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1、电装工艺技术培训-电子设计工艺培训-目录目录第一章第一章 电子装联技术概述电子装联技术概述1.1 1.1 电子装联技术的定义电子装联技术的定义1.2 1.2 电子装联技术发展史电子装联技术发展史1.3 1.3 电子装联技术的分类电子装联技术的分类1.4 1.4 电子装联技术的等级电子装联技术的等级 1.5 1.5 电子装联技术在产品研制生产中的作用电子装联技术在产品研制生产中的作用第二章第二章第二章第二章 电子装联焊接机理及技术电子装联焊接机理及技术2.1 2.1 软钎焊料合金的性能、形状软钎焊料合金的性能、形状2.2 2.2 软钎焊料合金焊膏软钎焊料合金焊膏2.3 2.3 为什么电路元器件的
2、连接要采用焊接？为什么电路元器件的连接要采用焊接？2.4 2.4 软钎焊接的机理软钎焊接的机理2.5 2.5 焊接的润湿作用焊接的润湿作用2.6 2.6 焊接技术及技巧焊接技术及技巧第三章第三章 整机及单元装联工艺整机及单元装联工艺3.1 3.1 概述概述3.2 3.2 装联的扎线技术装联的扎线技术3.2.1 3.2.1 术语和定义术语和定义3.2.2 3.2.2 扎线的设备、材料及工具扎线的设备、材料及工具3.2.3 3.2.3 工艺过程工艺过程3.2.4 3.2.4 扎线的质量保证措施扎线的质量保证措施3.2.5 3.2.5 线束扎制的合格与否判断线束扎制的合格与否判断3.3 3.3 整机
3、整机/单元装焊前的准备工作单元装焊前的准备工作3.4 3.4 整机整机/单元的装焊单元的装焊3.4.1 3.4.1 一般装焊技术要求一般装焊技术要求3.4.2 3.4.2 整机及单元组件中低频插头座的焊接整机及单元组件中低频插头座的焊接3.4.3 3.4.3 整机装焊中常见的焊接端子整机装焊中常见的焊接端子3.4.4 3.4.4 常见焊接端子的焊接常见焊接端子的焊接3.4.5 3.4.5 整机中特殊电路单元焊接要求整机中特殊电路单元焊接要求3.4.6 3.4.6 焊接中关于导线的续接问题及处理焊接中关于导线的续接问题及处理3.4.7 3.4.7 调试元器件在整机和单元电路上的装焊要求调试元器件
4、在整机和单元电路上的装焊要求3.4.8 3.4.8 微波单元电路的装焊要求微波单元电路的装焊要求3.4.9 3.4.9 环境和工作场地要求环境和工作场地要求第四章第四章 整机装联中的接地技术与处理整机装联中的接地技术与处理4.1 整机中的接地慨念整机中的接地慨念4.2 整机装联中的接地分类整机装联中的接地分类4.3 整机模块中常见的几种地整机模块中常见的几种地4.4 工程电路接地的几点考虑工程电路接地的几点考虑4.5 整机整机/模块中地线的处理模块中地线的处理4.6 整机整机/模块中的布线原则模块中的布线原则4.7 结构设计不到位的布线处理结构设计不到位的布线处理 4.8 装联布线的实例剖析装
5、联布线的实例剖析 4.9 机柜装焊中的接地问题机柜装焊中的接地问题4.9.1 电子设备中机柜的种类电子设备中机柜的种类 4.9.2 机柜的接地要求机柜的接地要求4.9.3 机柜中电缆的敷设工艺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怎样设计好机柜的工艺图纸第一章第一章电子装联技术概述电子装联技术概述 本章内容本章内容1.电子装联技术的定义电子装联技术的定义2.2.电子装联技术发展史电子装联技术发展史3.电子装联技术的分类电子装联技术的分类4.4.电子装联技术的等级电子装联技术的等级 5.5.电子装联技术在产品研制电子装联技术在产品研制 生产中的作用生产中的作用序序 举目世界的制
6、造业，同样一张图纸，同样做电视、做冰箱、做举目世界的制造业，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，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造业中的“常见病常见病”，“多发病多发病”。
