电子工艺论文范文

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第1篇

关键词：电烙铁；引脚型元件；贴片型元件

现在电子元器件的封装更新换代越来越快，电路板上的元件越来越少，越来越密，管脚越来越细，电路板越来越小。而且电路板上大量使用表面贴装元件，倒装芯片等元件，这无一例外的说明了电子工业已朝向小型化、微型化方面发展，手工焊接难度也随之增加，在焊接当中稍有不慎就会损伤元器件，或引起焊接不良，所以工作人员必须对焊接原理，焊接过程，焊接方法，焊接质量的评定，及电子基础有一定的了解。

电烙铁是焊接中最常用的工具，作用是把电能转换成热能对焊接点部位进行加热焊接是否成功很大一部分是看对它的操控怎么样了。一般来说，电烙铁的功率越大，热量越大，烙铁头的温度也越高。像我们对硬件改造选用20W的内热式(30-40W外热式)电烙铁足够了，使用功率过大容易烧坏元件，一般二极管、三极管结点温度超过200℃就会损坏。一般最恰当的必须在1.5～4s内完成一个元件的焊接。

现在常用的电烙铁有外热式和内热式两种，外热式电烙铁热效率高，加热速度快。内热式电烙铁功率较高，使用方法相同，但据笔者经验发现在市场上内热式电烙铁的配件较多（主要是不同种类，不同价格的内热式烙铁头在市场采购容易），所以建议使用内热式电烙铁。在许多文献中都有阐述，如果电烙铁尖被氧化后，要用小刀等刮除前端氧化层。笔者认为现在市场上普通价格的烙铁尖（外层有电镀层）都有防氧化层，在使用时不能刮，否则影响使用寿命，如果烙铁尖上有氧化层，要用湿透的吸锡海绵擦拭干净，后马上镀锡防止再次氧化。

助焊剂能使焊锡和元件更好的焊接到一起，一般采用得最多的是松香和酒精的混合物。现在使用的焊锡丝中，有一部分焊锡丝中心是空芯的内有助焊剂，使用这种焊丝作业时不用再另外使用助焊剂了，但如果是要焊接或修理的电路板焊点管脚表面已经变乌氧化，最好使用少量的助焊剂来加强焊接质量。

另外还有一些必不可少辅助工具，烙铁架，吸锡器，镊子，偏口钳，毛刷等，烙铁架应该是在其底座部分有一个或二个槽(用于放吸锡海绵)的专用架子，而并不是随便的架子，这样可以随时擦拭烙铁尖，方便使用。吸焊器可以帮你把电路板上多余的焊锡处理掉。

现在的电路板上主要有两大类元器件，一类是直插式引脚式元件，另一类是贴片类元件。以下就按这两大类，元件来具体的说一说每类元件的焊接方法。

1.直插引脚式元件焊接方法：

1.1烙铁头与两个被焊件的接触方式。

接触位置：烙铁头应同时接触到相互连接的2个被焊接件（如焊脚与焊盘），烙铁一般倾斜30-45度，应避免只与其中一个被焊接件接触。当两个被焊接元件受热面积相差悬殊时，应适当调整烙铁倾斜角度，使烙铁与焊接面积大的被焊接元件倾斜角减小，使焊接面积较大的被焊件与烙铁的接触面积增大，热传导能力加强。如LCD拉焊时倾斜角在30度左右，焊麦克风、马达、喇叭等倾斜角可在40度左右。两个被焊件能在相同的时间里达到相同的温度，被视为加热理想状态。

接触压力：烙铁头与被焊件接触时应略施压力，热传导强弱与施加压力大小成正比，但以对被焊件表面不造成损伤为原则。

1.2焊锡丝的供给方法

焊锡丝的供给应掌握3个要领，既供给时间，位置和数量。

供给时间：原则上是被焊件升温达到焊料的熔化温度是立即送上焊锡丝。

供给位置：应是在烙铁与被焊件之间并尽量靠近焊盘。

供给数量：应看被焊件与焊盘的大小，焊锡盖住焊盘后焊锡高于焊盘直径的1/3既可，焊点应呈圆锥形。

1.3焊接时间及温度设置

1.3.1温度由实际使用决定，以焊接一个锡点1-4秒最为合适，最大不超过8秒，平时观察烙铁头，当其发紫时候，温度设置过高。

1.3.2一般直插电子料，将烙铁头的实际温度设置为（350~370度）；表面贴装物料（SMT），将烙铁头的实际温度设置为（330~350度），一般为焊锡熔点加上100度。

