《现代电子工艺技术79764.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《现代电子工艺技术79764.pptx（58页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、任务7 自动焊接设备与工艺n7.1 任务描述n随着现代电子技术的飞速发展，越来越多的电子产品在企业的生产线上规模化、大批量地、现代化地投入生产，而单纯的手工焊接技术在高焊接效率和高可靠性方面，已经不能满足现代电子工艺的需求。目前，在现代电子产品制造企业中，大多数焊接作业都采用自动焊接方式，手工焊接仅仅起补焊与修整的辅助性作用。n本任务就是了解相关的自动焊接设备及其生产工艺，开阔视野，与新设备、新知识更新程度保持同步，并且学习使用一到两种自动焊接设备。n7.2 任务资讯n7.2.1 自动焊接技术n 与手工焊接技术相比，自动焊接技术具有以下明显优点：n 1节省人力资源、自动化程度高。从这个方面大大
2、降低了人为因素对焊机质量的影响，又节省了大量的人力资料。n 2提高效率、降低成本。自动焊接技术可以使焊接变得规模化、机械化，适合于大批量的生产，流水线式作业方式，使焊接的效率有很大程度提高，同时又使焊接的成本降低。n 3高可靠性和美观性。自动焊接技术使用焊接的可靠性有据可依，美观程度也增色不少。n自动焊接技术可以分为流动焊接和再流焊接两大类。n流动焊接技术是熔融流动的液态焊料和焊件对象做相对运动，从而实现润湿完成焊接。流动焊接技术在THT工艺常用的自动焊接设备有浸焊机和波峰焊机。n再流焊接技术是随着电子技术发展到SMT时代而产生的。再流焊技术使用膏状焊料，通过模板漏印或点胶的方法涂覆在电路板的
3、焊盘上，贴上SMT元器件后经过加热，使焊料熔化，湿润焊接对象，冷却后形成焊点。n自动焊接还要用到助焊剂自动涂覆设备、清洗设备等其他的辅助装置，自动焊接的一般工艺流程如图所示。n 7.2.2 浸焊n一、浸焊技术n 浸焊是将预先插装好元器件的印制电路板在熔化的锡槽内浸焊，一次完成印制电路板多个焊接点的焊接方法。它是最早应用在电子产品批量生产中的焊接方法，消除了手工焊接的漏焊现象，提高了焊接效率。n 浸焊一般有手工浸焊和机器自动浸焊两种。n 1手工浸焊 n手工浸焊是由操作者手持夹具，将已经插装好元器件的待焊接的PCB浸入锡槽内来完成的。手工操作浸焊工作照 n2.自动浸焊n自动浸焊是将插装好元器件的印
4、制电路板，用专用夹具安置在传送带上，然后通过自动生产线进行自动浸焊。自动浸焊的工艺流程为：印制电路板先经过泡沫助焊剂槽，喷上助焊剂，经由加热器烘干，然后经过熔化的锡槽进行浸焊。n二、浸焊机n一般企业生产中常用的自动浸焊机有两种，一种是普通浸焊机，另一种是超声波浸焊机。除此两种浸焊机外，近年来又有半自动浸焊机问世。n1普通浸焊机n 普通浸焊机是在锡锅的基础上，增加锡液滚动装置和温度调节装置构成的。先将待焊组件喷涂助焊剂，再浸入焊机锡槽。锡锅内的焊锡在不停加热的情况下持续流动，改善焊接的质量。n普通浸焊机的结构外形图 n2超声波浸焊机n超声波浸焊机一般由超声波发生器、换能器、水箱、焊锡槽、加温设备
5、等几部分组成。超声波焊机适用于一般浸锡较困难的元器件焊接。超声波焊接时可有效阻止气泡及针孔，降低不良率并减少焊接时间提高生产效率。在超声波焊接过程中不使用熔剂，不会出现有害气体，保证清新的工作环境，并且在焊接过程中不需用助焊剂，从而提高产品的寿命。n 3半自动浸焊机n半自动浸焊机，是近年来从锡炉和波峰焊之间衍生出来的一种新的线路板焊接生产设备。n半自动浸焊机功能上类似波峰焊，具有喷雾、预热、焊接、冷却等功能；焊接方式上类似锡炉手工浸焊，所不同的是采用机械手来加紧线路板。n7.2.3 波峰焊n波峰焊用于印制板装联已有20多年的历史，是一种传统的机械自动焊接方式，它是为适应通孔插装印制电路板的焊接