7、为什么同样的生产线、同样的机器，德国就能产出奔驰，而中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，国不能？因此，要改变这种生产情况，应当从装联工艺学上、生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。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电子装联技术的定义 根根据据成成熟熟的的电电路路原原理理图图，将将各各种种电电子子元元器器件件、机机电电元元器器件件以以及及基基板板合合理理地地设设计计、互互连连、安安装装、调调试试，使使其其成成为为适适用用的的、可可生生产产的的电电子子产产品品（包包括括集集成成电电路路、模模块块、整
8、整机机、系系统统）的的技技术术过过程程。它它是是一一门门电电路路、工工艺艺、结结构构、组组件件、器器件件、材材料料紧紧密密结结合合的的多多学学科科交交叉叉的的工工程程学学科科。涉涉及及集集成成电电路路固固态态技技术术、厚厚薄薄膜膜混混合合微微电电子子技技术术、印印制制电电路路技技术术、通通孔孔插插装装技技术术、表表面面安安装装技技术术、微微组组装装技技术术、电电子子电电路路技技术术、CAD/CAPP/CAM/CATCAD/CAPP/CAM/CAT技技术术、互互连连与与连连接接技技术术、热热控控制制技技术术、封封装装技技术术、测测量量技技术术、微微电电子子学学、物物理理学学、化化学学、金金属属学
9、学、电电子子学学、机机械械学学、计计算算机机学学、材材料科学、陶瓷及硅酸盐学等领域。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进入二十一世纪后，电子装联技术由电子组装扩展到到电气互联电气互联，其定义为：其定义为：“在电、磁、光、静电、温度等效应和环境介质中任在电、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环境中经布局布线联合制成承
10、制所设定的电气模型的工程实体的制造技术程实体的制造技术”。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要求的质量有效地有效地体现在产品上，从而使产品获得稳体现在产品上，从而使产品获得稳定质量的技术。定质量的技术。1.21.2 电子装联技术发展史电子装联技术发展史 电电子子装装联联技技术术随随着着电电子子封封装装技技术术的的发发展展经经历历了了五五代代变变化化，八八十十年年代代以以来来，IC封封装装由由DIP双双列列直直插插式式向向SOIC，PLCC方方向向发发展展，九九十十年年代代是是IC封封装装的的迅迅速速发发展展时时期期，其其中中最最引
11、引人人注注目目的的是是IC封封装装从从周周边边端端子子型型（以以QFP为为代代表表）向向球球栅阵列型（以栅阵列型（以BGA为代表）的转变。为代表）的转变。表表1 1 电子装联发展史电子装联发展史电子封装技术电子封装技术电子装联技术电子装联技术第一代第一代电电子子管管时时代代（5050年代）年代）分分立立组组件件，分分立立走走线线，金金属属底底板板，电电子子管管，接接线线柱，线扎，手工柱，线扎，手工THTTHT技术。技术。第二代第二代晶晶 体体 管管 时时 代代（6060年代）年代）分立组件，单层分立组件，单层/双面印制电路板，手工双面印制电路板，手工THTTHT技术。技术。第三代第三代集集 成
12、成 电电 路路 时时 代代（7070年代）年代）ICIC，双双面面印印制制板板，初初级级多多层层印印制制板板，初初级级厚厚/薄薄膜膜混合集成电路，波峰焊。混合集成电路，波峰焊。第四代第四代大大规规模模/超超大大规规模模集集成成电电路路时时代代（8080年代）年代）LSI/VLSI/ALSI，细细线线多多层层印印制制板板，多多层层厚厚/薄薄膜膜混混合合集集成成电电路路，HDIHDI（高高密密度度组组装装技技术术），SMTSMT（表面组装技术），再流焊。（表面组装技术），再流焊。第五代第五代超大规模集成电超大规模集成电路时代（路时代（9090年代）年代）BGA，CSPCSP，SMTSMT（表表面面
13、组组装装技技术术），MCMMCM（多多芯芯片片组组件件），3D3D（立立体体组组装装技技术术），MPTMPT（微微组组装装技技术术），DCADCA（直直接接芯芯片片组组装装技技术术），TABTAB（载载带带焊焊技技术术），无无铅铅焊焊接接技技术术，穿穿孔孔回回流流焊焊技技术术，选选择择焊焊技技术术，乳乳化化半半水水清清洗洗技技术术，激激光光再再流流焊焊技技术术，金金丝丝焊焊技技术术，凸凸点点制制造造技技术术，FlipFlip Chip（倒装焊技术）。（倒装焊技术）。电装发展史电装发展史电路功能相同的三代收音机电路功能相同的三代收音机 电装发展史电装发展史主要元器件采用主要元器件采用SMC/SM
