电子产品装配与调试项目4 习题答案

项目4习题答案1.什么是表面安装技术？它有哪些优越性？表面安装技术是一种直接将表面贴装元器件（SMC/SMD）贴装、焊接到印制电路板表面规定位置的电路装联技术。它是目前电子组装行业里最流行的一种技术和工艺。表面安装技术改变了传统的印制电路板通孔基板插装元器件方式，实现了电子产品贴装的高密度、高可靠性、小型化、低成本以及生产的自动化。被广泛地应用在计算机、手机、精密仪表等电子产品中。2.SMC、SMD各包括哪些器件？无源表面安装元器件（SMC）包括片式电阻器、片式电容器和片式电感器等。SMD的分立器件包括各种分立半导体器件，有二极管、晶体管、场效应管，也有由2、3只晶体管、二极管组成的简单复合电路。3.SMD集成电路封装方式主要有哪些？SMD集成电路包括各种数字电路和模拟电路的集成器件，封装对集成电路起着机械支撑和机械保护、传输信号和分配电源、散热、环境保护等作用。SMD集成电路的封装方式主要有SOP型、PLCC型、QFP型、BGA型等。4.如何进行表面贴装元件的手工焊接？1）一般SMC/SMD元器件的手工焊接电阻、电容、二极管等SMC/SMD元器件的手工焊接，主要包括以下步骤如下：1)用镊子夹住待焊元器件，放置到印制电路板规定的位置，元器件的电极应对准焊盘，此时镊子不要离开。2)另一只手拿电烙铁，并在烙铁头上沾一些焊锡，对元器件的一端进行焊接，其目的在于将元器件固定。元器件固定后，镊子可以离开。3)按照分立元器件点锡焊的焊接方法，焊接元器件的另一端。焊好后，再回到先前焊接的一端进行补焊，焊接完成后，要用2~5倍的放大镜，仔细检查焊点是否牢固，有无虚焊现象。假如焊件需要镀锡，先将烙铁尖接触待镀锡处约1s，然后再放焊料，焊锡熔化后立即撤回烙铁。用电烙铁焊接SMC/SMD元器件，最好用恒温电烙铁，若用普通电烙铁，烙铁的金属外壳要接地，防止感应电压损坏元器件，电烙铁的功率为25W左右，最高不超过40W，烙铁头要尖，带有抗氧化的长寿烙铁头为佳，焊接时间控制在3s内，所用焊锡丝直径为0.6~0.8mm最大不超过1.0mm。2）SOP封装集成电路的手工焊接SOP封装集成电路可采用电烙铁拉焊的方法进行焊接。拉焊时选用宽度为2.0~2.5mm的扁平式电烙铁头和直径为1.0mm焊锡丝，其步骤如下：1)检查焊盘，焊盘表面要清洁，如有污物可用无水乙醇擦除。2)检查IC引脚，若有变形，用镊子仔细调整。3)将IC放在焊接位置上，此时应注意IC的方向，且各引脚应与其焊盘对齐，然后用点锡焊的方法先焊接其中的一两个引脚将其固定。当所有引脚与焊盘的位置无偏差时，方可进行拉焊。4)一手持电烙铁由左至右对引脚焊接，另一只手持焊锡丝不断加锡，最后将引脚全部焊好。拉焊时，烙铁头不可触及器件引脚根部，否则易造成短路，并且烙铁头对器件的压力不可过大，因处于“漂浮”在引脚的状态，利用焊锡张力，引导溶融的焊珠由左向右徐徐移动，拉焊过程中，电烙铁只能向一个方向移动，切勿往返，焊锡丝要紧跟电烙铁。5.如何进行表面贴装元件的手工拆焊？对于片状电阻、电容、二极管三极管等元器件，由于引脚较少，可采用电烙铁、吸锡器与镊子配合拆除，方法是：首先将吸锡线放在元器件一端的焊锡上，用电烙铁加热吸锡线，如图a所示。吸锡线自动将焊锡吸走，然后再用电烙铁加热元器件的另一端，同时用镊子夹住贴片元器件并向上提，即可将贴片元件拆卸下来，如图b所示。最后，用吸锡线清理焊盘。如图c所示a)加热吸锡线将焊锡吸走b)加热元器件的另一端并上提c)吸锡线清理焊盘对于二端片状元件用电热镊子拆焊相对简单，拆焊时，捏住电热镊子夹住SMC元器件的两个焊端，接通电源后，它相当于两把组装在一起的电烙铁，加热头的热量熔化焊点，很容易把元器件取下来。对于引脚较多的SOP封装IC，拆除起来相对要费时间多些，首先在IC的一边引脚上加足够的焊锡，使之形成锡柱；然后用同样的方法在另一边引脚也形成锡柱；再用电烙铁在锡柱上加热，待锡柱变成液态状，即可用镊子将IC取下；最后用吸锡线清理焊盘。