【基于電機控制電路印制板的焊接工藝流程分析5600字（論文）】

基于電機控制電路印制板的焊接工藝流程及改良分析目錄引言 4第一章印制板電路主要產(chǎn)品特點 41.1板件類型 41.2板件特點 41.3目前自控公司PCB表面貼裝焊接的不良原因和防止對策 51.3.1潤濕不良 51.3.2橋聯(lián) 51.3.3裂紋 51.3.4焊料球 51.3.5吊橋（曼哈頓） 6第二章焊板焊接工藝流程分析 62.1模板（即鋼網(wǎng)）制作 72.1.1確認印刷面及焊盤圖形 72.1.2模板的厚度 82.1.3網(wǎng)框尺寸 82.1.4PCB位置 102.1.5Mark的處理方式 102.2焊接工藝流程： 10第三章印制板焊接改良五步 11總結(jié) 13參考文獻 14

引言PCB，中文被叫做電路印刷版，或者印刷電路板、印刷線路板，全程是PrintedCircuitBoard。這種印刷電路板是工業(yè)生產(chǎn)中非常重要的電子元部件，是各種電子元器件的載體，連接了各種電子元器件。因為生產(chǎn)工藝使用了電子印刷技術(shù)，所以被人們叫做印刷電路板。根據(jù)電路有多少層，可以把印刷電路板分為多面板、雙面板以及單面板。自控企業(yè)用的比較多的多面板PCB通常是有4層板或者6層板。單面板作為早期電路常用的板子，設(shè)計的比較簡單，零件和導(dǎo)線在板子的兩面，而且線路的設(shè)計也有很多的局限性。所謂雙面板，就是板子兩面都有導(dǎo)線，通過中間的導(dǎo)孔相連接，導(dǎo)孔中一般都有著金屬，用于連接兩邊的導(dǎo)線。多層板就是在單、雙層板的基礎(chǔ)上為了增加更大的布線面積，而把單、雙面的布線板結(jié)合起來。多層板的層數(shù)表示布線層的數(shù)量，一般來說都是偶數(shù)，而且包括了最外面的兩層。通常多層板都是4到8層為主，理論上可以制造近百層的印刷電路板。這種印刷電路板的制造材料是覆銅箔層壓板，廣泛用于制造電機控制PCB板基板。該材料主要是用來為各種元器件做基礎(chǔ)，而且可以讓元器件間連接或者絕緣。根據(jù)PCB板材的特性，本篇文章主要研究的是如何綜合自控公司的印刷電路板產(chǎn)品現(xiàn)狀來更加合適的操作器械，把不同的元器件焊接到各自的板子上，制造不同用處的電路板。第一章印制板電路主要產(chǎn)品特點1.1板件類型對自控公司所生產(chǎn)的板件進行大致的統(tǒng)計，可以發(fā)現(xiàn)主要板件不止60種，這之中大概有40種風(fēng)電板件，剩余的則是火電板件。1.2板件特點自控公司所生產(chǎn)的板件其中一個特點就是種類多樣，大到44cmｘ30cm小到6.5cmｘ6.2cm的板子不等，無論是普通焊點密度的板件還是極高焊點密度的板件都生產(chǎn)。板件的生產(chǎn)方式通常都是少量的生產(chǎn)，一次可能有個50到100片左右，外加一些新品類的研發(fā)工作，整個產(chǎn)品系列升級很快。所以，員工需要能夠適應(yīng)這種模式。1.3目前自控公司PCB表面貼裝焊接的不良原因和防止對策1.3.1潤濕不良潤濕不良問題通常發(fā)生在焊接時的焊料與基板之間區(qū)域，這個地方在潤濕后可能不會出現(xiàn)金屬問反應(yīng)，從而導(dǎo)致漏焊或者燒焊的情況出現(xiàn)，這種問題占了公司焊接問題的兩成左右。造成這種問題的因素一般是焊接區(qū)域被污染了，有可能是不小心沾到了阻焊劑，或者焊接斷面被氧化了。比如硫化物粘在了銀的表層，焊錫的表面被氧化等情況都會導(dǎo)致潤濕不良。另一方面，如果焊料里面有微量的鋁、鋅等金屬殘余時，會讓焊機更容易吸收水分降低反應(yīng)活性，也會導(dǎo)致潤濕不良。所以在進行焊接的時候，不僅要選擇合適的工藝，還需要把要焊接的物品認真仔細的清理干凈，挑選適合的焊接材料，設(shè)置好正確的焊接溫度和時長。