14、DSMC/SMD的印制电路板组件的印制电路板组件 电装发展史电装发展史 随随着着片片式式元元器器件件（SMC/SMD）、基基板板材材料料、装装焊焊工工艺艺、检检测测技技术术的的迅迅速速发发展展，特特别别是是军军级级、七七专专级级SMC/SMD元元件件的的研研制制生生产产，21世世纪纪初初叶叶我我国国电电子子装装备备中中SMC/SMD的的使使用用率率从从当当初初的的5%迅迅速速增加到了增加到了7080%以上。以上。在一些小型化电子装备中已大量使用在一些小型化电子装备中已大量使用BGA，以以SMT为主流的混合组装技术（为主流的混合组装技术（MMT）是）是21世纪初叶世纪初叶我国电子装备电路组装的主
15、要形式，我国电子装备电路组装的主要形式，不仅不仅DIP和和SMC/SMD混合组装（混合组装（THT/SMT），而且随着），而且随着DCA组装技术的推广应用，将会出现组装技术的推广应用，将会出现DIP、SMC/SMD和和倒装片在同一电路板上组装，以至在倒装片在同一电路板上组装，以至在一些先进的电子一些先进的电子装备中将应用把装备中将应用把CSP装于装于MCM上，再进行上，再进行3D组装的组装的3D+MCM先进组装技术。先进组装技术。1.3 电子装联技术的分类电子装联技术的分类电子装联技术分类有两种电子装联技术分类有两种（1）按按其其组组成成结结构构特特征征和和产产品品层层次次规规定定划划分分的的
16、电电子子 装联技术分类，见表装联技术分类，见表2。（2）按组装技术划分按组装技术划分 常常规规电电子子装装联联技技术术通通孔孔插插装装式式印印制制电电路路板板装装联技术联技术 新一代电子装联技术，见表新一代电子装联技术，见表3。表表2 2 按按组成结构特征和产品层次规定分类表组成结构特征和产品层次规定分类表装配类别装配类别说明说明印制电路板组件装印制电路板组件装配配把把THT和和SMD件件插插装装或或贴贴装装到到印印制制电电路路板板上上并并进行焊接的一种装配。进行焊接的一种装配。零部件装配零部件装配把把零零部部件件通通过过紧紧固固件件或或焊焊接接、铆铆接接、胶胶接接连连接接起来的一种装配。起来
17、的一种装配。电气组件装配电气组件装配除除印印制制电电路路板板以以外外的的电电气气装装配配，如如：高高、低低频频电电缆缆、开开关关、按按钮钮、连连接接器器等等、面面板板结结构构组组件件的的组组合合装装配配（包包括括钳钳装装和和在在这这些些器器件件上上焊焊接接元元器器件件和和导导线线），变变压器、电感线圈，屏蔽盒焊接等。压器、电感线圈，屏蔽盒焊接等。整机整机/单元装配单元装配将将机机械械和和电电气气零零件件、部部件件、组组件件、导导线线按按设设计计要要求求相相互进行组装连接的一种装配。互进行组装连接的一种装配。表表3 按组装技术划分按组装技术划分 上述技术一般可分为：上述技术一般可分为：组组装装技
18、技术术；组组装装工工艺艺；结结构构设设计计；互互连连基基板板；元元器器件件；专专用用设设备备；材材料料；测测试；试；可靠性等专业领域。可靠性等专业领域。1.1.4 4 电子装联技术的等级电子装联技术的等级表表4 组装组装级级名称名称技术内容技术内容例子例子0 0级级芯片级组装芯片级组装在在硅硅或或砷砷化化镓镓芯芯片片上上制制作作有有源源晶晶体体管管、电阻、电容及互连。电阻、电容及互连。IC芯芯片片，VLSIVLSI，ALSIALSI，MMICMMIC，MIMICMIMIC1 1级级元元器器件件级级组组装装IC芯片安装到封装中互连，外壳密封。芯片安装到封装中互连，外壳密封。IC，片片式式电电阻阻
19、，片式电容。片式电容。2 2级级电电路路/组组件件级级组装组装元元器器件件或或芯芯片片组组装装到到互互连连基基板板（陶陶瓷瓷基基板板、印印制制电电路路板板、绝绝缘缘金金属属基基板板或或其其它它）上并互连。上并互连。PCB，厚厚/薄薄膜膜 混混 合合 IC，SMC3 3级级插插件件/印印制制底底板级组装板级组装PCB（或或厚厚/薄薄膜膜混混合合IC，SMTSMT组组件件）组组装装互互连连到到印印制制底底板板上上，厚厚/薄薄膜膜混混合合IC及及其其它它元器件组装互连到元器件组装互连到PCB上，屏蔽盒。上，屏蔽盒。各各种种PCB组组装装件，各种插件。件，各种插件。4 4级级分机级组装分机级组装若若干