1.3.3特殊物料，需要特别设置烙铁温度。LCD连接器等要用含银锡线，温度一般在290度到310度之间。

1.3.4焊接大的元件脚，温度不要超过380度，但可以增大烙铁功率。

1.4焊接注意事项

1.4.1焊接前应观察各个焊点(铜皮)是否光洁、氧化等，如果有杂物要用毛刷清理干净在进行焊接，如有氧化现象要加适量的助焊剂，以增加焊接强度。

1.4.2在焊接物品时,要看准焊接点，以免线路焊接不良引起的短路。

1.4.3如果需要焊接的元件是塑壳等不耐热封装，可以在元件本体上涂无水酒精后进行焊接，以防止热损伤。

1.4.4在焊接后要认真检查元件焊接状态，周围焊点是否有残锡，锡珠、锡渣。2.贴片式元件焊接方法：

2.1在焊接之前先在焊盘上涂上助焊剂，用烙铁处理一遍，以免焊盘镀锡不良或被氧化，造成不好焊，芯片则一般不需处理。

2.2用镊子小心地将QFP芯片放到PCB板上，注意不要损坏引脚。使其与焊盘对齐，要保证芯片的放置方向正确。把烙铁的温度调到300多摄氏度，将烙铁头尖沾上少量的焊锡，用工具向下按住已对准位置的芯片，在两个对角位置的引脚上加少量的焊锡，仍然向下按住芯片，焊接两个对角位置上的引脚，使芯片固定而不能移动。在焊完对角后重新检查芯片的位置是否对准。如有必要可进行调整或拆除并重新在PCB板上对准位置。

2.3开始焊接所有的引脚时，应在烙铁尖上加上焊锡，将所有的引脚涂上焊锡使引脚保持湿润。用烙铁尖接触芯片每个引脚的末端，直到看见焊锡流入引脚。在焊接时要保持烙铁尖与被焊引脚并行，防止因焊锡过量发生搭接。

2.4焊完所有的引脚后，用助焊剂浸湿所有引脚以便清洗焊锡。在需要的地方吸掉多余的焊锡，以消除任何可能的短路和搭接。最后用镊子检查是否有虚焊，检查完成后，从电路板上清除助焊剂，将硬毛刷浸上酒精沿引脚方向仔细擦拭，直到焊剂消失为止。

2.5贴片阻容元件则相对容易焊一些，可以先在一个焊点上点上锡，然后放上元件的一头，用镊子夹住元件，焊上一头之后，再看看是否放正了;如果已放正，就再焊上另外一头。如果管脚很细在第2步时可以先对芯片管脚加锡，然后用镊子夹好芯，在桌边轻磕，墩除多余焊锡，第3步电烙铁不用上锡，用烙铁直接焊接。当我们完成一块电路板的焊接工作后，就要对电路板上的焊点质量的检查，修理，补焊。符合下面标准的焊点我们认为是合格的焊点:

（1）焊点成内弧形(圆锥形)。

（2）焊点整体要圆满、光滑、无针孔、无松香渍。

（3）如果有引线，引脚，它们的露出引脚长度要在1-1.2MM之间。

（4）零件脚外形可见锡的流散性好。

（5）焊锡将整个上锡位置及零件脚包围。

不符合上面标准的焊点我们认为是不合格的焊点，需要进行二次修理。

（1）虚焊：看似焊住其实没有焊住，主要原因是焊盘和引脚脏，助焊剂不足或加热时间不够。

（2）短路：有脚零件在脚与脚之间被多余的焊锡所连接短路，亦包括残余锡渣使脚与脚短路。

（3）偏位：由于器件在焊前定位不准，或在焊接时造成失误导致引脚不在规定的焊盘区域内。

（4）少锡：少锡是指锡点太薄，不能将零件铜皮充分覆盖，影响连接固定作用。

（5）多锡：零件脚完全被锡覆盖，即形成外弧形，使零件外形及焊盘位不能见到,不能确定零件及焊盘是否上锡良好.。

（6）锡球、锡渣：PCB板表面附着多余的焊锡球、锡渣，会导致细小管脚短路。

最后在说一下焊接操作的坐姿，由于助焊剂加热挥发出的化学物质对人体是有一定的危害，如果操作时鼻子距离烙铁头太近，则很容易将有害气体吸入体内。一般烙铁离开鼻子的距离应至少不小于30cm，通常以40cm时为宜。

