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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,安全用电技术是研究如何预防用电事故及保障人身、设备安全的一门技术。（一）触电对人体的伤害有电击和电伤两类。1电击：电击是指电流通过人体内部,影响心脏和神经系统，造成人体内部组织损伤及
2、至死亡触电事故。2电伤：电伤是指电流的热效应、化学效应或机械效应等对人体造成的危害。（二）触电对人体的危害程度起决定作用的是通过人体电流的大小和通电时间。,（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
3、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 750V5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、（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
5、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。
6、,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
7、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
8、（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：
9、,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
10、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
11、、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
12、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
13、，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
14、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：,
15、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
16、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
17、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,未受控的静电现象一旦发生，有可能引起爆炸燃烧、火灾、对电子产品和电子元器件的损伤（过压、过流而被烧毁或击穿）,静电的防护
18、,1、用接地线防静电,2、人体防静电装备：防静电工作服、鞋、帽、腕带,3、工作台防静电接地,4、常用防静电器材：如工作台胶垫、工作椅等,3.7 电子组装技术简介,电子组装技术是按照需要将电子元器件连接、固定的技术。,常规电子组装技术指通孔插装式印制电路板组装技术,基片,基片是在电子部件内部提供互连功能的材料，基片在部件封装方面起着关键作用。,陶瓷基片,约束芯板基片,塑性层基片,环氧玻璃基片,厚/薄膜集成电路技术,是以膜的形态在绝缘基板上形成的一种集成电路，只能集成无源元件。,厚、薄膜集成电路的特点,厚、薄膜集成电路的效果,厚膜集成电路,薄膜集成电路,载带自动键合（TAB）技术,TAB技术也是将IC裸片贴到基片上。,主要优点是 它在印制板上的断面形状比较低。,TAB还是一种快速组装工艺。,倒装芯片（FC）技术,FC技术，是将芯片倒置后直接安装在基片上，互连介质是芯片和基片上的焊区。,大圆片规模集成电路（WSI）技术,将电路板、子系统乃至整个系统的电路集成在一大片面积硅基片上；与三维（3D）叠装技术相结合，在神经网络计算机研究领域发挥重要作用。,第四章应用赏析,谢谢！,祝各位同学学业有成、学以致用,