20、干第第1 1级级、第第2 2级级、第第3 3级级组组装装件件互互连连，电缆、连接器、控制面板及外壳。电缆、连接器、控制面板及外壳。接接收收发发射射分分机机显示分机。显示分机。5 5级级机柜级组装机柜级组装若若干干分分机机或或印印制制底底板板级级组组装装件件互互连连，机机柜及面板（包括电缆、连接器）。柜及面板（包括电缆、连接器）。通通信信机机柜柜，雷雷达达机机柜柜，计计算算机机柜。机机柜。1.51.5 电子装联技术在电子装联技术在 产品研制生产中的作用产品研制生产中的作用稳稳定定稳稳定定发发展展发发展展 电电装装技技术术属属于于边边缘缘学学科科、多多学学科科的的电电子子工工程程制制造造技技术术。
21、二二十十世世纪纪九九十十年年代代美美日日等等发发达达国国家家开开展展的的“并并行行工工程程”，是是电电子子装装备备设设计计思思想想的的一一次次革革命命，在在这这个个技技术术学学科科内内，它它的的基基本本意意思思是是“电电气气互互联联技技术术的的工工作作必必须须从从产产品品的的方方案案论论证证起起参参加加进进去去，参参与与总总体体设设计计及及电电子子产产品品的的研研制制、开开发发、生生产产全全过过程程的的设设计计、决决策策”。为为实实现现这这一一理理念念，美美国国AriEona大大学学设设立立了了世世界界上上第第一一个个电电子子组组装装工工程程硕硕士士研研究究生生班班；国国内内一一些些一一流流的
22、的科科研研院院所所纷纷纷纷投投入入巨巨额额资资金金引引进进先先进进的的电电气气互互联联技技术术和和先先进进的的电电气气互互联联设设备备，与与此此同同时时，国国内内一一些些与与电电子子工工程程制制造造技技术术有有关关的的大大学学纷纷纷纷设设立立电电气气互互联联研研究究生生班、微电子技术班和微电子与固体电子学院。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：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不可能有一流的
23、军事电子装备”。从从五五十十年年代代以以电电子子管管为为代代表表的的第第一一代代组组装装技技术术到到八八十十年年代代以以SMD/SMC为为代代表表的的第第四四代代组组装装技技术术（SMT）的的初初期期，我我们们曾曾经经依依靠靠一一把把烙烙铁铁、一一把把镊镊子子进进行行电电子子产产品品的的装联。装联。当当电电子子装装联联技技术术进进入入PCB组组件件，器器件件安安装装密密度度高高于于3550个个/（cm）2，焊焊点点密密度度高高于于100点点/（cm）2时时；当当产产品品的的小小型型化化、微微型型化化需需应应用用线线间间距距0.3mm的的高高密密度度、高高 精精 度度 QFP、BGA、CSP等等
24、 片片 式式 器器 件件 和和0201（0.6mmX0.3mm）、0402的的Chip时时；当当面面对对3D组组装装、多多芯芯片片组组件件（MCM）为为代代表表的的第第五五代代组组装装技技术术以以及及以以SOI技技术术为为主主体体的的第第六六代代电电子子组组装装技技术术时时，过过去去那那种种“一一把把烙烙铁铁、一一把把镊镊子子打打天天下下”就就行行不不通通了了，必必须须依依赖赖先进的电气互联技术和先进的电气互联设备。先进的电气互联技术和先进的电气互联设备。因因此此，在在现现代代电电子子产产品品的的设设计计、开开发发、生生产产中中，电电气气互互联联技技术术的的作作用用发发生生了了根根本本性性的的
25、变变化化，它它是是总总体体方方案案设设计计人人员员、企企业业的的决决策策者者实实现产品功能指标的前提和依赖。现产品功能指标的前提和依赖。第二章第二章 电子装联焊接机理及技术电子装联焊接机理及技术 本章内容本章内容 1.1.软钎焊料合金的性能、形状软钎焊料合金的性能、形状 2 2.软钎焊料合金软钎焊料合金焊膏焊膏 3.3.为什么电路元器件的连接要采用焊接为什么电路元器件的连接要采用焊接？4.软钎焊接的机理软钎焊接的机理 5.焊接的润湿作用焊接的润湿作用 6.焊接技术及技巧焊接技术及技巧 在在在在电电电电子装子装子装子装联联联联行行行行业业业业中中中中,广泛使用的广泛使用的广泛使用的广泛使用的焊焊
26、焊焊接材料是接材料是接材料是接材料是锡铅焊锡铅焊锡铅焊锡铅焊料，料，料，料，这这这这几年由于几年由于几年由于几年由于环环环环境保境保境保境保护护护护的要求的要求的要求的要求,提出了无提出了无提出了无提出了无铅焊铅焊铅焊铅焊接的概念。在接的概念。在接的概念。在接的概念。在焊焊焊焊接理接理接理接理论论论论上，学上，学上，学上，学术术术术界将金属熔点在界将金属熔点在界将金属熔点在界将金属熔点在450450450450以上的称以上的称以上的称以上的称为为为为硬硬硬硬焊焊焊焊料料料料，金属熔点在，金属熔点在，金属熔点在，金属熔点在450450450450以下的称以下的称以下的称以下的称为为为为软焊软焊软
27、焊软焊料。料。料。料。焊焊焊焊料料料料是是是是指指指指易易易易熔熔熔熔的的的的金金金金属属属属及及及及其其其其合合合合金金金金。它它它它的的的的作作作作用用用用是是是是将将将将被被被被焊焊焊焊物物物物连连连连接接接接在在在在一一一一起起起起。焊焊焊焊料料料料的的的的熔熔熔熔点点点点比比比比被被被被焊焊焊焊物物物物的的的的熔熔熔熔点点点点低低低低，而而而而且且且且要要要要易于与被易于与被易于与被易于与被焊焊焊焊物物物物连为连为连为连为一体。一体。一体。一体。焊焊焊焊料料料料按按按按其其其其组组组组成成成成成成成成份份份份，可可可可分分分分为为为为锡锡锡锡铅铅铅铅焊焊焊焊料料料料、银银银银焊焊焊焊
28、料料料料、铜铜铜铜焊焊焊焊料；按使用料；按使用料；按使用料；按使用环环环环境温度又可分境温度又可分境温度又可分境温度又可分为为为为高温高温高温高温焊焊焊焊料、低温料、低温料、低温料、低温焊焊焊焊料。料。料。料。序序2.12.1 软钎焊料合金的性能、形状软钎焊料合金的性能、形状锡的性能锡的性能 软软钎钎焊焊料料合合金金常常用用的的是是锡锡、铅铅及及其其合合金金。锡锡是是银银白白色色有有光光泽泽的的金金属属，锡锡耐耐氧氧化化性性能能好好，暴暴露露在在空空气气中中时时仍仍保保持持其其光光泽泽，且且延延展展性性好好，晶晶粒粒结结构构比比较较粗粗。当当弯弯曲曲锡锡棒棒时时，由由于于其其晶晶粒粒界界面面相
29、相互互磨磨擦擦，可可发发出出称称为为锡锡鸣鸣的的奇奇特特声声音音。锡锡是是一一种种质质软软、低低熔熔点点金金属属，相相变变点点为为132132，低低于于这这个个温温度度时时变变成成粉粉末末状状的的灰灰色色锡锡，通通常常称称为为锡锡。当当温温度度高高于于132132时时变变成成白白色色锡锡，通通常常称称为为锡锡，富富有有延延展展性性。锡锡在在大大气气中中耐耐腐腐蚀蚀性性好好，不不失失金金属属光光泽泽，但但不不能能抗抗氯氯、碘碘、苛苛性性钠钠、苛苛性性钾钾等等物物质质的的腐腐蚀蚀。铅的性能铅的性能 铅铅是是一一种种篮篮灰灰色色金金属属，新新时时暴暴露露的的表表面面具具有有光光亮亮的的金金属属光光泽
30、泽。通通常常在在空空气气中中该该表表面面很很快快变变质质，呈呈暗暗灰灰色色。其其氧氧化化膜膜附附着着力力非非常常强强，保保护护其其底底层层金金属属免免受受环环境境的的进进一一步步侵侵蚀蚀，它它使使铅铅具具有有耐耐受受多多种种化化学学和和环环境境腐腐蚀蚀的的独独特特性性能能。铅铅是是一一种种质质软软金金属属，具具有有面面心心立立方方晶晶格格，很很容容易易加加工工成成形形。铅铅是是一一种种对对人人体体有有害害的的有有毒毒金金属属，特特别别是是和和盐盐酸酸类类接触接触时时要特要特别别注意。注意。锡铅合金物理特性锡铅合金物理特性 锡锡和和铅铅形形成成的的二二元元合合金金，是是装装联联工工艺艺中中广广泛
31、泛采采用的主要用的主要焊焊接材料。接材料。主主要要优优点点是是：熔熔化化温温度度范范围围窄窄，适适用用于于工工程程应应用用范范围围的的需需要要；润润湿湿性性和和机机械械物物理理性性能能尚尚可可；经经济济性性较较好。表好。表5 5列出了列出了锡铅锡铅物理特性。物理特性。表表5 5 锡铅物理特性锡铅物理特性 特特 性性锡锡铅铅密密 度度(g/cm)g/cm)锡锡（1515）7.2987.298 锡锡（1 1）5.765 5.76511.34(99.9%2211.34(99.9%22)熔熔 点点()238.9238.9327.4(99.9%)327.4(99.9%)沸沸 点点()3260326017
32、251725比比 热热(cal/g(cal/g)锡锡（0 0100100）0.05340.0534锡锡（8 81313）0.0493 0.04930.03050.0305 导热导热性性(cal/cms(cal/cms)0.15280.15280.083(00.083(0)导热导热率率(cal/cms(cal/cms)(20)(20)0.160.160.0830.083结结 晶晶 结结 构构锡锡 金金刚刚石型晶格石型晶格锡锡 体心立方晶格体心立方晶格面心立方晶格面心立方晶格膨膨胀胀系数系数(40(40)2.2342.2341010-5-52.932.931010-5-5导电导电率率(m/(m/-
33、mm-mm)12.1(100%)12.1(100%)7.9(100%)7.9(100%)比比电电阻阻(mm)mm)11.5(2011.5(20多晶多晶)20.648(2020.648(20)97.867(340)97.867(340)温度系数（温度系数（/）4.474.471010-3-3(0(0100100)3.363.361010-3-3(20(204040)锡铅锡铅合金状合金状态图态图 下下图图示出了示出了锡铅锡铅合金的熔化温度随着合金的熔化温度随着锡锡的含量而的含量而变变化的情况，化的情况，称其称其为锡铅为锡铅合金状合金状态图态图。0 10 20 30 40 50 60 70 80 9
34、0 100 Sn(%)0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Sn(%)100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Pb(%)100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Pb(%)A A 327 327液相线液相线液液 态态糊状糊状 232 232共晶点共晶点183183+固固 态态纯锡纯锡固相线固相线纯铅纯铅35030025020015010050 CDBE锡铅合金状态图的解释锡铅合金状态图的解释 只有纯铅（只有纯铅（A A）点、纯锡（）点、纯锡（C C点）、点）、+合金（合金（B B）点）点是在是在单一温度单一温度下熔化
35、的。其它配比构成的合金则是在一下熔化的。其它配比构成的合金则是在一个个温度区域温度区域内熔化的，其上限内熔化的，其上限ABCABC线称为线称为液相线液相线，下，下线线AD-BECAD-BEC线称做线称做固相线。固相线。位于位于和和固溶体区内固溶体区内的合金将呈单相，它们的溶解度曲线表示二区固溶体中的合金将呈单相，它们的溶解度曲线表示二区固溶体中的溶质数量随冷却而减少。在两个温度线之间为的溶质数量随冷却而减少。在两个温度线之间为半液体半液体区区，焊料呈，焊料呈稠糊状稠糊状，分别为，分别为相相+液相和液相和相相+液相构成液相构成的的半熔化状态区半熔化状态区。随着随着或或固态结晶体在锡和铅液液熔体中
36、的扩固态结晶体在锡和铅液液熔体中的扩散及温度的降低，该液熔体不再能溶解大量的第二相，散及温度的降低，该液熔体不再能溶解大量的第二相，并形成更多的并形成更多的或或晶体，直达到低共熔温度，在该晶体，直达到低共熔温度，在该温度下其余材料全部凝固为温度下其余材料全部凝固为和和的固态混合体。的固态混合体。（+）固溶体区的合金由不同配比的）固溶体区的合金由不同配比的相和相和相相组合而成。组合而成。在在B B点合金不呈半液体状态，可由固体不点合金不呈半液体状态，可由固体不经过糊状直接变成液体，这个经过糊状直接变成液体，这个B B点称为共晶点，点称为共晶点，这个这个温度称为温度称为共晶温度。共晶温度。按共晶点
37、的配比配制的合金称为按共晶点的配比配制的合金称为共晶合金。共晶合金。锡锡63%63%、铅铅37%37%，锡锡铅铅合合金金焊焊锡锡的的共共晶晶点点冷冷却却后后形形成成的的细细晶晶粒粒混混合合结结构构，对对形形成成焊焊接接接接头头的的机机、电电性性能能有有特特殊殊意意义义。当当锡锡含含量量高高于于63%63%，熔熔化化温温度度升升高高，强强度度降降低低。当当锡锡含含量量少少于于10%10%时时，焊焊接接强强度度差差，接接头头发发脆脆，焊焊料料润润湿湿能能力力差差。共共晶晶焊焊锡锡是是理理想想的的焊焊锡锡，其其焊焊锡锡熔熔化化温温度度低低，这这样样减减少少了了被被焊焊接接元元件件受受热热损损坏坏的的
38、机机会会。同同时时，由由于于共共晶晶焊焊锡锡由由液液体体直直接接变变成成固固体体，减减少少了了虚虚焊焊现象。故共晶焊锡应用得非常广泛。现象。故共晶焊锡应用得非常广泛。焊料的形状焊料的形状 国际标准国际标准ISO-9453ISO-9453中规定了软钎焊料产品单元的中规定了软钎焊料产品单元的制造要求与化学成份。制造要求与化学成份。表表6 6 产产品品单单元随元随焊焊料料变变化表化表 焊焊 料料 形形 状状 产产 品品 单单 元元锭锭、条、板、棒、杆、条、板、棒、杆以以单单一一的的锭锭、条条、板板、棒棒、杆杆为单为单位位 丝丝状状以以单单一的卷一的卷为单为单位位精精制制的的预预成成型型件件、环环、球
39、球或或粉材粉材以每一包装量以每一包装量为单为单位位 电电子装子装联联中通常使用的是中通常使用的是焊锡丝焊锡丝，在，在丝丝的芯里灌注了助的芯里灌注了助焊剂焊剂，灌注一股的称，灌注一股的称单丝焊单丝焊料，灌注两股的是双芯料，灌注两股的是双芯焊焊料，最多料，最多是是三股。三股。焊料的选择焊料的选择 表表7 7 焊丝焊丝的的选择选择被焊对象被焊对象锡丝直径锡丝直径/1 1印制板焊接点印制板焊接点0.80.81.21.22 2小型端子与导线焊接小型端子与导线焊接1.01.01.21.23 3大型端子与导线焊接大型端子与导线焊接1.21.22.02.0 2.22.2 软钎焊料合金软钎焊料合金焊膏焊膏 随着
40、再流焊技术的应用，焊膏已成为表面组装技术随着再流焊技术的应用，焊膏已成为表面组装技术（SMTSMT）中最重要的工艺材料，近年来获得飞速发展。）中最重要的工艺材料，近年来获得飞速发展。焊焊膏膏是是由由合合金金焊焊料料粉粉、糊糊状状焊焊剂剂和和一一些些添添加加剂剂混混合合而而成成的的具具有有一一定定粘粘性性和和良良好好触触变变特特性性的的膏膏状状体体。在在常常温温下下焊焊膏膏可可将将元元器器件件初初粘粘在在既既定定位位置置，当当焊焊膏膏被被加加热热到到一一定定温温度度时时，随随着着溶溶剂剂和和部部分分添添加加剂剂的的挥挥发发、合合金金粉粉的的熔熔化化，焊焊膏膏再再流流使使被被焊焊元元器器件件与与焊
41、焊盘盘互互联联在在一一起起经经冷冷却却形形成永久成永久连连接的接的焊焊点。点。合金合金焊焊料粉是料粉是焊焊膏的主要成分，膏的主要成分，约约占占焊焊膏重量的膏重量的85%85%90%90%。最常用的合金成份。最常用的合金成份为为Sn63/Pb37Sn63/Pb37以以及及Sn62/Pb36/Ag2Sn62/Pb36/Ag2，其中尤其其中尤其值值得提出的是含得提出的是含银银体系，通常称体系，通常称为为掺银焊掺银焊料料，它，它具有具有较较好的物理特性和好的物理特性和优优良的良的焊焊接性能，且不具腐接性能，且不具腐蚀蚀性，性，适用范适用范围围极广，其熔点极广，其熔点仅为仅为179179180180，且
42、，且2%2%银银的加入可的加入可提高提高焊焊点的机械点的机械强强度，度，还还可防止可防止银银离子在与元器件接触离子在与元器件接触过过程中程中发发生迁移。尤其是多生迁移。尤其是多层层陶瓷陶瓷电电容器往往具有容器往往具有银银/钯镀层钯镀层，当采用只含当采用只含Sn/PbSn/Pb的的焊焊膏膏时时，银银度度层层会与会与焊焊料的接触表面料的接触表面发发生生“溶溶蚀蚀”现现象，从而降低了象，从而降低了焊焊点的点的结结合合强强度。度。常用合金粉的粒度是常用合金粉的粒度是200200325325目目，超出此范，超出此范围围的以的以小于小于10%10%为为宜。宜。对对精精细间细间距的元器件，距的元器件，则则要
43、求更要求更细细的金的金属粉粒度，其粒度属粉粒度，其粒度为为270270500500目或目或325325500500。合金粉表。合金粉表面的氧化程度既与制面的氧化程度既与制备备和和处处理理过过程中惰性气体保程中惰性气体保护护状况状况有关，也与其形状和有关，也与其形状和颗颗粒尺寸有关。球形合金粉与无定粒尺寸有关。球形合金粉与无定形合金粉相比，其表面形合金粉相比，其表面积积小，氧化程度就低；而粒子太小，氧化程度就低；而粒子太细细，由于表面，由于表面积积增大，也会使表面的氧化程度增加。通增大，也会使表面的氧化程度增加。通常要求表面氧化物的含量常要求表面氧化物的含量应应小于小于0.5%0.5%。最好控制
44、在。最好控制在100P.m100P.m以下。以下。焊膏片焊膏片 美国有一个公司生产的美国有一个公司生产的焊膏片焊膏片约约300300多种合金，包括多种合金，包括无铅在内，有不同规格尺寸：垫圈形、圆盘形、长方形、无铅在内，有不同规格尺寸：垫圈形、圆盘形、长方形、正方形、相框形、颗粒形、球体形、组合阵列形、及特正方形、相框形、颗粒形、球体形、组合阵列形、及特殊形状等。殊形状等。圆盘形的直径可小到圆盘形的直径可小到0.1mm0.1mm。垫圈形的内径可小到。垫圈形的内径可小到0.38mm0.38mm，外径可小到，外径可小到0.63mm0.63mm。焊膏片的包装形式焊膏片的包装形式可选择瓶、盘、调色板和
