装配与焊接工艺.docx

装配与焊接工艺.docx

《装配与焊接工艺.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《装配与焊接工艺.docx（42页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

装配与焊接工艺

装配与焊接工艺

电子产品的电气连接，是通过对元器件、零部件的装配与焊接来实现的。

安装与连接，是按照设计要求制造电子产品的主要生产环节。

应该说，在传统的电子产品制造过程中，安装与连接技术并不复杂，往往不受重视，但以SMT为代表的新一代安装技术，主要特征表现在装配焊接环节，由它引发的材料、设备、方法改变，使电子产品的制造工艺发生了根本性革命。

产品的装配过程是否合理，焊接质量是否可靠，对整机性能指标的影响是很大的。

经常听说，一些精密复杂的仪器因为一个焊点的虚焊、一个螺钉的松动而不能正常工作，甚至由于搬运、振动使某个部件脱落造成整机报废。

所以，掌握正确的安装工艺与连接技术，对于电子产品的设计和研制、使用和维修都具有重要的意义。

实际上，对于一个电子产品来说，通常只要打开机箱，看一看它的结构装配和电路焊接质量，就可以立即判定它的性能优劣，也能够判断出生产企业的技术力量和工艺水平。

装配焊接操作，是考核电子装配技术工人的主要项目之一；对于电子工程技术人员来说，观察他能否正确地进行装配、焊接操作，也可以作为评价他的工作经验及其基本动手能力的依据。

5.1电气安装

制造电子产品，可靠与安全是两个重要因素，而零件的安装对于保证产品的安全可靠是至关紧要的。

任何疏忽都可能造成整机工作失常，甚至导致更为严重的后果。

5.1.1安装的基本要求

5.1.1.1保证导通与绝缘的电气性能

电气连接的通与断，是安装的核心。

这里所说的通与断，不仅是在安装以后简单地使用万用表测试的结果，而且要考虑在振动、长期工作、温度、湿度等自然条件变化的环境中，都能保证通者恒通、断者恒断。

这样，就必须在安装过程中充分考虑各方面的因素，采取相应措施。

图5.1是两个安装示例。

图5.1电气安装示例

图5.1（a）表示一台仪器机壳为接地保护螺钉设置的焊片组件。

安装中，靠紧固螺钉并通过弹簧垫圈的止退作用保证电气连接。

如果安装时忘记装上弹簧垫圈，虽然在一段时间内仪器能够正常工作，但使用中的振动会使螺母逐渐松动，导致连接发生问题。

这样，通过这个组件设置的接地保护作用就可能失效。

图5.1（b）表示用压片将电缆固定在机壳上。

安装时应该注意，一要检查压片表面有无尖棱毛刺，二要给电缆套上绝缘套管。

因为此处要求严格保证电缆线同机壳之间的绝缘。

金属压片上的毛刺或尖角，可能刺穿电缆线的绝缘层，导致机壳与电缆线相通。

这种情况往往会造成严重的安全事故。

实际的电子产品千差万别，有经验的工艺工程师应该根据不同情况采取相应的措施，保证可靠的电气连接与绝缘。

5.1.1.2保证机械强度

在第4章关于印制电路板排版布局的有关内容里，已经考虑了对于那些大而重的元器件的装配问题，这里还要对此做出进一步的说明。

电子产品在使用的过程中，不可避免地需要运输和搬动，会发生各种有意或无意的振动、冲击，如果机械安装不够牢固，电气连接不够可靠，都有可能因为加速运动的瞬间受力使安装受到损害。

如图5.2所示，把变压器等较重的零部件安装在塑料机壳上，（a）图的办法是用自攻螺钉固定。

由于塑料机壳的强度有限，容易在振动的作用下，使塑料孔的内螺纹被拉坏而造成外壳的损伤。

所以，这种固定方法常常用在受力不大的场合。

显然，（b）图的方法将大大提高机械强度，但安装效率比前一种稍低，且成本也要略高一些。

图5.2安装的机械强度

又如图5.3所示，对于大容量的电解电容器来说，早期产品的体积很大，一般不能安装在印制电路板上，必须加装卡子（见图（a）），或把电容器用螺钉安装在机箱底板上（图（b）、（c））。