第2篇

一、项目教学法的宗旨

项目教学法是以行为导向为主一种教学方法,师生不再相互独立,而是以一个团队或一个整体的形式共同实施一个完整的“项目”工作。在项目教学中,教师的角色由教学活动的主导者转变为教学活动的引导者或主持人,成为学生学习的引导者、促进者。项目教学法不注重教法,而是注重学法,体现了以学为本、因学施教的教学准则;它不仅让学生学知识和技能,而且让学生学会学习,学会与他人交往,学会思考,学会发现问题、解决问题,进而增强信心、提高学习积极性、锻炼能力,最后进行展示和自我评价;它采用以学生为中心的教学组织形式,让学生边做边学,把看到的、听到的结合起来,让学生以团队的形式进行学习,引导学生进行自主学习和探索,强调在团队学习中发挥每个学生的主体作用,重视学习过程的体验。

二、项目教学法的实施

1.实施环节

项目教学法实践环节大体分为5个阶段:

(1)教学分析和确定项目任务。

(2)制定计划。

(3)实施方案。

(4)检查评估。

(5)归档总结。

对教学进行分析,确定合适的教学项目,是项目教学能正常开展的前提。在SMT小型电子产品的安装实训项目教学中,我们根据项目教学的特点和SMT小型电子产品的安装专项能力的培养目标,对教学内容和学生的情况进行了分析,确定了一个完整的SMT小型电子产品的安装项目,从而培养了学生各实训环节的专项能力。

2.教学过程

(1)向学生布置项目任务。指导老师把组装SMT小型收音机的任务和要求向学生作详细说明,使学生有明确的目标,知道实训项目的内容是为了什么,实训项目工作的最后结果应达到怎样的要求,实训项目工作完成后必须达到什么标准。

(2)作出项目实训计划。每个学生根据实训项目安排具体的项目实施计划,做出一份切实可行的实训项目计划。计划的主要内容包含:任务、目的、终期结果、评定标准、安全注意事项等。

(3)制定项目实施计划,教师对学生的实施计划进行点评,不断调整自己的项目实施计划。

(4)按计划实施,指导老师巡回指导。在学生实施实训项目期间教师除了做好巡回检查指导外,还要对整个项目实施过程进行检查和监控。

(5)自我评价、回顾及总结。实训完成后,学生根据评定标准对自己的项目实施环节进行综合评价,对照项目实训过程进行回顾、总结。

(6)指导教师对全班的项目实训情况进行全面的总结。

3.教学效果

学生自主学习能力有明显的提高,较好地掌握了电子产品工艺实训的专业技能。通过项目教学在电子工艺实训环节中的应用,学生的学习热情大大提高,能够积极主动地进行学习。大部分学生掌握了SMT元器件的识别和检测方法,较好地掌握了SMT印制板再流焊的工艺流程和手工进行补焊维修技巧,并能进行正确安装小型SMT电子产品。在协作学习和项目实训环节中,学生的综合能力得到了较大的提高,增强了统筹安排和协调计划的能力;在项目实施的整个环节中,学生增强了与他人交往、合作的能力,团队协作能力和团队协作精神。与此同时学生还增强了解决问题和自我总结的能力,加强了时间管理、过程控制、质量检查、安全生产的意识,提高了团队的自我管理能力。

4.教学体会

项目教学法是一种以学生为主体,教师为主导的教学方法。学生是学习主体主要体现在:学生根据实训项目内容自行制定实训项目实施计划,按实施计划开展项目,对项目结果进行自我评价,对过程进行回顾、反思和总结。教师的主导作用体现在:根据教学要求设计项目和组织项目的实施、进行项目指导、确定相应的项目考核和评价标准,在实训项目教学实施的过程中,使学生成为真正的学习主体,发挥学生的主体作用,充分调动学生的主观能动性。

第3篇

Sn/Ag合金

Sn/Ag3.5-4.0合金在混合电路与电子组装工业的使用时间较长。正因如此，部分业者对使用Sn/Ag作为一种无铅替代合金感觉得心应手。但不巧的是这种合金存在几方面的问题。首先这种合金的熔融温度(221度)和峰值回流温度(2400-260度)对于许多表面安装部件和过程来说显得偏高。此外，这种合金还含有3.5-4%的银，对某些应用构成成本制约。而最主要的问题是这种合金会产生银相变问题从而造成可靠性试验失效。

