电子产品装联技术课件

第第6章章 电子产品装联技术电子产品装联技术第6章 电子产品装联技术16.1 紧固件连接技术紧固件连接技术6.1.1 螺装技术螺装技术螺装技术就是用螺钉、螺栓、螺母等紧固件，把各种零、部件或元器件连接起来的连接方式。属于可拆卸的连接方式，并在电子设备的装配中被广泛采用。螺纹连接的优点是连接可靠，装拆方便，可方便地表示出零部件的相对位置。但是应力比较集中，在振动或冲击严重的情况下，螺纹容易松动。比较常见的紧固件有螺钉、螺母、螺栓、螺柱、垫圈、铆钉、销钉等。1螺钉螺钉的结构和适用范围。图6-1所示是电子装配常用的各种螺钉，这些螺钉在结构上有一字槽与十字槽两种，由于十字槽具有对中性好、安装时螺丝刀不易划出的优点，使用日益广泛。6.1 紧固件连接技术2 十字槽半沉头螺钉 十字槽球面中柱螺钉 半沉头螺钉 半圆头螺钉 沉头螺钉 球面圆柱头螺钉 圆柱头螺钉 圆柱头内六角螺钉 球面大圆柱头螺钉 半沉头自攻螺钉 沉头自攻螺钉 平圆头自攻螺钉 锥端紧定螺钉 凹端紧定螺钉 平端紧定螺钉 柱端紧定螺钉 图6-1 电子装配常用的各种螺钉 3当需要连接面平整时，要选用沉头螺钉。选择的沉头大小合适时，可以使螺钉与平面保持同高，并且使连接件较准确定位。自攻螺钉适用于薄铁板与塑料件之间的连接，它的特点是不需要在连接件上攻螺纹。当需要连接面平整时，要选用沉头螺钉。选择的沉头大小合适时，可42螺母螺母具有内螺纹，配合螺钉或螺栓紧固零部件。典型的结构如图6-2所示，其名称主要是根据螺母的外形命名，规格用M3、M4、M5等标识，即M3螺母应与M3螺钉或螺栓配合使用。六角螺母配合六角螺栓应用最普遍。六角槽形螺母用在振动、变载荷等易松动处，配以开口销，防止松动。六角扁螺母在防松装置中用作副螺母，用以承受剪力或用于位置要求紧凑的连接处。蝶形螺母通常用于需经常拆开和受力不大处。小圆螺母多为细牙螺纹，常用于直径较大的连接，一般配用圆螺母止动垫圈，以防止连接松动。六角厚螺母用于常拆卸的连接。2螺母5 小圆螺母 带槽圆螺母 盖形螺母六角扁螺母 六角槽形螺母 滚花扁螺母蝶形螺母 滚花高螺母 图6-2 常用螺母的种类嵌装圆螺母 六角扁螺母 六角槽形螺母 63螺栓螺栓是通过与螺母配合进行零部件的紧固，典型的结构如图6-3所示。六角头螺栓 大半圆头方颈螺栓 等长双头螺栓图6-3 螺栓的结构六角螺栓用于重要的，装配精度高的以及受较大冲击、振动或变载荷的地方。双头螺栓（柱）多用于被连接件太厚不便使用螺栓连接或因拆卸频繁不宜使用螺钉连接的地方。3螺栓 74垫圈垫圈的种类如图6-4所示。平垫圈 圆螺母止动垫圈 弹簧垫圈 单耳止动垫圈 内齿弹性垫圈 波形弹性垫圈 外齿弹性 鞍形弹性垫圈图6-4 垫圈的种类4垫圈垫圈的种类如图6-4所示。86.1.2 铆装技术铆装技术铆装就是用铆钉等紧固件，把各种零部件或元器件连接起来的连接方式。目前，在小部分零部件及产品中仍然在使用。电子装配中所用铆钉主要有空心铆钉、实心铆钉和螺母铆钉几类，其结构如图6-5所示。实心铆钉主要由铜或铝合金制成，主要用于连接不需拆卸的两种材料。螺母铆钉一般用铜合金制作，主要用于机壳、机箱制作中。空心铆钉一般由黄铜或紫铜制成，是电子制作中使用较多的一种电气连接铆钉。6.1.2 铆装技术铆装就是用铆钉等紧固件，把各种零部件或9 半圆头实心铆 钉沉头实心铆钉 半沉头实心铆钉 平锥头实心铆钉 扁圆头半空心铆钉 空心铆钉 图6-5 常用铆钉的种类电子产品装联技术课件10介绍一下空心铆钉的铆装步骤。步骤一：根据被连接件的情况选择合适长度和直径的空心铆钉。步骤二：将空心铆钉穿过铆接板材的铆钉孔，如图6-6所示，直径大于10mm的钢铆钉需要加热到10001100。步骤三：使用压紧冲将铆接板材压紧，使空心铆钉帽紧贴铆接板材，如图6-7所示。