电子产品制造技术电子产品制造技术讲课教师 陈小勇电子产品制造技术第三章 制造电子产品的常用材料和工具常用导线和绝缘材料制造印刷电路板的材料覆铜板焊接材料其他常用材料SMT工艺的生产材料电子产品装配常用五金工具焊接工具33.1.1 导线导线是能够导电的金属线，是电能和电磁信号 的传输载体。 （1）导线材料 导线分类 可分成裸线、电磁线、绝缘电线电缆和通 信电缆四类 。4裸线：指没有绝缘层的单股或多股导线，大部分 作为电线电缆的线芯，少部分直接用在电子产品 中连接电路。 电磁线：有绝缘层的导线，绝缘方式有表面涂漆 或外缠纱、丝、薄膜等，一般用来绕制电感类产 品的绕组，所以也叫做绕组线、漆包线。 5绝缘电线电缆：包括固定敷设电线、绝缘软电 线和屏蔽线，用做电子产品的电气连接。 通信电缆：包括用在电信系统中的电信电缆 和高频电缆。 6 导线的构成材料 导线一般由导体芯线和绝缘体外皮组成。 a. 导体材料 主要有铜线和铝线。纯铜线的表面很容易氧化，一般导线是在铜 线表面镀耐氧化金属。 如：高频用导线镀银能提高电性能； 普通导线镀锡能提高可焊性； 耐热导线镀镍能提高耐热性能； 7b. 绝缘外皮材料 绝缘外皮除了电气绝缘外，还有增强导 线机械强度、保护导线不受外界环境腐蚀的 作用。 导线绝缘外皮的材料主要有：塑料类（ 聚氯乙烯、聚四氟乙烯等）、橡胶类、纤维 类（棉、化纤等）、涂料类（聚脂、聚乙烯 漆）。 常见的有塑料导线、橡皮导线、纱包线、 漆包线等。 8（2） 安装导线、屏蔽线 9常用安装导线导线 表110表211表312选择使用安装导线，要注意以下几点： a. 安全载流量 截面积（ mm2） 1.01.54.06.08.010.0载流量（ A） 202545567085铜芯导线的安全载流量（25） 13线规 ：指导线的粗细标准 ，有线号和线径两 种表示方法 。线号制 ：按导线的粗细排列成一定号码 ，线 号越大，其线径越小，英、美等国家采用线号 制 。线径制：用导线直径的毫米（mm）数表示线规 ，中国采用线径制。 14b. 最高耐压和绝缘性能 导线标志的试验电压，是表示导线加电1分钟 不发生放电现象的耐压特性。 实际使用中，工作电压应该大约为试验电压 的1/3-1/5。 c. 导线颜 色 15选择安装导线颜色的一般习惯 16d. 工作环境条件 室温和电子产品机壳内部空间的温度不能超 过导线绝缘层的耐热温度； 当导线（特别是电源线）受到机械力作用的 时候，要考虑它的机械强度。 e. 要便于连线操作 17（3） 电磁线 常用电磁线的型号、特点及用途 表118表2常用电电磁线线的型号、特点及用途 19（4） 带状电缆（电脑排线） 导线根数有8、12、16、20、24、28、32、 37、40线等规格。 20（5） 电源软导线 选择电源线的载流量，要比机壳内导线的安 全系数大。 (2)要考虑气候的变化，应该能经受弯曲和移动 。 要有足够的机械强度。 21（6） 高压电缆 高压电缆一般采用绝缘耐压性能好的聚乙烯 或阻燃性聚乙烯作为绝缘层，而且耐压越高，绝 缘层就越厚。 耐压与绝缘层厚度的关系 223.1.2 绝缘 材料 （1） 绝缘材料的主要性能及选择 抗电强度机械强度 耐热等级 23绝缘材料的耐热等级 24(2) 常用绝缘材料 薄型绝缘材料：主要应用于包扎、衬垫、护 套等。 包括：绝缘布；有机薄膜；粘带；塑料套管 绝缘漆 热塑性绝缘材料。 热固性层压材料 云母制品 橡胶制品 制造印制电路板的材料 覆铜板 26准备制作电路板的敷铜板27人工切割敷铜板28人工切割敷铜板29机器切割敷铜板303.2.1 覆铜板的组成 单面覆铜板 基板铜箔 31基板铜箔 双面覆铜板 32 覆铜板的基板 酚醛树脂基板和酚醛纸基覆铜板 用酚醛树脂浸渍绝缘纸或棉纤维板，两面 加无碱玻璃布，就能制成酚醛树脂层压基板。 