电子元器件装配技术

电子元器件装配技术（精选3篇）

电子元器件装配技术 篇1

对于初学电子的人, 如电子专业的中职生或学习电子产品维修的人, 除熟悉电子元件的结构、功能外, 还必须掌握电子元器件的装配, 手工装配是一项实践性很强的技术, 在领会操作要领后要多练才能有较好的装配品质。由于包装、储藏的需要, 采购来的元器件, 其形态不会完全适合装配的要求, 为此, 有些元器件在装配前须进行预处理。

1 印制电路板 (PCB) 的预处理

电路板通常不需处理即可使用。但有的电路板应检查铜箔电路腐蚀的情况, 焊盘孔是否打偏, 有的还需要打孔、砂光等工作。

2 元器件引脚的预处理

2.1 元器件引脚上锡

由于某些元器件的引脚因材料性质, 或因氧化, 可焊性变差。必须除去氧化层, 上锡 (亦称搪锡) 后再安装, 否则极易造成虚焊。除去氧化层的方法有多种, 但对于多数元器件来说, 手工刮削的办法易行可靠。搪锡的技巧处理如下。

1) 沾助焊剂。

2) 搪锡:用电烙铁来完成手工搪锡。

3) 整理:用电烙铁清理搪锡后可能造成的引脚锡尖或短路。

4) 检查:检查经搪锡处理的引脚是否达到焊接的要求, 确保焊接品质。

2.2 装配工艺中的紧固和联接

电子产品的元器件之间、元器件与机板、机架之间的紧固联接方式, 主要有焊接、螺钉螺栓紧固、压接、插接、粘接、捆绑等。

3 元器件的装配

3.1 装配的顺序

电路板上元器件的装配顺序是以前道工序不妨碍后道工序为原则, 一般先装配低矮的、小功率卧式元器件, 然后装配立式元器件和大功率卧式元器件, 再装配可变、易损元器件, 最后装配带散热器的元器件和特殊元器件。

3.2 常用电子元器件的装配

1) 集成电路 (1C) 的装配。装配时应该注意:拿取时确保人体不带静电;焊接时确保电烙铁不漏电。

2) 晶体管的装配。晶体管装配时要注意分辨它们的型号、正负极性和引脚次序;防止在焊接过程中对它们造成损伤。装配塑封大功率三极管时, 须考虑集电极和散热器之间的绝缘问题。装配绝缘栅型场效应管 (MOS管) 等器件时, 应该注意被静电击穿和电烙铁漏电击穿的危险, 最好使用超低压电烙铁或储能式电烙铁。

3) 电阻的装配。装配电阻时要注意区分同一电路中阻值相同而类型、功率不同的电阻, 不要相互插错;装配热敏电阻时要让电阻紧靠发热体, 并用导热硅脂填充两者之间的空隙;装配大功率电阻时要注意使之与其他零件、底板隔开一定的距离, 或使用专用的金属支架支撑, 以利于散热。小功率电阻多采用卧式安装, 并且要紧贴底板, 以减少分布电感。

4) 电容的装配。电容装配时要注意其耐压值, 可变电容、微调电容和电解电容的正负极性不能接反, 尤其是铝质电解电容。并尽量缩短焊接时间。

5) 电感的装配。固定电感的引脚与内部导线的接头部位较脆弱, 安装时要注意保护。可变电感装配的焊接时间不能太长, 以免塑料骨架受热变形影响调节。

4 焊接

焊接在这里是指电子产品装配中的锡焊。

1) 焊接准备。焊接开始前必须清理工作台面, 准备好电烙铁、焊料、焊剂和镊子等必备的工具。

2) 焊接过程及操作方法。

手工焊接有两种基本方法:一种是用实芯焊锡条的方法, 一种是使用松香焊锡丝作焊料的方法。

采用实芯焊锡条的方法现在已经用得较少, 这里不再阐述。

采用松香焊锡丝的焊接方法简单一些。操作方法如下:将电路板面向操作者倾斜搁置, 将烙铁头靠到被焊零件引脚和焊盘上, 同时将焊丝送向三者交汇处的烙铁头上, 使其熔化, 熔化的焊锡会马上流向并填充它们之间的空隙, 并使被焊物升温, 当温度升高到一定的程度时, 焊锡浸润被焊物表面, 开始形成焊点。然后, 移动烙铁, 焊点完成, 撤离烙铁, 冷却凝固等。操作要领是:始终带着焊剂液膜操作, 让焊锡在凝固以前总是处于晶莹发亮的状态。