6、而产生的，但在表面安装技术普遍应用的今天，它仍不失为一种主要的焊接手段。n波峰焊现在已成为一种非常成熟的电子装联工艺技术，目前主要用于通孔插装组件和采用混合组装方式的表面组件的焊接。之所以称为波峰焊，是因为在工作过程中，是将熔融的焊料，经电动泵或电磁泵喷流成理想的焊料波峰，使预先装有电子元器件的印制板通过液态的焊料波峰，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。n一、波峰焊工艺技术介绍 n波峰焊的一般工艺过程如图所示。n二、波峰焊技术n波峰焊有单波峰焊和双波峰焊之分。n1.单波峰焊n单波峰焊指的是待焊接的印制电路板在焊接时的焊料波只有一个峰，或叫一次峰，单波峰焊的示意图如图所
7、示。n2.双波峰焊n在SMT安装形式焊接中常采用双波峰焊，双波峰焊示意图如图所示。n三、波峰焊的工艺参数及要求n 描述波峰焊工艺参数主要有时间分配、温度控制与波峰高度等。n时间分配n波峰焊接的时间分配应受具体的产品焊接要求约束，因对象不同而异，不能设置统一标准。一般可以分为预热时间、润湿时间、焊接时间、冷却时间等几个时间段，但各个时间段又没有明显的界限划分，可以有交叉。n2.温度控制n焊接温度是焊接时最重要的技术参数，一般指的是焊锡炉的温度，通常高于焊料熔点的5060，如果采用的是63Sn/37Pb共晶焊锡的话，那么温度需要设定在24010左右。如焊接温度偏低，液体焊料的粘性大，不能很好地在金
8、属表面浸润和扩散，就容易产生拉尖和桥接、焊点表面粗糙等缺陷；如焊接温度过高，容易损坏元器件，还会由于焊剂被碳化失去活性、焊点氧化速度加快，产生焊点发乌、不饱满等问题。测量波峰表面温度，一般应该在2505的范围之内。n3.波峰高度n波峰焊接技术中，波峰高度是指在焊接过程中印制电路板的压锡深度，通常控制在印制电路板厚度1312为准。如若压锡深度过大，会导致熔化的焊料流到印制电路板表面而形成桥接，过小的话又不能保证充足的焊料焊接。波峰的高度会因焊接工作时间的推移而有一些变化，应在焊接过程中进行适当的修正，以保证在理想高度进行焊接。n四、波峰焊机n波峰焊机一般按波峰形式分类，可以分为单峰、双峰、三峰和
9、复合峰四种波峰焊机。n1单波峰焊机n旧式的单波峰焊机在焊接时容易造成焊料堆积、焊点短路等现象，修补焊点的工作量较大，并且由于技术上的原因,使其不能很好地焊接SMT电路板。n2.双波峰焊机n双波峰焊机是随着SMT发展而发展起来的改进型波峰焊设备，特别适合焊接那些THTSMT混合元器件的电路板。使用这种设备焊接印制电路板时，THT元器件要采用“短脚插焊”工艺。电路板的焊接面要经过两个熔融的铅锡焊料形成的波峰，焊料熔液的温度、波峰的高度和形状、电路板通过波峰的时间和速度这些工艺参数，都可以通过计算机伺服控制系统进行调整。n7.2.4 回流焊n随着现代电子技术中微型化电子产品的出现，特别是表面安装（S
10、MT）技术的飞速发展，PCB安装方式由传统的通孔安装（THT）方式迅速向SMT方式转变，回流焊接技术也正在迅速发展成为现代电子设备自动化焊接的主流技术之一。n回流焊也叫再流焊（Reflow Soldring），主要应用于各类表面组装元器件的焊接。回流焊是通过加热将覆有焊膏区域内的球形粉粒状钎料熔化、聚集，并利用表面吸附作用和毛细作用将其填充到焊缝中而实现冶金连接的工艺过程。随着SMT的迅猛发展，回流焊接技术正逐渐取代THT时代的波峰焊接技术，进而成为高档电子产品板级组装互连中的关键性技术。n一、SMT特点及种类n SMT是表面组装技术（表面贴装技术，Surface Mounted Techno