环氧树脂基板和环氧玻璃布覆铜板 纤维纸或无碱玻璃布用环氧树脂浸渍后热 压而成的环氧树脂层压基板，电气性能和机械 性能良好。 33 聚四氟乙烯基板和聚四氟乙烯玻璃布覆铜板 用无碱玻璃布浸渍聚四氟乙烯分散乳 液后热压制成的层压基板，是一种高度绝 缘、耐高温的新型材料。 34 铜箔 铜箔是制造覆铜板的关键材料，必须有 较高的导电率及良好的焊接性。 铜箔表面不得有划痕、砂眼和皱折，金 属纯度不低于99.8%，厚度误差不大于5m 。 原电子工业部的部颁标准规定：铜箔厚度 的标称系列为18m、25m、35m、50m、 70m和105m。 目前普遍使用的是35m厚度的铜箔。 35 粘合剂 铜箔能否牢固地附着在基板上，粘合剂 是重要因素。覆铜板的抗剥强度主要取决于 粘合剂的性能。 常用的覆铜板粘合剂有酚醛树脂、环氧 树脂、聚四氟乙烯和聚酰亚胺等。363.2.2 几种常用覆铜板的性能特点 37表2焊接材料 电子产品制造技术393.3.1 焊接的基础知识焊接分类及特点焊接一般分三大类：熔焊、接触焊和钎焊。 熔焊熔焊是指在焊接过程中，将焊件接头加热至熔化 状态，在不外加压力的情况下完成焊接的方法。如电 弧焊、气焊等。 接触焊在焊接过程中，必须对焊件施加压力(加热或不加 热)完成焊接的方法。如超声波焊、脉冲焊、摩擦焊 等。电子产品制造技术40钎焊钎焊采用比被焊件熔点低的金属材料作焊料，将焊件和焊料 加热到高于焊料的熔点而低于被焊物的熔点的温度，利用液 态焊料润湿被焊物，并与被焊物相互扩散，实现连接。钎焊根据使用焊料熔点的不同又可分为硬钎焊和软钎焊。 (450oc) 电子产品安装工艺中所谓的“焊接”就是软钎焊的 一种，主要使用锡、铅等低熔点合金材料作焊料，因此 俗称“锡焊”。41焊接的机理1(1)润湿过程熔融的焊料在被焊金属表面上形成均匀、平滑、连续并且 付着牢固的合金的过程，称之为焊料在母材表面的润湿 。浸润程度主要决定于焊件表面的清洁程度及焊料的表面张 力。金属表面看起来是比较光滑的，但在显微镜下面看， 有无数的凸凹不平、晶界和伤痕，的焊料就是沿着这些表 面上的凸凹和伤痕靠毛细作用润湿扩散开去的，因此焊接 时应使焊锡流淌。流淌的过程一般是松香在前面清除氧化 膜，焊锡紧跟其后，所以说润湿基本上是熔化的焊料沿着 物体表面横向流动。42焊接的机理2润湿的好坏用润湿角表示 a）90不润湿 b）=90润湿不良 c）90润湿良好 43 (2)扩散过程几乎在润湿同时，焊料与金属表面分子互相扩散，在接触面形成310um厚合金层，称为扩散过程。例如，用锡铅焊料焊接铜件，焊接过程中既有表面 扩散，又有晶界扩散和晶内扩散。锡铅焊料中的铅只参 与表面扩散，而锡和铜原子相互扩散，这是不同金属性 质决定的选择扩散。正是由于这种扩散作用，在两者界 面形成新的合金，从而使焊料和焊件牢固地结合。焊接的机理344合金层一个好的焊点必须具备：良好的机械性能使元器件牢牢固定在PCB板上优良导电性能电子产品制造技术45焊接要素焊接母材的可焊性可焊部位必须清洁焊接工具焊料助焊剂温度（焊锡的最佳温度为2505C）时间（一般IC、三极管焊接时间小于3S，其他元件焊 接时间为4-5S）正确的工作方法电子产品制造技术463.3.2 焊料焊料凡是用来熔合两种或两种以上的金属面，使之形成一个 整体的金属的合金都叫焊料。根据其组成成分，焊料可以分为锡铅焊料、银焊料、及铜焊料 。按熔点，焊料又可以分为软焊料（熔点在450以下）和硬焊 料（熔点在450以上）。在电子装配中常用的是锡铅焊料47锡（Sn）是一种质软低熔点的金属，熔点为 232，纯锡较贵，质脆而机械性能差；在常温 下，锡的抗氧化性强。锡容易同多数金属形成 金属化合物。 铅（Pb）是一种浅青白色的软金属，熔点为 327，机械性能也很差。铅的塑性好，有较高 的抗氧化性和抗腐蚀性。铅属于对人体有害的重 金属。