使用专用加热头拆引脚较多的集成电路，如采用长条加热头可以拆焊翼型引脚的SO、SOL封装的集成电路，S、L型加热头配合相应的固定基座，可以拆除SOT晶体管和SO、SOL封装的集成电路。拆除QFD集成电路要根据芯片的大小和引脚数目选择不同规格的加热头。用热风工作台拆焊SMC/SMD元器件相比较而言更容易操作，热风工作台的热风筒上可以装配各种专业热风嘴，用于拆除不同尺寸、不同封装方式的芯片。用热风工作台进行拆焊的具体步骤是：选择合适的喷嘴，按下热风工作台电源开关，调整热风台面板上的旋钮，选择合适的温度和风量，这时热风嘴吹出的热风就能够拆焊SMC/SMD元器件，用镊子或芯片拔启器夹住并取下被加热的元器件。6.表面安装工艺对黏合剂有哪些要求？表面安装工艺对黏合剂的特性要求如下：1）化学成分稳定和绝缘性好，制造容易，具有良好的填充性和长期储存性。2）合适的黏度。能够可靠的固定元器件，对印制电路板无腐蚀性。3）固化速度快。能在尽可能低的温度下，以最快的速度固化（时间小于20min），固化温度低于150℃。4）耐高温。能够承受波峰焊接时240~270℃的高温而不会熔化。5）触变特性好。触变特性是指胶体物质的粘度随外力作用而改变的特性。特性好是指受外力时粘度降低，有利于通过丝网网眼，外力除去后粘度升高，保持粘度不漫流。7.表面安装工艺中如何选择焊锡膏？（1）焊膏的活性选择焊剂是焊膏载体的主要成分之一，焊膏可以利用3种不同类型的焊剂，即R焊剂（树脂焊剂）、RMA（适度活化的树脂焊剂）和RA焊剂（完全活化的树脂焊剂）。适度活化的树脂焊剂和完全活化的树脂焊剂中的活化剂可去除金属表面的氧化物和其他表面污物，促进熔化焊料浸润到表面贴装的焊盘和元器件端头或引脚上。根据SMB的表面清洁度，一般可选中等活性，必要时，选高活性或无活性级、超活性级。（2）焊膏的黏度选择，焊膏黏度根据涂敷法来选择，且焊膏的粘度依赖于应用工艺的特性（如丝网孔径、刮板速度等）。一般液料分配器选用粘度80～200Pa，对于丝网印刷选用黏度100～300Pa，漏模板印刷用200～600Pa。（3）焊料粒度选择焊料颗粒的形状决定了粉末的含氧量及焊膏的可印刷性。球状粉末优于椭圆状粉末，球面越小，氧化能力越低。图形越精细，选择焊料粒度应越高。另外，电路采用双面焊时，板两面所用的焊膏熔点应相差30℃～40℃。电路中含有热敏元件时用选用低熔点焊膏。8.简述贴片机的基本结构及作用。1）设备本体贴片机的设备本体是用来安装和支撑贴片机的底座，一般采用质量大、震动小、有利于保证设备精度的铸铁件制造。2）贴装头贴装头也称吸—放头，是贴片机上最复杂、最关键的部分，它相当于机械手，它的动作由拾取→贴放和移动→定位两种动作模式组成。贴装头通过程序控制，完成三维的往复运动，实现从供料系统取料后移动到电路基板的指定位置上的操作。贴装头的端部有一个用真空泵控制的贴装工具(吸嘴)，不同形状、不同大小的元器件要采用不同的吸嘴拾放：一般元器件采用真空吸嘴，异形元件(例如没有吸取平面的连接器等)用机械爪结构拾放。当换向阀门打开时，吸嘴的负压把表面安装元器件从供料系统(散装料仓、管状料斗、盘状纸带或托盘包装)中吸上来；当换向阀门关闭时，吸盘把元器件释放到电路基板上。贴装头通过上述两种模式的组合，完成拾取→贴放元器件的动作。贴装头的种类分为单头和多头两大类，多头贴装头又分为固定式和旋转式，旋转式包括水平旋转/转盘式和垂直旋转/转盘式两种。3）供料系统适合于表面安装元器件的供料装置有编带、管状、托盘和散装等几种形式。供料系统的工作状态根据元器件的包装形式和贴片机的类型而确定。贴装前，将各种类型的供料装置分别安装到相应的供料器支架上。随着贴装进程，装载着多种不同元器件的散装料仓水平旋转，把即将贴装的那种元器件转到料仓门的下方，便于贴装头拾取；纸带包装元器件的盘装编带随编带架垂直旋转；管状送料器定位料斗在水平面上二维移动，为贴装头提供新的待取元件。托盘状供料有手动和自动两种，可以实现不停机的上料或换料。散装供料一般在小批量生产中应用，规模化大生产一般应用很少。4）电路板定位系统电路板定位系统可以简化为一个固定了电路板的X—Y二维平面移动的工作台。