3) 焊接的质量检验。检验焊接质量有多种方法, 比较先进的方法是用仪器仪表进行。在通常条件下, 则采用观察外观和用烙铁重焊的方法来检验。

5 特殊元器件的特殊焊接

特殊元器件是指那些较脆弱的、不耐高温的器件, 或者是尺寸极小的元器件, 或者是引脚较多的IC。这样的元器件很多, 如微型拨动开关、贴面元器件等。

特殊元器件装配焊接最好在一种带有照明灯的放大镜下进行。如果是电阻、电容、组合二极管等两、三个引出脚的元器件, 可以直接用Φ0.5mm的焊锡丝焊接, 必要时可在烙铁头上缠铜丝改制成更细小的烙铁头来进行手工焊接;比较难的是那些引出脚又多又密的表面贴装集成电路的手工焊接。焊接这种器件时, 要采用“滚焊” (或称“拖焊”) 的方法来解决。

特别注意的是每次的焊接时间不要超过3秒, 不然助焊剂会挥发完, 这时, 焊锡肯定是拉不开的了, 要再次加新的焊锡或助焊剂方可。

按照以上方法操作, 一定会使学生的电子元器件装配技术有很大的提高, 成为具有一定装配技能的人才。

结论:这是我对自己在电子元器件装配教学工作中的总结, 在做这次总结中最大的收获不仅是电子元器件的装配技术的研究, 还培养了学生分析和解决实际问题的能力和严谨、认真、创新、务实的科学工作作风, 并且学会了实作实训的分析归纳的思维, 增强了学生电子技术综合应用能力, 展现了老师的认真尽职的工作态度, 同学之间的相互帮助的精神。

在实际的教育教学中, 通过我的教学讲解和演示, 95%以上的学生都能够焊接出比较完美的焊点, 基本上没有出现虚焊、脱焊, 他们的焊接技术得到了很大程度的提高, 取得了可喜成绩, 受到了领导、社会、学生的好评。

参考文献

[1]佚名.元器件的预处理和安装.互联网, 2009.

[2]陈雅萍.电子技能与实训:项目式教学.高等教育出版社, 2007.

[3]陈俊安.电子元器件及手工焊接.中国水利水电出版社, 2006.

电子元器件装配技术 篇2

2010-10-22 18:05:00 来源：人民网

[提要] 2010年10月21日-22日，首届国际磁电子器件及产业化研讨会（ISSDC′2010）在北京成功召开。国内外院士和专家一致认为：微电子工业的发展引发了世界第三次产业革命的浪潮，而磁电子器件的研发和产业化很有可能成为世界第四次产业革命的导火索。

首届国际磁电子器件及产业化研讨会在京召开

2010年10月21日-22日，首届国际磁电子器件及产业化研讨会（ISSDC′2010）在北京成功召开。会议由中国船舶重工集团公司主办，国家有关部门领导出席了此次会议。

南京大学教授都有为院士、美国明尼苏达大学自旋电子实验室主任Jianping Wang，英国约克大学纳米技术首席教授Yongbing Xu、法国自旋电子中心教授Claire Baraduc、日本国家材料科学研究院教授Koichiro Inomata，以及来自中国、美国、韩国等世界一流的磁电子材料及器件专家、学者和企业界人士近百人参加了此次会议；明尼苏达大学Jack Judy院士、中科院物理所王鼎盛院士向大会表示了祝贺。