1.3.2橋聯(lián)橋聯(lián)問題占據(jù)自控公司所有焊接問題的12%左右。造成橋聯(lián)現(xiàn)象的原因主要是焊接時使用的焊料太多了或者是焊料在印刷之后出現(xiàn)了塌邊問題，還可能是因為板材焊接區(qū)域的面積不夠，SMD貼裝錯位等等導(dǎo)致的，如今電氣電路變得越來越微型化，橋聯(lián)問題很容易引起電路短路，使得產(chǎn)品無法使用。為了預(yù)防這種情況的出現(xiàn)，可以從以下幾個方面著手：1.避免印刷焊膏的時候出現(xiàn)塌邊的現(xiàn)象。2.合理的設(shè)置焊接的各項數(shù)據(jù)，預(yù)防焊機的機械性晃動。3.要把SMD貼裝在合規(guī)的區(qū)域內(nèi)。4.要確保基板布線的間隔大小和阻焊劑的涂抹精確程度都要合乎規(guī)則。5.基板電焊區(qū)域的大小需要按照圖紙來準確的規(guī)范。1.3.3裂紋裂紋問題在所有的焊接問題中占了5%左右。這種問題的產(chǎn)生通常發(fā)生在焊接印刷電路板剛剛遠離焊接區(qū)域的時候，因為焊接材料和被焊接物體之間有著不一樣的熱膨脹系數(shù)，當(dāng)出現(xiàn)快速的冷熱狀況的時候，因為焊接的兩個部分受到大小不同的兩種作用力，從而導(dǎo)致SMD出現(xiàn)輕微的裂紋。預(yù)防這種問題的方法有：1.需要設(shè)置一個合適的加熱和冷卻時間。2.盡量選擇延展性更好的焊接材料。3.在進行基礎(chǔ)設(shè)計的時候就需要考慮熱脹冷縮可能會帶來的影響。1.3.4焊料球焊料球問題占據(jù)所有焊接問題的13%左右。這種問題的出現(xiàn)普遍是因為焊接的時候加熱過快導(dǎo)致焊料四處飛濺，另一方面和焊料印刷時出現(xiàn)的各種問題都或多或少有關(guān)。預(yù)防措施:1.焊接加熱的過程不能太快，要按照設(shè)置的加熱時間來處理。2.當(dāng)焊料出現(xiàn)各種印刷問題的時候，要把這些殘次品去除。3.使用焊膏要規(guī)范。4.根據(jù)不同的焊接類型采用相對應(yīng)的加熱手段。1.3.5吊橋（曼哈頓）吊橋問題占據(jù)所有焊接問題的12%左右。所謂吊橋是指焊接的元器件有一邊脫離了焊點翹了起來，出現(xiàn)這種問題的原因一般都是因為焊接時加熱的速度太快，焊接區(qū)域的加熱也不均勻。也和焊膏的種類、是否有預(yù)熱、焊接區(qū)域的大小等等都有關(guān)系。預(yù)防的措施：（1）要按要求妥善的保存SMD。（2）要劃定一個合適的基板焊接區(qū)。（3）降低焊接材料熔融時對SMD端部產(chǎn)生的表面張力。（4）焊料的印刷厚度尺寸要設(shè)定正確。（5）采取合理的預(yù)熱方式，實現(xiàn)焊接時的均勻加熱。第二章焊板焊接工藝流程分析PCB的焊接方式，大體上可以分為再流焊與波峰焊這兩種。因為自控公司目前的插件很少、而且每次生產(chǎn)的也不多，配置波峰焊接機有些大材小用，不符合經(jīng)濟效益，所以并沒有購買該機器。公司目前焊接用的都是再流焊工藝。該工藝基礎(chǔ)的流程是：首先把少量的焊膏涂抹到印制板的焊盤上面，然后把元器件放置到印刷版上正確的地方，最后再把完成了上訴步驟的印制板移到傳送帶上面，經(jīng)由傳送帶進出爐子，完整的達成干燥、預(yù)熱、熔化、降溫的焊接全過程。焊接方式根據(jù)組裝的不同，可以分為全表面組裝、單面混合組裝、兩面混合組裝這三種。如下表表1.1組裝方式對比圖依據(jù)上訴的再流焊焊接步驟，結(jié)合自控公司的生產(chǎn)實際，分成幾個部分進行分析。2.1模板（即鋼網(wǎng)）制作首先根據(jù)所設(shè)計的PCB確定是否加工模板。如果PCB上的貼片元件只是電阻、電容且封裝為1206以上的則可不用制作模板。當(dāng)在PCB中含有SOT、SOP、PQFP、PLCC和BGA封裝的芯片以及電阻、電容的封裝為0805以下的，則必須制作模板。