項(xiàng)目二 手工焊接

電子產(chǎn)品的裝接就是將電子元器件、部件按照裝配工藝卡或電路裝配圖用一定的工藝連接而成為一體。電子整機(jī)裝接的工藝方法有焊接、繞接、壓接、鉚接和粘接等，其中最常見的方法是采用錫鉛焊料進(jìn)行焊接，簡稱錫焊。

隨著電子產(chǎn)品自動化生產(chǎn)程度的提高，裝接技術(shù)也在不斷地發(fā)展，其中高效率焊接設(shè)備的開發(fā)產(chǎn)生了自動化的焊接方式，如波峰焊、回流焊等在電子產(chǎn)品規(guī)模化生產(chǎn)中就得到了普遍使用。但在小規(guī)模電子產(chǎn)品的裝接生產(chǎn)，以及電子產(chǎn)品的試制、調(diào)試和維修中，手工焊接仍是常用的裝接方法。手工焊接技術(shù)是從事電子產(chǎn)品裝接職業(yè)的基本能力。

任務(wù)一 手工焊接工具與材料的選用

一、學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.知道常用手工焊接工具、材料的種類與使用方法。

2.會對簡單手工焊接工具進(jìn)行維護(hù)與修理。

3.養(yǎng)成主動探索、求真務(wù)實(shí)的學(xué)習(xí)作風(fēng)。

二、學(xué)習(xí)準(zhǔn)備

1.閱讀教材，查閱網(wǎng)絡(luò)（關(guān)鍵詞：內(nèi)熱式電烙鐵、外熱式電烙鐵、感應(yīng)式電烙鐵、吸錫電烙鐵、調(diào)溫電烙鐵、熱風(fēng)工作臺）。

2.觀察內(nèi)熱式電烙鐵、外熱式電烙鐵、感應(yīng)式電烙鐵、吸錫電烙鐵、調(diào)溫電烙鐵、熱風(fēng)工作臺。

三、學(xué)習(xí)過程

1.焊接工具

電烙鐵是手工焊接最常用的工具，它是利用電能轉(zhuǎn)換成熱能對焊接點(diǎn)部位進(jìn)行加熱焊接的。電烙鐵主要由烙鐵頭、電熱元件、接線柱、外殼、電源線和控制器件構(gòu)成。

烙鐵頭起傳導(dǎo)與儲存熱量并加熱焊料與焊件的作用，它一般以紫銅為主材，根據(jù)表面電鍍層的不同，可分為長壽型與普通型。普通型烙鐵頭一般鍍了一層鋅，這種鍍層的保護(hù)能力較差，故高溫時烙鐵頭易氧化，易受助焊劑的腐蝕，造成烙鐵頭表面凹凸不平，故需要經(jīng)常清理與整修。長壽型烙鐵頭的電鍍層一般為鐵鎳合金，其抗氧化、防腐蝕性強(qiáng)，清理方便，很少需要維護(hù)，但長壽型烙鐵頭運(yùn)載焊料的能力較普通型烙鐵頭差。目前也有用鋼材鍛造制成烙鐵頭的，這種烙鐵頭堅(jiān)硬度很高，再加上鐵鎳合金電鍍層的保護(hù)，維護(hù)周期與使用壽命更長，但它在運(yùn)載焊料方面與長壽型烙鐵頭存在同樣的問題。如圖2-1所示為幾種常用形狀的烙鐵頭，為了可靠方便地進(jìn)行手工焊接，必須合理選用烙鐵頭的形狀與尺寸。

電熱元件也稱烙鐵芯，它是將電熱絲纏繞在云母、陶瓷等耐熱且絕緣材料上，根據(jù)加熱方式做成的不同形狀的元件，烙鐵芯的發(fā)熱功率一般有20W, 30W, 50W, 100W, 300W等。

電源線可采用護(hù)套三絞線，其中一根是接地線。控制器件主要用在恒溫或調(diào)溫烙鐵上。

（1）內(nèi)熱式電烙鐵

內(nèi)熱式電烙鐵的電熱元件安裝在烙鐵頭內(nèi)部，熱量是由內(nèi)向外加熱烙鐵頭的，故稱其為內(nèi)熱式，如圖2-2所示。因?yàn)樵趥鳠徇^程中熱量被烙鐵頭充分吸收了，所以內(nèi)熱式電烙鐵具有發(fā)熱快、熱效率高、體積小、耗電省等特點(diǎn)。手工焊接中使用最多的是20W內(nèi)熱式電烙鐵，它的發(fā)熱功率與 25～40W 外熱式電烙鐵相當(dāng)，通電 2min 即可使用，烙鐵頭部溫度最高可達(dá)350℃左右。由于內(nèi)熱式電烙鐵的電熱元件密閉性能好，所以其絕緣電阻高，漏電小，但制造復(fù)雜，損壞后難以修復(fù)。

（2）外熱式電烙鐵

外熱式電烙鐵的電熱元件安裝在烙鐵頭外部，熱量是由外向內(nèi)加熱烙鐵頭的，故稱其為外熱式，如圖2-3所示。這種加熱方式?jīng)Q定了其熱效率低、升溫慢，它的結(jié)構(gòu)也決定了其體積較內(nèi)熱式電烙鐵要大，并且其絕緣電阻較低，易漏電。由于外熱式中烙鐵的結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜，故它仍是手工焊接中使用較為普遍的電烙鐵。外熱式電烙鐵的規(guī)格有30W, 50W, 75W, 100W, 200W等。

（3）吸錫式電烙鐵

吸錫式電烙鐵是外熱式電烙鐵與活塞式吸錫器結(jié)合為一體的拆焊工具，它具有加熱與吸錫兩種功能。吸錫式電烙鐵有手動型與電泵型，如圖2-4所示。手動型吸錫式電烙鐵可以做成直立、T形等形狀，圖2-5為T形吸錫式電烙鐵的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。在檢修電子產(chǎn)品時，經(jīng)常需要拆下某些元器件。為了不損壞印制電路板，使用吸錫式電烙鐵可以方便地將焊點(diǎn)上的焊錫吸除，從而使元器件與印制電路板脫離。具體操作時，應(yīng)等烙鐵加熱后熔化掉焊點(diǎn)上的焊錫，然后再啟動手動或電泵吸錫開關(guān)，這樣即可將焊錫吸掉。吸錫式電烙鐵具有使用方便、靈活、適用范圍廣泛等特點(diǎn)。

（4）溫控式電烙鐵

內(nèi)熱式電烙鐵與外熱式電烙鐵不能設(shè)定烙鐵頭的溫度，它的溫度取決于電熱元件功率的大小。而溫控式電烙鐵是指烙鐵頭溫度可以調(diào)控的電烙鐵。調(diào)控溫度的方式有手動與自動兩種。手動調(diào)溫就是將電烙鐵接到可調(diào)電源上，如使用調(diào)壓器在一定范圍內(nèi)調(diào)控烙鐵的供電電壓，這樣即可調(diào)定烙鐵溫度。自動調(diào)溫電烙鐵是利用溫度傳感元件監(jiān)測烙鐵頭溫度，并通過一定的方式控制電烙鐵供電電路，從而達(dá)到控制溫度的目的，自動調(diào)溫常用磁控與電控方式。如圖2-6所示為磁控電烙鐵的構(gòu)造，它比普通烙鐵增加了軟磁物質(zhì)、軟鐵、繼電器與壓縮彈簧等。當(dāng)電烙鐵接通電源后，軟磁物質(zhì)與軟鐵吸合，帶動拉桿使繼電器觸點(diǎn)接通，并開始對電熱元件供電，此時彈簧被拉長。當(dāng)烙鐵頭溫度達(dá)到某一值時，軟磁物質(zhì)因失去磁性而與軟鐵分開，彈簧復(fù)位，繼電器觸點(diǎn)斷開，停止對電熱元件供電，烙鐵頭溫度下降。當(dāng)烙鐵頭溫度下降到某一值時，軟磁物質(zhì)恢復(fù)磁性，又開始對電熱元件供電，這個過程不斷重復(fù)，從而可保持烙鐵頭的溫度基本穩(wěn)定。選用不同的軟磁物質(zhì)可以得到不同的溫度。電控式電烙鐵主要使用熱敏元件進(jìn)行溫度傳感。熱敏元件將溫度信號轉(zhuǎn)換成電信號，它通過電路處理以后會控制電烙鐵供電電路，從而最終控制烙鐵頭的溫度。圖2-7為常用溫控式電烙鐵。

由前所述，電烙鐵的種類及規(guī)格有很多種，而由于被焊接的電子元器件大小及要求又各不相同，因而合理地選用電烙鐵的功率及種類，對提高焊接質(zhì)量和效率有直接的影響。在焊接過程中是由電烙鐵提供熱量的，只有當(dāng)焊點(diǎn)吸收足夠的熱量使得焊接區(qū)域的溫度升高到使焊錫熔化，焊劑得以良好揮發(fā)，才能有牢固、光滑的焊點(diǎn)。如果電烙鐵的功率過大，則會使過多的熱量傳送到焊接工件上，使元器件的焊點(diǎn)過熱而造成元器件損壞，印制電路板的銅皮脫落等焊接缺陷。在實(shí)際使用時，應(yīng)特別注意不要以為烙鐵功率小就不會燙壞元器件，如焊接表面積較大的大功率三極管時，若采用小功率的電烙鐵，則它同元件接觸后不能很快提供足夠的熱量，焊點(diǎn)達(dá)不到焊接溫度而又延長了烙鐵停留時間，此時熱量會傳到整個三極管上，極易使其管芯溫度達(dá)到損壞的程度。反之，用較大功率的烙鐵則很快會使焊點(diǎn)局部達(dá)到焊接溫度而不致使整個元件承受長時間高溫，因而不會損壞元件。