11、logy的缩写），是一门包括电子元器件、装配设备、焊接方法和装配辅助材料等内容的系统性综合技术。SMT起源于美国，最初主要应用在军事、航空、航天等尖端科技产品中。进入20世纪80年代，由于微电子产品的需要，该技术得到迅猛发展，被广泛应用于消费类电子产品中，成为国际上最热门的新一代电子组装技术，被誉为电子组装技术的一次革命。n1SMT的特点n表面安装元器件也称作贴片式元器件或片状元器件，它有两个显著的特点：n（1）与传统的THT相比，SMT具有组装密度高、电子产品体积小、重量轻等主要特点。n（2）SMT元器件直接贴装在印制电路板的表面，将电极焊接在与元器件同一面的焊盘上。这样，印制板上的通孔只起
12、到电路连通导线的作用，孔的直径仅由制作印制电路板时金属化孔的工艺水平决定，通孔的周围没有焊盘，使印制电路板的布线密度大大提高。n2SMT元器件种类nSMT元器件就是表面贴装技术所用元器件，其包括表面贴装元件(Surface Mounted Component，SMC)与表面贴装器件(Surface Mounted Device，SMD)。从结构形状说，包括薄片矩形、圆柱形、扁平异形等。表面安装元器件同传统元器件一样，也可以从功能上分类为无源元件（SMC，Surface Mounting Component）、有源器件（SMD，Surface Mounting Device）和机电元件三大类。其
13、中，SMC主要包括矩形贴片元件、圆柱形贴片元件、复合贴片元件、异形贴片元件等。SMD主要包括贴片半导体器件（晶体管、集成电路等）。n 3.SMT元器件表面贴装工艺的要求 nSMT元器件用于表面贴装工艺时，要求如下：n（1）元器件必须具有可焊性。n（2）元器件引脚的焊料涂层厚度应大于8um，涂层焊料中锡的成分应为60%63%。n（3）元器件必须能在215下承受至少10个焊接周期的加热。一般每次焊接应耐受的条件是汽相回流焊时为215，时长至少为60s；红外回流焊时为230，时长至少为20s；波峰焊接时为260，时长至少为10s。n4SMT电路板nSMT对印制电路板的要求要比THT的高，布线的细密度
14、是其主要的技术要求。随着元器件的日益微型化，电极间距越来越小，要求在2.54mm的间距内能通过3条印制导线，其导线宽度从0.23mm缩小至0.18mm左右，最新的发展方向为0.05mm。并且在高安装密度的要求下，印制电路板的层数越来越多，现在已经发展为68层。n5.SMT所用焊料n SMT所用焊料和THT所用焊料有着很大的不同，焊膏（Solder Paster）是SMT生产中最重要的焊料。其主要作用，一是在贴装元器件时，作为黏结材料使元器件在印制电路板上定位；二是在再流焊时，作为焊料形成焊点，实现电气连接与机械连接。n焊膏的主要成分是焊粉。目前绝大数的电子产品均使用铅锡合金的焊膏焊接，含Sn量
15、63%、含Pb量37%的共晶焊锡尤为常用。n二、SMT装配工艺n采用SMT的安装方法和工艺过程完全不同于通孔插装式元器件的安装方法和工艺过程。目前，在应用SMT技术的电子产品中，有一些是全部都采用了SMT元器件的电路，但还可见到所谓的“混装工艺”，即在同一块印制电路板上，既有插装的传统THT元器件，又有表面安装的SMT元器件。这样，电路的安装结构就有很多种。n常见的三种SMT安装结构及装配焊接工艺流程如下。n1.第一种装配结构：全部采用表面安装n全部采用表面安装就是印制板上没有通孔插装元器件，各种SMD和SMC被贴装在电路板的一面或两侧，如图所示。n2.第二种装配结构：双面混合安装n双面混合安
16、装就是在印制电路板的A面（也称“元件面”）上，既有通孔插装元器件，又有各种SMT元器件；在印制板的B面（也称“焊接面”）上，只装配体积较小的SMD晶体管和SMC元件。双面混合安装如图所示。n3.第三种装配结构：两面分别安装n两面分别安装就是在印制板的A面上只安装通孔插装元器件，而小型的SMT元器件贴装在印制板的B面上。两面分别安装如图所示。n三、回流焊工艺n 回流焊是一种适合自动化生产的电子成品装配技术，它的一般工艺流程如图所示。n回流焊的主要工艺如下。n1.准备工作n准备工作主要是印制板的准备与焊料施放的准备，其中将焊料施放在焊接部位的主要方法有焊膏法、预敷焊料法和预形成焊料法。n 焊膏法：