一般模板分為化學(xué)蝕刻銅模板（價格低，適用于小批量、試驗且芯片引腳間距>0.635mm）、激光蝕刻不銹鋼模板（精度高、價格高，適用于大批量、自動生產(chǎn)線且芯片引腳間距<0.5mm）。對于自控公司很多板件，因其引腳間距<0.5mm，故基本上采用的是不銹鋼模板。制作不銹鋼模板，之前首先要將“制作要求”，發(fā)給模板加工廠。“模板制作要求”應(yīng)包含以下幾個方面。2.1.1確認印刷面及焊盤圖形模板加工時要求喇叭口向下，有利于印刷后焊膏脫模，以保證印刷的焊膏圖形完整，邊緣清晰，使得印刷的品質(zhì)更好。所以生產(chǎn)的時候要與模板加工企業(yè)核對印刷面（假如喇叭口是向上的，那么脫模的時候會從里面帶出焊膏，讓最終的焊膏形狀不全）。另外，把核對過的焊盤圖像發(fā)給模板加工企業(yè)。2.1.2模板的厚度由于模板的印刷是接觸式印刷，印刷的時候，印刷電路板的表面會和模板的下面接觸，所以焊膏圖像的厚度取決于模板的厚度。也正因為這樣，焊接工藝需要挑選合適的厚度的模板。當(dāng)然，也能夠改變開口的大小來滿足不同類型元器件對于焊膏的需要?？偠灾?，模板的厚薄和開口大小與焊膏印刷量息息相關(guān)。焊接模板的厚薄需要考慮到印制板裝配時的密度以及元器件的尺寸、引腳與引腳的距離等綜合因素。對于大一些的Chip元件和使用更多焊膏的PLCC元件，需要更厚一些的模板。而那些小一點的Chip元件和焊膏需要較少的QFP和CSP元件，需要薄一些的模板。通常來說，如果印刷電路板上的Ch中元器件大小為3215、2126、SMD的引腳距離在1.26-1mm時，模板厚度宜使用0.2mm．；當(dāng)印刷電路板上的Chip元器件大小為1607、1006、SMD的引腳距離為0.65mm和0.5mm（距離較窄）時，模板厚度宜使用0.15-0.12mm；如果需要更高密度裝配時，宜使用0.1mm以下厚度。元件類型引腳間距元件尺寸焊盤寬度焊盤直徑焊盤長度焊盤直徑開口寬度開口直徑開口長度開口直徑模板厚度PLCC、SOJ1.270.652.000.61.950.2QFP0.6350.351.50.31.450.15～0.18QFP0.50.251.250.221.20.1～0.15Chip2×1.251.251.251.21.20.15～0.210051×0.50.50.650.450.60.125～0.1506030.6×0.30.250.400.230.350.075～0.125BGA1.270.8圓形0.8圓形0.75圓形0.75圓形0.15～0.2GBGA/CSP0.50.3圓形0.3圓形0.28方形0.28方形0.08～0.12FlipChip0.250.12圓形0.12圓形0.12方形0.12方形0.08～0.1表2.1模板厚度關(guān)系表2.1.3網(wǎng)框尺寸網(wǎng)框尺寸是根據(jù)印刷機的框架結(jié)構(gòu)尺寸確定的。即：網(wǎng)框尺寸應(yīng)與印刷機網(wǎng)框尺寸相同，特殊情況下（例如當(dāng)印制板尺寸很小或印刷面積很小時）可以使用小于設(shè)備網(wǎng)框尺寸的小尺寸網(wǎng)框。自控公司如今所使用的是瑞士的動模板印刷機，具體參數(shù)如下：（1）最大電路印制板面積：42cm×45cm（2）極限可印刷面積：42cm×42cm。（3）模板邊框面積：58.4cm×58.4cm。（4）邊框區(qū)域尺寸：25.3mm×38.2mm。（5）邊框鉆孔大小與位置如下圖2.2邊框鉆孔尺寸和位置示意圖除此之外，設(shè)計圖還需要為刮刀的行動路徑以及焊膏的流動留出空間，因此要在不銹鋼板上的漏印圖形區(qū)域周圍留出足夠的空間，通常情況下，這兩者之間需要有至少4cm的間隔，詳細可以參照下圖。圖2.3刮刀起始位置示意圖2.1.4PCB位置指印刷圖形放在模板的什么位置，一般采用以PCB外形居中，或以焊盤圖形居中，或有特殊要求，如在同一塊模板上加工兩種以上PCB的圖形等。