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1、,电子工艺设计及技术,主讲人：徐素娟 单位：沈飞集团,概 述,目前，我们根据电子学原理制成的设备、装置、仪表仪器等统称为电子设备。随着电子技术的发展，电子设备亦趋现代化，正广泛应用于人类生活的各个领域。电子设备有比较突出的几个特点： 1.电子设备具有短、小、轻、薄等特点。 2. 电子设备使用非常广泛。 3.可靠性高， 4.还有其更重要的特点就是，整个电子设备的精度要求很高。,“工艺就是专利，专利就是资本”,第一章 安全用电,（三）安全用电主要有三个方面: 供电系统的安全、用电设备的安全及人身安全。 （四）安全用电 1安全制度： 2安全措施： 3安全操作: 4安全产品： 所有电子产品都应该通过国
2、家安全 检验权威部门（即中国电工产品认证委 员会“CCEE”检测),第二章常用电子器件的识别,2.1 电阻器,1.电阻器分为固定电阻器和可变电阻器（电位器） 两大类。 2电阻器阻值表示方法：直标法、色环表示法 3常用电阻器的功率 通常电阻器的额定功率应高于电路中的实际值1.5-2倍以上。 4极限电压 电阻器两端电压增加到一定数值时，会发出电击穿现象，使电阻损坏. 常用电阻器功率与极限电压:0.25W 250V ; 0.5W 500V; 12W 750V 5电位器 电位器是一种可调节电阻器，其中两个为固定端, 一个活动端。当电位器用作电位调节（分压）时，称为电位器，它是一个四端元件。电位器作为可
3、调电阻器使用时，是一个二端元件。,2.2 电容器,电容器是一种储能元件,在电路中主要起耦合、旁路、滤波等作用。,1电容器的分类 固定电容器型号一般由四部分组成。 C C 2 3 单位: 1F=103mF=106F=109nF=1012pF,2 电容器电容量的表示方法 （1）直接标示法a （2）文字符号法b （3）数码表示法c （4）色码表示法d,3电容器的额定电压 电容器中在允许环境温度范围内能够长期施 加的最大电压的有效值称为额定电压。一般又叫耐压。 4电解电容器 电解电容器是一种具有正负极性的电容器。 5可变电容器与微调电容器,2.3 电感器,电感器又称为电感线圈，在谐振、耦合、滤波等电路
4、中应用很广。 常用的电感器有用于调频调幅收音机、电视接收机、通讯接收机等电子设备中的振荡线圈，其电感量可以通过调节磁帽而改变。有用作电压变换的电源变压器，有用于收音机电路中阻抗匹配的输入变压器和输出变压器。,2.4 半导体分立器件,半导体分立器件包括二极管、三极管（即晶体管）及半导体特殊器件。 1半导体分立器件的分类及型号命名法。 2半导体二极管 半导体二极管是具有单向导电特性的元器件。 3半导体三极管（晶体管） 半导体三极管（晶体管）是电子设备的关键器件之一。对 信号具有放大、开关控制的作用，也用于振荡、调制等。 4半导体分立器件的判别 （1）外观（色码）判别 （2）用万用表判别,第三章 电
5、子组装设备与组装生产线,3.1电子工业生产中的焊接,一般自动焊接工艺流程：,自动焊接,流动焊接,再流焊接,THT工艺常用设备：浸焊机、波峰焊机,SMT时代焊接方法,浸焊最早,浸焊机工作原理：让插好元器件的印制电路板水平接触熔融的铅锡焊料，是整块电路板上的全部元器件同时完成焊接。,操作工艺要点：焊料温度控制 ；均匀涂覆 ；同时完成；避免夹渣焊；及时补充焊料。,浸焊机种类：普通浸焊机、超声波浸焊机,波峰焊,工作原理：利用焊锡槽内的机械式或电磁式离心泵，将熔融焊料压向喷嘴，形成一股向上平稳喷涌的焊料波峰并源源不断的从喷嘴溢出。装有元器件的印制电路板以平面直线匀速运动的方式通过焊料波峰，在焊接面上形成