微电子材料与器件是二十世纪人类最伟大的创造之一，但是没有利用电子自旋特性。随着科学技术的发展，半导体组件的尺寸缩小到纳米级后，许多原有宏观特性将丧失，必须采用电子的自旋特性来解决半导体的尺寸效应问题。自旋电子学正是在这样的背景产生的。

自旋电子学是一门以研究纳米尺度范围内电子的自旋特性为主要内容的一门交叉学科。自旋电子学，亦称磁电子学，它是磁学与微电子学相结合的产物。采用磁电子材料制造全新的或者高性能的器件，与传统半导体器件相比，具有大幅度降低能量消耗、增加集成密度和提高数据处理速度等优点。磁电子器件广泛应用于磁场感应、高速信号耦合和数据存贮等领域。

巨磁电阻效应的研究是磁电子学的一个重要内容。巨磁电阻（GMR）效应就是指在一定的磁场下电阻急剧变化的现象。2007年诺贝尔物理学奖授予巨磁电阻（GMR）效应薄膜材料发现者，以表彰他们对新材料与信息技术的发展所做出的杰出贡献。

1998年美国IBM公司成功地制造出用于计算机硬盘的GMR传感器，以替代传统磁头，四年之内使计算机硬盘记录密度提高了近千倍，打破了信息传输存储的瓶颈。2001年美国的摩托罗拉公司成功研制出GMR 磁性随机存储器（MRAM），具有单位密度高、读写速度快、数据永久不丢失等特点，2004年美国NVE公司研制出GMR高速耦合器，成功应用航空航天等领域，解决了光电耦合器速度低、不抗辐射等固有缺点。目前，西方发达国家以巨磁电阻(GMR)效应薄膜材料制成的各类先进磁传感器件迅速走向商品化，在民用和军事领域得到广泛应用。

美国国防部高级研究计划局（DARPA）于1995年创立了一个联合企业，并拟订了一个正式的DARPA计划――“Spintronics"（自旋电子技术）。该项计划的核心内容是应用巨磁电阻效应，开发各种GMR磁传感器、GMR高速耦合器和MRAM非易失存储器。

近20年来，对自旋电子技术的应用开发取得了迅速的进展，已广泛应用于电子、磁信息存储、磁信息检测、电子磁罗盘、编码器等技术领域，收到明显的经济效益和社会效益。美国国家纳米技术计划（NNI）于2010 年7 月发布了《2020 及未来纳米电子器件发展》（Nanoelectronics for 2020 and Beyond）计划，以制造革新性材料、器件、系统和结构。该计划确定了五大重点研究领域，第一个重点领域是“探索用于感应的新技术，包括电子自旋器件、磁器件和量子细胞自动机等”。

我国十多年来，在国家重大基础研究项目以及国家自然科学基金等项目的资助下，国内高校与研究所从实验与理论两方面开展了自旋电子学的研究工作，在SCI刊物上发表了千余篇论文，申报了近百项中国发明专利以及部分国外专利，在基础研究方面取得了一些国际上认可、有影响力的成果。

但总体上看，无论是数量还是质量，我们与发达国家还存在相当大的差距，而在产业化方面，我们目前远远落后于国外。其中，东方微磁科技公司致力于推动国内磁电子材料与器件的产业化工作，已经成功研制出高性能的巨磁电阻（GMR）传感器芯片，成品率达到95%；正在研制传输速度大于100MHz的高速磁电耦合器，将广泛应用于USB3.0优盘等IT产品与通信领域。

国内外院士和专家一致认为：微电子工业的发展引发了世界第三次产业革命的浪潮，而磁电子器件的研发和产业化很有可能成为世界第四次产业革命的导火索。最近，美国国家自然科学基金会（NSF）提出：“自旋电子科学的发展及应用将预示着第四次工业革命的到来”。（当地供稿）