自控公司一般情況下以焊盤圖形居中來制作鋼網(wǎng)。以焊盤圖形居中印刷時能選用小尺寸的刮刀，可以節(jié)省焊膏，還能縮減焊膏鋪開的面積，進而使得焊膏和空氣的接觸面變小，可以減緩焊膏里面的溶劑揮發(fā)掉。如果印制板的面積較大，焊盤圖像又主要分布在印刷電路板的某一邊，這時需要讓印刷電路板形狀居中，假如把焊盤圖像居中，那么在印刷的時候可能會出現(xiàn)印制板有一部分不在印刷機工作范圍內(nèi)的情況。如果印刷電路板的面積不大或者焊盤圖像在一個較小范圍內(nèi)，這時可以把兩個或者更多個面板的圖像都在一塊模板上制造出來，這種方式會省下很多的材料。當(dāng)然需要提前給加工廠說明需求并給出產(chǎn)品的設(shè)計圖，可以用文字或者圖像演示，如下圖。圖2.4幾個產(chǎn)品的漏印圖形制作在同一塊模板上示意圖2.1.5Mark的處理方式所謂的處理方式就是模板是不是要放Mark，放在哪一面等問題。全自動印刷機進行印刷PCB的時候需要使用模板上的Mark圖像來校準印刷電路板。因為自控公司目前使用的不是全自動印刷機，而是半自動印刷機，所以在模板上繪制Mark圖像不是必要步驟，當(dāng)然如果使用該圖像，可以更加便捷的居中對齊，很大程度上會加快印刷的速度，所以還是應(yīng)該要求繪制Mark圖像。該圖像一般不刻透或者刻透之后要貼上黑膠。2.2焊接工藝流程：（1）絲?。涸摬襟E的目的是把印刷電路板的焊接盤子上漏印上貼片膠或者錫膏，這是給元件進行貼裝處理前的準備工作。會用到絲印機器、刮刀以及PC版模板，該流程是流水線的起始部分。（2）準備材料：需要的材料有三樣，分別是印刷電路板的基板、待焊接的元器件、焊接材料。（3）元器件的貼裝：主要就是把元器件精準的貼裝到印刷電路板的準確位點。（4）回流焊接：該步驟的目的是依靠熔化的焊膏把印刷電路板和需要貼裝于表面的元器件緊緊的焊接在一起。該步驟要求所有的操作都符合國際標(biāo)準曲線的控制精度，從而避免印刷電路板與元器件出現(xiàn)形變或損傷，以滿足設(shè)計需求的功能。（5）清洗：這一步的目的是清除掉貼裝完成的印刷電路板上些許剩余的焊料，如果用的是不需要清洗的焊料則可以省去這一步。（6）檢驗：目的是檢查貼裝完成的印刷電路板是否符合設(shè)計質(zhì)量要求。（7）返修：當(dāng)上一步檢驗發(fā)現(xiàn)有印刷電路板出問題時要對問題部位進行返修，容易出問題的地方有錫球、錫橋等。第三章印制板焊接改良五步手工五步焊接操作法如圖3.1：圖3.1手工五步焊接法（1）焊接的準備工作：首先要備好需要的焊錫絲與電烙鐵，電烙鐵的前端要清理潔凈，之后再放上焊錫。（2）焊件的加熱：讓電烙鐵的前端觸碰焊點，當(dāng)電烙鐵用于加熱印制板上的焊盤和線路的時候，要確保它們都能受熱；然后，對于那些熱容量比較高的焊接件，需要使用電烙鐵的前端扁平的位置去焊接，而那些熱容量比較小的焊接件，則用前端側(cè)面位置去焊接，這樣才能保證焊接件整體受熱一致。（3）焊料的熔化：先把焊接件升溫至可以熔化焊絲的程度，然后把焊絲放到焊點上使其熔化。（4）把焊錫移走：焊點上熔化了足夠的焊錫之后就可以移走焊錫了。（5）移走電烙鐵：焊點被焊錫全部浸潤后就可以移走電洛鐵了，此時要保證電洛鐵移走的角度大概是45°左右。這個步驟，對于普通的焊點通常需要3秒左右，而如果是那些熱容量比較低的焊點，比如PCB上的小焊盤，可以使用三步法，具體來說就是把上面的第二和第三步合成一步，第四和第五合成一步。當(dāng)然嚴格上來說還是可以分成五步，因此五步法是一個普適性的方法，是學(xué)習(xí)人工烙接焊點的基礎(chǔ)，尤其是每一步間隔的時間對于焊接的成果很關(guān)鍵，需要多練習(xí)才能慢慢學(xué)會。

總結(jié)本文主要針對電機控制電路印刷版的現(xiàn)狀及生產(chǎn)過程中的一些狀況分析研究，主要研