近年来，电解电容器的制造技术不断进步，使比率电容（即电容量与其单位体积之比）迅速增大，小型化的大容量电容器已经普遍直接安装到印制板上。

但是，与同步缩小体积的其它元器件相比较，大容量的电解电容器仍然是印制板上体积最大的元器件。

考虑到机械强度，图（d）所示的状态是不可靠的。

无论是电容器引线的焊接点，还是印制板上铜箔与基板的粘接，都有可能在受到振动、冲击的时候因为加速运动的瞬间受力而被破坏。

为解决这种问题，可以采取多种办法：

在电容器与印制板之间垫入橡胶垫（图（e））或聚氯乙烯塑料垫（图（f））减缓冲击；使用热熔性粘合剂把电容器粘结在印制板上（图（g）），使两者在振动时保持同频、同步的运动；或者用一根固定导线穿过印制板，绕过电容器把它压倒绑住，固定导线可以焊接在板上，也可以绞结固定（图（h）），这在小批量产品的生产中是一种可取的简单办法。

从近几年国内外电子新产品的工艺来看，采用热熔性粘合剂固定电容器的比较多见。

而固定导线多用于固定晶体振荡器，这根导线是裸线，往往还要焊接在晶体的金属外壳上，同时起到电磁屏蔽的作用（图（i））；对晶体振荡器来说，更简单的屏蔽兼固定的方法，是把金属外壳直接焊接在印制板上，如图（j）所示。

图5.3电子产品装配的机械强度

5.1.1.3保证传热的要求

在安装中，必须考虑某些零部件在传热、电磁方面的要求。

因此，需要采取相应的措施。

第3章里介绍了常用的散热器标准件，不论采用哪一种款式，其目的都是为了使元器件在工作中产生的热量能够更好地传送出去。

大功率晶体管在机壳上安装时，利用金属机壳作为散热器的方法如图5.4（a）所示。

安装时，既要保证绝缘的要求，又不能影响散热的效果，即希望导热而不导电。

如果工作温度较高，应该使用云母垫片；低于100℃时，可以采用没有破损的聚酯薄膜作为垫片。

并且，在器件和散热器之间涂抹导热硅脂，能够降低热阻、改善传热的效果。

穿过散热器和机壳的螺钉也要套上绝缘管。

紧固螺钉时，不要将一个拧紧以后再去拧另一个，这样容易造成管壳同散热器之间贴合不严（见图5.4（b）），影响散热性能。

正确的方法是把两个（或多个）螺钉轮流逐渐拧紧，可使安装贴合严密并减小内应力。

图5.4功率器件散热器在金属机壳上的安装

5.1.1.4接地与屏蔽要充分利用

接地与屏蔽的目的：

一是消除外界对产品的电磁干扰；二是消除产品对外界的电磁干扰；三是减少产品内部的相互电磁干扰。

接地与屏蔽在设计中要认真考虑，在实际安装中更要高度重视。

一台电子设备可能在实验室工作很正常，但到工业现场工作时，各种干扰可能就会出现，有时甚至不能正常工作，这绝大多数是由于接地、屏蔽设计安装不合理所致。

例如，如图5.5所示的金属屏蔽盒，为避免接缝造成的电磁泄漏，安装时在中间垫上导电衬垫，则可以提高屏蔽效果。

衬垫通常采用金属编织网或导电橡胶制成。

图5.5金属屏蔽盒采用导电衬垫防止电磁泄漏

5.1.2THT元器件在印制电路板上的安装

传统元器件在印制板上的固定，可以分为卧式安装与立式安装两种方式。

关于这两种方式的特点，已经在第4章里进行了介绍，这里仅补充与装配、焊接操作有关的内容。

在电子产品开始装配、焊接以前，除了要事先做好对于全部元器件的测试筛选以外，还要进行两项准备工作：

一是要检查元器件引线的可焊性，若可焊性不好，就必须进行镀锡处理；二是要根据元器件在印制板上的安装形式，对元器件的引线进行整形，使之符合在印制板上的安装孔位。

如果没有完成这两项准备工作就匆忙开始装焊，很可能造成虚焊或安装错误，带来得不偿失的麻烦。

5.1.2.1元器件引线的弯曲成形

为使元器件在印制板上的装配排列整齐并便于焊接，在安装前通常采用手工或专用机械把元器件引线弯曲成一定的形状——整形，如图5.10所示。

图5.6元器件引线弯曲成形

在这几种元器件引线的弯曲形状中，图（a）比较简单，适合于手工装配；图（b）适合于机械整形和自动装焊，特别是可以避免元器件在机械焊接过程中从印制板上脱落；图（c）虽然对某些怕热的元器件在焊接时散热有利，但因为加工比较麻烦，现在已经很少采用。