6、浸润焊点而完成焊接。,比浸焊机优点：减少焊料浪费；减轻翘曲变形；使焊料成分均匀；提高焊点质量。,调整工艺因素：在波峰焊机工作过程中对焊料、助焊剂、焊料添加剂的监测,波峰焊机种类：,按波形 单峰、双峰、三峰、复合峰,双波峰焊机焊料波形,选择焊与选择性波峰焊设备,波峰焊温度曲线：,清洁度高、不容易残留氧化物、个性化焊接参数设定,预热,焊接,冷却,再流焊主要应用于表面组装元器件的焊接,工艺：核心环节是利用外部热源加热，使焊料熔化而再次流动浸润，完成电路板的焊接,适合自动化生产的电子装配技术，是SMT电路板组装技术的主流,一般流程：,工艺特点：,元件受到热冲击小、控制焊料量焊接质量好、自定位效应、商品
7、化焊锡膏无杂质、可以用局部加热热源、工艺简单返修工作量小。,温区,预热区：升温区、保温区、快速升温区,焊接区（再流区）,冷却区,工艺要求：,再流焊炉：,由炉体、上下加热源、PCB传送装置、空气循环装置、冷却装置、排风装置、温度控制装置以及计算机控制系统组成。,设备种类：,红外线辐射再流焊,影响品质因素：,温度曲线、锡膏成分,设备传送带振动过大,工艺本身导致（冷焊、锡珠、连焊、裂纹）,影响焊膏印刷焊膏、模板、印刷,新一代设备及工艺：,红外线热风再流焊机,简易红外线再流焊机,充氮气的再流焊机,通孔再流焊工艺,无铅再流焊工艺,性能比较：,再流焊各种加热方法的主要优缺点,SMT电路板维修工作站,维修工
8、作站实际是一个小型化的贴片机和焊接设备的组合装置,SMT维修工作站： 备有与元器件规格相配的红外线加热炉、电热工具或热风焊枪，不仅可以拆焊需更换元器件，还能熔融焊料，把新贴装的元器件焊接上去。,3.2 SMT电路板组装工艺方案与组装设备,SMT印刷组装焊接的典型设备：,锡膏印刷机、贴片机、再流焊炉等,SMT印制板的组装结构及装焊工艺流程,三种SMT组装结构：,1.全部采用SMT工艺,2.单面或双面混合组装,3.顶面插装，底面贴装，两面分别组装,SMT印制板再流焊工艺流程,SMT印制板波峰焊工艺流程,针对SMT组装结构制定的工艺流程,完整的SMT组装工艺流程,锡膏涂覆工艺和锡膏印刷机,再流焊工艺
9、焊料供给方法：,焊膏法,预覆焊料法,预形成焊料法,注射涂覆,印刷涂覆,锡膏印刷机及其结构：,印刷锡膏或贴片胶,组成：,夹持PCB基板的工作台,印刷头系统,漏印模板（或丝网）及其固定机构,为保证印刷精度而配置的其他选件,印刷涂覆法的模板及丝网：,直接印刷,非接触式印刷,采用刚性材料加工的金属漏印模板,采用柔性材料丝网或金属掩模,漏印模板印刷法的基本原理：,印刷机的主要技术指标：,最大印刷面积,印刷精度,重复精度,印刷速度,丝网印刷涂覆法的基本原理：,SMT元器件贴片工艺和贴片机,贴片机的工作方式和类型：,自动贴片机的主要结构：,包括设备本体、片状元器件供给系统、电路板传送与定位装置、贴装头及其驱
10、动定位装置、贴片工具（吸嘴）、计算机控制系统等。,贴片机的主要指标：,精度,速度,适应性,贴片精度,分辨率,重复精度,贴装周期,贴装率,生产量,能贴装的元器件种类,贴片机能够容纳供料器的数目和种类,贴装面积,贴片机的调整,贴片机工序对贴装元器件的要求：,特征标记符合要求；焊端或引脚1/2浸入焊膏，焊膏挤出量小于0.2/0.1mm；焊端或引脚尽量与焊盘图形对齐、居中。,元器件贴装偏差与贴片压力：,矩形元器件,小封装晶体管（SOT）引脚必须全部在焊盘上,小封装集成电路（SOIC）引脚宽度3/4在焊盘上,四边扁平封装器件和超小型器件（QFP包括PLCC）宽、长 3/4在焊盘上,BGA器件最大偏移量小
11、于焊球半径,元器件贴片压力要适合,手工贴装SMT元器件：手工贴片,手工贴片之前涂抹助焊剂和焊膏,采用手工贴片工具贴放SMT元器件,贴装元器件以后用手工、半自动或自动的方法进行焊接,在手工贴片前必须保证焊盘清洁,SMT涂覆贴片胶工艺和点胶机,涂覆贴片胶的方法：点滴法、注射法、贴片胶印刷法,贴片胶的固化：用电热烘箱或红外线辐射； 在黏合剂中混合添加一种硬化剂； 采用紫外线辐射固化贴片胶。,装配流程中的贴片胶涂覆工序：,涂覆贴片胶的技术要求：,光固型贴片胶应从元器件的下面露出一半； 热固性贴片胶可以完全被元器件覆盖。,贴片胶滴的大小和胶量，要根据元器件的尺寸和质量来确定，以保证足够的粘接强度控制胶滴