步骤四：用左手将涨孔冲放在空心铆钉的尾端，涨孔冲的光滑锥面部分伸入空心铆钉，注意保持空心铆钉和涨孔冲的中心轴线重合，与铆接板材垂直，如图6-8所示，右手使用榔头捶打涨孔冲。步骤五：右手使用榔头捶打涨完的铆钉，如图6-9所示，空心铆钉的尾管挤压下成型。介绍一下空心铆钉的铆装步骤。11 图6-6 穿过铆接板材的铆钉孔 图6-7 压紧 图6-8 借助涨孔冲涨管 图6-9 捶击成型空心铆钉的尾管受涨变形，变成圆环状铆钉头，紧紧扣住被铆板材，如图6-10所示，若击打力度、角度不正确，铆钉头呈梅花状或是歪斜、凹陷、缺口和明显的开裂，都会影响铆装的质量。好 不佳 不佳图6-10 成型的铆钉头 126.2 粘接技术粘接技术粘接也称胶接，是近几年来发展起来的一种新的连接工艺。特别是对异型材料的连接，例如金属、陶瓷、玻璃等之间的连接是焊接和铆接所不能达到的。在电子仪器和设备维修过程中也常常用到粘接。形成良好粘接的三要素是：选择适宜的粘剂、处理好粘接表面和选择正确的固化方法。6.2 粘接技术粘接也称胶接，是近几年来发展起来的一种新的136.2.1 粘合剂简介粘合剂简介粘合剂品种较多，在商品粘合剂中往往只注明粘合剂的可用范围。但在具体工程中，粘接部位往往要考虑到具体条件，如受力情况、工作温度、工作环境等。要根据这些条件选用合适的粘合剂。例如，金属与金属的粘接可用的粘合剂，在市场上约有数十种。1常用粘合剂（1）快速粘合剂。（2）环氧类粘合剂。（3）酚醛聚乙烯醇缩水醇类。（4）耐低温胶-聚氨酯粘合剂。（5）耐高温胶-聚酸亚胺粘合剂。6.2.1 粘合剂简介粘合剂品种较多，在商品粘合剂中往往只142电子工业专用胶（1）导电胶。（2）导磁胶。（3）热熔胶。（4）光敏胶。2电子工业专用胶156.2.2 粘合机理与粘接工艺粘合机理与粘接工艺1粘合机理由于物体之间存在分子、原子间作用力，种类不同的两种材料紧密靠在一起时，可以产生粘合（或称粘附）作用，这种粘合作用可分为本征粘合和机械粘合两种。本征粘合表现为粘合剂与被粘工件表面之间分子的吸引力；机械粘合则表现为粘合剂渗入被粘工件表面作用的理解，也可以认为机械粘合是扩大了本征粘合接触面的粘合作用，这种作用类似于锡焊的作用。为了实现粘合剂与工件表面的充分接触，必须要求粘合面清洁。因此，粘接的质量与粘合面的表面处理紧密相关。6.2.2 粘合机理与粘接工艺1粘合机理162粘接工艺又称胶接工艺，是利用胶粘剂把被粘物连接成整体的操作工艺。粘接是连续的面际连接，可以减少应力集中，保证被粘物的强度，提高结构件的疲劳寿命。粘接特别适用于不同材质、不同厚度，尤其是超薄材料和复杂结构件的连接。粘接技术已成为20世纪70年代以来的重要连接技术之一，与机械连接和焊接一起，在国民经济各个领域中发挥着重要的作用。2粘接工艺173粘接工艺过程粘接的一般工艺过程是：施工前的准备基材表面处理配胶涂胶与晾置对合加压静置固化（或加热固化）清理检查。3粘接工艺过程186.3 导线连接技术导线连接技术6.3.1 导线简介导线简介1导线的分类在电子工业中，常用的连接导线有电线和电缆两大类，它们又可分为裸线、电磁线、绝缘电线电缆、通信电缆等。电线是由一根或几根柔软的导线组成，外面包以轻软的护层；电缆是由一根或几根绝缘包导线组成，外面再包以金属或橡皮制的坚韧外层。裸线是没有绝缘层的电线，常用有单股或多股铜线、镀锡铜线、电阻合金线等。电磁线是有涂漆或包缠纤维绝缘层的铜线。电磁线主要用做电机、变压器、电感器件及电子仪表的绕组等。6.3 导线连接技术6.3.1 导线简介19绝缘电线电缆一般由导电的线芯、绝缘层和保护层组成。线芯有单芯、二芯、三芯和多芯，如图6-11所示。1-镀锡铜线芯 1-铜线芯 1-铜线芯 2-聚氯乙烯绝缘 2-橡皮绝缘 2-橡皮绝缘 3-聚氯乙烯薄膜绕包 3-橡皮护套 3-橡皮护套 4-聚氯乙烯护套 4-镀锡铜线编织（a）聚氯乙烯安装电缆 （b）橡皮软电缆 （c）橡皮安装屏蔽电缆图6-11 绝缘电线电缆种类绝缘电线电缆一般由导电的线芯、绝缘层和保护层组成。