大会名誉主席、中国船舶重工集团公司副总经理李国安致辞

美国明尼苏达大学自旋电子实验室主任王建平教授演讲

杭州电子科技大学教授钱正洪演讲

潮湿敏感元器件装配工艺研究 篇3

随着电子技术的不断发展, 对电子产品的可靠性的要求也越来越高, 促使电装生产工艺对湿度敏感元器件 (moisture-sensitive devices, 简称MSD) 的关注程度不断上升。元器件朝着小型化和高集成化方向的发展, 塑料封装已经成为了一项标准做法。确保潮湿气体在焊接前不进入元器件中, 已经成为一项非常重要的事情。

1 湿度敏感元器件

MSD主要指非气密性SMD器件, 包括塑料封装、其他透水性聚合物封装 (环氧、有机硅树脂等) 。一般IC、芯片、电解电容、LED等都属于非气密性SMD器件。

MSD可分为6大类 (表1) 。对于各种等级的MSD, 其首要区别在于车间寿命、体积大小及受此影响的回流焊接表面温度。其中Level 1不是湿度敏感器件。

2 MSD的发展趋势

电子制造行业的发展趋势使得MSD问题迫在眉睫。

第一, 新兴信息技术的产生和发展, 对电子产品可靠性提出了更高的要求。由于对单一器件缺陷率的要求, 在装配检测过程中不允许有明显的缺陷漏检率。

第二, 封装技术的不断变化, 导致湿度敏感器件和更高湿度等级的敏感器件的使用量在不断增加。如:更短的发展周期、越来越小的封装尺寸、更细的间距、新型封装材料的使用、更大的发热量和尺寸更大的集成电路的使用等。

第三, 面阵列封装器件 (如:BGA, CSP) 使用数量的不断增加更明显地影响着这一状况。因为面阵列封装器件趋向于采用卷带封装, 每盘卷带可以容纳非常多的器件。与IC托盘封装相比, 卷带封装无疑延长了器件的曝露时间。

第四, 虽然贴装无铅化不断推进, 也会给MSD的等级造成重大影响。无铅合金的回流峰值温度更高, 它可能使MSD的湿度敏感性至少下降1或2个等级, 所以, 必须重新确认现在的所有器件的品质。

最重要的因素是小批量、多品种生产的不断增长。在印刷电路板制造工业中, 变成了“高度混合”的生产, 批量的减少使得装配线上产品转换更多, 导致MSD的暴露时间增加。每一次SMT生产线转换到一个新产品, 多数已经装载在贴装机器上的元件必须取下来, 造成许多部分使用的托盘和盘带需要暂时储存, 以后使用。这样储存的MSD在回到装配线和最后焊接回流工艺之前, 很可能超过其关键的潮湿含量。因此, 在设定和处理期间, 必须把暴露时间增加到干燥储存时间。

湿度敏感危害产品可靠性的原理:在MSD暴露在大气中的过程中, 大气中的水分会通过扩散渗透到湿度敏感元器件的封装材料内部。当器件经过贴片贴装到PCB上以后, 要流到回流焊炉内进行回流焊接。在回流区, 整个器件要在183 ℃以上30～90 s左右, 最高温度可能在210 ℃～235 ℃ (SnPb共晶) , 无铅焊接的峰值会更高, 在245 ℃左右。在回流区的高温作用下, 器件内部的水分会快速膨胀, 器件的不同材料之间的配合会失去调节, 各种连接则会产生不良变化, 从而导致器件剥离分层或者爆裂, 于是器件的电气性能受到影响或者破坏。破坏程度严重者, 器件外观变形、出现裂缝等 (通常我们把这种现象形象地称作“爆米花”现象) 。大多数情况下, 肉眼是看不出来这些变化的, 而且在测试过程中, MSD也不会表现为完全失效。 其原理可用图1和图2来描述。

