电子设备制造工艺-第三章制造电子产品的常用材料和课件.ppt
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1、2023-1-6电子设备制造工艺第三章制造电子产品的常用材料和电子设备制造工艺电子设备制造工艺第三章制造电子产品的第三章制造电子产品的常用材料和常用材料和电子设备制造工艺第三章制造电子产品的常用材料和第三章 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电子设备制造工艺第三章制造电子产品的常用材料和3.1.1 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。电子设备制造工艺第三章制造电子产品的常用材料和裸线:指没有绝
2、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。电子设备制造工艺第三章制造电子产品的常用材料和绝缘电线电缆: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。电子设备制造工艺第三章制造电子产品的常用材料和 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
3、导线镀锡能提高可焊性;耐热导线镀镍能提高耐热性能;电子设备制造工艺第三章制造电子产品的常用材料和b.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。电子设备制造工艺第三章制造电子产品的常用材料和(2)安装导线、屏蔽线 电子设备制造工艺第三章制造电子产品的常用材料和常用安装导线常用安装导线 表1电子设备制造工艺第三章制造电子产品的常用材料和表2电子设备制造工艺第三章制造电子产品的常用材料和表3
4、电子设备制造工艺第三章制造电子产品的常用材料和选择使用安装导线,要注意以下几点:a.安全载流量 截面积截面积(mmmm2 2)1.01.01.51.54.04.06.06.08.08.010.010.0载流量载流量(A A)202025254545565670708585铜芯导线的安全载流量(铜芯导线的安全载流量(2525)电子设备制造工艺第三章制造电子产品的常用材料和线规: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。电子设备制造工艺第三章制造电子产品的
5、常用材料和b.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 电子设备制造工艺第三章制造电子产品的常用材料和选择安装导线颜色的一般习惯选择安装导线颜色的一般习惯 电子设备制造工艺第三章制造电子产品的常用材料和d.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 电子设备制造工艺第三章制造电子产品的常用材料和(3 3)电磁线电磁线 常用电磁线的型号、特点及用途常用电磁线的型号、特点
6、及用途 表1电子设备制造工艺第三章制造电子产品的常用材料和表2常用电磁线的型号、特点及用途常用电磁线的型号、特点及用途 电子设备制造工艺第三章制造电子产品的常用材料和(4 4)带状电缆(电脑排线)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。电子设备制造工艺第三章制造电子产品的常用材料和(5 5)电源软导线电源软导线 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。电子设备制造工艺第三章制造电子产品的常用材料和(6 6)高压电缆高压电缆 高压电缆一般采用绝缘耐压性能好的聚乙烯或阻燃性
7、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耐压与绝缘层厚度的关系 电子设备制造工艺第三章制造电子产品的常用材料和3.1.2 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 电子设备制造工艺第三章制造电子产品的常用材料和绝缘材料的耐热等级绝缘材料的耐热等级 电子设备制造工艺第三章制造电子产品的常用材料和(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 电子设备制造工艺第三章制造电子产品的常用材料和制造印制电路板的材制造印制电路板的材料料覆
8、铜板覆铜板 电子设备制造工艺第三章制造电子产品的常用材料和准备制作电路板的敷铜板电子设备制造工艺第三章制造电子产品的常用材料和人工切割敷铜板电子设备制造工艺第三章制造电子产品的常用材料和人工切割敷铜板电子设备制造工艺第三章制造电子产品的常用材料和机器切割敷铜板电子设备制造工艺第三章制造电子产品的常用材料和3.2.1 覆铜板的组成 单面覆铜板 基板铜箔 电子设备制造工艺第三章制造电子产品的常用材料和基板铜箔 双面覆铜板 电子设备制造工艺第三章制造电子产品的常用材料和 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
9、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。电子设备制造工艺第三章制造电子产品的常用材料和 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。电子设备制造工艺第三章制造电子产品的常用材料和 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
10、厚度的铜箔。电子设备制造工艺第三章制造电子产品的常用材料和 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。电子设备制造工艺第三章制造电子产品的常用材料和3.2.2 几种常用覆铜板的性能特点 电子设备制造工艺第三章制造电子产品的常用材料和表2电子设备制造工艺第三章制造电子产品的常用材料和焊接材料焊接材料 电子设备制造工艺第三章制造电子产品的常用材料和3.3.1 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
11、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。电子设备制造工艺第三章制造电子产品的常用材料和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”。电子设备制造工艺第三章制造电子产品的常用材料和焊接的机理1(1)润湿过程熔融
12、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。电子设备制造工艺第三章制造电子产品的常用材料和焊接的机理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 电子设备制造工艺第三章制造电子产品的常用材料和 (
13、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3电子设备制造工艺第三章制造电子产品的常用材料和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设备制造工艺第三章制造电子产品的常用材料和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
14、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设备制造工艺第三章制造电子产品的常用材料和3.3.2 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电子设备制造工艺第三章制造电子产品的常用材料和锡(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
15、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。电子设备制造工艺第三章制造电子产品的常用材料和(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。电子设备制造工艺第三章制造电子产品的常用材料和(2)铅锡合金状态图 共晶点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
16、焊锡,它的熔点最低,只有183,是铅锡焊料中性能最好的一种。电子设备制造工艺第三章制造电子产品的常用材料和电子设备制造工艺第三章制造电子产品的常用材料和常用焊锡:一般铅锡焊料的成分及用途常用焊锡:一般铅锡焊料的成分及用途表1电子设备制造工艺第三章制造电子产品的常用材料和表2电子设备制造工艺第三章制造电子产品的常用材料和电子产品生产常用的低温焊锡电子产品生产常用的低温焊锡 电子设备制造工艺第三章制造电子产品的常用材料和常用焊锡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。
17、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。电子设备制造工艺第三章制造电子产品的常用材料和常用焊锡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。电子设备制造工艺第三章制造电子产品的常用材料和3.3.3 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 见下表电子设备制造工艺第三章制造电子产品的常用材料和助焊剂的分类及主要
18、成分助焊剂的分类及主要成分 电子设备制造工艺第三章制造电子产品的常用材料和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:电子设备制造工艺第三章制造电子产品的常用材料和 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。电子设备制造工艺第三章制造电子产品的常用材料和2.3.4 膏状焊料 用再流焊设备焊接SMT电路板要使用
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