电子产品制造过程

电子产品制造过程电子产品已经融入到人们生活的各个角落，无论是我们平常用的手机、计算机；还是供我们平常娱乐看的电视、玩的游戏机；以及我们学习和实验所需的一些高级设备都属于电子产品。可以说，电子产品给我们的生活和工作带来了巨大的便利。而这些电子产品是怎样通过一个个微小的元器件制造出来的呢，本文就将对这些电子产品的制造过程进行简介。一.印制电路板的装配与焊接一台电子设备的可靠性主要取决于电路设计，元器件的质量和装配时的电路焊接质量。电子设备大都采用印制电路板，把电阻、电容、晶体管、集成电路等元器件按预先设计好的电路在印制电路板上焊接起来就成为具有一定电气性能的产品核心部件。1.印制电路板印制线路板，英文简称PCB(printedcircuitboard)或PWB(printedwiringboard)，是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，由于它是采用电子印刷术制作的，故被称为“印刷”电路板。[1]印制电路板分为单面印制电路板、双面印制电路板和多层印制电路板。单面板由基板、导线、焊盘和阻焊层组成，单面板只有一面有铜箔，一面为焊接面，另一面为元件面，主要应用于低档电子产品。而双面板两面都有铜箔导线，应用也较为广泛。电子技术的发展要求电路集成度和装配密度不断提高，连接复杂的电路就需要使用多层印制电路板。2.印制电路板的装配（1）把各种元器件按照产品装配的技术标准进行复检和装配前的预处理，不合格的器件不能使用。（2）对元器件进行整形，使之符合电路板上的位置要求。元器件整形应符合以下要求：所有元器件引脚均不得从根部弯曲，一般应留1.5mm以上。因为制造工艺上的原因，根部容易折断；手工组装的元器件可以弯成直角，但机器组装的元器件弯曲一般不要成死角，圆弧半径应大于引脚直径的1～2倍；要尽量将有字符的元器件面置于容易观察的位置。（3）将元器件插装到印制电路板上。要求如下：手工插装、焊接，应该先插装那些需要机械固定的元器件，如功率器件的散热器、支架、卡子等，然后再插装需焊接固定的元器件。插装时不要用手直接碰元器件引脚和印制板上铜箔；自动机械设备插装、焊接，就应该先插装那些高度较低的元器件，后安装那些高度较高的元器件，贵重的关键元器件应该放到最后插装，散热器、支架、卡子等的插装，要靠近焊接工序。（4）检查：确保插装好的元器件位置正确，符合要求。3.印制电路板的焊接在电子产品大批量的生产企业里，印制电路板的焊接主要采用波峰焊接、浸焊。（1）波峰焊波峰焊是指将熔化的软钎焊料（铅锡合金），经电动泵或电磁泵喷流成设计要求的焊料波峰,亦可通过向焊料池注入氮气来形成，使预先装有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。[1]波峰焊主要由波峰焊接机（如图1）完成，它主要包括：控制系统、传送系统、助焊剂喷雾装置、预热装置、锡槽和排风冷却系统组成。波峰焊工艺流程图如2所示。图1波峰焊接机图2波峰焊工艺流程图波峰焊焊点成形的原理如图3所示，当印制电路板进入焊料波峰面前端A时，电路板与元器件引脚被加热，并在未离开波峰面B之前，整个印制电路板浸在焊料中，即被焊料所桥连，但在离开波峰尾端B1~B2某个瞬间，少量的焊料由于润湿力的作用，粘附在焊盘上﹐并由于表面张力的原因﹐会出现以元器件引脚为中心收缩至最小状态，此时焊料与焊盘之间的润湿力大于两焊盘之间焊料的内聚力。因此会形成饱满﹐圆整的焊点﹐离开波峰尾部时印制电路板各焊盘之间的多余焊料﹐由于重力的原因﹐回落到锡锅中。[2]图3波峰焊焊点成形原理（2）浸焊浸焊分为手工浸焊和自动浸焊。手工浸焊是由专业操作人员手持夹具，夹住已插装好元器件的印制电路板，以一定的角度浸入焊锡槽内来完成的焊接工艺，它能一次完成印制电路板众多焊接点的焊接。自动浸焊是利用自动浸焊机完成，将已插有元器件的待焊印制电路板由传送带送到工位时，焊料槽自动上升，待焊板上的元器件引脚与印制电路板焊盘完全浸入焊料槽，保持足够的时间后，焊料槽下降，脱离焊料，冷却形成焊点完成焊接。由于印制电路板连续传输，在浸入焊料槽的同时，拖拉一段时间与距离，这种引脚焊盘与焊料的相对运动，有利于排除空气与助焊剂挥发气体，增加湿润作用。[2]另外，手工焊接工艺也是电子产品制造必不可少的一门技术。在一些小批量生产和检测机器焊接产品的质量时，都需要用到手工焊接。手工焊接的主要工具是电烙铁，它是根据电流通过加热器件产生热量的原理而制成的。电烙铁主要有普通电烙铁和恒温电烙铁两种。普通电烙铁有内热式和外热式，普通电烙铁只适合焊接要求不高的场合使用。功率一般为20-50W。内热式电烙铁的发热元器件装在烙铁头的内部，从烙铁头内部向外传热，所以被称为内热式电烙铁。它具有发热快，热效率达到85～90%以上，体积小、重量轻和耗电低等特点。恒温电烙铁的重要特点是有一个恒温控制装置，使得焊接温度稳定，变化极小恒温电烙铁可以用来焊接较精细的印制电路板，如手机电路板等。