2整机及单元组件中低频插头座的焊接3.4.3整机装焊中常见的焊接端子3.4.4常见焊接端子的焊接3.4.5整机中特殊电路单元焊接要求3.4.6焊接中关于导线的续接问题及处理3.4.7调试元器件在整机和单元电路上的装焊要求3.4.8微波单元电路的装焊要求3.4.9环境和工作场地要求第四章整机装联中的接地技术与处理4.1整机中的接地慨念4.2整机装联中的接地分类4.3整机模块中常见的几种地4.4工程电路接地的几点考虑4.5整机/模块中地线的处理4.6整机/模块中的布线原则4.7结构设计不到位的布线处理4.8装联布线的实例剖析4.9机柜装焊中的接地问题4.9.1电子设备中机柜的种类4.9.2机柜的接地要求4.9.3机柜中电缆的敷设工艺4.9.4怎样设计好机柜的工艺图纸第一章电子装联技术概述本章内容1.电子装联技术的定义2.电子装联技术发展史3.电子装联技术的分类4.电子装联技术的等级5.电子装联技术在产品研制生产中的作用序举目世界的制造业，同样一张图纸，同样做电视、做冰箱、做空调、做电子设备，可装焊后的整机，有的好调，不费事，不费时，而有的就是调不出来，或技术指标达不到要求，换这个元件，试那个器件的，造成电子设备的寿命指标和可靠性产生极大的差异，这种事情目前在装联界恐怕是司空见惯的，也是电子产品制造业中的“常见病”，“多发病”。为什么同样的生产线、同样的机器，德国就能产出奔驰，而中国不能？因此，要改变这种生产情况，应当从装联工艺学上、生产制造技术上来控制产品的制造质量。1.1电子装联技术的定义根据成熟的电路原理图，将各种电子元器件、机电元器件以及基板合理地设计、互连、安装、调试，使其成为适用的、可生产的电子产品（包括集成电路、模块、整机、系统）的技术过程。它是一门电路、工艺、结构、组件、器件、材料紧密结合的多学科交叉的工程学科。涉及集成电路固态技术、厚薄膜混合微电子技术、印制电路技术、通孔插装技术、表面安装技术、微组装技术、电子电路技术、CAD/CAPP/CAM/CAT技术、互连与连接技术、热控制技术、封装技术、测量技术、微电子学、物理学、化学、金属学、电子学、机械学、计算机学、材料科学、陶瓷及硅酸盐学等领域。进入二十一世纪后，电子装联技术由电子组装扩展到电气互联，其定义为：“在电、磁、光、静电、温度等效应和环境介质中任何两点（或多点）之间的电气连通技术，即由电子、光电子器件、基板、导线、连接器等零部件，在电磁介质环境中经布局布线联合制成承制所设定的电气模型的工程实体的制造技术”。这是线路图纸无法表达的一种专门技术，它把设计要求的质量有效地体现在产品上，从而使产品获得稳定质量的技术。1.2电子装联技术发展史电子装联技术随着电子封装技术的发展经历了五代变化，八十年代以来，IC封装由DIP双列直插式向SOIC，PLCC方向发展，九十年代是IC封装的迅速发展时期，其中最引人注目的是IC封装从周边端子型（以QFP为代表）向球栅阵列型（以BGA为代表）的转变。表1电子装联发展史电子封装技术电子装联技术第一代电子管时代（50年代）分立组件，分立走线，金属底板，电子管，接线柱，线扎，手工THT技术。第二代晶体管时代（60年代）分立组件，单层/双面印制电路板，手工THT技术。第三代集成电路时代（70年代）IC，双面印制板，初级多层印制板，初级厚/薄膜混合集成电路，波峰焊。第四代大规模/超大规模集成电路时代（80年代）LSI/VLSI/ALSI，细线多层印制板，多层厚/薄膜混合集成电路，HDI（高密度组装技术），SMT（表面组装技术），再流焊。