17、焊膏法是将焊锡膏涂敷到PCB板焊盘图形上，其焊膏涂敷方式有两种：注射滴涂法和印刷涂敷法。注射滴涂法主要应用在新产品的研制或小批量产品的生产中，可以手工操作，速度慢、精度低但灵活性高。印刷涂敷法又分直接印刷法（也叫模板漏印法或漏板印刷法）和非接触印刷法（也叫丝网印刷法）两种类型，直接印刷法是目前高档设备广泛应用的方法。n激光不锈钢模板(SMT印刷焊膏用）示意图如图所示。n 预敷焊料法：预敷焊料法是采用电镀法和熔融法，把焊料预敷在元器件电极部位的细微引线上或是PCB板的焊盘上。n 预形成焊料法：预形成焊料是将焊料制成各种形状，如片状、棒状、微小球状等预先成形的焊料，焊料中可含有助焊剂。这种形式的焊
18、料主要用于半导体芯片的键合部分、扁平封装器件的焊接工艺中。n2.漏印焊锡膏n其目的是将适量的焊膏均匀的施加在PCB的焊盘上，以保证贴片元器件与PCB相对应的焊盘在回流焊接时，达到良好的电器连接，并具有足够的机械强度。n焊膏是由专用设备施加在焊盘上，其设备有：全自动印刷机、半自动印刷机、手动印刷台、半自动焊膏分配器（SMT点胶机）等。中型手动印刷台实物图如图7.22所示，焊膏分配器实物图如图7.23所示。n3.贴装元器件n其目的是用贴装机或手工将片式元器件准确的贴装到印好焊膏或贴片胶的PCB表面相应的位置。一般的贴装方法有二种：机器贴装与手动贴装 n人工手动贴装工具主要有：真空吸笔、镊子、IC吸
19、放对准器、低倍体视显微镜或放大镜等。n双工位真空吸笔（两名工作人员可同时进行贴片，适合批量阻容元器件贴装）外形结构图如图所示。n体视显微镜用于精密元器件贴装及焊接后的检验，其外形结构图如图所示。n放大台灯一般放大倍数为5倍，可辅助贴片时的贴装和检验，其外形结构图如图7.26（a）所示，放大操作图如图7.26（b）所示。n4.回流焊接n回流焊是通过重新熔化预先分配到印制板焊盘上的膏装软钎焊料，实现表面组装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。n回流焊机是用来焊接表面贴装元器件的设备，常用的回流焊机有红外回流焊机、热传导回流焊机、激光回流焊机等。回流焊机的主体是焊接炉，目前主要有
20、红外炉、热风炉、红外炉加热风炉、蒸汽炉等。如今，诸如电脑、手机、MP4等高精密组装的小型化、微型化的高科技电子产品的表面贴装工艺上，广泛应用回流焊机。n首先PCB进入140160的预热温区时，焊膏中的溶剂、气体蒸发掉，同时，焊膏中的助焊剂润湿焊盘、元器件焊端和引脚，焊膏软化、塌落，覆盖了焊盘，将焊盘、元器件引脚与氧气隔离；并使表贴元件得到充分的预热，接着进入焊接区时，温度以每秒23国际标准升温速率迅速上升使焊膏达到熔化状态，液态焊锡在PCB的焊盘、元器件焊端和引脚润湿、扩散、漫流和回流混合在焊接界面上生成金属化合物，形成焊锡接点；最后PCB进入冷却区使焊点凝固。n采用台式（HT996）回流焊机
21、的回流焊接图如图所示。n采用回流焊接技术焊接好的SMT电路板如图所示。n5.印制板后期处理n印制板后期处理主要包括整形、清洗、烘干及测试等。根据产品要求和工艺材料的性质，选择印制板清洗工艺或免清洗工艺，最后对电路板进行检查测试。n清洗是利用物理作用、化学反应去除被清洗物表面的污染物、杂质的过程。无论是采用溶剂清洗或水清洗，都要经过表面润湿、溶解、乳化作用、皂化作用等，并通过施加不同方式的机械力将污物从表面组装板表面剥离下来，然后漂洗或冲洗干净，最后吹干、烘干或自然干燥。n7.3 任务分析n7.3.1ZX2031型贴片元件微型收音机n一、机型特点n该机常用电调谐单片调频（FM）收音机集成电路，且