在THT电路板上插装、焊接有引脚的元器件，大批量生产的企业中通常有两种工艺过程：

一是“长脚插焊”，二是“短脚插焊”。

所谓“长脚插焊”，如图5.11（a）所示，是指元器件引脚在整形时并不剪短，把元器件插装到电路板上后，可以采用手工焊接，然后手工剪短多余的引脚；或者采用浸焊、高波峰焊设备进行焊接，焊接后用“剪腿机”剪短元器件的引脚。

“长脚插焊”的特点是，元器件采用手工流水线插装，由于引脚长，在插装过程中传递、插装以后焊接的过程中，元器件不容易从板上脱落。

这种生产工艺的优点是设备的投入小，适合于生产那些安装密度不高的电子产品。

“短脚插焊”，如图5.11（b）所示，是指在对元器件整形的同时剪短多余的引脚，把元器件插装到电路板上后进行弯脚，这样可以避免电路板在以后的工序传递中脱落元器件。

在整个工艺过程中，从元器件整形、插装到焊接，全部采用自动生产设备。

这种生产工艺的优点是生产效率高，但设备的投入大。

图5.7“长脚插焊”与“短脚插焊”

无论采用哪种方法对元器件引脚进行整形，都应该按照元器件在印制板上孔位的尺寸要求，使其弯曲成形的引线能够方便地插入孔内。

为了避免损坏元器件，整形必须注意以下两点：

⑴引线弯曲的最小半径不得小于引线直径的2倍，不能“打死弯”；

⑵引线弯曲处距离元器件本体至少在2mm以上，绝对不能从引线的根部开始弯折。

对于那些容易崩裂的玻璃封装的元器件，引线整形时尤其要注意这一点。

5.1.2.2元器件的插装

元器件插装到印制电路板上，无论是卧式安装还是立式安装，这两种方式都应该使元器件的引线尽可能短一些。

在单面印制板上卧式装配时，小功率元器件总是平行地紧贴板面；在双面板上，元器件则可以离开板面约1~2mm，避免因元器件发热而减弱铜箔对基板的附着力，并防止元器件的裸露部分同印制导线短路。

插装元器件还要注意以下原则：

⑴要根据产品的特点和企业的设备条件安排装配的顺序。

如果是手工插装、焊接，应该先安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，然后再安装靠焊接固定的元器件。

否则，就会在机械紧固时，使印制板受力变形而损坏其它已经安装的元器件。

如果是自动机械设备插装、焊接，就应该先安装那些高度较低的元器件，例如电路的“跳线”、电阻一类元件，后安装那些高度较高的元器件，例如轴向（立式）插装的电容器、晶体管等元器件，对于贵重的关键元器件，例如大规模集成电路和大功率器件，应该放到最后插装，安装散热器、支架、卡子等，要靠近焊接工序，这样不仅可以避免先装的元器件妨碍插装后装的元器件，还有利于避免因为传送系统振动丢失贵重元器件。

⑵各种元器件的安装，应该尽量使它们的标记（用色码或字符标注的数值、精度等）朝上或朝着易于辨认的方向，并注意标记的读数方向一致（从左到右或从上到下），这样有利于检验人员直观检查；卧式安装的元器件，尽量使两端引线的长度相等对称，把元器件放在两孔中央，排列要整齐；立式安装的色环电阻应该高度一致，最好让起始色环向上以便检查安装错误，上端的引线不要留得太长以免与其他元器件短路，如图5.12所示。

有极性的元器件，插装时要保证方向正确。

图5.8元器件的插装

⑶当元器件在印制电路板上立式装配时，单位面积上容纳元器件的数量较多，适合于机壳内空间较小、元器件紧凑密集的产品。

但立式装配的机械性能较差，抗振能力弱，如果元器件倾斜，就有可能接触临近的元器件而造成短路。

为使引线相互隔离，往往采用加套绝缘塑料管的方法。

在同一个电子产品中，元器件各条引线所加套管的颜色应该一致，便于区别不同的电极。

因为这种装配方式需要手工操作，除了那些成本非常低廉的民用小产品之外，在档次较高的电子产品中不会采用。

⑷在非专业化条件下批量制作电子产品的时候，通常是手工安装元器件与焊接操作同步进行。

应该先装配需要机械固定元器件，先焊接那些比较耐热的元器件，如接插件、小型变压器、电阻、电容等；然后再装配焊接比较怕热的元器件，如各种半导体器件及塑料封装的元件。

5.2手工焊接技术

焊接是制造电子产品的重要环节之一，如果没有相应的工艺质量保证，任何一个设计精良的电子产品都难以达到设计要求。

在科研开发、设计试制、技术革新的过程中制作一、两块电路板，不可能也没有必要采用