48（1） 铅锡合金 铅锡焊料具有一系列铅和锡所不具备的优点： 熔点低，低于铅和锡的熔点，有利于焊接； 机械强度高，合金的各种机械强度均优于纯 锡和铅； 表面张力小、粘度下降，增大了液态流动性 ，有利于在焊接时形成可靠接头； 抗氧化性好，铅的抗氧化性优点在合金中继 续保持，使焊料在熔化时减少氧化量。 49（2） 铅锡合金状态图 共晶点上图中在共晶点所对于的对应合金成分为Pb-38.1、 Sn-61.9的铅锡合金称为共晶焊锡，它的熔点最低， 只有183，是铅锡焊料中性能最好的一种。 5051常用焊锡：一般铅锡焊料的成分及用途表152表253电子产品生产常用的低温焊锡 电子产品制造技术54常用焊锡1焊锡丝 是手工焊接用的焊料。焊锡丝是管状的，由焊剂与 焊锡制做在一起，在焊锡管中夹带固体焊剂。焊剂一般 选用特级松香为基质材料，并添加一定的活化剂。锡铅 组分不同，熔点就不同。抗氧化焊锡 在锡铅合金中加入少量的活性金属，保护焊锡不被 继续氧化。这类焊锡适用于浸焊和波峰焊。电子产品制造技术55常用焊锡2焊膏 是表面安装技术中的一种重要贴装材料，由焊粉 ，有机物和溶剂组成，制成糊状物，能方便地用丝网 、模板或点膏机印涂在印制电路板上。含银的焊锡 在锡铅焊料中添加0.52.0的银，可减少镀 银件中的银在焊料中的溶解量，并可降低焊料的熔点 。563.3.3 助焊剂 （1） 助焊剂的作用 去除氧化膜 防止氧化 减小表面张力 使焊点美观 （2） 助焊剂的分类 见下表57助焊剂的分类及主要成分 58无机焊剂的活性最强 ，能除去金属表面的氧化 膜 ，但同时有强腐蚀作用，一般不能在焊接电 子产品中使用。 有机焊剂的活性次于氯化物，有较好的助焊作 用，但是也有一定腐蚀性，残渣不易清理，且 挥发物对操作者有害。 说明：59松香焊剂主要成分是松香，松香加热到 70以上时开始呈液态，此时有一定的化学活 性，呈现较弱的酸性，可与金属表面的氧化物 发生化学反应； 冷却后松香又变成稳定的固 体，无腐蚀性，绝缘性强。 602.3.4 膏状焊料 用再流焊设备焊接SMT电路板要使用膏状焊料。膏 状焊料俗称焊膏，焊锡膏由焊粉和糊状助焊剂组 成。 锡膏61（1） 焊粉和助焊剂 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气体（如氩气）中用 喷吹法或高速离心法生产的，并储存在氮气中 避免氧化。 焊粉的合金组分、颗粒形状和尺寸对焊膏的特 性和焊接的质量（焊点的润湿、高度和可靠性 ）产生关键性的影响。 62理想的焊粉应该是粒度一致的球状颗粒， 国内外销售的焊粉的粒度有150目、200目、250 目、350目和400目等的数种。 注：粒度用来描述颗粒状物质的粗细程度，原 指筛网在每1英寸长度上有多少个筛孔（目数） ，目数越多，筛孔就越小，能通过的颗粒就越 细小。63常用焊焊粉的金属成分对对温度特性及焊焊膏用途的影响表164表2常用焊焊粉的金属成分对对温度特性及焊焊膏用途的影响65对对不同粒度等级级的焊焊粉的质质量要求 66 助焊剂 助焊剂重量百分含量一般占焊膏的8-15%， 其主要成分有树脂（光敏胶）、活性剂和稳定 剂等。 助焊剂的化学活性可分为3个等级：非活性 （R,松香助焊剂-Rosin flux ）、中等活性（ RMA，Middle Activated）和全活性（RA， Activated）。 67 在向印制电路板上涂敷焊膏时，助焊剂影响 焊膏图形的形状、厚度及塌落度。一般，采用 模板印刷的焊膏，其助焊剂含量不超过10%。 在贴放元器件时，助焊剂影响粘度，助焊剂 的含量高，粘度就小。注意：68 在再流焊过程中，助焊剂决定焊膏的润湿性、焊 点的形状以及焊料球飞溅的程度。 焊接完成后，助焊剂残留物的性质决定采用免 清洗、可不清洗、溶剂清洗或水清洗工艺。