电子产品生产工艺及管理NO4教学课件.ppt

电子产品生产工艺及管理项目四焊 接 工 艺 项目要点了解焊接工艺流程；掌握通孔插装元器件的安装与焊接技艺；掌握表面组装元器件的安装与焊接技艺。项目四焊 接 工 艺 目录工作任务一通孔插装焊接工艺工作任务二表面组装工艺 工作任务三表面组装质量检测工作任务一通孔插装焊接工艺 工作任务引入 插装与焊接是制造电子产品的重要环节，本任务按照电子产品制造业采用通孔插装工艺联装电路板组件的过程，介绍了通孔插装工艺中元器件的整形与插装要求、手工焊接方式、自动焊接设备及特点。工作任务一通孔插装焊接工艺 工作任务准备 本任务预习要点如下。通孔插装工艺流程相关知识；元器件插装相关知识；手工焊接相关知识；自动焊接相关知识。工作任务一通孔插装焊接工艺 一、通孔插装基本工艺流程 二、元器件整形与插装 三、手工焊接 四、自动焊接工作任务一通孔插装焊接工艺一、通孔插装基本工艺流程图4-1THT工艺组装电路板组件的基本工艺流程工作任务一通孔插装焊接工艺一、通孔插装基本工艺流程1.插装准备2.元器件插装4.检验和修补3.焊接工作任务一通孔插装焊接工艺一、通孔插装基本工艺流程1.插装准备插装准备的主要任务是元器件整形。元器件整形是为了使元器件在印制电路板上排列整齐，并便于安装和焊接，提高装配质量和效率。插装前应根据安装位置和技术方面的要求，预先把元器件引脚剪短或弯曲成一定的形状。工作任务一通孔插装焊接工艺一、通孔插装基本工艺流程2.元器件插装元器件的通孔插装方法有手工插件和机械自动插件两种。随着电子产品联装水平的提高，大批量稳定生产的企业普遍采用机械自动插件的方式。但即使采用机械自动插件，也仍有一部分异形元器件，如集成电路、电位器、插座等需要手工插件。工作任务一通孔插装焊接工艺一、通孔插装基本工艺流程3.焊接通孔元器件焊接方法也有手工焊接和自动焊接两种。在现代电子产品制造企业中，大批量组装电路板等多数焊接作业都采用自动焊接方式，手工焊接仅起到补焊与修整的辅助性作用。与手工焊接相比，自动焊接具有明显的优点：节省人力，减少人为因素的影响，提高效率，降低成本，提高外观质量、可靠性和一致性。工作任务一通孔插装焊接工艺一、通孔插装基本工艺流程4.检验和修补焊接后的电路板由人工对个别不合格的焊点进行补焊、修理，然后进行在线静态测试和动态测试、功能性能检测和调试等检测工序。工作任务一通孔插装焊接工艺二、元器件整形与插装图4-2元器件引脚弯曲、剪切成形1.元器件整形工作任务一通孔插装焊接工艺二、元器件整形与插装1.元器件整形(1)成形跨距(3)引脚长度(2)成形台阶 1）THT元器件整形技术要求工作任务一通孔插装焊接工艺二、元器件整形与插装图4-3成形跨距示意图1.元器件整形 1）THT元器件整形技术要求工作任务一通孔插装焊接工艺二、元器件整形与插装图4-4成形台阶示意图1.元器件整形 1）THT元器件整形技术要求工作任务一通孔插装焊接工艺二、元器件整形与插装1.元器件整形2）整形方法及设备(1)手工整形。最简易的手工整形工具是成形棒，宽度决定成形跨距，高度决定引脚长度。(2)机动整形。机动整形机有半自动整形机与全自动整形机两种。工作任务一通孔插装焊接工艺二、元器件整形与插装2.元器件插装1）元器件插装原则元器件插装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，然后安装靠焊接固定的元器件。工作任务一通孔插装焊接工艺二、元器件整形与插装2.元器件插装图4-5元器件的插装对比 2）元器件插装要求工作任务一通孔插装焊接工艺三、手工焊接1.