第五代超大规模集成电路时代（90年代）BGA，CSP，SMT（表面组装技术），MCM（多芯片组件），3D（立体组装技术），MPT（微组装技术），DCA（直接芯片组装技术），TAB（载带焊技术），无铅焊接技术，穿孔回流焊技术，选择焊技术，乳化半水清洗技术，激光再流焊技术，金丝焊技术，凸点制造技术，FlipChip（倒装焊技术）。电装发展史电路功能相同的三代收音机电装发展史主要元器件采用SMC/SMD的印制电路板组件电装发展史随着片式元器件（SMC/SMD）、基板材料、装焊工艺、检测技术的迅速发展，特别是军级、七专级SMC/SMD元件的研制生产，21世纪初叶我国电子装备中SMC/SMD的使用率从当初的5%迅速增加到了70~80%以上。在一些小型化电子装备中已大量使用BGA，以SMT为主流的混合组装技术（MMT）是21世纪初叶我国电子装备电路组装的主要形式，不仅DIP和SMC/SMD混合组装（THT/SMT），而且随着DCA组装技术的推广应用，将会出现DIP、SMC/SMD和倒装片在同一电路板上组装，以至在一些先进的电子装备中将应用把CSP装于MCM上，再进行3D组装的3D+MCM先进组装技术。1.3电子装联技术的分类电子装联技术分类有两种（1）按其组成结构特征和产品层次规定划分的电子装联技术分类，见表2。（2）按组装技术划分①常规电子装联技术——通孔插装式印制电路板装联技术②新一代电子装联技术，见表3。表2按组成结构特征和产品层次规定分类表装配类别说明印制电路板组件装配把THT和SMD件插装或贴装到印制电路板上并进行焊接的一种装配。零部件装配把零部件通过紧固件或焊接、铆接、胶接连接起来的一种装配。电气组件装配除印制电路板以外的电气装配，如：高、低频电缆、开关、按钮、连接器等、面板结构组件的组合装配（包括钳装和在这些器件上焊接元器件和导线），变压器、电感线圈，屏蔽盒焊接等。整机/单元装配将机械和电气零件、部件、组件、导线按设计要求相互进行组装连接的一种装配。表3按组装技术划分上述技术一般可分为：组装技术；组装工艺；结构设计；互连基板；元器件；专用设备；材料；测试；可靠性等专业领域。1.4电子装联技术的等级表4组装级名称技术内容例子0级芯片级组装在硅或砷化镓芯片上制作有源晶体管、电阻、电容及互连。IC芯片，VLSI，ALSI，MMIC，MIMIC1级元器件级组装IC芯片安装到封装中互连，外壳密封。IC，片式电阻，片式电容。2级电路/组件级组装元器件或芯片组装到互连基板（陶瓷基板、印制电路板、绝缘金属基板或其它）上并互连。PCB，厚/薄膜混合IC，SMC3级插件/印制底板级组装PCB（或厚/薄膜混合IC，SMT组件）组装互连到印制底板上，厚/薄膜混合IC及其它元器件组装互连到PCB上，屏蔽盒。各种PCB组装件，各种插件。4级分机级组装若干第1级、第2级、第3级组装件互连，电缆、连接器、控制面板及外壳。接收发射分机显示分机。5级机柜级组装若干分机或印制底板级组装件互连，机柜及面板（包括电缆、连接器）。通信机柜，雷达机柜，计算机机柜。1.5电子装联技术在产品研制生产中的作用稳定发展电装技术属于边缘学科、多学科的电子工程制造技术。二十世纪九十年代美日等发达国家开展的“并行工程”，是电子装备设计思想的一次革命，在这个技术学科内，它的基本意思是“电气互联技术的工作必须从产品的方案论证起参加进去，参与总体设计及电子产品的研制、开发、生产全过程的设计、决策”。为实现这一理念，美国AriEona大学设立了世界上第一个电子组装工程硕士研究生班；国内一些一流的科研院所纷纷投入巨额资金引进先进的电气互联技术和先进的电气互联设备，与此同时，国内一些与电子工程制造技术有关的大学纷纷设立电气互联研究生班、微电子技术班和微电子与固体电子学院。