手工焊接的工艺流程如下：①准备焊接。清洁焊接部位的积尘及油污、元器件的插装、导线与接线端钩连，为焊接做好前期的预备工作。②加热焊接。将沾有少许焊锡的电烙铁头接触被焊元器件约几秒钟。若是要拆下印刷板上的元器件，则待烙铁头加热后，用手或镊子轻轻拉动元器件，看是否可以取下。③清理焊接面。若所焊部位焊锡过多，可将烙铁头上的焊锡甩掉(注意不要烫伤皮肤,也不要甩到印刷电路板上!)，然后用烙铁头“沾”些焊锡出来。若焊点焊锡过少、不圆滑时，可以用电烙铁头“蘸”些焊锡对焊点进行补焊。④检查焊点。看焊点是否圆润、光亮、牢固，是否有与周围元器件连焊的现象。二.表面装配技术1.简介表面装配技术（SurfaceMountedTechnology），简称SMT。是目前电子组装行业里最流行的一种技术和工艺。[1]表面装配技术有很多优点：实现微型化；电气性能大大提高；易于实现自动化、大批量、高效率生产；材料成本、生产成本普遍降低；产品质量提高。2.封装方式贴片式集成电路按照封装方式可以分为SO封装、QFP封装、PLCC封装等等，如图4。SO（ShortOut-line）封装——引线比较少的小规模集成电路大多采用这种小型封装。SO封装又分为几种，芯片宽度小于0.15in、电极引脚数目少于18脚的，叫做SOP（ShortOut-linePackage）封装，常用于多路模拟电子开关。其中薄形封装的叫作TSOP封装；0.25in宽的、电极引脚数目在20～44以上的，叫做SOL封装；SO封装的引脚大部分采用翼形电极，引脚间距有1.27mm、1.0mm、0.8mm、0.65mm和0.5mm；但SOJ型封装的引脚两边向内钩回，叫做钩形（J形）电极，引脚数目在12～48脚。[2]QFP（QuadFlatPackage）封装——矩形四边都有电极引脚的SMT集成电路叫做QFP封装，其中PQFP（PlasticQFP）封装的芯片四角有突出（角耳）。薄形TQFP封装的厚度已经降到1.0mm或0.5mm。QFP封装的芯片一般都是大规模集成电路，在商品化的QFP芯片中，电极引脚数目最少的有20脚，最多可能达到300脚以上，引脚间距最小的是0.4mm（最小极限是0.3mm），最大的是1.27mm。[2]PLCC（PlasticLeadedChipCarrier）封装——这也是一种集成电路的矩形封装，它的引脚四边向内钩回，呈钩形（J形）电极，电极引脚数目为16～84个，间距为1.27mm。[2]图4封装方式此外，近十年来又出现一种新兴的封装方式：BGA封装如图5，BGA的全称是BallGridArray（球栅阵列结构的PCB）。BGA封装的I/O端子以圆形或柱状焊点按阵列形式分布在封装下面，BGA技术的优点是I/O引脚数虽然增加了，但引脚间距并没有减小反而增加了，从而提高了组装成品率；虽然它的功耗增加，但BGA能用可控塌陷芯片法焊接，从而可以改善它的电热性能；厚度和重量都较以前的封装技术有所减少；寄生参数减小，信号传输延迟小，使用频率大大提高；组装可用共面焊接，可靠性高。图5BGA封装3.工艺流程SMT生产电子设备主要包括锡膏印刷机、元器件贴片机、再流焊机和自动焊接质量检测装置。（1）涂膏工艺：涂膏工序位于SMT生产线的最前端，利用锡膏印刷机进行涂膏，其作用是将焊膏涂在SMT电路板的焊盘上，为元器件的装贴和焊接做准备。（2）贴装：用贴片机将表面组装元器件准确安装到SMT电路板的固定位置上。（3）固化：其作用是将贴片胶融化，从而使表面组装元器件与电路板牢固粘接在一起。（4）再流焊接：利用再流焊机进行焊接其作用是将焊膏融化，使表面组装元器件与PCB板牢固粘接在一起。[3]（5）清洗：利用乙醇、去离子水或其他有机溶剂进行清洗，其作用是将组装好的电路板上面的对人体有害的焊接残留物（如助焊剂等）除去。（6）检测：其作用是对组装好的电路板进行焊接质量和装配质量的检测。（7）返修：其作用是对检测出现故障的电路板进行返工。三.结语以上介绍的就是当今电子产品制造过程的主要工艺，随着时代的发展，科技的进步，电子产品制造工艺必将有广阔的前景和发展空间，它将为人们提供更大的便利，创造更大的经济和社会效益。参考文献：1.，《电子产品制造技术》，人民邮电出版社，20073.鲜飞，《表面组装技术的发展》，烽火通信科技股份有限公司，湖北武汉4300744.ToruIshida,AdvancedSubstrateandPackagingTechnology,DeviceEngineeringDevelopmentCenter,MatsushitaElectricIndustrialCo.,Ltd.1006,Kadoma,KadomaCity,Osaka571-8501,Japan5.GlennR.Blackwen,IntegratedDesignUsingSMT,ElectricalEngineeringTechnology,PurdueUniversity,W.Lafayette,IN47907-1415