影响手工焊点质量的原因(1)焊点表面未清洁。(2)焊锡丝质量差。(3)焊剂使用不当。(4)焊接时间和温度控制不当等。工作任务一通孔插装焊接工艺三、手工焊接1）焊接操作的正确姿势2.手工焊接技能的要点图4-6电烙铁的握法工作任务一通孔插装焊接工艺三、手工焊接1）焊接操作的正确姿势2.手工焊接技能的要点图4-7焊锡丝的拿法工作任务一通孔插装焊接工艺三、手工焊接2）手工焊接的基本步骤(1)准备。准备步骤同表4-2的步骤一。(2)加热与送丝。电烙铁头放在焊件上后即放入焊丝。(3)去丝移开电烙铁。焊锡在焊接面上浸润扩散达到预期范围后，立即拿开焊丝并移开电烙铁，并注意移去焊丝的时间不得滞后于移开电烙铁的时间。2.手工焊接技能的要点工作任务一通孔插装焊接工艺三、手工焊接2.手工焊接技能的要点3）手工焊接要领（1）保持烙铁头的清洁。（2）采用正确的加热方法。（3）控制焊接时间。（4）烙铁撤离的方法。（5）焊锡凝固之前不要使焊件抖动。（6）焊锡、焊剂的用量要合适。工作任务一通孔插装焊接工艺三、手工焊接4）手工焊接注意事项(1)手工焊接大多使用已加有焊剂的松香芯焊丝，为减少焊剂加热时挥发出的化学物质对操作者的危害，减少有害气体的吸入量，一般情况下，电烙铁到鼻子的距离应该不小于20 cm，通常以30 cm为宜。2.手工焊接技能的要点工作任务一通孔插装焊接工艺三、手工焊接4）手工焊接注意事项(2)目前使用的锡铅合金焊锡丝中可能含有一定比例的铅，而铅是对人体有害的一种重金属，因此操作时应该戴手套或在操作后洗手，避免食入铅尘。(3)电烙铁使用以后，一定要稳妥地插放在电烙铁架上，并注意导线等其他杂物不要碰到电烙铁头，以免烫伤导线，造成漏电等事故。2.手工焊接技能的要点工作任务一通孔插装焊接工艺三、手工焊接2.手工焊接技能的要点5）焊点质量分析图4-8标准焊点工作任务一通孔插装焊接工艺三、手工焊接2.手工焊接技能的要点5）焊点质量分析图4-9虚焊工作任务一通孔插装焊接工艺三、手工焊接2.手工焊接技能的要点5）焊点质量分析图4-10焊料堆积工作任务一通孔插装焊接工艺三、手工焊接2.手工焊接技能的要点5）焊点质量分析图4-11焊料过多工作任务一通孔插装焊接工艺三、手工焊接2.手工焊接技能的要点5）焊点质量分析图4-12焊料过少工作任务一通孔插装焊接工艺三、手工焊接2.手工焊接技能的要点5）焊点质量分析图4-13松香焊工作任务一通孔插装焊接工艺三、手工焊接2.手工焊接技能的要点5）焊点质量分析图4-14过热工作任务一通孔插装焊接工艺三、手工焊接2.手工焊接技能的要点5）焊点质量分析图4-15冷焊工作任务一通孔插装焊接工艺三、手工焊接2.手工焊接技能的要点5）焊点质量分析图4-16浸润不良工作任务一通孔插装焊接工艺三、手工焊接2.手工焊接技能的要点5）焊点质量分析图4-17不对称工作任务一通孔插装焊接工艺三、手工焊接2.手工焊接技能的要点5）焊点质量分析图4-18松动工作任务一通孔插装焊接工艺三、手工焊接2.手工焊接技能的要点5）焊点质量分析图4-19锡尖工作任务一通孔插装焊接工艺三、手工焊接2.手工焊接技能的要点5）焊点质量分析图4-20针孔工作任务一通孔插装焊接工艺三、手工焊接2.手工焊接技能的要点5）焊点质量分析图4-21气孔工作任务一通孔插装焊接工艺三、手工焊接2.手工焊接技能的要点5）焊点质量分析图4-22铜箔翘起工作任务一通孔插装焊接工艺三、手工焊接2.手工焊接技能的要点5）焊点质量分析图4-23脱焊工作任务一通孔插装焊接工艺三、手工焊接2.手工焊接技能的要点5）焊点质量分析图4-24元器件脚高工作任务一通孔插装焊接工艺三、手工焊接2.手工焊接技能的要点5）焊点质量分析图4-25短路工作任务一通孔插装焊接工艺三、手工焊接2.手工焊接技能的要点5）焊点质量分析图4-26包焊工作任务一通孔插装焊接工艺三、手工焊接2.手工焊接技能的要点5）焊点质量分析图4-27焊点裂痕工作任务一通孔插装焊接工艺三、手工焊接2.手工焊接技能的要点5）焊点质量分析图4-28空焊工作任务一通孔插装焊接工艺三、手工焊接2.手工焊接技能的要点5）焊点质量分析图4-29焊点呈黑色工作任务一通孔插装焊接工艺四、自动焊接1.浸焊浸焊是将插好元器件的印制电路板浸入熔融状态的锡槽中，一次完成印制电路板上所有焊点的焊接。它比手工焊接生产效率高，操作简单，适于批量生产。浸焊包括手工浸焊和自动浸焊两种形式。工作任务一通孔插装焊接工艺四、自动焊接1.浸焊图4-30浸焊机和浸焊焊接示意图工作任务一通孔插装焊接工艺四、自动焊接1.浸焊图4-31自动浸焊的工艺流程图工作任务一通孔插装焊接工艺四、自动焊接2.波峰焊图4-32元器件引线切脚机工作示意图工作任务一通孔插装焊接工艺四、自动焊接2.波峰焊图4-33电路板生产（波峰焊）具体工艺流程图工作任务二表面组装工艺 工作任务引入 通过本任务的学习同学们可以熟悉电子产品制作时常用的工具及测试仪器设备，并掌握表面组装焊接工艺。工作任务二表面组装工艺 工作任务准备 本任务预习要点如下常用贴片元器件相关知识；表面焊接技术相关知识。工作任务二表面组装工艺 一、表面组装工艺流程与组装方式 二、焊膏和贴装胶涂敷工艺 三、表面组装贴装工艺 四、表面组装焊接工艺工作任务二表面组装工艺一、表面组装工艺流程与组装方式1.表面组装工艺的结构组成及特点3.表面组装工艺流程2.表面组装方式工作任务二表面组装工艺一、表面组装工艺流程与组装方式1.表面组装工艺的结构组成及特点1）表面组装工艺的结构组成图4-34表面组装工艺的结构组成工作任务二表面组装工艺一、表面组装工艺流程与组装方式1.表面组装工艺的结构组成及特点2）表面组装工艺的特点(1)组装对象（元器件、多芯片组件、接插件等）种类多。(2)组装精度和组装质量要求高，组装过程复杂及控制要求严格。工作任务二表面组装工艺一、表面组装工艺流程与组装方式1.表面组装工艺的结构组成及特点2）表面组装工艺的特点(3)组装过程自动化程度高，大多需借助或依靠专用组装设备完成。(4)组装工艺所涉及技术内容丰富且有较大技术难度。(5)SMT及其元器件发展迅速，引起的组装技术更新速度快等。工作任务二表面组装工艺一、表面组装工艺流程与组装方式2.表面组装方式表面组装方式及其工艺流程主要取决于表面组装组件(SMA)的类型、使用的元器件种类和组装设备条件，大体上可分为全表面组装、单面混合组装和双面混合组装三种类型共6种组装方式，见表4-3。工作任务二表面组装工艺一、表面组装工艺流程与组装方式3.表面组装工艺流程1）焊膏-再流焊工艺图4-35焊膏-再流焊工艺流程工作任务二表面组装工艺一、表面组装工艺流程与组装方式3.表面组装工艺流程2）贴片-波峰焊工艺图4-36贴片-波峰焊工艺流程工作任务二表面组装工艺二、焊膏和贴装胶涂敷工艺1.焊膏涂敷工艺1）模板印刷原理图4-37焊膏模板印刷的基本过程工作任务二表面组装工艺二、焊膏和贴装胶涂敷工艺1.焊膏涂敷工艺2）模板印刷过程（1）印刷前的准备（2）安装模板和刮刀（3）PCB定位与图形对中 （4）设置工艺参数（5）添加焊膏并印刷 （6）首件PCB试印并检验工作任务二表面组装工艺二、焊膏和贴装胶涂敷工艺1.焊膏涂敷工艺2）模板印刷过程图4-38刮刀工作任务二表面组装工艺二、焊膏和贴装胶涂敷工艺1.焊膏涂敷工艺2）模板印刷过程图4-39PCB定位工作任务二表面组装工艺二、焊膏和贴装胶涂敷工艺1.焊膏涂敷工艺3）模板印刷结果分析（1）模板对焊膏印刷质量的影响。（2）焊膏性质对焊膏印刷质量的影响。（3）印刷工艺参数对焊膏印刷质量的影响。（4）其他对焊膏印刷质量的影响。工作任务二表面组装工艺二、焊膏和贴装胶涂敷工艺1.焊膏涂敷工艺4）焊膏印刷缺陷的分析在焊膏的印刷过程中，经常会遇到各种各样的问题，如何去分析并解决这些问题，已成为焊膏印刷工程技术人员研究的问题。焊膏印刷缺陷主要表现为印刷不均匀、漏印、焊膏塌落、焊球、污损、偏移和清洗不彻底等。工作任务二表面组装工艺二、焊膏和贴装胶涂敷工艺2.贴装胶涂敷工艺1）贴装胶的涂敷原则和方法(1)贴装胶的涂敷原则。选择适当的贴装方法需要考虑很多因素，如贴装胶的种类、胶点的大小及应用速度等。(2)贴装胶的涂敷方法。贴装胶的涂敷方法包括点涂法、针式转移法和模板印制法。工作任务二表面组装工艺二、焊膏和贴装胶涂敷工艺2.贴装胶涂敷工艺2）贴装胶涂敷设备点涂方法是目前常用的贴装胶涂敷方法，相应的设备称为点胶机。点涂的原理是将贴装胶装在针管中，在针管头部装接胶嘴，然后将针管安装在点胶机上。点胶机由计算机程序控制，自动将胶液分配到PCB的指定位置。工作任务二表面组装工艺二、焊膏和贴装胶涂敷工艺2.贴装胶涂敷工艺3）点胶过程中的工艺控制(1)点胶量的大小(2)点胶压力(3)点胶嘴的大小(4)点胶嘴与PCB板间的距离(8)气泡(7)固化温度曲线(6)胶水的黏度(5)胶水温度工作任务二表面组装工艺二、焊膏和贴装胶涂敷工艺2.贴装胶涂敷工艺4）点胶缺陷分析使用贴装胶和点胶机时要有正确的工艺操作规范，否则极易发生故障。点胶工艺中的常见故障、原因及解决方法见表4-7。工作任务二表面组装工艺二、焊膏和贴装胶涂敷工艺2.贴装胶涂敷工艺5）贴装胶的固化贴装胶涂敷后，贴装完元器件，即可送入固化炉中进行固化。固化是贴装胶-波峰焊工艺中的一道关键工序，如果贴装胶固化不良，在焊接过程中，就会出现元器件脱落。工作任务二表面组装工艺三、表面组装贴装工艺1.表面贴装基本工艺过程3.贴装工艺质量要求和缺陷分析2.表面贴装设备工作任务二表面组装工艺三、表面组装贴装工艺1.表面贴装基本工艺过程 1）基板定位 5）元件贴放4）元件定位3）元件拾取2）元件送料工作任务二表面组装工艺三、表面组装贴装工艺2.表面贴装设备 (1)按贴装方式分类(2)按贴装速度分类(3)按价格分类(4)综合分类1）全自动贴装机的类型工作任务二表面组装工艺三、表面组装贴装工艺2.表面贴装设备 (1)贴装头(2)供料系统(3)电路板传送与定位系统(4)计算机控制系统2）全自动贴装机的主要结构工作任务二表面组装工艺三、表面组装贴装工艺2.表面贴装设备 3)全自动贴装机的主要技术特性(3)适应性(2)速度(1)精度工作任务二表面组装工艺三、表面组装贴装工艺3.贴装工艺质量要求和缺陷分析图4-41矩形元器件允许的贴装偏差范围工作任务二表面组装工艺三、表面组装贴装工艺3.贴装工艺质量要求和缺陷分析图4-42集成电路允许的贴装偏差范围工作任务二表面组装工艺三、表面组装贴装工艺3.贴装工艺质量要求和缺陷分析图4-43贴装错误工作任务二表面组装工艺四、表面组装焊接工艺1.表面组装的焊接方法和要求3.再流焊工艺2.波峰焊工艺工作任务二表面组装工艺四、表面组装焊接工艺1.表面组装的焊接方法和要求1）表面组装的焊接方法在波峰焊中，钎料波峰有两个作用：一是供热，二是提供钎料。在再流焊中，热是由再流焊炉自身的加热机理决定的，焊膏是由专用的设备以确定的量涂敷的。目前，再流焊技术与设备是SMT组装企业的主选技术与设备。工作任务二表面组装工艺四、表面组装焊接工艺1.表面组装的焊接方法和要求2）表面组装的焊接要求(1)要求形成微细化的焊接连接。(2)由于表面组装元器件的电极或引线形状、结构和材料种类繁多，因此要求能对各种类型的电极或引线都能进行焊接。(3)要求表面组装元器件与PCB焊盘的结合强度和可靠性高。工作任务二表面组装工艺四、表面组装焊接工艺2.波峰焊工艺1）SMT波峰焊的主要类型波峰焊用于印制板联装已有20多年的历史，现在已成为具有一定理论基础和丰富经验的成熟电子联装工艺技术。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装组件的焊接。波峰焊有单波峰焊和双波峰焊之分。工作任务二表面组装工艺四、表面组装焊接工艺2.波峰焊工艺 2）SMT波峰焊工艺控制(3)焊接系统(2)预热系统(1)焊剂系统工作任务二表面组装工艺四、表面组装焊接工艺3.再流焊工艺 1）再流焊工艺的特点 2）再流焊的基本工艺过程 3）再流焊设备 4）再流焊工艺控制5）再流焊缺陷分析工作任务二表面组装工艺四、表面组装焊接工艺3.再流焊工艺 图4-44再流焊的基本工艺过程工作任务三表面组装质量检测 工作任务引入 检测是保障表面组装电路板组件(SMA)质量的重要环节。随着SMT的发展和SMA组装密度的提高，以及电路图形的细线化、SMD的细间距化、器件引脚的不可视化等特性的增强，对SMT产品质量的检测提出了新的挑战。工作任务三表面组装质量检测 工作任务准备 本任务预习要点如下。表面组装质量检测相关知识；自动光学检测相关知识。工作任务三表面组装质量检测 一、表面组装质量检测概述 二、自动光学检测 三、自动X射线检测 四、在线测试工作任务三表面组装质量检测一、表面组装质量检测概述1.表面组装质量检测的主要内容 1 1）原材料来料检测）原材料来料检测 2 2）组装工艺过程检测）组装工艺过程检测 3 3）组装后的组件检测）组装后的组件检测工作任务三表面组装质量检测一、表面组装质量检测概述2.表面组装质量检测方法 1 1）原材料检测方法）原材料检测方法 2 2）组装工艺过程检测方法）组装工艺过程检测方法 3 3）组件检测方法）组件检测方法工作任务三表面组装质量检测一、表面组装质量检测概述2.表面组装质量检测方法1）原材料检测方法在不少场合，SMT组装质量问题往往是由于所用元器件及工艺材料的物理、化学性能缺陷所造成的，把好原材料的来料检测和质量控制关是保证SMT组装质量的基础。工作任务三表面组装质量检测一、表面组装质量检测概述2.表面组装质量检测方法2）组装工艺过程检测方法图4-46具有代表性的包含组装过程检测环节的表面组装工艺检测流程工作任务三表面组装质量检测一、表面组装质量检测概述2.表面组装质量检测方法 2）组装工艺过程检测方法(3)X射线检测(2)自动光学检测(1)人工目视检查工作任务三表面组装质量检测一、表面组装质量检测概述2.表面组装质量检测方法3）组件检测方法(1)焊后外观非接触式检查。它是指对SMA进行非接触式检查，对SMA不接触、不破坏、无损伤，能检查接触式测试检测不到的部位。(2)电性能接触式检测。它主要是对电路组件进行接触式检测。工作任务三表面组装质量检测二、自动光学检测1.自动光学检测的意义3.AOI放置位置2.AOI基本检测原理与检测功能工作任务三表面组装质量检测二、自动光学检测1.自动光学检测的意义图4-47自动光学检测仪工作任务三表面组装质量检测二、自动光学检测2.AOI基本检测原理与检测功能图4-48AOI基本检测原理示意图工作任务三表面组装质量检测二、自动光学检测 3.AOI放置位置3）再流焊后AOI2）贴片后AOI1）焊膏印制后AOI工作任务三表面组装质量检测二、自动光学检测3.AOI放置位置1）焊膏印制后AOI目前在流水线上使用的AOI通常用于检测焊膏有没有刷上、焊膏之间有没有短路，生产中对该类机器的更进一步要求是能够测量焊膏的高度及面积。有些机器采用激光测量的方法满足测高与测面积的需求，但测试速度较慢，难以满足生产线上生产周期的要求。目前，该工位后AOI还处于发展的初期。工作任务三表面组装质量检测二、自动光学检测3.AOI放置位置2）贴片后AOI该工位后的AOI为了能实现快速检测上述贴片缺陷，通常采用高分辨率彩色CCD，对被测贴片的基板进行整体扫描，捕获被测元器件图像信息，并通过元器件图像的外观匹配、结构及几何尺寸的分析，快速检查出有缺陷的元件，并对贴片工序实时进行统计分析。工作任务三表面组装质量检测二、自动光学检测3.AOI放置位置3）再流焊后AOI对于检测设备来说，没有一个最好的位置来处理所有的生产线缺陷。尽早发现缺陷可以避免不必要的浪费，但是许多缺陷都是在生产后期出现的，因而把AOI放置在再流焊后应该是全面改进产品质量的最佳选择。工作任务三表面组装质量检测三、自动X射线检测1.自动X射线检测的特点（1）对工艺缺陷的覆盖率高达97%。（2）较高的测试覆盖度。(3)测试的准备时间大大缩短。(4)能观察到其他测试手段无法可靠探测到的缺陷，如虚焊、空气孔和成形不良等。(5)对双面板和多层板只需一次检查（带分层功能）。(6)提供相关测量信息，用来对生产工艺过程进行评估，如焊膏厚度、焊点下的焊锡量等。工作任务三表面组装质量检测三、自动X射线检测图4-49典型的AXI系统检测原理示意图2.AXI系统检测原理与种类工作任务三表面组装质量检测四、在线测试图4-50针床式在线测试仪1.针床式在线测试仪1）针床式在线测试仪的结构组成工作任务三表面组装质量检测四、在线测试1.针床式在线测试仪1）针床式在线测试仪的结构组成(1)计算机部分(2)测试电路部分(3)测试压板(4)测试针床(5)机械传动部分工作任务三表面组装质量检测四、在线测试1.针床式在线测试仪2）针床式在线测试仪的功能在线测试根据PCBA的检测内容可分为焊接不良检测和贴装元器件不良检测两种情况。针床式在线测试仪能在较短的时间里快速检测出电路板组件上元器件的装配故障和焊接故障。工作任务三表面组装质量检测四、在线测试2.飞针式在线测试仪1）飞针式在线测试仪的基本原理飞针式在线测试仪上安装有多根针，每根针都安装在适当的角度上，不会因为贴片元件而产生测试死角现象，能进行全方位角测试。针床式在线测试仪难以解决的高密度QFP引线及较小片式元件的小焊盘，用飞针式在线测试仪较容易解决。因此，采用飞针式在线测试仪能大幅度提高不良检出率。工作任务三表面组装质量检测四、在线测试2.飞针式在线测试仪2）飞针式在线测试仪检测的特点(1)与针床式检测相比，在测试精度、最小测试间隙等方面都有较大幅度提高。(2)飞针式检测无须专门的针床夹具，测试程序可直接由电路板的CAD设计数据得到，测试开发迅速。(3)测试快速灵活，测试成本低。项目四焊接工艺 习题1.SMT有哪几种组装方式？有何特征？2.焊膏涂敷主要采用何种技术？按自动化程度来分，焊膏涂敷设备有哪几种？3.总结焊膏印刷常见缺陷及原因。4.简述贴装胶的涂敷原则和方法。5.常用贴装胶固化方式有哪几种？6.全自动贴装机的主要结构包括哪几部分？7.贴装工艺的质量要求是什么？