（5）輔助焊接工具

各種電烙鐵是手工焊接的主要工具，但針對一些工藝要求較高的元器件，在焊接中采用相應(yīng)的輔助工具可以保護(hù)元器件和操作人員的安全，并且可提高工作效率。常用的輔助工具有如下幾種。

[1] 熱風(fēng)焊槍。熱風(fēng)焊槍是一種用熱風(fēng)作為加熱源的焊接與拆焊工具，也稱為熱風(fēng)工作臺，如圖2-8所示。熱風(fēng)焊槍的出風(fēng)裝置由熱風(fēng)筒與不同形狀的噴嘴組成，熱風(fēng)筒內(nèi)裝有電熱絲，熱風(fēng)筒和熱風(fēng)焊槍之間用軟管連接。打開控制面板上的電源開關(guān)時，電熱絲和風(fēng)機(jī)會同時工作，噴嘴中會吹出熱風(fēng)，調(diào)整控制面板上的“加熱溫度”與“送風(fēng)強(qiáng)度”旋鈕，當(dāng)熱風(fēng)達(dá)到使用要求時，就可以用熱風(fēng)進(jìn)行焊接與拆焊了。

熱風(fēng)焊槍的特點(diǎn)是：升溫迅速，溫度精確度高，可智能冷卻，關(guān)斷電源后延時送風(fēng)，當(dāng)風(fēng)溫低于 100℃后會自動切斷電源。由于熱風(fēng)焊槍采用防靜電設(shè)計(jì)，能安全拆裝對溫度與靜電敏感的元件，故它尤其適用于表面安裝元件。此外它還可用于解凍、除漆和熱縮管加熱等。

[2] 防靜電裝置。為了防止使用焊接工具操作時產(chǎn)生尖鋒脈沖和靜電釋放對敏感元件造成損害，常采用防靜電工作臺、防靜電腕帶和手套等防靜電裝置，如圖2-9所示。防靜電工作臺能夠避免出現(xiàn)在電子產(chǎn)品裝接、測試、維修時產(chǎn)生的尖鋒脈沖，以及烙鐵、吸錫器和測試儀器產(chǎn)生的足以破壞敏感元件的電能。防靜電腕帶和手套是為了保證操作人員的皮膚有相應(yīng)的接地效果，它們可用于消除操作人員衣服和皮膚上的靜電。

[3] 通風(fēng)裝置。通風(fēng)裝置如圖2-10所示，它能吸掉從錫焊操作中釋放出來的有害氣體，快速有效地改善空氣質(zhì)量，保障工作人員的身體健康。通風(fēng)裝置由循環(huán)分布于工作臺上方的風(fēng)嘴、風(fēng)管、風(fēng)道與風(fēng)機(jī)組成。

[4] 照明放大臺燈。這種臺燈具有放大與照明雙重功能。如需要觀察細(xì)微元件與精微線路板時，可選擇適當(dāng)?shù)姆糯蟊稊?shù)。臺燈對觀察、檢驗(yàn)與維修線路板、焊點(diǎn)、引線等具有良好的輔助作用。

2.焊接材料

在焊接中使待焊金屬（母材）熔化的焊接稱為熔焊，如弧焊、氣焊；使母材不熔化的焊接稱為釬焊，如錫焊。其中使用熔點(diǎn)在 450℃以上的焊料進(jìn)行的焊接稱為硬釬焊，使用熔點(diǎn)在 450℃以下的焊料進(jìn)行的焊接稱為軟釬焊，在電子產(chǎn)品的裝接中主要采用的是軟釬焊。焊料、助焊劑是焊接過程中常用的材料。

（1）焊料

焊料是一種熔點(diǎn)比被焊金屬熔點(diǎn)低的易熔金屬。焊料熔化時，在被焊金屬不熔化的條件下能潤浸被焊金屬表面，并在接觸面處形成合金層而與被焊金屬連接到一起。焊料按材料成分不同可分為錫鉛焊料、銀焊料、銅焊料等。在一般電子產(chǎn)品的裝接中，主要使用的是錫鉛焊料，俗稱為焊錫，它主要由錫和鉛組成，還含有銻等微量金屬成分。它廣泛用于電子行業(yè)的軟釬焊（如波峰焊、浸焊等精密焊接），以及噴涂、電鍍等。經(jīng)過特殊工藝調(diào)質(zhì)精煉處理而生產(chǎn)成的抗氧化焊錫具有獨(dú)特的高抗氧化性能，其浮渣比普通焊料少，且具有損耗少、流動性好、可焊性強(qiáng)、焊點(diǎn)均勻且光亮等特點(diǎn)。

焊料在使用時常按規(guī)定的尺寸加工成片狀、塊狀、棒狀、帶狀和絲狀等形狀。如圖2-11所示為幾種常見的焊料形狀。手工焊接時一般使用的是將助焊劑與焊錫制作在一起的絲狀焊料，由于在使用它時常在焊錫管中裝有松香助焊劑，并添加了一定的活化劑，故也稱之為松香焊錫絲。絲狀焊料的外徑通常有 0．5mm, 0．6mm, 0．8mm, 1．0mm, 1．2mm, 1．6mm, 2．0mm, 2．3mm, 3．0mm等規(guī)格。

常見焊料的特性及用途如表2-1所示。

焊料的選用應(yīng)根據(jù)焊接點(diǎn)的不同要求去考慮，首先應(yīng)考慮被焊接金屬材料的焊接性能，即被焊接金屬在適當(dāng)?shù)臏囟群秃竸┳饔孟屡c焊料形成的良好的合金性能。如錫鉛焊料中的錫與鉛這兩種金屬，在焊接過程中能與哪一種被焊接的金屬材料生成合金，這取決于被焊金屬材料。銅、鎳和銀等在焊接時能與焊料中的錫生成錫銅、錫鎳與錫銀合金，金在焊接中能與焊料中的鉛生成鉛金合金，也有的金屬能與焊料中的錫鉛同時生成合金，達(dá)到焊接的目的。其次要考慮焊料的熔點(diǎn)應(yīng)與焊接的溫度相適應(yīng)。焊接的溫度最高不能超過被焊器件、印制電路板等所能承受的溫度，最低要保證焊劑能充分活化并起到助焊作用，使焊料與被焊金屬材料形成良好的合金。最后還需考慮焊接點(diǎn)的機(jī)械性能與導(dǎo)電性能。焊接點(diǎn)的機(jī)械性能和導(dǎo)電性能與焊料中的錫和鉛的含量有一定關(guān)系。

焊料中含有少量雜質(zhì)，有些是出于工藝需要而人為摻入的，但有的則是在運(yùn)輸、儲存和使用中造成的。這些雜質(zhì)對焊料的性能會產(chǎn)生較大的影響，具體可見表2-2。為了提高焊點(diǎn)質(zhì)量，除了選用高質(zhì)量的焊料外，在焊接過程中還應(yīng)注意防止雜質(zhì)對焊料的污染，應(yīng)做好焊件表面、烙鐵頭及工具的清洗工作，經(jīng)常除去氧化物、油污和灰塵。

（2）助焊劑

在錫鉛焊接中，助焊劑是必需的輔助材料。焊劑的熔點(diǎn)比焊料低，其密度、黏度、表面張力都比焊料小，故它有助于清潔被焊表面，防止氧化，增加焊料的流動性，促進(jìn)焊點(diǎn)的成形，有利于提高焊接質(zhì)量。

常用助焊劑分為：無機(jī)類助焊劑、有機(jī)類助焊劑和樹脂類助焊劑。助焊劑是基于其活性來分類的，而助焊劑的活性又是其除去表面污物有效性的指標(biāo)。

[1] 無機(jī)類助焊劑。這種助焊劑含有無機(jī)酸和無機(jī)鹽，如鹽酸、磷酸等，可制成液態(tài)、膏狀和干粉狀。這類助焊劑活性最強(qiáng)，常溫下能除去金屬表面的氧化物，有良好的焊接輔助作用。由于其具有強(qiáng)烈的腐蝕作用，故多數(shù)用在可清洗的金屬制品焊接中，而不宜在電子產(chǎn)品裝接中使用。市場上出售的焊油膏多數(shù)屬于此類。

[2] 有機(jī)類助焊劑。這類助焊劑含有有機(jī)酸、有機(jī)堿，如尿素、辛二酸等，它一般由多種材料組合而成，其特點(diǎn)是具有中等去氧能力，活性與腐蝕性明顯低于無機(jī)類助焊劑，有較好的助焊性。但它具有一定程度的腐蝕性，殘?jiān)灰浊逑矗附訒r產(chǎn)生的廢氣對人體有害，這些缺點(diǎn)限制了它在電子產(chǎn)品裝接中的使用。近幾年開發(fā)和使用的水清洗型和免清洗型焊劑均屬此類。