我们注意到，在进行疲劳试验(结果如表1)时，Sn96/Ag4在其中一种循环设置上产生了失效。对此问题作进一步研究得出的结论是：失效起因于相变。相变的产生是因合金的不同区有着不同的冷却速率而致。

为对此问题进行深入研究，用一根Sn96/Ag4焊条，从底部对其进行回流加热及强制冷却，以便对其暴露在不同冷却速率下的合金的微结构进行观察。Sn96/Ag4合金按冷却速率的不同产生三种不同的相。由此考虑同样的脆性结构会存在于焊接互连中，从而造成焊区失效。正是由于这种原因，大多数OEM及工业财团反对把Sn/Ag作为主流无铅合金来用。银相变问题的存在也对高银Sn/Ag/Cu合金提出了质问。

Sn/Ag/Cu合金

尽管涉及专利保护方面的问题，世界大部分地区还是倾向选用Sn/Ag/Cu合金。但到底选择什么样的合金配方？本文将重点讨论两种Sn/Ag/Cu合金：受各种工业财团推崇的Sn/Ag/Cu0.5合金和相应的用作低银含量合金的Sn/Ag2.5/Cu0.7/Sb0.5。

两种Sn/Ag/Cu合金的比较

在讨论两种合金体系的可靠性试验结果之前，先凭经验对两种合金作一比较是有益的。大体上看两种合金很相似：两者都具有极好的抗疲劳特性、良好的整体焊点连接强度以及充足的基础材料供应。但两者之间确也存在一些细微的差异值得讨论。

熔点

两合金的熔点极为相似：Sn/Ag4/Cu0.5熔点为218度，Sn/Ag2.5/Cu0.7/Sb0.5熔点为217度。业界对这种差异是否构成对实际应用的影响存在争议。但如能对回流过程严格控制，熔点温度变低会因减少元件耐受高温的时间而带来益处。

润湿

两种合金比较，自然地会对选择高银含量合金的做法抱有疑问，因为银含量变高会增加产品成本。有臆测认为高银合金有助于改进润湿。但润湿试验结果显示，低银含量合金实际上比高银合金润湿更强健和更迅速。

专利态势

工业界渴望找到一种广泛可获的合金。因此，专利合金是不大受欢迎的。尽管Sn/Ag4/Cu0.5合金没有申请专利，而Sn/Ag2.5/Cu0.7/Sb0.5已申请了专利，但选择时需要全面了解两种合金的专利约束作用和实际供应源情况才好确定。

上面已谈到，Sn/Ag2.5/Cu0.7/Sb0.5合金已获专利。但它已授权给焊料制造商使用，对授权使用者无数量限制和无转让费用。目前，这一合金可通过北美、日本和欧洲的数家焊料厂商在全球范围内获取。尽管Sn/Ag4/Cu0.5合金没有申请专利，但用这种合金制成的焊点连接是有专利的，而在美国具有这种产品销售授权的电子级焊料厂商的数量极为有限。

尽管用Sn/Ag4/Cu0.5制作的焊点有可能侵犯现有的专利权，但业界还是建议使用这种合金。人们曾假想地认为，通过给这种系统施加预先工艺可以避开专利纠纷。但这种想法是错误的，因为大多数的专利说明都会涉及合金成份和应用范围(焊点)两部分内容。换句话说，如果预先工艺能够得到证实，突破专利的合金成份限制是可能的。但如果专利说明做得很完善，那么还需向声明了电子装配焊接特定用法的应用部分进行挑战。总的来说，这意味着即使制造商正在使用一种专利规定范围(如Sn/Ag4/Cu0.5)以外的合金，但如果在制造过程中，此合金"偶获"基础金属成分(一般为铜)并因而形成一种含有专利规定范围内的成份构成的金属间化合物的话，那么该制造商就会因侵犯了专利权而受到法律的裁决。

金属成本

专利载明的银含量范围为3.5%-7.7%。如此高的银含量使得焊料的大量使用变得成本高昂；装填波峰焊锅时，每1%的银大约使成本增加0.66美元/磅(见表2)。为控制成本，有人建议在波峰焊应用中使用不含银的无铅合金，在表面安装应用中使用含银合金。但正如下面所要讨论的，使用这种方法会因Sn/Cu和双合金工艺存在不足而造成失效。

Sn/Cu的工艺缺陷

遏制成本的想法虽说合情合理，但引用Sn/Cu需要考虑几方面的因素。第一，此合金的熔融温度为227度，使其在许多温度敏感应用上受限。此外，它比其它无铅焊料的湿润性差，在许多应用中需引入氮和强活性助焊剂并可造成与润湿相关的缺陷，这点已得到广泛证明。还有，一般来讲Sn/Cu表面张力作用较低，在实施PTH技术时容易进入套孔(barrel)中，且缺乏表面安装装配过程所要求的耐疲劳强度。最后一点，该合金的耐疲劳特性差，可导致焊区失效，从而抵销了节省成本的初衷。

双合金装配

还应注意的是，除Sn/Cu引起相关问题外，使用双焊料合金(SMT过程使用Sn/Ag/Cu，波峰焊使用Sn/Cu)也存在问题。Sn/Ag/Cu、Sn/Cu混用不宜提倡，因为这会造成合金焊点连接的不均匀性。如果这一情形出现，那么制成的焊点会因不能消除应力和应变而易产生疲劳失效。由于存在这些潜在的混用问题，因此在进行修复或修补时就需要开列两种合金的存货清单，并给出具体的指令进行监控，以使两合金不发生混用。然而，经验显示，不论对这种情形监控得多好，操作员都会趋向使用易用性最好也即流动性最好且熔融温度较低的焊料。因此，尽管焊点最初由Sn/Cu来装配，但大量修补工作可能会用Sn/Ag/Cu合金来完成。如果两种产品都在生产现场使用，那么RA会常用到，不只是好用的问题。双合金装配工艺的要害问题是会导致潜在的可靠性失效且很难对此进行有效地监控。

焊点连接的可靠性试验

为分析Sn/Ag/Cu和Sn/Cu的可靠性，对它们进行各种热和机械疲劳试验。试验描述和试验结果如下：

热循环试验结果

测试板用Sn/Cu0.7、Sn/Ag4/Cu0.5和Sn/Ag2.5/Cu0.7/Sb0.5，以及1206薄膜电阻器制作。之后在-40度到125度的温度范围内，以300、400、500次的15分循环量对该板施以热冲击。然后将焊点分切，检查是否存在裂痕。

试验后检查的结果显示，Sn/Cu合金由于湿润性不好导致某些断裂焊点的产生。此外，成形很好的Sn/Cu焊点在施以第三种500次重复循环设置的试验时，也显示有断裂。

有意思的是Sn/Ag4/Cu0.5和Sn/Ag2.5/Cu0.7/Sb0.5合金在经历高达500次重复的试验后没有任何断裂迹象。这显示出Sn/Ag/Cu合金具有Sn/Cu无法比拟的极为优异的耐热疲劳性。但需要注意的是，Sn/Ag4/Cu0.5合金在经过热循环处理后焊点的晶粒(grain)结构的确产生了一些变化。

机械强度-挠性测试

测试板用Sn/Cu0.7、Sn/Ag4/Cu0.5和Sn/Ag2.5/Cu0.7/Sb0.5，以及1206薄膜电阻器制作，对它进行挠性测试。用Sn/Cu0.7制作的焊点在挠性测试中产生断裂，这显示焊点不能承受大范围的机械应力处理。相反由Sn/Ag4/Cu0.5和Sn/Ag2.5/Cu0.7/Sb0.5制作的焊点却满足所有的挠性测试要求。

混合解决方案？

为消除电子行业存在的隐患，已开发出了一种完全无铅装配的混合解决方案。她用粗糙的锡铅成品(QFP208IC)、有机表面保护剂PWB和Sn/Ag2.5/Cu0.7/Sb0.5合金焊膏构成系统，以复杂性或成本都不太高的方式达到了完全无铅装配的目的。取得成功的关键是这种装配方法能够承受峰值温度为234度的回流加热。需要注意的是，这种装配方法要经过惰性环境的处理。当然，限于元件的效用性问题，以及由元件热容、夹具固定等原因引起€%=T变化而造成事实上不是所有的装配过程都能达到234度的峰值板温度，因此不是所有装配都能够进行上述处理。但它给我们的重要提示是，在某些情形下，通过引入某些材料，实现无铅焊接可以变得轻而易举。