人们逐步认识到：“没有一流的电气互联技术，没有一流的电气互联设备，就不可能有一流的设计、一流的电子产品，就不可能有一流的军事电子装备”。从五十年代以电子管为代表的第一代组装技术到八十年代以SMD/SMC为代表的第四代组装技术（SMT）的初期，我们曾经依靠一把烙铁、一把镊子进行电子产品的装联。当电子装联技术进入PCB组件，器件安装密度高于35~50个/（cm）2，焊点密度高于100点/（cm）2时；当产品的小型化、微型化需应用线间距≤0.3mm的高密度、高精度QFP、BGA、CSP等片式器件和0201（0.6mmX0.3mm）、0402的Chip时；当面对3D组装、多芯片组件（MCM）为代表的第五代组装技术以及以SOI技术为主体的第六代电子组装技术时，过去那种“一把烙铁、一把镊子打天下”就行不通了，必须依赖先进的电气互联技术和先进的电气互联设备。因此，在现代电子产品的设计、开发、生产中，电气互联技术的作用发生了根本性的变化，它是总体方案设计人员、企业的决策者实现产品功能指标的前提和依赖。第二章电子装联焊接机理及技术本章内容1.软钎焊料合金的性能、形状2.软钎焊料合金－焊膏3.为什么电路元器件的连接要采用焊接？4.软钎焊接的机理5.焊接的润湿作用6.焊接技术及技巧在电子装联行业中,广泛使用的焊接材料是锡铅焊料，这几年由于环境保护的要求,提出了无铅焊接的概念。在焊接理论上，学术界将金属熔点在450℃以上的称为硬焊料，金属熔点在450℃以下的称为软焊料。焊料是指易熔的金属及其合金。它的作用是将被焊物连接在一起。焊料的熔点比被焊物的熔点低，而且要易于与被焊物连为一体。焊料按其组成成份，可分为锡铅焊料、银焊料、铜焊料；按使用环境温度又可分为高温焊料、低温焊料。序2.1软钎焊料合金的性能、形状锡的性能软钎焊料合金常用的是锡、铅及其合金。锡是银白色有光泽的金属，锡耐氧化性能好，暴露在空气中时仍保持其光泽，且延展性好，晶粒结构比较粗。当弯曲锡棒时，由于其晶粒界面相互磨擦，可发出称为锡鸣的奇特声音。锡是一种质软、低熔点金属，相变点为132℃，低于这个温度时变成粉末状的灰色锡，通常称为α锡。当温度高于132℃时变成白色锡，通常称为β锡，富有延展性。锡在大气中耐腐蚀性好，不失金属光泽，但不能抗氯、碘、苛性钠、苛性钾等物质的腐蚀。铅的性能铅是一种篮灰色金属，新时暴露的表面具有光亮的金属光泽。通常在空气中该表面很快变质，呈暗灰色。其氧化膜附着力非常强，保护其底层金属免受环境的进一步侵蚀，它使铅具有耐受多种化学和环境腐蚀的独特性能。铅是一种质软金属，具有面心立方晶格，很容易加工成形。铅是一种对人体有害的有毒金属，特别是和盐酸类接触时要特别注意。锡铅合金物理特性锡和铅形成的二元合金，是装联工艺中广泛采用的主要焊接材料。主要优点是：熔化温度范围窄，适用于工程应用范围的需要；润湿性和机械物理性能尚可；经济性较好。表5列出了锡铅物理特性。表5锡铅物理特性特性锡铅密度(g/cm³)β锡（15℃）7.298α锡（1℃）5.76511.34(99.9%22℃)熔点(℃)238.9327.4(99.9%)沸点(℃)32601725比热(cal/g℃)β锡（0～100℃）0.0534α锡（8～13℃）0.04930.0305导热性(cal/cms℃)0.15280.083(0℃)导热率(cal/cms℃)(20℃)0.160.083结晶结构α锡金刚石型晶格β锡体心立方晶格面心立方晶格膨胀系数(40℃)2.234×10-52.93×10-5导电率(m/Ω-mm²)12.1(100%)7.9(100%)比电阻(μΩmm²)11.5(20℃多晶)20.648(20℃)97.867(340℃)温度系数（/℃）4.47×10-3