在计算机控制系统的操纵下，电路板随工作台沿传送轨道移动到工作区域内，并被精确定位，使贴装头能把元器件准确地释放到一定的位置上。精确定位的核心是“对中”，有机械对中、激光对中、激光加视觉混合对中以及全视觉对中方式。5）计算机控制系统计算机控制系统是指挥贴片机进行准确有序操作的核心，目前大多数贴片机的计算机控制系统采用Windows界面。可以通过高级语言软件或硬件开关，在线或离线编制计算机程序并自动进行优化，控制贴片机的自动工作步骤。每个片状元器件的精确位置，都要编程输入计算机。具有视觉检测系统的贴片机，也是通过计算机实现对电路板上贴片位置的图形识别。9.简述再流焊工艺的焊接过程。再流焊接的加热过程通常分为4个温区，即预热区、保温干燥区、回流区、冷却区阶段。①预热区：焊接对象从室温逐步加热至150℃左右的区域，缩小与再流焊过程的温差，焊锡膏中的溶剂被挥发。②保温区：温度维持在150℃～160℃，焊锡膏中的活性剂开始作用，去除焊接对象表面的氧化层。③再流区：温度逐步上升，超过焊锡膏熔点温度30%～40%(一般Sn—Pb焊锡的熔点为183℃，比熔点高约47℃～50℃)，峰值温度达到220℃～230℃的时间短于10s，焊锡膏完全熔化并润湿元器件焊端与焊盘。这个范围一般被称为工艺窗口。④冷却区：焊接对象迅速降温，形成焊点，完成焊接。再流焊接时，预先在电路板的焊盘上涂敷适量和适当形式的焊锡膏，再把SMT元器件贴放到相应的位置；焊锡膏具有一定粘性，使元器件固定；然后让贴装好元器件的电路板进入再流焊设备。传送系统带动电路板通过设备里各个设定的温度区域，焊锡膏经过干燥、预热、熔化、润湿、冷却，将元器件焊接到印制板上。再流焊的核心环节是利用外部热源加热，使焊料熔化而再次流动润湿，完成电路板的焊接过程。10.简述“锡膏—再流焊”的工艺流程。（1）锡膏—再流焊”单面工艺该工艺流程的特点是简单、快捷，有利于产品体积的减小。“锡膏—再流焊”单面工艺流程如图所示。（2）双面均采用锡膏—再流焊工艺该工艺流程的特点是采用双面锡膏与再流焊工艺，能充分利用PCB空间，并实现安装面积最小化，工艺控制复杂，要求严格，常用于密集型或超小型电子产品，移动电话是典型产品之一。双面均采用“锡膏—再流焊”工艺流程如图所示。SMT再流焊工艺流程主要步骤如下：1）制作焊膏丝网。按照表面贴装元器件在印制电路板上的位置及焊盘的形状，制作用于漏印焊膏的丝网。2）丝网漏印焊膏。把焊膏丝网(或不锈钢模板)覆盖在印制电路板上，漏印焊膏。3）贴装表面贴装元器件　采用手动、半自动或全自动贴片机，把SMC、SMD贴装到SMB规定的位置上，使它们的电极准确定位于各自的焊盘。4）再流焊。用再流焊接设备进行焊接，在焊接过程中，焊膏熔化再次流动，充分浸润元器件和印制电路板的焊盘，焊锡溶液的表面引力使相邻焊盘之间的焊锡分离而不至于短路。5）清洗。用超声波清洗机去除SMB表面残留的助焊剂，防止助焊剂腐蚀电路板。6）检测。用专用检测设备对焊接质量进行检验。11.简述“点胶—波峰焊”的工艺流程。该工艺的流程的特点是充分利用了双面板的空间，使得电子产品的体积进一步减小，且仍使用价格低廉的通孔元件。但设备要求增多，波峰焊过程中缺陷较多，难以实现高密度组装。“贴片—波峰焊”工艺流程如图所示。波峰焊工艺关键步骤说明如下：1）安装印制电路板。将制作好的印制电路板固定在带有真空吸盘、板面有XY坐标的台面上。2）点胶。采用手动、半自动或全自动点胶机，将粘合剂点在SMB上元器件的中心位置，要避免粘合剂污染元器件的焊盘。3）贴装元器件。采用手动、半自动或全自动贴片机，把SMC、SMD贴装到SMB规定的位置上，使它们的电极准确定位于各自的焊盘。4）烘干固化。用加热或红外线照射的方法，使粘合剂固化，把表面贴装元器件比较牢固地固定在印制电路板上。5）波峰焊接。用波峰焊机对印制电路板上的元件进行焊接。6）清洗。用超声波清洗机去除SMB表面残留的助焊剂，防止助焊剂腐蚀电路板。7）检测。用专用检测设备对焊接质量进行检验。2清洗回流区印制焊膏贴装元件