3 MSD标识和跟踪

要控制MSD, 首先应该注意的是器件的正确标识。绝大多数情况下, 器件制造商在MSD封装和防潮袋标注有标识。但是并非所有的厂商都遵循IPC/JEDEC标签标识方面的指导原则 (见图3) , 实际上MSD的标识是百花齐放, 有的仅仅采用手写在包装袋上来注明MSL, 有的则用条形码来记录MSL, 有些索性就没有任何标识, 或者是收到物料时器件没有进行防潮包装。如果收到物料时, 器件没有进行防潮包装, 或者包装袋上没有进行恰当的标识, 这些物料就有可能被认为是非湿度敏感的, 这是非常危险的。避免这种情况发生的唯一措施就是建立包括所有MSD的数据库, 以确保来料接受或来料检测时物料是被正确包装的。因为除了通过观察原包装上的标签, 没有其他更有效的措施来获得给定器件的湿度敏感性信息。因此, 建立和维护MSD数据库是十分有用和必要的。

其次, 一旦把器件从防潮保护袋中拿出来, 再次确认哪些是湿度敏感器件就很困难。为了获得有效的控制措施, 有必要为物料处理人员和操作工人提供便利和可靠的方法以获得物料编码以及相关的信息。根据JEDEC/EIAJ标准规定, 大部分MSD都被封装在塑料IC托盘内。但IC托盘没有足够的空间来贴标签, 多数情况下, 人们直接把几张纸或者不干胶标签贴在货架、喂料器、防潮柜或者袋子上来区分每种托盘。经过不同的流程以后, 器件相关的所有信息必须从原始的标签完整地保留下来。在跟踪托盘物料封装和由此导致的人为错误的过程中, 会遇到很大的困难。

在实际的生产中, 有一套简单而实用的标识方法值得我们借鉴。首先, 对所有相关的操作人员进行培训和考核, 至少保证其知道MSD是怎么一回事;其次, 直到MSD规范操作的规章制度;建立MSD准数据库, 由专人负责定期将MSD列表发布给相关部门。根据实际的生产情况, 大多数MSD的MSL为3级, 为了简化操作, 除了特别指明外, 所有MSD以Level 3的方法进行处理和操作, 这样就使得MSD的标识非常简单;把所有MSD的标签都使用醒目的黄色标签, 其他物料全部使用白色标签, 保证MSD受到全程标识和跟踪。

4 配送适量的物料

物料上机后必须保证在当日贴装焊接完成, 所以物料配送数量的原则是在保证生产的同时, 保证上线物料数目最小。如果在8 h以内, 仍然有器件曝露在工作环境中, 则必须将MSD退回到干燥环境中进行干燥保存。因此, 每次配料在考虑不良物料的比率的同时, 须详细计算每个MSD的数量。

5 MSD存储

通常物料从贴片机上拆下以后, 在再次使用以前, 必须一直存放在干燥的环境里 (干燥箱或者和干燥剂一起重新封装) 。很多组装人员认为, 在器件保存在干燥环境以后, 可以停止统计器件的曝露时间。事实上, 一旦器件曝露相当长一段时间后 (1 h以上) , 所吸收的湿气会停留在器件的封装里面, 并慢慢渗透到器件的内部, 很可能对器件造成破坏。

器件在干燥环境下的时间与在环境中的曝露时间同样重要。湿度等级为5 (正常的拆封寿命为48 h) 的PLCC器件, 干燥保存70 h以后, 但仅仅曝露16 h, 便超过了其致命湿度水平。

SMD器件从干燥环境内取出以后, 其车间寿命与外部环境状况呈一定的函数关系。保守的讲, 较安全的作法就是严格按照表1对器件进行控制。但是外部环境经常会发生变化, 实际的环境状况满足不了表1中规定的要求。

如果MSD器件以前没有受潮, 而且拆封后曝露的时间很短 (30 min以内) , 曝露环境湿度也没有超过30 ℃/60%, 那么用干燥箱或防潮袋对器件继续存储即可。如果采用干燥袋存储, 只要曝露时间不超过30 min, 原来的干燥剂还可以继续使用。

对于Levels 2～4的MSD, 只要曝露时间不超过12 h, 则其重新干燥处理的保持时间为5倍的曝露时间。干燥介质可以是足够多的干燥剂, 也可以采用干燥柜对器件进行干燥, 干燥柜的内部湿度要保持在10%RH以内。

对于Levels 2、2a或者3, 如果曝露时间不超过规定的车间寿命, 器件放在小于10%RH的干燥箱内的那段时间, 或者放在干燥袋的那段时间, 不应再计算在曝露时间内。

对于Levels 5～5a的MSD, 只要曝露时间不超过8 h, 则其重新干燥处理的保持时间为10倍的曝露时间。可以用足够多的干燥剂来对器件进行干燥, 也可以采用干燥柜对器件进行干燥, 干燥柜的内部湿度要保持在5%RH以内。干燥处理以后可以从零开始计算器件的曝露时间。

6 MSD的干燥方法

一般采用的干燥方法是在一定的温度下对器件进行一定时间的恒温烘干处理或利用足够多的干燥剂来对器件进行干燥除湿。 具体的干燥形式可参考表2。

根据器件的湿度敏感等级、大小和周围环境湿度状况, 不同的MSD的烘干过程也各不相同。按照要求对器件干燥处理以后, MSD的车间寿命可以从零开始计算。

当MSD曝露时间超过车间寿命, 或者其它情况导致MSD周围的温度/湿度超出要求以后, 其烘干方法可参照最新的IPC/JEDEC标准。如果器件要密封到干燥包装内, 必须在密封前进行烘干处理。Level 6 的MSD在使用前必须重新烘干, 然后根据湿度敏感警示标志上的说明在规定的时间内进行回流焊接。

对MSD进行烘烤时要注意以下几个问题:

一般装在高温料盘 (如高温Tray盘) 里面的器件都可以在125 ℃温度下进行烘烤, (厂商特殊注明了温度的除外) 。Tray盘上面一般注有最高烘烤温度。在125 ℃高温烘烤以前要把纸/塑料袋/盒拿掉。

装在低温料盘 (如低温Tray盘、管筒、卷带) 内的器件其烘烤温度不能高于40 ℃, 否则料盘会受到高温损坏。

烘烤时必须注意ESD (静电敏感) 保护, 尤其烘烤以后, 环境特别干燥, 最容易产生静电。

烘烤时务必控制好温度和时间。如果温度过高或时间过长, 很容易使器件氧化, 或者在器件内部连接处产生金属间化合物, 从而影响器件的焊接性。

烘烤期间注意, 不能导致料盘释放出不明气体, 否则会影响器件的焊接性。

烘烤期间一定要作好烘烤记录, 以便控制好烘烤时间。

如果MSD超过车间寿命时, 按表2条件机械烘烤后, 车间寿命可归零。

7 MSD的返修

如果要拆掉主板上的器件, 采用局部加热, 器件的表面温度控制在200 ℃以内, 以减小湿度造成的损坏。如果有些器件的温度必须超过200 ℃, 而且超过了规定的车间寿命, 在返工前要对主板进行烘烤;在车间寿命以内, 器件所能经受的温度和回流焊接所能承受的温度一样。

如果拆除器件是为了进行缺陷分析, 一定要遵循上面的建议。否则, 湿度造成的损坏会掩盖本来的缺陷原因。

如果器件拆除以后要回收再用, 更要遵循上面的建议。MSD经过若干次回流焊接或返工后, 并不能代替烘干处理。

手工焊接、返修不用考虑MSD的影响。

有些MSD器件和主板不能承受长时间的高温烘烤, 如一些FR-4材料, 不能承受24 h125 ℃的烘烤;一些电池和电解电容也对温度很敏感。综合考虑这些因素, 选择合适的烘烤方法。

8 结语

本文分析了MSD产生的基理、MSD的存储标准以及失效的MSD的处理方法, 为今后我们追踪和控制MSD, 从而改善工艺控制, 进一步提高电路板组件的质量和可靠性, 并降低材料和制造中所产生的成本具有一些参考价值。

参考文献

[1]胡智勇.对潮湿敏感器件的过程追踪[J].世界电子元器件, 2004 (5) .