45、载带卷轴可选择瓶、盘、调色板和载带卷轴来存放。另外，这些焊膏片还可提供助焊剂涂覆层，可来存放。另外，这些焊膏片还可提供助焊剂涂覆层，可帮助提高产品质量和生产效率帮助提高产品质量和生产效率。2.32.3 为什么电路元器件的连接要采用焊接为什么电路元器件的连接要采用焊接？电子工业使用的接线方法通常是锡焊，如果电子工业使用的接线方法通常是锡焊，如果认为电路元器件的连接除采用锡焊接外就没有其认为电路元器件的连接除采用锡焊接外就没有其它方法了，这种看法是无道理的。装联中对电路它方法了，这种看法是无道理的。装联中对电路连接的方法有连接的方法有绕接、绕接、压接、压接、粘接粘接等，那末，为什等，那末，为什要从
46、各种连接方法中选择焊接呢？要从各种连接方法中选择焊接呢？表表8 8列出了把两个金属物体接在一起的方法，有很多种，列出了把两个金属物体接在一起的方法，有很多种，那那么，作么，作为电为电路路元器件的元器件的连连接，需要考接，需要考虑虑哪些因素呢？哪些因素呢？表表8 8 两个金属物体两个金属物体连连接在一起的方法接在一起的方法 1 1焊接：电弧焊、点焊、气焊焊接：电弧焊、点焊、气焊2 2钎焊：硬钎焊、软钎焊（锡焊）钎焊：硬钎焊、软钎焊（锡焊）3 3压接、压焊：热压接、冷压接、超声波压焊压接、压焊：热压接、冷压接、超声波压焊4 4铆接铆接5 5螺钉紧固螺钉紧固6 6镶嵌镶嵌7 7绕接绕接8 8粘接（粘
47、接剂、导电胶固定）粘接（粘接剂、导电胶固定）9 9化学连接化学连接 要要使使两两种种金金属属连连接接在在一一起起，首首先先必必须须能能通通过过电电流流，另另外外还还要要求求牢牢固固，能能经经受受一一定定的的机机械械强强度度，制制造造时时还还连连着着，到到用用户户手手中中或或用用起起来来就就断断开开，这这样样的的连连接就毫无意接就毫无意义义。表表9 9列列出出了了电电路路元元器器件件连连接接质质量量需需要要的的三三个个技技术术要素。要素。元件连接质量三要素元件连接质量三要素 表表9 元件连接质量三要素元件连接质量三要素 1 1能通过电信号能通过电信号2 2机械强度要到达要求机械强度要到达要求3
48、3不随时间的变化而老化不随时间的变化而老化 另外，家用电器和电子工业中各种设备广另外，家用电器和电子工业中各种设备广泛采用焊接的理由，除技术上的要求外，还泛采用焊接的理由，除技术上的要求外，还有很多优点，如成本低、加工方便、安全性有很多优点，如成本低、加工方便、安全性好等。具体理由见表好等。具体理由见表1010所示。所示。表表1010 电路元器件采用锡焊接的理由电路元器件采用锡焊接的理由 1 1导电性好导电性好2 2可得到足够的机械强度可得到足够的机械强度3 3助焊剂残渣可以不清洗，不影响使用（民用产品）助焊剂残渣可以不清洗，不影响使用（民用产品）4 4可一次焊接多个点可一次焊接多个点5 5象
49、铁和铜那样，两种金属可连接起来象铁和铜那样，两种金属可连接起来6 6焊锡来源多，价格便宜焊锡来源多，价格便宜7 7焊接设备简单，与它有关的技术也具备焊接设备简单，与它有关的技术也具备8 8短时间就能培养出熟练的人员短时间就能培养出熟练的人员9 9操作温度低、简单操作温度低、简单1010不会出现大的灾害不会出现大的灾害需要注意：需要注意：因锡焊接有如此多的优点，所以已被广泛使用。因锡焊接有如此多的优点，所以已被广泛使用。但是，但是，锡焊接仍有许多不稳定的因素锡焊接仍有许多不稳定的因素，缺乏质量上的，缺乏质量上的一致性。不要认为它是一个单纯的操作，好象谁也会一致性。不要认为它是一个单纯的操作，好象
50、谁也会干，在产品焊接中凑够焊点数就认为是完成了任务，干，在产品焊接中凑够焊点数就认为是完成了任务，但是要使成千上万个焊点使用时都不会发生问题，都但是要使成千上万个焊点使用时都不会发生问题，都可以是高可靠性焊点，就不是一件容易做到的事了，可以是高可靠性焊点，就不是一件容易做到的事了，焊接是一个技巧性很强的工作。焊接是一个技巧性很强的工作。2.4 软钎焊接的机理软钎焊接的机理 连接两种或两种以上金属面的金属填料，其熔化温度连接两种或两种以上金属面的金属填料，其熔化温度低于低于450450，并能润湿母材金属。这种填料与母材金属表并能润湿母材金属。这种填料与母材金属表面原子间的相互润湿作用，在低于母材