22、调谐方便而准确。接收频率范围为87108MHZ,有较高的接收灵敏度。外形小巧玲玲，便于随身携带。电源范围大，在直流1.8V3.5V电压内都可工作。内部设置有静噪电路，可抑制调谐过程中的噪声。nZX2031型贴片元件微型收音机外形图 n二、工作原理n7.3.2 贴片元件手工焊接工艺n对于引脚较少的SMT元器件，若不具备组装产品设备或在维修时，可采用手工直接焊接。贴片元件手工焊接工艺的步骤与方法如下。n一、工具与材料的准备n工具：25W或35W内热式普通电烙铁1把，烙铁头的形状选用尖锥型。1把尖头不锈钢镊子，镊子的韧口要良好。有条件的情况下，可选用热风焊枪来替代电烙铁。n材料：细焊锡丝、助焊剂、异
23、丙基酒精等。使用助焊剂的目的主要是增加焊锡的流动性，使焊锡在电烙铁的牵引想，依靠表面张力的作用光滑地包裹在引脚和焊盘上。n二、焊接工艺n1.在焊接之前先在焊盘上涂抹助焊剂，用烙铁处理一遍，以使焊盘镀锡良好。n2.焊接贴片阻容元件时，可以先在一个焊点上镀上锡，然后用镊子拾取元件放上元件的一头，镊子夹持元件的同时，焊接上镀锡的这一头，再看看是否放正了。如放置到位正确，最后再焊接另一端；若不正，重新进行焊接。n3.焊接IC芯片时，用镊子小心地将芯片放到PCB上，使其与焊盘对齐，且要保证芯片的放置方向正确。用工具按住芯片，烙铁头蘸上少量的焊锡，焊接两个对角位置上的引脚，使芯片固定而不能移动。然后重新检
24、查芯片的位置是否正确良好，如有问题，可进行调整或拆除并重新对准再次焊接。n 在位置正确的情况下，再焊接另外两个对角，最后依次焊接其余引脚。在焊接这些引脚前，应先涂助焊剂，再焊接。焊接时要保持烙铁尖与被焊引脚并行，防止因焊锡过量发生搭接。n 4.焊接完所有引脚后，用助焊剂浸润所有引脚以便清洗焊锡。最后检查是否有漏焊、虚焊及搭锡现象，并对应地进行补焊处理。n7.4.2 同步实训2组装贴片元件微型收音机 n1.安装前的检查n（1）检查印制板是否有缺陷，印制板图、安装图如下：n（2）依据元器件清单，检查元器件的数量，并检测元器件。n2.按工艺流程进行装配n（1）贴片元件装配焊接顺序：C1/R1，C2/
25、R2，C3/V3，C4/V4，C5/R3，C6/SC1088，C7，C8/R4，C9，C10，C11，C12，C13，C14，C15，C16。n（2）通孔元件装配焊接顺序：RP，XS，S1，S2，J1，J2，V1，R5，C17，C19，L1L4,C18。n（3）发光二极管V2的安装高度如下图：n3.调试n（1）调试前的检查。焊接完后所有元器件应直观检查，看其型号、规格、数量及安装位置、方向等是否与图纸相符。检查焊点是否有虚焊、漏焊、桥接、飞溅等现象。n n（2）检测整机电流n把万用表置于直流电流挡，音量电位器置于关断状态，用万用表两表笔跨接在开关两端上。正常值应在730mA，且指示灯LED能正
26、常点亮。若整机电流过大（超过35 mA），应检测维修。n（3）搜索电台广播n若整机电流在正常范围内，可按S1搜索电台广播。一般情况下，不用调任何部分即可收到电台广播。若收不到广播应仔细检查电路，特别是要检查有无错焊、虚焊及漏焊等缺陷。n（4）调覆盖n我国调频广播的频率范围为87108MHZ，调试时可找一个当地频率最低的FM电台，适当改变L4的匝数间距，使按过S1键后第一次按S2键可收到这个电台。n4.总装n（1）固定线圈n 调试完成后将适量泡沫塑料填入线圈L4（注意不要改变线圈形状及匝数），滴入适当蜡使线圈固定。n（2）装机壳n将外壳面板平放到工作台面上，将两只按键帽放入空内，注意：S2键帽上
27、有缺口，放置时要对准机壳上的凸起（即放在靠近耳机插座这边的空内），S1放置在靠近R4这边的空内。然后，放置电路板，并注意LED指示灯的放置正确；最后用螺丝对机板进行固定。n 安装电位器旋钮，并注意旋钮上凹点的位置；盖上后盖，且用螺丝固定，最后装上卡子。n 总装完成后，装入电池，插上耳机，进行试机。谢谢观看/欢迎下载BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH