電子工業(yè)常用材料和工具

1、第3章 電子(dinz)工業(yè)常用材料和工具高等教育出版社電子產(chǎn)品制造工藝第二(d r)版配套課件1共一百零九頁(yè)3.1 常用導(dǎo)線(doxin)與絕緣材料導(dǎo)線(doxin) 導(dǎo)線是能夠?qū)щ姷慕饘倬€，是電能和電磁信號(hào)的傳輸載體。 （1）導(dǎo)線材料 導(dǎo)線分類 可分成裸線、電磁線、絕緣電線電纜和通信電纜四類 。2共一百零九頁(yè)裸線：指沒(méi)有絕緣層的單股或多股導(dǎo)線(doxin)，大部分作為電線電纜的線芯，少部分直接用在電子產(chǎn)品中連接電路。 電磁線：有絕緣層的導(dǎo)線，絕緣方式有表面涂漆或外纏紗、絲、薄膜等，一般用來(lái)繞制電感類產(chǎn)品的繞組，所以也叫做繞組線、漆包線。 絕緣電線電纜：包括固定敷設(shè)電線、絕緣軟電線和屏蔽線，

2、用做電子產(chǎn)品的電氣連接。 通信電纜：包括用在電信系統(tǒng)中的電信電纜和高頻電纜。 3共一百零九頁(yè) 導(dǎo)線的構(gòu)成(guchng)材料 導(dǎo)線一般(ybn)由導(dǎo)體芯線和絕緣體外皮組成。 a. 導(dǎo)體材料 主要有銅線和鋁線。純銅線的表面很容易氧化，一般導(dǎo)線是在銅線表面鍍耐氧化金屬。 如：普通導(dǎo)線鍍錫能提高可焊性； 高頻用導(dǎo)線鍍銀能提高電性能；耐熱導(dǎo)線鍍鎳能提高耐熱性能； 線徑：用導(dǎo)線直徑的毫米（mm）數(shù)表示線的規(guī)格4共一百零九頁(yè)b. 絕緣外皮材料 絕緣外皮除了電氣絕緣外，還有增強(qiáng)導(dǎo)線機(jī)械強(qiáng)度、保護(hù)導(dǎo)線不受外界環(huán)境腐蝕的作用。 導(dǎo)線絕緣外皮的材料主要有：塑料類（聚氯乙烯、聚四氟乙烯等）、橡膠類、纖維類（棉、化纖

3、等）、涂料(tlio)類（聚脂、聚乙烯漆）。 常見(jiàn)的塑料導(dǎo)線、橡皮導(dǎo)線、紗包線、漆包線等。 5共一百零九頁(yè)（2） 安裝(nzhung)導(dǎo)線、屏蔽線 6共一百零九頁(yè)選擇使用(shyng)安裝導(dǎo)線，要注意以下幾點(diǎn)： a. 安全(nqun)載流量 截面積（mm2） 1.01.54.06.08.010.0載流量（A） 202545567085銅芯導(dǎo)線的安全載流量（25） 7共一百零九頁(yè)選擇使用安裝(nzhung)導(dǎo)線，要注意以下幾點(diǎn)： a. 安全(nqun)載流量 截面積（mm2） 1.01.54.06.08.010.0載流量（A） 202545567085銅芯導(dǎo)線的安全載流量（25） 8共一百零九頁(yè)

4、b. 最高耐壓和絕緣性能 導(dǎo)線標(biāo)志的試驗(yàn)電壓，是表示導(dǎo)線加電1分鐘不發(fā)生放電現(xiàn)象(xinxing)的耐壓特性。實(shí)際使用中，工作電壓應(yīng)該大約為試驗(yàn)電壓的1/31/5。 c. 導(dǎo)線(doxin)顏色 9共一百零九頁(yè)選擇安裝導(dǎo)線顏色的一般(ybn)習(xí)慣 10共一百零九頁(yè)3.1.2 絕緣材料(ju yun ci lio) 絕緣材料的主要(zhyo)性能及選擇 抗電強(qiáng)度 機(jī)械強(qiáng)度 耐熱等級(jí) 級(jí)別代號(hào)最高溫度/主要絕緣材料Y90未浸漬的棉紗、絲、紙等制品A105上述材料經(jīng)浸漬E120有機(jī)薄膜、有機(jī)瓷漆B130用樹(shù)脂粘合或浸漬的云母、玻璃纖維、石棉F155用相應(yīng)樹(shù)脂粘合或浸漬的無(wú)機(jī)材料H180耐熱有機(jī)硅、樹(shù)

5、脂、漆或其它浸漬的無(wú)機(jī)物C200硅塑料、聚氟乙烯、聚酰亞胺及與玻璃、云母、陶瓷等材料的組合11共一百零九頁(yè)常用絕緣材料 薄型絕緣材料。主要應(yīng)用于包扎、襯墊、護(hù)套等。絕緣紙：常用的有電容器紙、青殼紙、銅板紙等。絕緣布：常用的有黃臘布、黃臘綢、玻璃漆布(qb)等。有機(jī)薄膜：常用的有聚脂、聚酰亞胺、聚氯乙烯、聚四氟乙烯薄膜。粘帶：上述有機(jī)薄膜涂上膠粘劑就成為各種絕緣粘帶，俗稱塑料膠帶。塑料套管：除絕緣布套管外，大量用在電子裝配中的是塑料套管，即用聚氯乙烯為主料制成各種規(guī)格、各種顏色的套管。 絕緣漆。使用最多的地方是浸漬電器線圈和表面覆蓋。 熱塑性絕緣材料。 熱固性層壓材料。 云母制品。云母是具有良好

6、的耐熱、傳熱、絕緣性能的脆性材料。 橡膠制品。橡膠在較大的溫度范圍內(nèi)具有優(yōu)良的彈性、電絕緣性、耐熱、耐寒和耐腐蝕性，是傳統(tǒng)的絕緣材料，用途非常廣泛。12共一百零九頁(yè)3.2 焊接(hnji)材料焊接材料包括焊料（Solder）和焊劑（又叫助焊劑） 13共一百零九頁(yè)3.2.1 焊料焊料是易熔金屬，它的熔點(diǎn)低于被焊金屬。焊料熔化時(shí)，將被焊接的兩種相同或不同的金屬結(jié)合處填滿，待冷卻(lngqu)凝固后，把被焊金屬連接到一起，形成導(dǎo)電性能良好的整體。一般要求焊料具有熔點(diǎn)低、凝固快的特點(diǎn)，熔融時(shí)應(yīng)該有較好的潤(rùn)濕性和流動(dòng)性，凝固后要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。按照組成的成分，有錫鉛焊料、銀焊料、銅焊料等多種。傳統(tǒng)的電

7、子產(chǎn)品裝配焊接中，主要使用鉛錫焊料，一般俗稱為焊錫。 14共一百零九頁(yè)錫（Sn）是一種質(zhì)軟低熔點(diǎn)的金屬，熔點(diǎn)為232，純錫較貴，質(zhì)脆而機(jī)械性能差；在常溫下，錫的抗氧化性強(qiáng)。錫容易(rngy)同多數(shù)金屬形成金屬化合物。 鉛（Pb）是一種淺青白色的軟金屬，熔點(diǎn)為327，機(jī)械性能也很差。鉛的塑性好，有較高的抗氧化性和抗腐蝕性。鉛屬于對(duì)人體有害的重金屬。15共一百零九頁(yè)（1） 鉛錫合金(hjn) 鉛錫焊料具有一系列鉛和錫所不具備的優(yōu)點(diǎn)： 熔點(diǎn)低，低于鉛和錫的熔點(diǎn)，有利于焊接； 機(jī)械強(qiáng)度高，合金的各種機(jī)械強(qiáng)度均優(yōu)于純錫和鉛； 表面張力小、粘度下降，增大了液態(tài)流動(dòng)性，有利于在焊接時(shí)形成可靠接頭(ji tu

8、)； 抗氧化性好，鉛的抗氧化性優(yōu)點(diǎn)在合金中繼續(xù)保持，使焊料在熔化時(shí)減少氧化量。16共一百零九頁(yè)（2） 鉛錫合金(hjn)狀態(tài)圖 共晶(n jn)點(diǎn)17共一百零九頁(yè)（3） 共晶(n jn)焊錫 上圖中在共晶點(diǎn)所對(duì)于的對(duì)應(yīng)合金成分為Pb-38.1、Sn-61.9的鉛錫合金稱為(chn wi)共晶焊錫，它的熔點(diǎn)最低，只有182，是鉛錫焊料中性能最好的一種。 18共一百零九頁(yè)19共一百零九頁(yè)四、助焊劑（1） 助焊劑的作用 去除(q ch)氧化膜 防止氧化 減小表面張力 使焊點(diǎn)美觀（2） 助焊劑的分類20共一百零九頁(yè)助焊劑的分類(fn li)及主要成分 21共一百零九頁(yè)無(wú)機(jī)焊劑的活性最強(qiáng) ，能除去金屬表

9、面的氧化膜 ，但同時(shí)有強(qiáng)腐蝕作用，一般不能在焊接(hnji)電子產(chǎn)品中使用。 有機(jī)焊劑(hnj)的活性次于氯化物，有較好的助焊作用，但是也有一定腐蝕性，殘?jiān)灰浊謇恚覔]發(fā)物對(duì)操作者有害。 說(shuō)明：22共一百零九頁(yè)松香焊劑主要成分是松香，松香加熱到70以上時(shí)開(kāi)始呈液態(tài)，此時(shí)有一定的化學(xué)(huxu)活性，呈現(xiàn)較弱的酸性，可與金屬表面的氧化物發(fā)生化學(xué)(huxu)反應(yīng)； 冷卻后松香又變成穩(wěn)定的固體，無(wú)腐蝕性，絕緣性強(qiáng)。 23共一百零九頁(yè)免清洗(qngx)助焊劑免清洗助焊劑是目前電子工業(yè)普遍采用的一種(y zhn)助焊劑，其優(yōu)點(diǎn)是殘留物少（2-5%），不需清洗，絕緣電阻大，使用方便。24共一百零九頁(yè)3.

10、2.3膏狀焊料(hnlio)用再流焊設(shè)備焊接SMT電路板要使用膏狀焊料。膏狀焊料俗稱焊膏或焊錫膏，由于(yuy)當(dāng)前焊料的主要成分是鉛錫合金，故也稱鉛錫焊膏（無(wú)鉛焊接的焊膏為“無(wú)鉛焊膏”）。焊膏應(yīng)該有足夠的粘性，可以把SMT元器件粘附在印制電路板上，直到再流焊完成。25共一百零九頁(yè) 焊粉焊粉是合金粉末，是焊膏的主要成分。焊粉是把合金材料在惰性氣體（如氬氣）中用噴吹法或高速離心法生產(chǎn)的，并儲(chǔ)存(chcn)在氮?dú)庵斜苊庋趸?。焊粉的合金組分、顆粒形狀和尺寸，對(duì)焊膏的特性和焊接的質(zhì)量（焊點(diǎn)的潤(rùn)濕、高度和可靠性）產(chǎn)生關(guān)鍵性的影響。26共一百零九頁(yè)表3.15 對(duì)不同(b tn)粒度等級(jí)的焊粉的質(zhì)量要求型號(hào)

11、多于80%的顆粒尺寸/m應(yīng)少于1%的大顆粒尺寸/m應(yīng)少于10%的微顆粒尺寸/m1型75105150753型2045454型20383827共一百零九頁(yè)表3.16 焊膏中助焊劑的主要(zhyo)成分及其作用成分主要材料作用樹(shù)脂松香、合成樹(shù)脂等凈化焊接面，提高潤(rùn)濕性粘合劑松香、松香脂、聚丁烯等提供貼裝元器件所需的焊膏粘性活化劑胺、苯胺、聯(lián)胺鹵化鹽、硬脂酸等凈化焊接面溶劑甘油、乙醇類、酮類等調(diào)節(jié)焊膏的工藝特性其它觸變劑、界面活性劑、消光劑等調(diào)節(jié)焊膏的工藝特性，防止分散和塌邊28共一百零九頁(yè)常用(chn yn)焊錫膏及選擇依據(jù)使用方式名稱化學(xué)活性等級(jí)適用范圍絲網(wǎng)印刷無(wú)鹵素焊錫膏R航天及軍用電子設(shè)備絲網(wǎng)

12、印刷輕度活化焊錫膏RMA軍用及專用電子設(shè)備絲網(wǎng)印刷活化松香焊錫膏RA民用消費(fèi)產(chǎn)品及電子設(shè)備絲網(wǎng)印刷常溫保存焊錫膏RMA專用電子設(shè)備定量分配器定量分配器用焊錫膏RMA定量分配器滴涂29共一百零九頁(yè)焊膏管理(gunl)與使用的注意事項(xiàng) 焊膏通常應(yīng)該保存在510的低溫環(huán)境下，可以儲(chǔ)存在電冰箱的冷藏室內(nèi)。超過(guò)了使用期限的焊膏，不能再用于生產(chǎn)正式產(chǎn)品(chnpn)。 一般應(yīng)該在使用前至少2小時(shí)從冰箱中取出焊膏，待焊膏達(dá)到室溫后，才能打開(kāi)焊膏容器的蓋子，以免焊膏在解凍過(guò)程中凝結(jié)水汽。假如有條件使用焊膏攪拌機(jī)，焊膏回到室溫只需要15分鐘。30共一百零九頁(yè) 觀察錫膏，如果表面變硬或有助焊劑析出，必須進(jìn)行特殊處

13、理，否則不能使用；如果焊錫膏的表面完好，則要用不銹鋼棒攪拌均勻以后(yhu)再使用。如果焊錫膏的粘度大而不能順利通過(guò)印刷模板的網(wǎng)孔或定量滴涂分配器，應(yīng)該適當(dāng)加入所使用錫膏的專用稀釋劑，稀釋并充分?jǐn)嚢枰院?yhu)再用。 使用時(shí)取出焊膏后，應(yīng)及時(shí)蓋好容器蓋，避免助焊劑揮發(fā)。 涂敷焊膏和貼裝元器件時(shí)，操作者應(yīng)該戴手套，避免污染電路板。31共一百零九頁(yè) 把焊膏涂敷到印制板上的關(guān)鍵是，要保證焊膏能準(zhǔn)確地涂覆到元器件的焊盤(pán)上。如果涂敷不準(zhǔn)確，必須擦洗掉焊膏再重新(chngxn)涂敷。擦洗免清洗焊膏不得使用酒精。 印好焊膏的電路板要及時(shí)貼裝元器件，盡可能在4小時(shí)內(nèi)完成再流焊。 免清洗焊膏原則上不允許回收使

14、用，如果印刷涂敷的間隔超過(guò)1小時(shí)，必須把焊膏從模板上取下來(lái)并存放到當(dāng)天使用的單獨(dú)容器里，不要將回收的錫膏放回原容器。 完成再流焊的電路板，需要清洗的應(yīng)該在當(dāng)天完成清洗，防止焊錫膏的殘留物對(duì)電路板產(chǎn)生腐蝕。32共一百零九頁(yè)(4.)無(wú)鉛焊料(hnlio) 1） 鉛及其化合物帶來(lái)的污染(wrn) 2） 無(wú)鉛焊接工藝的提出 日本首先研制出無(wú)鉛焊料 ，立法規(guī)定有鉛焊接的終止期限為2003年年底，從2004年開(kāi)始將不允許含鉛電子產(chǎn)品進(jìn)口；歐盟也決定在2006年在電子產(chǎn)品中限制使用包括鉛在內(nèi)的有害物質(zhì)。 返回33共一百零九頁(yè)3） 無(wú)鉛焊料的研究(ynji)與推廣 對(duì)無(wú)鉛焊料的理想化技術(shù)(jsh)要求如下：

15、無(wú)毒性 性能好 兼容性好 材料成本低 無(wú)鉛錫絲34共一百零九頁(yè)無(wú)鉛波峰焊設(shè)備(shbi)35共一百零九頁(yè) 最有可能替代鉛錫焊料的無(wú)毒合金(hjn)是以錫（Sn）為主，添加銀（Ag）、鋅（Zn）、銅（Cu）、銻（Sb）、鉍（Bi）、銦（In）等金屬元素。無(wú)鉛焊料(hnlio)的可能選擇方案： Sn-Ag 系焊料 Sn-Zn 系焊料 Sn-Bi 系焊料 36共一百零九頁(yè)4） 無(wú)鉛焊料引發(fā)(yn f)的新課題 元器件問(wèn)題 印制電路板問(wèn)題 助焊劑問(wèn)題 焊接設(shè)備問(wèn)題 工藝流程中的問(wèn)題 廢料(filio)回收問(wèn)題 37共一百零九頁(yè)3.2.5 SMT所用的粘合劑（紅膠） 粘合劑在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用已經(jīng)有了長(zhǎng)久

16、的歷史(lsh)，但它作為在焊接前把元器件固定在電路基板上的一種手段，卻是SMT技術(shù)創(chuàng)造的新方法。38共一百零九頁(yè)貼片膠的基本樹(shù)脂特性固化方法環(huán)氧樹(shù)脂熱敏感，必須低溫儲(chǔ)存才能保持使用壽命（下6個(gè)月，常溫下3個(gè)月），溫度升高使壽命縮短，時(shí)，壽命和質(zhì)量迅速下降；固化溫度較低，固化速度慢，時(shí)間長(zhǎng)；粘接強(qiáng)度高，電氣特性優(yōu)良；高速點(diǎn)膠性能不好。單一熱固化丙烯酸脂性能穩(wěn)定，不必特殊低溫儲(chǔ)存，常溫下使用壽命12個(gè)月；固化溫度較高，但固化速度快，時(shí)間短；粘接強(qiáng)度和電氣特性一般；高速點(diǎn)膠性能優(yōu)良。雙重固化：紫外光+熱表3.19 SMT工藝常用(chn yn)貼片膠的構(gòu)成與固化方法39共一百零九頁(yè)3.3 焊接(h

17、nji)工具3.3.1 電烙鐵分類及結(jié)構(gòu)(jigu) 按加熱方式分類：有直熱式、感應(yīng)式等； 從功能分：有單用式、兩用式、調(diào)溫式、恒溫式等。 按烙鐵功率分類：有20W、30W、500W等； 40共一百零九頁(yè)（1） 直熱式電烙鐵 內(nèi)熱(ni r)式電烙鐵 41共一百零九頁(yè)特點(diǎn)(tdin)：發(fā)熱快、體積小、重量輕和耗電低42共一百零九頁(yè)外熱式電烙鐵 43共一百零九頁(yè)外熱直立式電烙鐵的規(guī)格(gug)按功率分有30W、45W、75W、100W、200W、300W等 44共一百零九頁(yè)（4） 調(diào)溫(dio wn)式電烙鐵 45共一百零九頁(yè)溫控電烙鐵烙鐵(lo tie)架清潔(qngji)海綿烙鐵架基座電線發(fā)

18、熱器指示燈控溫旋鈕校準(zhǔn)旋鈕電源開(kāi)關(guān)烙鐵頭烙鐵手柄主機(jī)46共一百零九頁(yè)特點(diǎn)：恒溫裝置在烙鐵(lo tie)本體內(nèi)，核心是裝在烙鐵(lo tie)頭上的強(qiáng)磁體傳感器。 恒溫(hngwn)式電烙鐵 ：47共一百零九頁(yè)（5） 電烙鐵的合理(hl)使用 48共一百零九頁(yè)2. 烙鐵頭的形狀(xngzhun)與修整 （1） 烙鐵頭的形狀(xngzhun) 過(guò)小合適過(guò)大選擇合適的烙鐵頭:返回49共一百零九頁(yè)B型/LB型（圓錐形）特點(diǎn)(tdin)：應(yīng)用(yngyng)范圍：B型烙鐵頭無(wú)方向性，整個(gè)烙鐵頭前端均可進(jìn)行焊接。B型適合一般焊接，無(wú)論大小焊點(diǎn)，都可使用B型烙鐵頭。LB型是B型的一種，形狀修長(zhǎng)，能在焊點(diǎn)周

19、圍有較高之元件或焊接空間狹窄的焊接環(huán)境中靈活操作。50共一百零九頁(yè)D型/LD型特點(diǎn)：用扁平部份進(jìn)行(jnxng)焊接。適用范圍：適合(shh)需要多錫量的焊接，例如焊接面積大、端子粗、焊墊大的焊接環(huán)境。51共一百零九頁(yè)I 型特點(diǎn)(tdin)：烙鐵頭尖端幼細(xì)。適用范圍：適合精細(xì)之焊接，焊接空間狹小的情況(qngkung)，也可以修正焊接芯片時(shí)產(chǎn)生的錫橋。52共一百零九頁(yè)C 型/CF 型（斜切直柱形）特點(diǎn)：用烙鐵頭前端斜面部份進(jìn)行焊接(hnji)，適合需要多錫量的焊接(hnji)。適用范圍：型烙鐵頭應(yīng)用范圍與D型烙鐵頭相似，例如焊接面積大，粗端子，焊墊大的情況(qngkung)適用 。53共一百零

20、九頁(yè)3.4 印制板（敷銅板(tngbn)）覆銅板的組成(z chn) 單面板 54共一百零九頁(yè)雙面板55共一百零九頁(yè) 覆銅板(tngbn)的基板 酚醛樹(shù)脂(fn qun sh zh)基板和酚醛紙基覆銅板 用酚醛樹(shù)脂浸漬絕緣紙或棉纖維板，兩面加無(wú)堿玻璃布，就能制成酚醛樹(shù)脂層壓基板。 環(huán)氧樹(shù)脂基板和環(huán)氧玻璃布覆銅板 纖維紙或無(wú)堿玻璃布用環(huán)氧樹(shù)脂浸漬后熱壓而成的環(huán)氧樹(shù)脂層壓基板，電氣性能和機(jī)械性能良好。 56共一百零九頁(yè) 聚四氟乙烯基板和聚四氟乙烯玻璃(b l)布覆銅板 用無(wú)堿玻璃(b l)布浸漬聚四氟乙烯分散乳液后熱壓制成的層壓基板，是一種高度絕緣、耐高溫的新型材料。 57共一百零九頁(yè) 銅箔 銅箔

21、是制造覆銅板(tngbn)的關(guān)鍵材料，必須有較高的導(dǎo)電率及良好的焊接性。 銅箔表面不得有劃痕、砂眼和皺折，金屬純度不低于99.8%，厚度誤差不大于5m。 原電子工業(yè)部的部頒標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：銅箔厚度(hud)的標(biāo)稱系列為18m、25m、35m、50m、70m和105m。目前普遍使用的是35m厚度的銅箔。 58共一百零九頁(yè) 圖3.19 表面(biomin)銅厚測(cè)試儀59共一百零九頁(yè)印制板上銅箔重量與銅箔厚度的關(guān)系按照英制體系計(jì)算，用印制板上單位(dnwi)面積銅箔的重量來(lái)表示銅箔的平均厚度：1OZ（1盎司，28.35g）重量的銅箔貼在1 Inch2（平方英尺）的面積上，厚度大約是35m。換算成公制：銅箔

22、的重量除以銅的密度和表面積即為銅箔厚度T，已知銅的密度為8.9g/cm3，則 所以，英制中常用1OZ表示35m的銅箔厚度。60共一百零九頁(yè) 粘合劑 銅箔能否牢固地附著在基板上，粘合劑是重要因素。覆銅板的抗剝強(qiáng)度主要取決于粘合劑的性能(xngnng)。常用的覆銅板粘合劑有酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、聚四氟乙烯和聚酰亞胺等。 61共一百零九頁(yè)3.4.1.2 覆銅板(tngbn)的生產(chǎn)工藝流程使零價(jià)銅氧化為二價(jià)氧化銅或一價(jià)氧化亞銅，可以(ky)提高銅箔與基板的粘合力。銅箔氧化后在其粗糙面上膠，然后放入烘箱使膠預(yù)固化。玻璃布（或纖維紙）預(yù)先浸漬樹(shù)脂并烘烤，讓樹(shù)脂也處于半固化狀態(tài)。當(dāng)膠處于半固化狀態(tài)時(shí)，將銅箔與

23、玻璃布（或纖維紙）對(duì)貼，根據(jù)基板厚度要求選擇玻璃布（或纖維紙）層的數(shù)量，按尺寸剪切后進(jìn)行壓制。壓制過(guò)程中使用蒸汽或電加熱，使半固化的粘結(jié)劑徹底固化，銅箔與基板牢固地粘合成一體，冷卻后即為覆銅板。62共一百零九頁(yè)3.4.2 覆銅板(tngbn)的指標(biāo)與特點(diǎn)覆銅板(tngbn)的非電技術(shù)指標(biāo) 抗剝強(qiáng)度 翹曲度 抗彎強(qiáng)度 耐浸焊性（耐熱性、耐焊性） 阻燃性63共一百零九頁(yè)2. 幾種常用覆銅板的性能(xngnng)特點(diǎn) 表1返回(fnhu)64共一百零九頁(yè)表265共一百零九頁(yè)3.4.2.3金屬(jnsh)芯印制板金屬芯印制板，就是用一塊厚度適當(dāng)?shù)慕饘侔宕姝h(huán)氧玻璃布基板，經(jīng)過(guò)特殊處理以后，電路導(dǎo)線在金

24、屬板兩面相互(xingh)連通，而與金屬板本身高度絕緣。金屬芯印制板的優(yōu)點(diǎn)是散熱性能好，尺寸穩(wěn)定；所用金屬材料具有電磁屏蔽作用，可以防止信號(hào)之間相互(xingh)干擾；并且制造成本也比較低。 圖3.21 金屬芯印制板材的制造工藝流程66共一百零九頁(yè)3.5.1 電子產(chǎn)品與印制電路板的性能等級(jí)在有關(guān)的IPC標(biāo)準(zhǔn)中建立了三個(gè)通用的產(chǎn)品等級(jí)(class) 第一等級(jí) 通用電子產(chǎn)品包括消費(fèi)產(chǎn)品、某些計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備，以及適合于那些可靠性要求不高、外觀不重要的電子產(chǎn)品。 第二等級(jí) 專用服務(wù)電子產(chǎn)品包括那些要求高性能和長(zhǎng)壽命的通信設(shè)備、復(fù)雜的商業(yè)機(jī)器、儀器和軍用設(shè)備，并且希望這些設(shè)備不間斷服務(wù)，但允許偶

25、爾的故障(gzhng)。 第三等級(jí) 高可靠性電子產(chǎn)品包括那些關(guān)鍵的商業(yè)與軍事產(chǎn)品設(shè)備，要求高度可靠性，因故障停機(jī)是不允許的。3.5 印制電路(yn zh din l)板基礎(chǔ)知識(shí)67共一百零九頁(yè)3.5.2 印制電路板的結(jié)構(gòu)(jigu)與組成印制電路板的種類和特點(diǎn) 單面印制電路板 雙面印制電路板 多層印制電路板 柔性(ru xn)印制板 平面印制電路板印制電路板的印制導(dǎo)線嵌入絕緣基板，與基板表面平齊。一般情況下在印制導(dǎo)線上都電鍍一層耐磨金屬層，通常用于轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、電子計(jì)算機(jī)的鍵盤(pán)等68共一百零九頁(yè) 圖3.22 印制板的基本構(gòu)成(guchng)與焊點(diǎn)的形成69共一百零九頁(yè) 頂層(dn cn)布線層（T

26、OP LAYER） 底層布線層（BOMTTOM LAYER） 通孔層（MULTI LAYER） 鉆孔定位層（DRILL GUIDE） 鉆孔描述層（DRILL DRAWING） 頂層/底層阻焊層（TOP/BOTTOM SOLDER） 頂層/底層絲印層（TOP/BOTTOM OVERLAY）： 機(jī)械層（MECHANICAL LAYERS）：印制板機(jī)械加工層，可作為機(jī)械尺寸標(biāo)注或者特殊用途 中間信號(hào)層（MID LAYERS）：多用于多層板的中間層布線。也可作為特殊用途層，但是必須在同層標(biāo)識(shí)清楚其用途。 內(nèi)電層（INTERNAL PLANES）：用于多層板。 禁止布線層（KEEPOUT LAYER）：

27、禁止布線層，也可以用做PCB機(jī)械外形，但當(dāng)MECHANICAL LAYER1已經(jīng)用來(lái)標(biāo)識(shí)外形層時(shí)，不得使用禁止布線層。 頂層/底層錫膏層（TOP/BOTTOM PASTE）：印制電路(yn zh din l)板各層的定義及描述70共一百零九頁(yè)71共一百零九頁(yè) 圖3.24 “郵票(yupio)板”幾塊印制板的拼板72共一百零九頁(yè) 圖3.25 印制板通過(guò)插座(chzu)對(duì)外連接(金手指)73共一百零九頁(yè)印制板對(duì)外連接(linji)方式的選擇 導(dǎo)線(doxin)焊接方式 圖3.26 對(duì)外引線的焊點(diǎn)應(yīng)該靠近板邊 圖3.27 線路板對(duì)外引線焊接方式圖3.28 用緊固件將引線固定在板上74共一百零九頁(yè) 插

28、接件連接(linji) 圖3.29 提高(t go)印制板插座對(duì)外連接的可靠性 圖3.30 插針式接插件與印制板的連接75共一百零九頁(yè)3.5.3 印制電路(yn zh din l)板上的焊盤(pán)及導(dǎo)線1、焊盤(pán)（1）假設(shè)插孔的直徑為do，元器件引腳的直徑為dI，do應(yīng)比dI大0.2mm左右 焊盤(pán)的外徑 在單面板上，焊盤(pán)的外徑一般應(yīng)當(dāng)比引腳插孔的直徑大1.3mm以上 在雙面電路板上，由于焊錫在金屬化孔內(nèi)也形成浸潤(rùn)，提高了焊接的可靠性，所以(suy)焊盤(pán)直徑可以比單面板的略小一些。 孔金屬化 雙面印制板兩面的導(dǎo)線或焊盤(pán)需要連通時(shí)，可以通過(guò)金屬化孔實(shí)現(xiàn)。76共一百零九頁(yè) 圖3.31 各種( zhn)形式的

29、焊盤(pán)77共一百零九頁(yè)大面積銅箔上的焊盤(pán)對(duì)于特別寬的印制導(dǎo)線和為了減少干擾而采用的大面積接地覆銅上，要把焊盤(pán)的形狀做成“十字花形”的特殊處理（俗稱熱焊盤(pán)，Thermal），如圖3.31(g)所示。這是出于保證焊接(hnji)質(zhì)量的考慮。因?yàn)榇竺娣e銅箔的熱容量大而需要長(zhǎng)時(shí)間加熱、熱量散發(fā)快而容易造成虛焊，在焊接(hnji)時(shí)受熱量過(guò)多會(huì)引起銅箔鼓漲或翹起。78共一百零九頁(yè)3.5.3.2 印制(yn zh)導(dǎo)線 印制導(dǎo)線的寬度與載流能力的關(guān)系溫升102030銅箔厚度（OZ/m）0.5/17.51/352/700.5/17.51/352/700.5/17.51/352/70印制導(dǎo)線寬度（mil）承載最

30、大電流（A）100.51.01.40.61.21.60.71.52.2150.71.21.60.81.32.41.01.63.0200.71.32.11.01.73.01.22.43.6250.91.72.51.22.23.31.52.84.0301.11.93.01.42.54.01.73.25.0501.52.64.02.03.66.02.64.47.3752.03.55.72.84.57.83.56.010.01002.64.26.93.56.09.94.37.512.52004.27.011.56.010.011.07.513.020.52505.08.312.37.212.320.0

31、9.015.024.5表3.23 印制導(dǎo)線(doxin)載流容量79共一百零九頁(yè)印制板上導(dǎo)線載流能力的計(jì)算一直缺乏(quf)權(quán)威的技術(shù)方法和公式，經(jīng)驗(yàn)豐富CAD工程師依靠經(jīng)驗(yàn)?zāi)茏龀霰容^準(zhǔn)確的判斷，一般10mil（0.254mm）線寬可以載流1A。80共一百零九頁(yè)印制導(dǎo)線的間距導(dǎo)線之間距離的確定，應(yīng)當(dāng)考慮在最壞的工作條件下，導(dǎo)線之間的的要求。印制導(dǎo)線越短，間距越大，則絕緣電阻按比例增加。實(shí)驗(yàn)證明，導(dǎo)線之間的距離在60mil（1.5mm）時(shí)，絕緣電阻超過(guò)10M，允許的工作電壓可達(dá)到300V以上(yshng)；間距為40mil（1mm）時(shí)，允許電壓為200V?，F(xiàn)在，電子產(chǎn)品的印制板普遍涂覆了阻焊層，

32、導(dǎo)線間實(shí)際絕緣電阻和擊穿電壓都更高了。81共一百零九頁(yè) 圖3.32 印制導(dǎo)線(doxin)的走向與形狀 印制導(dǎo)線的走向不能有急劇的拐彎和尖角，拐角不得(bu de)小于90。這是因?yàn)楹苄〉膬?nèi)角在制板時(shí)難于腐蝕，而在過(guò)尖的外角處，銅箔容易剝離或翹起。 導(dǎo)線通過(guò)兩個(gè)焊盤(pán)之間而不與它們連通的時(shí)候，應(yīng)該與它們保持最大而相等的間距；同樣，導(dǎo)線與導(dǎo)線之間的距離也應(yīng)當(dāng)均勻地相等并且保持最大。 導(dǎo)線與焊盤(pán)的連接處的過(guò)渡也要圓滑，避免出現(xiàn)小尖角。 焊盤(pán)之間導(dǎo)線的連接：當(dāng)焊盤(pán)之間的中心距小于一個(gè)焊盤(pán)的外徑D時(shí)，導(dǎo)線的寬度可以和焊盤(pán)的直徑相同；如果焊盤(pán)之間的中心距比D大時(shí)，則應(yīng)減小導(dǎo)線的寬度；如果一條導(dǎo)線上有三個(gè)以

33、上焊盤(pán)，它們之間的距離應(yīng)該大于2D。82共一百零九頁(yè)3.5.4 印制電路板加工與組裝的文件(wnjin)要求一般，需轉(zhuǎn)交專業(yè)制版廠家的的技術(shù)文件包括： 可同時(shí)由EDA軟件輸出的GERBER文件（RS-274-X格式）和鉆孔文件。鉆孔文件要區(qū)分金屬化孔、非金屬化孔（對(duì)裝配孔，要特別說(shuō)明為非金屬化孔）和異形孔的位置(wi zhi)。 外形尺寸與公差圖（包括定位孔尺寸及位置要求）。 說(shuō)明文件應(yīng)標(biāo)明加工工藝要求，如基板厚度、層數(shù)、銅箔厚度，是否拼板等。對(duì)絲印油墨材料、顏色以及阻焊層材料厚度，如有特殊要求，也應(yīng)加以說(shuō)明。83共一百零九頁(yè)印制電路(yn zh din l)板的評(píng)價(jià)角度 準(zhǔn)確性 可靠性 工藝

34、性 經(jīng)濟(jì)性84共一百零九頁(yè)3.6 SMT工藝(gngy)對(duì)印制電路板的要求圖3.33 SMC裝焊圖示與傳統(tǒng)的THT（插裝工藝）相比較，采用SMT工藝的電路板上，元器件的體積更小而組裝密度更大，對(duì)焊盤(pán)的精度和焊接的質(zhì)量要求更高。所以，在PCB設(shè)計(jì)時(shí)，要更加重視(zhngsh)“可制造性”和“可靠性”要求，對(duì)焊盤(pán)和元器件布局做出相應(yīng)的處理，在設(shè)計(jì)階段就充分考慮產(chǎn)品的組裝質(zhì)量。85共一百零九頁(yè)3.6.1 SMT印制板的設(shè)計(jì)要求3.6.1.1 選用SMT基板的原則(yunz)根據(jù)SMD的組裝形式，對(duì)SMT基板的性能有以下幾點(diǎn)要求： 外觀要求 熱膨脹系數(shù) 導(dǎo)熱系數(shù) 耐熱性。 銅箔的粘合強(qiáng)度。 彎曲強(qiáng)度

35、SMT印制板的翹曲度 電性能 基板厚度種類指標(biāo)要求圖示上翹曲0.5mm下翹曲1.2mm86共一百零九頁(yè)組裝形式示意圖特征(a)單面全部貼裝SMD，采用再流焊(b)雙面全部貼裝SMD，采用再流焊(c)單面混裝，既有SMD又有THC，先用再流焊，后用波峰焊(d)A面插裝THC，B面僅貼裝簡(jiǎn)單SMD，全部采用波峰焊(e)A面混裝，采用再流焊；B面僅貼裝簡(jiǎn)單SMD，采用波峰焊87共一百零九頁(yè)SMT印制板的形狀、結(jié)構(gòu)與定位要求(yoqi) 形狀 工藝邊（夾持邊、傳送邊）寬度一般為5mm（不小于3.8mm），在此范圍內(nèi)不允許布放元器件和焊盤(pán)、通孔、走線 機(jī)械定位孔 光學(xué)定位基準(zhǔn)點(diǎn)88共一百零九頁(yè) 圖3.3

36、7 光學(xué)定位基準(zhǔn)(jzhn)圖形及在印制板上的設(shè)置89共一百零九頁(yè)光學(xué)定位基準(zhǔn)點(diǎn)主要有兩個(gè)作用： 在SMT生產(chǎn)中，錫膏印刷機(jī)、貼片機(jī)都會(huì)以MARK點(diǎn)為基準(zhǔn)，計(jì)算(j sun)印刷錫膏焊盤(pán)的位置或貼裝元件的位置，光學(xué)基準(zhǔn)點(diǎn)為設(shè)備提供工作時(shí)的公共測(cè)量依據(jù)。對(duì)于SMT設(shè)備來(lái)說(shuō)，沒(méi)有MARK點(diǎn)就無(wú)法準(zhǔn)確定位。另外，BGA以及一些引腳密集的器件，在貼裝時(shí)還要根據(jù)專用的MARK點(diǎn)再一次精確定位。 識(shí)別產(chǎn)品的種類。90共一百零九頁(yè) 圖3.38 印制板拼板的V形槽和郵票(yupio)孔91共一百零九頁(yè)3.6.2 SMT印制板上元器件的布局(bj)與放置 元器件在印制板上盡可能均勻排放，避免輕重不均。離板邊3m

37、m內(nèi)不能布線，離邊5mm內(nèi)不能放置元器件。 考慮維修時(shí)方便拆卸，元器件間距不得太小。 大質(zhì)量的元器件熱容量較大，如果布局過(guò)于集中，再流焊時(shí)容易造成局部溫度(wnd)低而導(dǎo)致假焊；大型器件周邊要留一定的維修空隙（保證返修設(shè)備加熱頭能夠進(jìn)行操作）。92共一百零九頁(yè) 大功率(gngl)器件應(yīng)均勻地放置在印制板邊緣或機(jī)箱內(nèi)的通風(fēng)位置上，把大功率器件分散開(kāi)，可以避免電路工作時(shí)印制板上局部過(guò)熱產(chǎn)生應(yīng)力，影響焊點(diǎn)的可靠性。 采用如表3.100圖(c)所示單面混裝時(shí)，應(yīng)把貼裝和插裝元器件放置在A面；采用如表3.100圖(d)所示雙面波峰焊混裝時(shí)，應(yīng)把大的貼裝和插裝元器件布放在A面，并且兩面的大器件要盡量錯(cuò)開(kāi)放

38、置；采用如表3.100圖(e)所示A面再流焊、B面波峰焊混裝時(shí)，應(yīng)把大的貼裝和插裝元器件布放在A面（再流焊面），把適合于波峰焊的矩形、圓柱形片式元件和較小的SO器件（引腳數(shù)小于28，引腳間距1mm以上）布放在B面（波峰焊板面）。波峰焊板面上不能安放四邊有引腳的器件，如QFP、PLCC等。93共一百零九頁(yè) 波峰焊板面上的元器件，封裝必須能承受較高的焊接溫度(wnd)并是全密封型的。 貴重的元器件不要放置在印制板的邊緣、四角，或靠近接插件、安裝孔、槽、拼板的切割、豁口和拐角等處，以上這些位置是印制板的高應(yīng)力區(qū)，容易造成焊點(diǎn)和元器件的開(kāi)裂或損傷。如圖3.40所示。 94共一百零九頁(yè) 在SMT電路板上

39、，同類或類型相似的元器件，應(yīng)該以相同的方向排列在板上，這樣做，不僅是出于美觀(migun)的考慮，還讓元器件的貼裝、焊接和檢查更容易。 在高密度組裝印制板上，為了焊接后人工或自動(dòng)檢驗(yàn)，元器件周圍應(yīng)留出視覺(jué)空間，特別是在QFP、PLCC器件周圍不要有較高的器件。95共一百零九頁(yè) 圖3.42 SMT印制板采用(ciyng)波峰焊時(shí)元器件在板上的方向96共一百零九頁(yè)SMT印制板上的焊盤(pán) SMD焊盤(pán)與較大面積的導(dǎo)電區(qū)如地、電源等平面相連時(shí)，應(yīng)通過(guò)一根長(zhǎng)度不小于0.635mm的較細(xì)導(dǎo)線進(jìn)行熱隔離。 在兩個(gè)互相連接的元器件之間，要避免采用單個(gè)大焊盤(pán)直接連接。因?yàn)楹附訒r(shí)大焊盤(pán)上熔融的焊錫將把兩元器件拉向中間(zhngjin)。 印制導(dǎo)線應(yīng)避免呈一定角度與焊盤(pán)相連。只要可能，印制導(dǎo)線應(yīng)從焊盤(pán)的長(zhǎng)邊的中心處與之相連 對(duì)于同一個(gè)元器件，凡焊盤(pán)是對(duì)稱的（如片狀電阻、電容、SOIC、QFP等），設(shè)計(jì)焊盤(pán)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格保持其全面的對(duì)稱性97共一百零九頁(yè) 圖3.43 SMD焊盤(pán)對(duì)外連接(linji)98共一百零九頁(yè) 凡多引腳的元器件（如SO、QFP等集成電路），引腳焊盤(pán)之間的短接處不允許(ynx)直通，應(yīng)由焊盤(pán)加引出互連線之后再短接，以免產(chǎn)生橋接。另外還應(yīng)盡量避免在其焊盤(pán)之間穿越互連線（特別是細(xì)間距的引腳器件），凡