线芯有单芯20通信电缆包括电信系统中的各种通信电缆、射频电缆、电话线及广播线等，如图6-12所示。1-铜线芯 1-铜线芯 1-铜线芯 2-聚氯乙烯绝缘 2-聚氯乙烯绝缘 2-聚氯乙烯绝缘 3-聚氯乙烯薄膜绕包 3-铜线编织 4-镀锡铜线编织 4-聚氯乙烯护套 5-聚氯乙烯护套 （a）广播电缆 （b）扁平电视电缆 （c）同轴射频电缆 图6-12 通信电缆种类通信电缆包括电信系统中的各种通信电缆、射频电缆、电话线及广播216.3.2 导线连接工艺导线连接工艺对于印制板外的元器件与元器件、元器件与印制板、印制板与印制板之间的电气连接基本上都采用导线与电缆连接的方式。在印制板上的“飞线”和有特殊要求的信号线等也采用导线或电缆进行连接。导线、电缆的连接通常通过焊接、压接、绕接等方式进行连接。现在也有采用软印制线代替导线进行连接。6.3.2 导线连接工艺对于印制板外的元器件与元器件、元器221导线的焊接（1）常用连接导线。在电子电路中常使用的导线有三类：单股导线、多股导线、屏蔽线。（2）导线的焊前处理。导线的焊接前要除去其末端的绝缘层，剥绝缘层可以用普通工具或专用工具。在工厂的大规模生产中使用专用机械给导线剥绝缘层，在检查和维修过程中，一般可用剥线钳或简易剥线器给导线剥绝缘层。1导线的焊接232压接与其他连接方法相比，压接有其特殊的优点：温度适应性强，耐高温也耐低温，连接机械强度高，无腐蚀，电气接触良好，在导线的连接中应用最多。压接通常是将导线压到接线端子中，在外力的作用下使端子变形挤压导线，形成紧密接触。3绕接绕接是将一端剥去绝缘皮的单股实心导线,插入绕接枪的导线槽中,打开开关后,绕接枪高速旋转,将导线绕到带棱角(棱形、方形或矩形)的接线柱上。与锡焊相比绕接可靠性高、无虚焊、假焊，接触电阻小，无污染，无腐蚀；无热损伤；成本低。最大的限制就是导线必须是单芯线，接线柱必须是带有棱角的特殊形状。2压接246.4.1 印制连接的特点印制连接的特点1印制电路板互连电子元器件和机电部件都有电接点，为了实现它们的电气连通，必须用导体将两个接点连接起来，在电子设备组装中，把两个分立接点之间的电气连通称为互连。电子设备必须按照电原理图互连，才能实现预定的功能。6.4.1 印制连接的特点1印制电路板互连252印制电路板的特点印制电路板具有以下特点：1）印制电路板可以实现电路中各个元器件的电气连接，代替复杂的布线，减少了传统方式下的连接工作量，降低了线路的差错率，减少了连接时间，简化了电子产品的装配、焊接、调试工作，降低了产品成本，提高了劳动生产率。2）布线密度高，缩小了整机体积，有利于电子产品的小型化。3）印制电路板具有良好的产品一致性，它可采用标准化设计，有利于提高电子产品的质量和可靠性，也有利于在生产过程中实现机械化和自动化。4）可以使整块经过装配调试的印制电路板作为一个备件，便于电子整机产品的的互换与维修。由于印制电路板具有以上优点，所以印制电路板在电子产品的生产制造中得到了广泛的应用。2印制电路板的特点266.4 印制连接技术印制连接技术 印制导线连接法是元器件间通过印制板的焊接盘把元器件焊接（固定）在印制板上，利用印制导线进行连接。目前，电子产品的大部分元器件都是采用这种连接方式进行连接。但对体积过大、质量过重以及有特殊要求的元器件，则不能采用这种方式，因为，印制板的支撑力有限、面积有限。为了受振动、冲击的影响，保证连接质量，对较大的元器件，有必要考虑固定措施。6.4 印制连接技术 印制导线连接法是元器件间通过印27 3印制电路板的焊接 印制电路板的焊接在整个电子产品制造中处于核心的地位，掌握印制板的焊接是至关重要的。可以按照下列方法进行操作。（1）对印制板和元器件进行检查。（2）对电路板焊接的注意事项。焊接印制板，除了要遵循锡焊要领外，还需特别注意：一般应选内热式2035W或调温式，烙铁的温度不超过300为宜。