[3] 樹脂類助焊劑。這類助焊劑在電子產(chǎn)品裝接中使用較廣，其主要成分是松香。松香是一種天然樹脂，它在常溫下為無毒、透明、固體狀。在加熱情況下，松香酸會發(fā)揮作用，會溶解金屬焊件表面的氧化物，同時焊接后形成的膜層具有覆蓋和保護(hù)焊點(diǎn)不被氧化腐蝕的作用，從而起到良好的助焊作用。由于松香殘?jiān)鼮榉歉g性、非導(dǎo)電性、非吸濕性，使用基本無污染，且殘?jiān)菀浊逑矗运玫搅藦V泛的使用。松香助焊劑的缺點(diǎn)是酸值低，軟化點(diǎn)低（55℃左右），且易氧化、易結(jié)晶、穩(wěn)定性差。

助焊劑的選用一般應(yīng)從效果好、無腐蝕、高絕緣、耐濕、無毒、穩(wěn)定性等各方面來考慮，并應(yīng)考慮針對不同的焊接對象選用不同的助焊劑。印制電路板的焊接通常都采用樹脂系列助焊劑；鉑、金、銅、銀、鍍錫等金屬較易焊接，也可采用樹脂類助焊劑；鉛、黃銅、青銅等可選用有機(jī)助焊劑中的中性焊劑；鐵、鍍鋅等的焊接較困難，可采用酸性焊劑，但焊接完畢后，應(yīng)對殘?jiān)M(jìn)行清洗。

四、思考與練習(xí)

查閱、學(xué)習(xí)參考資料，完成以下練習(xí)。

1.復(fù)習(xí)使用電烙鐵前的安全檢查內(nèi)容及使用中的注意事項(xiàng)。

2.拆裝內(nèi)熱式、外熱式電烙鐵，觀察它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并用萬用表測量烙鐵芯的電阻值與絕緣性。

3.針對電烙鐵通電后不加熱、漏電、烙鐵頭不上錫等故障寫出診斷與排除方案。

五、知識拓展

印制電路板

印制電路板（Print Circuit Board，縮寫為PCB，簡稱印制板）是通過專門工藝，在一定尺寸的絕緣基材敷銅板上，按預(yù)定設(shè)計(jì)印制導(dǎo)線和小孔，并可在板上實(shí)現(xiàn)元器件之間的相互連接的新的互連工藝技術(shù)。

1.印制電路板的種類

（1）單面板、雙面板和多面板

在印制電路板上只有一面有銅箔導(dǎo)線的稱為單層印制電路板，簡稱單面板。單面板的結(jié)構(gòu)簡單且成本低廉，因此它被廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)中。

在板子的兩面都可以布線，中間可利用金屬化孔連接，這樣交叉的路線可以在不同的板層通過而不相互接觸，這稱為雙層印制電路板，簡稱雙面板。同單面板相比，雙面板的應(yīng)用更為廣泛，它具有布線方便、簡潔的特點(diǎn)。

多層印制電路板簡稱多面板，是指四層或四層以上的電路板，它在雙面板已有的頂層和底層基礎(chǔ)上，增加了內(nèi)部電源層、內(nèi)部接地層及中間布線層。

（2）剛性、撓性印制電路板

剛性印制電路板是指由不易變形的剛性基材制成的印制電路板，它在使用時處于平展?fàn)顟B(tài)。一般電子設(shè)備中使用的都是剛性印制電路板。

撓性印制電路板是指可用扭曲和伸縮的基材制成的印制電路板，在使用時可根據(jù)安裝要求將其彎曲。撓性印制電路板一般用于特殊場合，如某些無繩電話機(jī)的手柄是弧形的，其內(nèi)部往往就采用了撓性印制電路板。

2.印制電路板的材料

印制電路板是在絕緣的基板上敷以電解銅箔，再經(jīng)熱壓而成的。目前我國常用單、雙面板的銅箔厚度為35μm，國外開始使用的18μm、10μm和5μm等超薄銅箔具有蝕刻時間短、側(cè)面腐蝕小、易鉆孔和節(jié)約銅材等優(yōu)點(diǎn)。

3.印制電路板設(shè)計(jì)的常用術(shù)語

元件面：大多數(shù)元件都安裝在其上的那一面。

焊接面：與元件面相對的另一面。

絲印層：絲印層是印制在元件面上的一種不導(dǎo)電的圖形（有時焊接面上也有絲印層），它代表了一些器件的符號和標(biāo)號，用于標(biāo)注元件的安裝位置。一般通過絲印的方法，可將絕緣的白色涂料印制在元件面上。

阻焊圖：是為了防止不需要焊接的印制導(dǎo)線被焊接而繪制的一種圖形。在制板過程中，可根據(jù)阻焊圖的要求給不需要焊接的地方涂上一層阻焊劑，只露出需要焊接的部位。使用CAD軟件設(shè)計(jì)PCB時，當(dāng)焊接面和元件面設(shè)計(jì)完成后，軟件可自動生成阻焊圖。

焊盤：用于連接和焊接元件的一種導(dǎo)電圖形。

插孔：用于插裝元器件。元器件裝在電路板的一面，而其焊接則是在板的另一面。

金屬化孔：金屬化孔是指孔壁上沉積金屬的孔，主要用于層間導(dǎo)電圖形的電氣連接。

任務(wù)二 印制電路板的裝接

電子產(chǎn)品的功能取決于電子元器件的正確的相互連接，而這些元器件的相互連接又大都依據(jù)于印制電路板的裝接，故印制電路板的裝接在電子產(chǎn)品的生產(chǎn)中起著重要的作用。印制電路板的裝接是指根據(jù)設(shè)計(jì)文件的要求，將電子元器件按一定的工藝要求插裝到印制電路板上，并用緊固或錫焊的方法將其固定的過程。即使當(dāng)前有許多連接技術(shù)，但印制電路板的裝接仍然保持著主導(dǎo)地位。

一、學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.能按工藝要求正確插裝元器件。

2.能運(yùn)用手工焊接的五步、三步操作法規(guī)范地進(jìn)行印制電路板的焊接。

3.養(yǎng)成良好、規(guī)范的操作習(xí)慣。

二、學(xué)習(xí)準(zhǔn)備

1.閱讀教材、參考資料、查閱網(wǎng)絡(luò)（關(guān)鍵詞：元件插裝、手工焊接）。

2.觀察收音機(jī)、電視機(jī)、錄音機(jī)印制電路板上電子元件的插裝與焊接。

3.完成“印制電路板的裝接”工作任務(wù)書上的相關(guān)學(xué)習(xí)任務(wù)與工作任務(wù)，如表2-3所示。

4.設(shè)施與材料。

（1）明亮、寬敞、通風(fēng)的電子技術(shù)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)室或教學(xué)車間。

（2）鑷子、剪刀、電烙鐵各1把。

（3）萬能或其他印制電路板1塊。

（4）電阻、電容、晶體管、小型集成電路若干。

（5）焊錫與松香若干。

三、學(xué)習(xí)過程

1.元件的插裝

印制電路板上元器件插裝得是否正確與質(zhì)量的好壞，會直接影響到產(chǎn)品的電路性能與安全性能，為此在工廠批量生產(chǎn)的條件下，印制電路板插裝工藝必須遵循的基本要求是：各插件的工序必須嚴(yán)格按工藝文件操作；組裝流水線各工序的工時的設(shè)置要均衡，以防止個別工序元器件的堆積；按電子產(chǎn)品裝接準(zhǔn)備工序的要求做好元器件引線的表面清潔、引線上錫、引線成型等加工工作。在實(shí)訓(xùn)室或教學(xué)車間插裝印制電路板時，也應(yīng)參照以上工藝要求進(jìn)行。

（1）阻容元件的插裝

由于阻容元件的種類繁多，結(jié)構(gòu)不同，引線多種多樣，插裝形式各異，所以必須根據(jù)產(chǎn)品要求、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、裝接密度與使用方法來決定其插裝形式。以印制電路板面為基準(zhǔn)，插裝形式通常有直立式和水平式兩種。直立式就是將元器件垂直插裝在印制電路板上，其特點(diǎn)是裝接密度大，便于拆卸，但機(jī)械強(qiáng)度較差，如圖2-12所示。水平式也稱臥式，其特點(diǎn)是機(jī)械強(qiáng)度高，元器件標(biāo)記便于觀察、查對，適用于結(jié)構(gòu)比較寬余或者裝接高度受到一定限制的情況。其缺點(diǎn)是占據(jù)印制電路板面積大。水平式插裝又分為有間隙和無間隙兩種，有間隙插裝一般適用于大功率、有一定發(fā)熱量的電阻，其間隙大小依據(jù)工藝文件要求來決定；采用無間隙插裝時元件可緊貼印制電路板面，這種方法普遍適用于功率在0．5W以下的電阻。水平式插裝如圖2-13所示。

（2）晶體管的插裝

插裝二極管時可采用類似電阻的插裝方式，但由于玻璃殼體的二極管根部受力容易開裂，如果焊接操作不當(dāng)，較高的溫度也容易損壞二極管，故可以采用如圖2-14所示的處理方法將引線繞成1～2圈螺旋形，以增加引線長度。插裝二極管時必須注意正、負(fù)極性不能插錯。