12、的大小和高度,与SMT焊接有关的检测设备与工艺方法,自动光学检测设备（AOI）：设计规则检测（DRC）、图形识别,AOI最常见位置在再流焊之后,X射线检测设备（AXI）：,技术指标,种类：,飞针测试仪：是一种高精度的移动探针测试设备,工作原理：在固定的测试架上的印制板两侧，用快速移动的成对探针同时移动到同一位置上，测量电路的连接状态（电阻）。,采用真值比较定位算法，时时监控，以文字和图形提示，提供质量参数,清洗工艺、清洗设备、和免清洗焊接方法,清洗工艺和清洗设备：免清洗助焊剂 机械式和超声波式,残留污垢种类：,颗粒性残留污物采用高压喷射或超声波等机械方式清除,极性残留污物,非极性残留污物,溶剂
13、的种类和选择：,极性溶剂如酒精、水等,非极性溶剂氯化物和氟化物,溶剂清洗设备：在线式（大批量生产）、批量式（小批量生产）,水溶液清洗：清洗设备中一般使用软化水,免清洗焊接技术：惰性气体焊接技术、反应气氛焊接技术,SMT生产线的设备组合与计算机集成制造系统（CIMS）,中、小型SMT自动生产流水线设备配置,电子产品的计算机集成制造系统（CIMS）示例,设计工程、管理工程、生产工程 连接,3.3 SMT工艺品质分析,SMT的工艺品质，主要以元器件贴装的正确性、准确性、完好性以及焊接完成之后元器件焊点的外观与焊接可靠性来衡量。,锡膏印刷品质分析,焊膏印刷不良导致的问题及其导致因素：,锡膏不足 锡膏粘
14、连 锡膏印刷整体偏位 锡膏拉尖,SMT贴片品质分析,SMT贴片常见品质问题及其导致因素：,贴片漏件 SMC电阻器贴片时翻件、侧件 元器件贴片偏位 元器件贴片时损坏,SMT再流焊常见的质量缺陷及解决方法,3.4 芯片的绑定工艺,绑定（COB）的概念与特征,绑定也叫软封装，标准封装的集成电路叫硬封装,绑定工艺的主要特征：,COB技术及流程简介,绑定工艺流程图,绑定工艺流程解释：,擦板清洁印制板，去除PCB及金手指表面的污渍及氧化物,点胶在印制板面上规定位置（衬底）点胶，准备粘接IC裸片,粘IC裸片（贴片）确认IC裸片型号和粘接方向进行贴片,烤红胶（固化）使胶固化，牢固粘接裸片,前测检验产品绑线后的
15、合格情况,绑线连接裸片焊盘和PCB上相应的金手指，形成电气连接,前修修好前测中发现的坏板,封胶把绑定在印制板上的IC用黑胶覆盖起来，对裸片和焊线起保护作用,烘烤使黑胶固化，达到保护芯片及焊线的效果,后测检验固化后的产品有无不良现象,后修修补后侧工序发现的坏板,QC抽检和出货产品抽检，周转流程,3.5 电子产品组装生产线,电子工业既是技术密集型，又是劳动密集型的行业，生产线是最适合生产电子产品的工艺装备，生产线的设计、制造水平直接影响到产品的质量及企业的经济效益。,生产线的总体设计,生产线的总体设计是一项系统工程设计（设计师工程活动的核心）,生产线总体设计过程的研究：,生产线系统是一个机电一体化
16、系统，生产线设计的关键在于总体设计，其最本质工作是分析与综合。,生产线方案设计阶段的工作：,明确任务要求和约束条件,分析任务要求和约束条件,确定系统的初步方案,工程设计方针,产品大纲,产品流程,环境条件,能源条件,生产线初步设计阶段的工作：,功能分析：,技术要求分配：,系统综合，提出总体方案,1.分析各线的功能,2.分析各线、专机与系统功能之间的关系,1.确定标准时间、工位数量及线长,2.确定生产线的传输形式,3.确定专机和空间位置,4.电力分配、气路分配,几种典型生产线：,中小企业常见的手工插装生产线,波峰焊生产线,小型产品组装、调试生产线,大型产品组装生产线,电子整机产品制造与生产工艺过程举例,整机组装的特点及方法,整机组装的顺序和基本要求,整机组装流程示例：,1.准备作业,2.机芯组装,3.整机组装,4.整机包装,3.6 电子制造过程中的静电防护简介,静电的产生、表现形式与危害,大量的电子电荷驻留在非导体和导体表面，形成一个电场，就是静电