3印制电路板的焊接28 4印制电路板的对外连接 印制电路板对外的连接有多种形式，可根据整机结构要求而确定。一般采用以下两种方法。1）用导线互连 将需要对外连接点，先用印制导线引到印制电路板的一端，导线应从被焊点的背面穿入焊接孔，见图6-13。对于有特殊需要接（如高频高压）外导线时，应根据需要在合适的位置引出，不应与其它导线一起走线，以避免相互干扰。如图6-14为高频屏蔽导线的外接方法。图6-13 导线互联图 图6-14 高频导线的外连方法 4印制电路板的对外连接29 2）印制电路板接插式互连 （1）簧片式插头与插座，在印制电路板的一端制成插头，以便插入有接触簧片的插座中去，见图6-15。图6-15簧片式插头与插座 2）印制电路板接插式互连30 （2）针孔式插头与插座，在针孔式插头的两边设有固定孔与印制电路板固定.在插头上有90弯针，其一端与印制电路板接点焊接，另一端可插入插座内。见图6-16。（a）（b）图6-16 针孔式插头与插座 （2）针孔式插头与插座，在针孔式插头的两边设有固定孔与316.4.2 焊接的分类焊接的分类1概述焊接是金属连接的一种方法。利用加热、加压或其它手段，在两种金属的接触面，依靠原子或分子的相互扩散作用，形成一种新的牢固的结合，使这两种金属永久地连接在一起。这个过程就称之为焊接。利用焊接的方法进行连接而形成的接点，称为焊点。2焊接的分类焊接通常分为熔焊、钎焊和接触焊三类：6.4.2 焊接的分类1概述323锡焊的特点（1）焊料的熔点低，适用范围广。（2）易于形成焊点，焊接方法简便。（3）成本低廉、操作方便。（4）容易实现焊接自动化。4焊接的方法（1）手工焊接（2）机器焊接 浸焊 波峰焊 再流焊 3锡焊的特点336.4.3 焊接机理焊接机理锡焊必需将焊料、焊件同时加热到最佳焊接温度，然后不同金属表面相互浸润、扩散，最后形成多组织的结合层。了解锡焊这一基本原理，有助于理解焊接工艺的各种要求，并能尽快掌握手工焊接方法。1润湿作用润湿是焊接中的重要阶段，没有润湿，焊接就无法进行。任何液体和固体接触时，都会产生程度不同的润湿现象。在焊接时，溶融焊料会像任何液体那样，粘附在被焊金属表面，并能在金属表面充分漫流，这种现象就称为润湿。6.4.3 焊接机理锡焊必需将焊料、焊件同时加热到最佳焊接342扩散作用浸润是熔融焊料在被焊面上的扩散，在与润湿现象同时产生的还有熔融焊料与固体金属间的扩散现象（如同水洒在海绵上而不是洒在玻璃板上），即在金属与焊料的界面形成一层金属化合物，在正常条件下，金属原子在晶格中都以其平衡位置为中心进行着不停的热运动，这种运动随着温度升高，其频率和能量也逐步增加。当达到一定的温度时，某些原子就因具有足够的能量克服周围原子对它的束缚，脱离原来的位置，转移到其它晶格，这个现象就叫扩散。2扩散作用353结合层的凝固与结晶焊接后，由于焊料和焊件金属彼此扩散，所以两者交界面形成多种组织的结合层。在冷却时，界面层首先以适当的合金状态开始凝固，形成金属结晶。而后，结晶向未凝固的焊料方向生长，最后形成焊点。现以印制板上的焊点为例，说明焊点的结构。如图6-17所示。1-母材；2-镀层；3、6-结合层；4-焊料层；5-表面层；7-铜箔；8-基板图6-17 焊点剖面示意图3结合层的凝固与结晶364锡焊的必要条件 由锡焊机理很容易理解锡焊的必要条件。（1）被焊接金属材料应具有充分的可焊性。（2）被焊金属材料表面必须清洁。（3）焊接要有适当的温度。（4）焊接应有适当的时间。（5）焊剂使用得当。（6）焊料的成分和性能要符合焊接要求。4锡焊的必要条件 37例题螺装时弹簧垫圈应放在螺母与平垫圈之间沉头螺钉紧固后，其头部与被紧固表面允许略微偏低，但不应超过0.2mm铆接时铆钉的直径应大于铆接厚度的1/4不可拆卸的连接是铆接铆接时如果被连接件的厚度为10mm，则铆钉的直径为 18mm例题螺装时弹簧垫圈应放在螺母与平垫圈之间38