小功率三極管的插裝形式如圖2-15所示。它可根據(jù)安裝條件選擇正裝、倒裝、臥裝及橫裝等方式。同樣，插裝三極管時應(yīng)注意管腳的正確定位。

（3）集成電路的插裝

小型集成電路的插裝形式如圖2-16所示。

（4）工藝要求

[1] 水平式插裝元件時，如圖2-17（b）、（c）所示為定位正確的插裝方法，圖中的元器件放置于兩焊盤之間并且位置居中，元器件標(biāo)記清晰，無極性的元器件依據(jù)標(biāo)記的讀取方向而放置，且方向一致，以便觀察。如圖2-17（a）、（d）所示則為定位錯誤的插裝方法，該圖中未能按規(guī)定選用正確的元件，且元器件沒有插裝在正確的孔內(nèi)，極性元件的方向安裝錯誤。

[2] 直立式插裝電容、三極管時應(yīng)保留適當(dāng)長的引線。對于熱量較敏感的元件，由于引線太短會造成焊接時元件因過熱而損壞，引線過長又會降低元器件的穩(wěn)定性或引起短路，故一般要求間隙在0．3～2mm之間，如圖2-18所示。

[3] 插裝體積、質(zhì)量較大的大容量電解電容時應(yīng)采用膠黏劑、橡膠襯墊或固定夾具，以防止其歪斜。用固定夾具時，元件的重心應(yīng)落在固定夾具內(nèi)，并且注意橫向安裝大電容時，其外殼與焊盤應(yīng)保持足夠的間隙，以防止短路，如圖2-19所示。用膠黏劑時，水平插裝的元件的一側(cè)的粘接長度應(yīng)大于元件長度的 50%，粘接高度應(yīng)在元件直徑的 25%～50%之間，直立插裝的元件的一側(cè)的粘接范圍應(yīng)大于元件長度的50%及元件周長的25%，注意使用膠黏劑時不能影響對元件標(biāo)記的觀察。

[4] 元器件的引線穿過焊盤后的長度為L=1mm，在無短路危險(xiǎn)時L=1．5～2．5mm。引線的彎角最好在45°～ 60°之間，如圖2-20（a）所示。注意引線彎折的方向應(yīng)與印制導(dǎo)線一致，如圖2-20（b）所示，絕不能出現(xiàn)圖2-20（c）的情況。

[5] 如裝配工藝卡要求元件插裝時必須跨越導(dǎo)線，則與導(dǎo)線交叉的引腳必須加絕緣套管，并且絕緣套管必須覆蓋應(yīng)保護(hù)的區(qū)域，如圖2-21所示。

（5）注意事項(xiàng)

[1] 元器件的插裝應(yīng)遵循先小后大，先低后高，先里后外，先易后難，先一般元器件后特殊元器件的基本原則。

[2] 插裝元器件后，其與周圍導(dǎo)電焊盤、元件引線、非絕緣元器件之間的距離不能小于最小電氣間隙。所謂最小電氣間隙即強(qiáng)電線與弱電線、火線與零線之間的距離≥4mm，弱電線與弱電線之間的距離≥0．5mm。

[3] 插裝元器件時應(yīng)采取防靜電措施，否則會導(dǎo)致敏感元件的損壞。

[4] 黏合劑的用量應(yīng)足以固定、粘接器件，但不能蓋住或封住它們的標(biāo)記。

2.手工焊接

焊接是金屬連接的一種方法，它是指利用兩金屬連接處的加熱熔化或加壓（也可兩者并用），以造成金屬原子之間或分子之間的結(jié)合，從而使兩種金屬永久連接。手工焊接是指利用電烙鐵加熱待焊金屬和焊料，實(shí)現(xiàn)金屬可靠連接的一種工藝技術(shù)，是最普遍、最基本的焊接方法。待焊金屬通稱為焊件，如元器件的引腳、印制電路板上的焊盤。

（1）電烙鐵的握法

[1] 反握法。如圖2-22（a）所示，它適用于大功率的電烙鐵的操作。

[2] 正握法。如圖2-22（b）所示，它適用于彎頭烙鐵的操作或向上方向的焊接操作。

[3] 筆握法。如圖2-22（c）所示，它適用于印制電路板上小功率和熱容量小的焊件的焊接操作。

（2）焊錫絲的拿法

進(jìn)行連續(xù)焊接時，應(yīng)采取如圖2-23（a）所示的方法，即用左手的拇指和食指輕輕捏住焊絲，端頭留3～5cm，借助其他手指的配合把焊錫絲連續(xù)向前送。斷續(xù)焊接時焊錫絲的拿法可采用如圖2-23（b）所示的形式。

（3）手工焊接的操作

手工焊接一般分為三步操作法和五步操作法，三步操作法適用于焊接熱容量小的焊件，如圖2-24所示。五步操作法適用于焊接熱容量大的焊件，如圖2-25所示。

[1] 三步操作法，其步驟如下所示。

a.準(zhǔn)備。左手拿焊錫絲，右手握住電烙鐵，對準(zhǔn)焊接部位。

b.同時加熱與加焊料。在焊件兩側(cè)同時放上烙鐵頭和焊錫絲。對烙鐵頭應(yīng)適當(dāng)用力，以利于焊盤的加熱和熔化適量焊料。

c.同時移開烙鐵和焊錫絲。當(dāng)焊料完全潤濕焊點(diǎn)后，迅速拿開烙鐵和焊錫絲，移開焊錫絲的時間不得遲于拿開烙鐵的時間。

[2] 五步操作法，其步驟如下所示。

a.準(zhǔn)備。左手拿焊錫絲，右手握住電烙鐵，對準(zhǔn)焊接部位。

b.加熱焊件。適當(dāng)用力將烙鐵頭壓向焊接部位，調(diào)整角度，使烙鐵頭與焊盤及焊件接觸面積大一些，各部分能迅速均勻受熱。

c.放上焊錫絲。焊錫絲應(yīng)加到烙鐵頭對稱的一側(cè)。

d.移開焊錫絲。當(dāng)焊錫絲熔化一定量后，迅速移開焊錫絲。

e.移開電烙鐵。當(dāng)焊料完全潤濕焊盤與焊件后移開烙鐵。

（4）工藝要求

[1] 控制加熱時間。從加熱焊件到焊料熔化并流滿焊盤，一般應(yīng)在2～3s內(nèi)完成。焊接時間過長，助焊劑會完全揮發(fā)，焊點(diǎn)表面易被空氣氧化，焊料流動性變差，且會造成焊點(diǎn)表面粗糙發(fā)黑、不光亮、拉尖或?qū)υ骷皩?dǎo)線絕緣層等造成損壞；焊接時間過短則達(dá)不到焊接溫度，焊料不能充分熔化或潤濕，會造成虛焊。

[2] 掌握烙鐵移開時機(jī)與角度。當(dāng)焊盤上焊料接近飽滿，助焊劑尚未完全揮發(fā)，焊點(diǎn)最光亮，流動性最強(qiáng)的時候，應(yīng)迅速移開電烙鐵，正確的方法是：先慢后快，沿焊點(diǎn)45°方向迅速移開。如圖2-26（a）所示為烙鐵頭以45°方向移開，焊點(diǎn)圓滑；如圖2-26（b）所示為烙鐵頭垂直向上移開，焊點(diǎn)容易造成拉尖；如圖2-26（c）所示為烙鐵頭以水平方向移開，這樣既帶走了大量焊料，又易在印制電路板上留下拖痕或造成短路。

[3] 焊點(diǎn)表面總體應(yīng)呈現(xiàn)光滑，且應(yīng)與焊件有良好的潤濕，焊件引線與焊點(diǎn)應(yīng)有順暢連接的邊緣。如圖2-27（a）所示為潤濕良好，如圖2-27（b）所示為潤濕差，這會導(dǎo)致形成焊點(diǎn)表面的球狀或珠粒狀，使焊點(diǎn)與焊盤接觸面小，牢固度差。

[4] 焊接后引腳的剪切不能機(jī)械性損壞元器件與焊點(diǎn)；引腳凸出長度應(yīng)為0．5～1．5mm。如圖2-28（a）所示的剪切符合要求；如圖2-28（b）所示的剪切則用力不當(dāng)，從而會造成引腳與焊點(diǎn)破裂。

[5] 焊錫要適量。焊接后，焊點(diǎn)要均勻，無拉尖、針孔，印制電路板上無錫珠、濺錫與橋接。幾種常見缺陷如圖2-29所示。

[6] 焊接面應(yīng)清潔，無殘?jiān)c助焊劑殘留物。如圖2-30（a）所示的焊接面清潔，無可見殘留物；如圖2-30（b）所示的焊接面表面殘留了灰塵、金屬顆粒、助焊劑與纖維絲等。

（5）注意事項(xiàng)

[1] 焊件表面要清潔。手工焊接時，可用機(jī)械刮磨或乙醇、丙酮擦洗的簡單方法進(jìn)行清潔，以使經(jīng)過處理的焊件表面能隨時完成焊接操作。不能立即操作的，要將焊件上錫處理，以免再次污染。

[2] 保持烙鐵頭的清潔。焊接時，烙鐵頭在高溫下的表面很容易氧化形成一層黑色雜質(zhì)，這些雜質(zhì)會形成隔熱層，影響烙鐵頭的加熱，從而影響焊接質(zhì)量。因此在焊接中應(yīng)隨時將烙鐵頭放在擰干的濕布或濕海綿上擦拭干凈。

[3] 烙鐵頭的溫度要適當(dāng)。烙鐵頭溫度過低，焊料流動性差，很容易凝固，從而會形成虛焊；烙鐵頭溫度過高，助焊劑揮發(fā)過快，會使金屬表面加速氧化，嚴(yán)重的將導(dǎo)致焊盤翹起、脫落、元器件損壞。一般根據(jù)助焊劑發(fā)煙狀態(tài)可大致估計(jì)烙鐵頭的溫度。將烙鐵頭放在松香上，若烙鐵頭溫度過高，松香會迅速熔化，并產(chǎn)生大量藍(lán)煙，松香顏色很快由淡黃色變成黑色；若烙鐵頭溫度過低，則松香不易熔化。所以使松香熔化較快又不冒煙的溫度較為適宜。

四、學(xué)習(xí)評價(jià)

自我檢查“印制電路板的裝接”工作任務(wù)書的完成情況，并進(jìn)行下列評價(jià)。

1.觀察印制電路板元器件的插裝作品，寫出評價(jià)意見。

2.相互觀察印制電路板元器件的焊接作品，寫出評價(jià)意見。

3.思考在學(xué)習(xí)、操作本項(xiàng)目的過程中的收獲與存在的問題。

五、思考與練習(xí)

針對表2-4反復(fù)練習(xí)，階段訓(xùn)練，以基本達(dá)到無線電裝接工的中級目標(biāo)。

六、知識拓展

電子元器件的發(fā)展歷程

電子元器件可分為有源元件和無源元件。有源元件指能改變輸入信號基本特性（如放大、整流、開關(guān)等）的一類元件。通常將這類元件稱為電子器件，如真空電子器件、半導(dǎo)體器件。無源元件是不能改變輸入信號基本特性的一類元件，如電阻器、電容器、電感器等。從狹義來講，電子元器件就是指的這類無源元件。

第一代：電子管、小型電子管，手工單面固定安裝，手工焊接。

第二代：晶體管，手工或半自動化單面插裝安裝，手工焊接或浸焊。

第三代：單片集成電路，自動化單面插裝安裝，浸焊、波峰焊。

第四代：大型集成電路，高速自動化單面或雙面表面安裝，再流焊。

第五代：多芯片組件，高速自動化單面或雙面表面安裝，再流焊。

現(xiàn)代電子元件

現(xiàn)代的電子元件處于分立式元件、片式元件和平面型元件共存，插裝技術(shù)和表面安裝技術(shù)并用的局面。因有源元件（電子器件）的單片集成化，所以近二三十年來，無源元件（電子元件）也一直在力求接近平面化和集成化，并且由此產(chǎn)生了片式元件。片式元件在以下幾方面明顯不同于傳統(tǒng)的分立元件。

[1] 傳統(tǒng)的分立元件常為圓柱形或長方柱形，而現(xiàn)代的分立元件則多為片形和疊片形。

[2] 分立元件體形較大，片式元件則已經(jīng)趨向微型化。

[3] 分立元件的功能部分為多塊狀，而片式元件的功能部分則為膜狀。

[4] 片式元件的封裝結(jié)構(gòu)日趨簡化，獨(dú)石結(jié)構(gòu)和環(huán)氧樹脂包封結(jié)構(gòu)在迅速增多。

[5] 在現(xiàn)代分立元件中，已經(jīng)存在較多的復(fù)合元件。

電子元器件的發(fā)展趨勢

1.微型化

分立元件微型化的方向有兩個：一是自身再縮小，二是加速片式化，即提高電子元器件的片式化比率。片式元件進(jìn)一步微型化的方向是無引線、矩形化和薄膜化。矩形元件的代表性尺寸已從 20 世紀(jì) 80 年代初的 3．2mm×1．6mm 發(fā)展到了現(xiàn)在的 2．0mm×1．25mm、1．6mm×0．8mm，并即將發(fā)展到1．0mm×0．5mm。

2.復(fù)合化

這是電子元器件集成化的一種簡便方式。從外表看電子元器件似乎是一個元件，但實(shí)際上它是一個組件，一個網(wǎng)路。

3.多功能化

一個元件不僅有一種功能，還有更多的功能。如一個敏感元件不僅具有熱敏功能，而且還具有氣敏功能等；再如一個氣敏元件可以檢測多種氣體。

4.智能化

這種元件自身不但具有感知功能，而且還具有調(diào)節(jié)、控制或修復(fù)功能。采用這種元件，電子整機(jī)不僅可以得到簡化，而且還會具有新的功能。現(xiàn)在已有了很多種智能元件產(chǎn)品，如PTC熱敏電阻器、ZnO壓敏電阻器、CuO-ZnO濕敏元件、WO3和MoO3電致變色器件等。

5.高性能化

電子元器件將具有以前未曾達(dá)到過的性能，如可提高容量、電壓、功率和頻率，增大耐熱性和穩(wěn)定性，提高精度，延長壽命等。

任務(wù)三 導(dǎo)線和接線端子的裝接

導(dǎo)線和接線端子的裝接是指各種導(dǎo)線與導(dǎo)電焊片、繼電器、開關(guān)元件導(dǎo)電連接片的焊接，它按連接方式通常可分為繞焊、鉤焊、搭焊等。

一、學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.知道導(dǎo)線與接線端子繞焊、鉤焊的工藝要求并能正確裝接。

2.知道導(dǎo)線與印制電路板裝接的工藝要求并能正確操作。

3.養(yǎng)成良好的探索、思考、解決問題的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

二、學(xué)習(xí)準(zhǔn)備

1.閱讀教材、參考資料、查閱網(wǎng)絡(luò)（關(guān)鍵詞：繞焊、鉤焊、搭焊）。

2.觀察收音機(jī)、電視機(jī)、錄音機(jī)印制電路板上導(dǎo)線與接線端子的裝接。

3.熟練完成“導(dǎo)線與接線端子的裝接”工作任務(wù)書上的相關(guān)學(xué)習(xí)任務(wù)與工作任務(wù)，如表2-5所示。

4.設(shè)施與材料。

（1）明亮、寬敞、通風(fēng)的電子技術(shù)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)室或教學(xué)車間。

（2）電烙鐵1把。

（3）剪刀1把。

（4）尖嘴鉗1把。

（5）導(dǎo)線與接線端子（片）若干。

（6）焊錫與松香若干。

三、學(xué)習(xí)過程

1.繞焊

[1] 將上過錫的導(dǎo)線端頭在接線端子（焊片）上繞裝一圈，對較粗的導(dǎo)線可用鉗子拉緊后纏繞。

[2] 用鉗子將導(dǎo)線壓緊在端子表面，導(dǎo)線端頭不能翹起，絕緣層距離接線端子1～3mm。

[3] 用烙鐵對繞裝部位進(jìn)行焊接。繞裝與焊接示意如圖2-31所示。

2.鉤焊

[1] 將上過錫的導(dǎo)線端頭彎成鉤形鉤在接線端子上。

[2] 用鉗子將導(dǎo)線壓緊在端子表面，其中的L=1～3mm。

[3] 用烙鐵對鉤裝部位進(jìn)行焊接。鉤裝與焊接示意如圖2-32所示。

3.搭焊

[1] 將上過錫的導(dǎo)線端頭搭在接線端子或焊盤上。

[2] 用烙鐵對搭接部位進(jìn)行焊接，其中的L=1～3mm。如圖2-33所示。

4.跨接線

印制電路板上的跨接線是采用分立導(dǎo)線連接無法用印制電路直接連接的元器件的常用工具。跨接線可以在接線端子、元器件、焊盤間起連接作用。電子產(chǎn)品裝接中的跨接線常被視為元器件，并有編號，如圖2-34所示。跨接線在印制電路板上的連接多采用插接與搭接焊接形式，如圖2-35所示。

5.工藝要求

[1] 導(dǎo)線纏繞接線端子至少180°且不重疊，絕緣距離應(yīng)小于兩倍的導(dǎo)線直徑。細(xì)小直徑導(dǎo)線與接線端子的纏繞應(yīng)為720°，且不相互交叉與覆蓋，如圖2-36所示。

[2] 鉤裝與焊接時導(dǎo)線應(yīng)穿過接線端子的孔，導(dǎo)線端應(yīng)纏繞并壓緊在孔的兩面，絕緣距離應(yīng)小于兩倍的導(dǎo)線直徑，如圖2-37所示。

[3] 接線端子上繞裝與鉤裝較多導(dǎo)線時，應(yīng)合理布局。繞線應(yīng)互相平行且盡可能與印制電路板平行，且還應(yīng)符合在絕緣條件情況下繞線盡可能接近接線端子基部的要求，如圖2-38所示。

[4] 跨接線應(yīng)盡可能短。將跨接線當(dāng)做元件使用時，可以不用絕緣線，且其長度一般不超過25mm；如跨接線長度大于25mm時，應(yīng)選用絕緣性線，以免在元器件或焊盤間產(chǎn)生短路。在滿足電流負(fù)荷情況下，應(yīng)選用線徑最小的導(dǎo)線。跨接線的絕緣層必須耐高溫、耐磨損。跨接線可以用點(diǎn)膠形式固定，以限制其移動。

6.注意事項(xiàng)

[1] 在加工與各種接線端子連接的導(dǎo)線后，其切口應(yīng)整潔，要防止有拉伸、磨損、燒焦等損壞導(dǎo)線的情況產(chǎn)生，如圖2-39所示。

[2] 防止因?qū)Ь€纏繞后與周圍元器件的絕緣距離變化而導(dǎo)致短路；防止導(dǎo)線端頭纏繞接線孔小于90°而降低裝接強(qiáng)度。不規(guī)范的纏繞如圖2-40所示。

四、學(xué)習(xí)評價(jià)

按表2-6對“導(dǎo)線與接線端子的裝接”工作任務(wù)書的完成情況進(jìn)行評價(jià)。

五、思考與練習(xí)

1.依照表2-6的操作項(xiàng)目，變換材料，重點(diǎn)練習(xí)，以基本達(dá)標(biāo)。

2.取萬能印制電路板一塊，電子元件、導(dǎo)線若干。進(jìn)行跨接練習(xí)：元件插孔間隔 2 孔插焊跨接10次；元件插孔間隔5孔搭焊跨接10次。

六、知識拓展

表面組裝技術(shù)術(shù)語

表面組裝元器件（Surface Mounted Components/Surface Mounted Devices，SMC/SMD）：外形為矩形片狀、圓柱形或異形，其焊端或引腳制作在同一平面內(nèi)。其同義詞為表面安裝元器件、表面貼裝元器件。

表面組裝技術(shù)（Surface Mount Technology，SMT）：無須對印制板鉆插裝孔，直接將表面組裝元器件貼、焊到印制板表面規(guī)定位置上的裝聯(lián)技術(shù)。其同義詞為表面安裝技術(shù)、表面貼裝技術(shù)。

表面組裝組件（Surface Mounted Assemblys，SMA）：采用表面組裝技術(shù)完成裝聯(lián)的印制板組裝件，簡稱組裝板或組件板。其同義詞為表面安裝組件。

再流焊（Reflow Soldering）：通過重新熔化預(yù)先分配到印制板焊盤上的膏狀軟釬焊料，實(shí)現(xiàn)表面組裝元器件焊端或引腳與印制板焊盤之間機(jī)械與電氣連接的軟釬焊。

波峰焊（Wave Soldering）：將熔化的軟釬焊料，經(jīng)電動泵或電磁泵噴流成設(shè)計(jì)要求的焊料波峰，使預(yù)先裝有電子元器件的印制板通過焊料波峰實(shí)現(xiàn)元器件焊端或引腳與印制板焊盤之間機(jī)械與電氣連接的軟釬焊。

焊端（Terminations）：無引線表面組裝元器件的金屬化外電極。

矩形片狀元件（Rectangular Chip Component）：兩端無引線，有焊端，外形為薄片矩形的表面組裝元件。

圓柱形表面組裝元器件（metal electrode face（MELF）component cylindrical device）：兩端無引線，有焊端的圓柱形表面組裝元器件。

小外形封裝（Small Outline Package，SOP）：小外形模壓塑料封裝，兩側(cè)具有翼形或 J形短引線的一種表面組裝元器件封裝形式。

小外形晶體管（Small Outline Transistor，SOT）：采用小外形封裝結(jié)構(gòu)的表面組裝晶體管。

小外形二極管（Small Outline Siode，SOD）：采用小外形封裝結(jié)構(gòu)的表面組裝二極管。

小外形集成電路（Small Outline Integrated Circuit，SOIC）： 指外引線數(shù)不超過28條的小外形集成電路，一般有寬體和窄體兩種封裝形式。其中具有翼形短引線者稱為SOL器件，具有J形短引線者稱為SOJ器件。

任務(wù)四 表面安裝技術(shù)

表面安裝技術(shù)，也稱 SMT，是將表面安裝元器件（SMC/SMD）貼、焊到印制電路板表面規(guī)定位置上的電路裝接技術(shù)，是一門包括電子組件、裝配設(shè)備、焊接方法等內(nèi)容的系統(tǒng)性綜合技術(shù)。不同于傳統(tǒng)的印制電路板（PCB-Printed Circuit Board）通孔基板插裝元器件方式（THT-Through Hole Technology），它是直接將無引線的元器件平臥在印制電路板上進(jìn)行焊接安裝的，如圖2-41和圖2-42所示。它是電子產(chǎn)品能有效實(shí)現(xiàn)小型化、輕量化、薄型化、高可靠、優(yōu)質(zhì)量、低成本的重要手段。它具有元器件組裝密度高、易于自動化等特點(diǎn)，已成為當(dāng)今世界電子產(chǎn)品采用的較先進(jìn)的第四代裝接技術(shù)。

安裝技術(shù)的發(fā)展：第一代是基于電子管的鉚接技術(shù)，第二、三代是基于晶體管及單、雙列集成電路的通孔插裝技術(shù)（THT），第四代是基于無引線的貼片式器件的表面安裝技術(shù)（SMT），第五代是基于超大規(guī)模集成電路（VLS-IC）或特大規(guī)模集成電路（ULS-IC）的微組裝技術(shù)（MPT）。THT主要用于中、低端電子產(chǎn)品，SMT則用于中、高端電子產(chǎn)品，如它在計(jì)算機(jī)、錄像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)、手機(jī)、MP3、MP4、通信設(shè)備、軍事裝備等電子產(chǎn)品生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。SMT的應(yīng)用如圖2-43所示。

表面安裝技術(shù)的特點(diǎn)：組裝密度高；由于SMC/SMD在體積和質(zhì)量上都大大減小了，故一般整體體積縮小了40%～60%。質(zhì)量減了60%～80%；可靠性高，抗震能力強(qiáng)；高頻特性好；由于片式元件通常為無引線或短引線器件，故在PCB設(shè)計(jì)方面它可降低寄生電容的影響，減少了電磁和射頻干擾，電路最高頻率可達(dá)3GHz，而采用通孔元件的頻率僅為500MHz；降低了成本；它使用的PCB面積減小，一般為通孔PCB面積的1/12；片式元件體積小，質(zhì)量輕，減少了包裝、運(yùn)費(fèi)；便于自動化生產(chǎn)。另外，SMT還采用了自動貼片機(jī)的真空吸嘴來吸放元件，由于真空吸嘴小于元件外形，所需空間小，故可完全自動化生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率。SMT的缺點(diǎn)為：由于生產(chǎn)設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)面寬，初始投資大，費(fèi)用昂貴，再加上表面安裝元器件體積小，故造成了電子產(chǎn)品維修困難。

表面安裝技術(shù)的組成：通常包括表面安裝元器件、表面安裝電路板、表面安裝專用輔料、表面安裝設(shè)備、表面安裝焊接技術(shù)、表面安裝測試技術(shù)、清洗技術(shù)及生產(chǎn)管理等。

一、學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.知道表面安裝元器件的性能與結(jié)構(gòu)。

2.知道表面安裝元器件的裝接工藝要求。

3.能手工裝接表面安裝元器件。

4.養(yǎng)成科學(xué)發(fā)展觀念，培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力。

二、學(xué)習(xí)準(zhǔn)備

1.閱讀教材、參考資料、查閱網(wǎng)絡(luò)（關(guān)鍵詞：SMT、片式電阻、片式電容、片式電感、片式晶體管、片式集成電路）。

2.觀察采用SMT組裝的電子產(chǎn)品電路板。

3.設(shè)施與材料。

（1）明亮、寬敞、通風(fēng)的電子技術(shù)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)室或教學(xué)車間。

（2）SMT專用電烙鐵1把。

（3）鑷子1把。

（4）表面裝接印制電路板（SMB）1塊。

（5）SMC/SMD若干。

（6）SMT輔助材料若干。

三、學(xué)習(xí)過程

1.表面安裝元器件

表面安裝元器件是無引線或短引線元器件，常把它分為無源器件（SMC）和有源器件（SMD）兩大類。如片式電阻器、電容器、電感器等便是SMC，如圖2-44所示；小型封裝的晶體管、集成電路等則是SMD，如圖2-45所示。

（1）無源器件（SMC）

[1] 表面安裝電阻器。表面安裝電阻器按封裝外形可分為片狀和圓柱形兩種。

矩形片式電阻器：由于制造工藝的不同有厚膜型（RN型）與薄膜型（PK型）兩種類型。厚膜型電阻器是在扁平的高純度三氧化二鋁基板上印一層二氧化釕基漿料，燒結(jié)后經(jīng)光刻而成。薄膜型電阻器是在基體上噴射一層鎳鉻合金而做成的，其精度高、電阻溫度系數(shù)小、穩(wěn)定性好，在電路中應(yīng)用較廣泛。片式電阻器的常見外形尺寸如表2-7所示。為了讓所有廠家生產(chǎn)的元件在尺寸上有更多的通用性，國際上進(jìn)行了尺寸要求的規(guī)范工作，形成了相應(yīng)的尺寸系列。在不同國家采用了不同的單位基準(zhǔn)，主要有英制和公制，如0201表示0．02in×0．01in與0．6mm×0．3mm。

圓柱形貼裝電阻器：簡稱MFLF電阻器。與片式電阻相比，它具有無方向性和正反面性，包裝使用方便，裝配密度高，失真較低等特點(diǎn)，常用于高檔音響電器產(chǎn)品中。它主要分為以下三種：碳膜ERD型、金屬膜ERO型和跨接用0Ω電阻器。

電阻排（電阻網(wǎng)絡(luò)）：表面組裝電阻排是電阻網(wǎng)絡(luò)的表面組裝形式，常見的表面組裝電阻排如圖2-46所示。

片式電位器：它包括片狀、圓柱狀、扁平矩形等外形，結(jié)構(gòu)有敞開式、防塵式、微調(diào)式和密封式，其標(biāo)稱阻值范圍在100Ω～1MΩ之間。

貼片電阻外觀單一，表面有絲印標(biāo)識元件標(biāo)稱值。阻值識別規(guī)則：以圖2-44（a）為例，第一、二位表示阻值的有效數(shù)字，第三位表示有效數(shù)字后應(yīng)乘的位數(shù)。圖中電阻的絲印為331，則讀取值為33×101=330Ω。

[2] 表面安裝電容器。表面安裝電容器目前使用較多的主要是陶瓷系列電容器和鉭電解電容器，其中陶瓷介質(zhì)電容器約占80%。

多層片狀陶瓷介質(zhì)電容器：實(shí)際運(yùn)用中的多層片狀陶瓷介質(zhì)電容器通常是無引線矩形三層結(jié)構(gòu)。它按用途分為兩大類，第一類是溫度補(bǔ)償型電容器，其特點(diǎn)是損耗低、電容量穩(wěn)定性高，適用于諧振電路、耦合電路和需要溫度補(bǔ)償效應(yīng)的電路；第二類是高介電常數(shù)類電容器，其特點(diǎn)是體積小、容量大，適用于旁路、濾波或?qū)p耗、容量穩(wěn)定性要求不太高的鑒頻電路。

片式鉭電解電容器：其容量一般為 0．1～470μF，外形多呈現(xiàn)矩形結(jié)構(gòu)。由于其電解質(zhì)響應(yīng)速度快，因此在需要高速運(yùn)算處理的大規(guī)模集成電路中應(yīng)用廣泛。它分為裸片型、模塑封裝型和端帽型三種類型。其極性的標(biāo)注是在基體的一端用深色標(biāo)志線作正極，而電容值和耐壓值用絲印標(biāo)明，如圖2-44（b）所示。

片式鋁電解電容器：其容量一般為0．1～220μF。它主要用在各種消費(fèi)類電子產(chǎn)品中，價(jià)格低廉。按外形和封裝材料的不同，它可分為矩形鋁電解電容器（樹脂封裝）和圓柱形電解電容器（金屬封裝）兩類。在基體上同樣用深色標(biāo)志線作負(fù)極來標(biāo)注其極性，如圖2-44（d）所示。

[3] 表面安裝電感器。表面安裝電感器可分為片式、多層型、繞線型電感器幾種。

片式電感器：片式電感器的種類較多，按形狀可分為矩形和圓柱形；按磁路可分為開路形和閉路形；按電感量可分為固定型和可調(diào)型；按結(jié)構(gòu)的制造工藝可分為繞線型、多層型和卷繞型。

多層型電感器：多層型電感器也稱多層片式電感器，它的結(jié)構(gòu)和多層型陶瓷電容器相似。制造時用鐵氧體漿料和導(dǎo)電漿料交替印刷疊層后，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)后便可形成具有閉合磁路的整體。導(dǎo)電漿料燒結(jié)后會形成螺旋式導(dǎo)電帶，這相當(dāng)于傳統(tǒng)電感器的線圈，而被導(dǎo)電帶包圍的鐵氧體則相當(dāng)于磁芯。

繞線型電感器：制造時將導(dǎo)線纏繞在磁芯上。低電感時可用陶瓷作磁芯，大電感時可用鐵氧體作磁芯，再加上外部端子，即可取代傳統(tǒng)電感器的引線。

（2）有源器件（SMD）

[1] 表面安裝二極管。它分為以下幾種。

圓柱形玻璃二極管：其封裝結(jié)構(gòu)是將二極管芯片裝在具有內(nèi)部電極的細(xì)玻璃管中，在玻璃管兩端裝上金屬帽作正、負(fù)電極，用深色標(biāo)志線來標(biāo)記負(fù)極。常見的有穩(wěn)壓二極管、開關(guān)二極管和通用二極管。二極管的功耗一般為 0．5～1W，外形尺寸有φ1．5mm×3．5mm 和φ2．7mm×5．2mm兩種，如圖2-45（a）所示。

矩形薄片二極管：通常為塑料封裝，可用在VHF到S頻段。其額定電流為150mA～1A，耐壓為50～400V，外形尺寸為3．8mm×1．5mm×1．1mm，如圖2-45（b）所示。

SOT-23型封裝的片狀二極管：多用做封裝復(fù)合型二極管，也用做速開二極管和高壓二極管。其外形尺寸與內(nèi)部示意如圖2-47所示。

[2] 表面安裝三極管。表面安裝三極管常用的封裝形式有SOT-23型、SOT-89型、SOT-143型和SOT-252型四種，其外形實(shí)物如圖2-48所示。

SOT-23型表面安裝三極管：有三個“翼形”端子，常見的有小功率晶體管、場效應(yīng)晶體管和帶電阻網(wǎng)絡(luò)的復(fù)合晶體管。

SOT-89型表面安裝三極管：具有三個薄的短端子，分布在三級管的一端。三極管芯片粘貼在較大的鋼片上，以增加散熱能力。它常用做硅功率表面安裝晶體管。

SOT-143型表面安裝三極管：有四個“翼形”端子，端子中寬大一點(diǎn)的是集電極，常見的有高頻晶體管與雙柵場效應(yīng)晶體管。

SOT-252型表面安裝三極管：功耗在2～5W之間，各功率晶體管都可以采用這種封裝。

[3] 表面安裝集成電路。表面安裝集成電路常用的封裝形式有 SOP 型、PLCC 型、QFP型、BGA型等。

小外形封裝（SOP 型）：引腳分布在器件的兩邊。它有兩種不同的引腳形式，一種具有“翼形”引腳，另一種具有“J”形引腳。它常用在線性電路、邏輯電路、隨機(jī)存儲器等中。其示意圖如圖2-49所示。

塑封有引線芯片載體封裝（PLCC型）：采用“J”形引腳，當(dāng)引腳超過40只時便可采用此類封裝。表面有標(biāo)記定位點(diǎn)，以供判定方向。它常用在邏輯電路、微處理陣列、標(biāo)準(zhǔn)單元中。其示意圖如圖2-50所示。

四方扁平封裝（QFP 型）：是一種塑封多引腳器件，四周有“翼形”引腳，其外形有方形和矩形兩種。正四方形引腳確定方法：將方向標(biāo)記向左，從標(biāo)記開始，逆時針方向依次為第一腳至第N腳。其示意圖如圖2-51所示。

球柵陣列封裝（BGA 型）：其引腳成球形陣列分布在封裝的底面，它充分利用集成電路與印制電路板的接觸面積，開發(fā)集成電路的底面和采用垂直焊接方式，提高了組裝密度。其示意圖如圖2-52所示。

2.手工焊接貼裝元件

表面安裝元件的手工焊接只有在單件研制、小件生產(chǎn)或返修過程中更換元器件等特殊情況下采用，而且一般也只適用于元器件端子類型簡單、組裝密度不高、同一印制板上SMC/SMD數(shù)量較少等有限場合。

由于表面安裝元件的引腳間距更小，引腳數(shù)也更多，故人工拆裝比較困難，必須用表面安裝專用鑷子或真空吸筆等專用工具拾取。有些表面安裝元件自身的質(zhì)量甚至不及焊錫熔化后的表面引力，故在手工焊接時它們經(jīng)常會被粘在烙鐵頭上，則在檢查焊接質(zhì)量時必須借助探針、放大鏡等工具。另外，由于表面安裝電路板均為多層布線，線徑很細(xì)，一旦焊接溫度過高，很容易因板材變形而被拽斷，因此對表面安裝電路板的手工焊接比對普通電路板的焊接工藝要求高，則操作人員應(yīng)具備一定的耐心，且操作時應(yīng)精細(xì)。由于在企業(yè)的生產(chǎn)過程中，表面安裝元件的手工焊接是必不可少的操作環(huán)節(jié)，因此表面安裝元件的手工焊接及技巧是從事焊接崗位必須掌握的知識。

（1）手工焊接工具與材料

焊接表面安裝元件時所需的熱量，比焊接普通電路板時所需的熱量小。接觸焊接一般采用25W的銅頭小烙鐵或溫度可調(diào)和的帶靜電保護(hù)的焊接臺。烙鐵頭部要尖細(xì)，頭部的寬度不能大于1mm，操作溫度一般控制在335～365℃之間。接觸焊接最大的缺點(diǎn)是烙鐵頭直接接觸元件，容易對元件造成溫度沖擊，導(dǎo)致陶瓷封裝等元件損傷，特別是多層陶瓷電容等。采用加熱氣體的方式焊接時一般可采用熱風(fēng)焊槍，熱風(fēng)焊接是通過噴嘴把加熱的空氣或惰性氣體（如氮?dú)猓┐迪蚝附狱c(diǎn)和引腳來完成的，手工操作時一般選用手持式熱風(fēng)槍。熱風(fēng)焊接可避免接觸焊接的局部過熱，熱風(fēng)溫度一般是 300～400℃，而熔化焊錫所要求的時間取決于熱風(fēng)量的大小。由于熱風(fēng)焊接傳熱效率較低，加熱過程緩慢，故可減少對某些元件的熱沖擊，并且熱風(fēng)對每個焊盤的加熱及熔化比較均勻，同時熱風(fēng)的溫度和加熱率是可控制的。當(dāng)然，使用熱風(fēng)焊槍的生產(chǎn)成本比電烙鐵高得多。

在手工焊接操作時，需要助焊劑和錫膏。助焊劑的作用是使焊錫、元件引腳和焊盤不被迅速氧化。利用焊盤上原有焊錫進(jìn)行焊接時，助焊劑不但能減慢氧化速度，加快焊錫熔化，還能在貼放元件時固定元件的位置，并在焊錫熔化時增加浸潤性，減少虛焊、橋焊的發(fā)生。除上述主要工具及材料外，還應(yīng)配備一定的輔助工具和材料，如鑷子或真空吸筆、清理焊盤的吸錫帶、涂布焊膏的專用注射器（并應(yīng)配備幾種不同型號的針頭），以及檢查焊接質(zhì)量的放大鏡等。

（2）手工焊接工藝

[1] SMD/THC 的手工焊接。表面安裝一般有全表面安裝（單面、雙面）、單面混合安裝和雙面混合安裝三類共七種形式，如圖2-53所示。目前的絕大多數(shù)的表面安裝印制電路板上還含有通孔元件，因而是混合的安裝。

[2] SMC的手工焊接。有如下兩種方法。

方法一：先在一個焊盤上點(diǎn)一點(diǎn)錫，用鑷子夾住片式元件將一端焊接在焊盤上，同時調(diào)整元件位置，固定后完成另一個焊盤的焊接。

方法二：為了能有效固定元件，可以自制SMC固定焊接臺，如圖2-54所示。使用時用手指輕輕抬起鋼絲，將要焊接的元件與印制板放置其下，放下鋼絲夾住元件，使元件不出現(xiàn)移位。然后將烙鐵頭、焊錫絲同時壓放在引腳、焊盤之間，形成焊點(diǎn)后快速移開。

[3] 翼形引腳SOP芯片的手工焊接。使芯片與焊盤位置對齊，并保證芯片的放置方向正確，把烙鐵的溫度調(diào)到300多攝氏度，將烙鐵頭上熔少量的焊錫，焊接兩個對角位置上的引腳，使芯片固定而不能移動。重新檢查芯片的位置是否對準(zhǔn)后，開始焊接所有的引腳。方法一為點(diǎn)焊操作，即將所有的引腳涂上焊劑使引腳保持濕潤，然后對引腳逐個進(jìn)行焊接。方法二為拉焊操作，即用扁平式烙鐵頭在烙鐵頭蘸上焊錫，一手持電烙鐵從左向右對引腳焊接，另一手持焊錫絲不斷供錫，如圖2-55所示。焊接完后應(yīng)在需要焊接的地方吸掉多余的焊錫，以消除任何短路和搭接，并檢查是否有虛焊；還應(yīng)從電路板上清除殘留焊劑，將硬毛刷浸上酒精沿引腳方向仔細(xì)擦拭，直到焊劑消失為止。

3.熱風(fēng)焊接

先在每列焊盤上涂一條錫膏線，用小型鑷子或真空吸筆貼放四邊引腳封裝集成電路，一定要保證對準(zhǔn)貼放，如有些元件的引腳數(shù)量很多，間距很小，對準(zhǔn)貼放有困難，可借助放大鏡完成貼放工作。開始加熱時，將熱風(fēng)槍撤離開引腳1cm以上再吹風(fēng)加熱，待錫膏內(nèi)的助焊劑緩慢軟化并開始蒸發(fā)，再將熱風(fēng)噴嘴罩住元件引腳部位，以較高的溫度加熱，使焊錫迅速熔化，焊錫熔化時靠張力和焊盤間阻焊膜的作用將焊膏自動分配到每個焊點(diǎn)。焊接完成后應(yīng)及時檢查虛焊、橋焊情況。檢查虛焊時，可用探針輕輕劃過引腳，若引腳發(fā)生移動，則為虛焊，需用烙鐵進(jìn)行補(bǔ)焊。如有橋焊可用吸錫帶吸去多余的焊錫。

4.工藝要求

[1] 矩形或方形片式元件在裝接后應(yīng)無側(cè)面偏移，如圖2-56所示。

[2] 矩形或方形片式元件在裝接后應(yīng)無末端偏移，如圖2-57所示。

[3] 矩形或方形片式元件末端的焊點(diǎn)寬度應(yīng)等于可焊端寬度或焊盤寬度，如圖2-58所示。

[4] 矩形或方形片式元件的最大焊點(diǎn)高度可以到達(dá)金屬焊端頂部，但不可接觸元件體。如圖2-59所示。

[5] 圓柱體貼裝元件在裝接后應(yīng)無側(cè)面偏移，如圖2-60所示。

[6] 扁平、L形和翼形引腳在裝接后應(yīng)無側(cè)面偏移，如圖2-61所示。

[7] 扁平、L形和翼形引腳焊點(diǎn)的寬度應(yīng)等于或大于引腳寬度，如圖2-62所示。

5.注意事項(xiàng)

對表面安裝元件進(jìn)行裝接操作時，除了要有良好的工作環(huán)境、合適的工具外，還要對SMD器件采取防靜電措施。對元件進(jìn)行貼裝和焊接后要避免出現(xiàn)下列異常情況，即：如圖2-63（a）所示的貼裝顛倒、圖2-63（b）的元件末端翹起、圖 2-63（c）的焊點(diǎn)破裂、圖 2-63（d）所示的元件引腳變形。不能與焊盤正確接觸，圖2-63（e）的焊點(diǎn)有針孔、圖2-63（f）的焊點(diǎn)呈現(xiàn)焊錫紊亂痕跡、圖2-63（g）的橋接、圖2-63（h）的濺錫等。

四、學(xué)習(xí)評價(jià)

1.學(xué)生分組整理、歸納從網(wǎng)絡(luò)查獲的資料，解決以下問題并形成書面報(bào)告。

（1）片式電阻器的參數(shù)標(biāo)注方法、極性、引腳排列方式。

（2）片式電容器的參數(shù)標(biāo)注方法、極性、引腳排列方式。

（3）片式電感器的參數(shù)標(biāo)注方法、極性、引腳排列方式。

（4）片狀二、三極管的參數(shù)標(biāo)注方法、極性、引腳排列方式。

（5）片狀集成電路的參數(shù)標(biāo)注方法、極性、引腳排列方式。

2.SMC/SMD的識別考核

目的：掌握SMC/SMD的識別技能。

器材：有大量SMC/SMD的電路整機(jī)板，如彩電調(diào)諧（高頻頭）、BP機(jī)、手機(jī)電路板。

步驟：[1] 對各類SMC/SMD的標(biāo)稱阻值、允許偏差，以及引腳極性與順序等進(jìn)行識別。

[2] 填寫表2-8的SMC/SMD識別測評表。

五、思考與練習(xí)

進(jìn)行表面安裝元件手工焊接操作練習(xí)。圖2-64為表面貼裝練習(xí)板。

目的：掌握表面安裝元件的手工焊接技能。

器材：焊接工具與材料、表面安裝器件、表面貼裝印制電路板。

步驟：20min完成SMC的焊接；30min完成SMD與SOP型IC的焊接。

要求：焊點(diǎn)完整、光亮、牢固、無拉尖、無短路；元件整齊、焊面清潔。

評價(jià)：滿分240分，一處不合格焊點(diǎn)、虛焊、污跡扣1分，一處短路扣3分。

多次、重復(fù)練習(xí)，以求質(zhì)量、速度等基本符合無線電裝接工中級技能要求。

六、知識拓展

表面安裝的自動焊接技術(shù)

SMT焊接工藝主要有波峰焊與再流焊。一般情況下，波峰焊用于混合組裝方式，再流焊用于全表面組裝方式。SMT焊接工藝的典型設(shè)備是由焊膏印刷機(jī)、貼片機(jī)、再流焊爐等組成的焊接流水線，如圖2-65、圖2-66、圖2-67所示。再流焊，也稱回流焊，它是指通過重新熔化預(yù)先印刷到焊盤上的膏狀軟釬焊料（焊膏），完成表面安裝元件焊端或引腳與印制電路板焊盤電氣連接的軟釬焊。再流焊的工藝流程如圖2-68所示。再流焊工藝操作簡單、效率高、質(zhì)量好、節(jié)省焊料，適合大規(guī)模、自動化電子產(chǎn)品裝接技術(shù)，是當(dāng)前印制電路板表面安裝技術(shù)的主流。