认识组装工艺

任务一　认识PCB组装工艺

任务描述

日常生活中所使用的电子产品，都是以基板为线路承载，完成电子元器件间的互联。在电子产品加工企业中，通常要通过不同的生产工艺来完成PCB组装，再加以检测和包装保护，成为人们日常看到的产品。通过本任务的学习，学生们将从宏观上认识PCB组装的各主要工艺。

任务分析

PCB：Printed Circuit Board，中文名称为印制电路板，又称印刷电路板、印刷线路板，是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气连接的载体。PCB组装工艺包括表面元件贴片（SMT）、插件元件组装（DIP）、产品电气性能测试（TEST）、产品包装（PACK）等几道主要工艺，下面将从PCB组装工艺划分以及环境需求等方面进行学习。

任务实施

活动一　PCB组装工艺的分类

在电子产品组装技术行业里，以电子元件组装于PCB上的方式不同，PCB组装技术分为表面贴片和双列式元件插件两种工艺。而在现实的工作中，企业为保障产品的组装品质和对电子产品进行有效的保护，除了将上述两种工艺称为组装技术外，又结合了测试和包装两种工艺，并将这四种工艺的组合称为PCB的组装工艺。这四种工艺的具体解释见表1-1。其中，SMT生产车间如图1-1所示，插件生产车间如图1-2所示，测试生产线如图1-3所示，包装生产线如图1-4所示。

表1-1

续表

图1-1

图1-2

图1-3

图1-4

活动二　走进PCB组装环境

PCB组装的生产设备是高精度的机电一体化设备，设备和工艺材料对环境的清洁度、空气温湿度都有严格的要求，让我们走进电子产品实际生产环境中看一看吧。

1.功率要符合设备要求

单相：AC220（220 V±10%，50/60 Hz）；

三相：AC380 V（220 V±10%，50/60 Hz）。如果达不到要求，需配置稳压电源，电源的功率要大于设备功耗的1倍以上。

2.温度

环境温度：（23±3）℃为最佳，一般为18～28℃。

3.空气湿度

空气相对湿度需为45%～70%。

4.工作环境

工作间保持清洁卫生，无尘土、无腐蚀性气体等。在空调环境下，要有一定的新风量。

5.防静电

生产设备必须良好接地，应采用三相五线接地法并独立接地。生产场所的地面、工作台垫、坐椅等均应符合防静电要求。

6.排风

再流焊和波峰焊设备都有排风要求。

7.照明

厂房内应有良好的照明条件，理想的照度为800～1 200 lx，至少不能低于300 lx。

活动三　做好工作环境的6S

为确保能高效而有序的生产，企业都会制定适合企业本身发展需求的相关管理制度，“6S”制度往往是制定的核心，见图1-5。

1.整理（Seiri）

定义：区分物品是否必要，现场只保留必需的物品。

图1-5

目的：a.改善和增加作业面积；b.现场无杂物，行道通畅，提高工作效率；c.减少磕碰的机会，保障安全，提高质量；d.消除管理上的混放、混料等差错事故；e.有利于减少库存量，节约资金；f.改变作风，提高工作情绪。

意义：把必要与不必要的人、事、物分开，再加以处理，对生产现场的现实摆放和停滞的各种物品进行分类，对于车间里各个工位或设备的前后、通道左右、厂房上下、工具箱内外以及车间的各个死角，都要彻底搜寻和清理，使得现场无不用之物。

2.整顿（Seiton）

定义：必需品依规定定位、定方法摆放整齐有序，标示明确（见图1-6）。

图1-6

目的：不浪费时间寻找物品，提高工作效率和产品质量，保障生产安全。

意义：把需要的人、事、物加以定量、定位。通过前一步整理后，对生产现场需要留下的物品进行科学合理的布置和摆放，以便用最快的速度取得所需之物，在最有效的规章、制度和最简洁的流程下完成作业。

要点：a.物品摆放要有固定的地点和区域，以便寻找；b.物品摆放地点要科学合理；c.物品摆放目视化，使定量装载的物品做到过目知数，摆放不同物品的区域采用不同的色彩和标记加以区别。

3.清扫（Seiso）

定义：清除现场内的脏污，清除作业区域的物料垃圾。

目的：保持现场干净、明亮。

意义：将工作场所的污垢去除使异常发生源很容易发现，是实施自主保养的第一步，主要是提高设备利用率。

要点：a.自己使用的物品，如设备、工具等，要自己清扫，不要依赖他人，不增加专门的清扫工。b.对设备的清扫着眼于对设备的维护保养，清扫设备要同设备的点检结合起来，清扫即点检。清扫设备要同时做设备的润滑工作，清扫也是保养。c.当清扫地面发现有飞屑和油水泄漏时，要查明原因，并采取措施加以改进。

4.清洁（Seiketsu）

定义：将整理、整顿、清扫实施的做法制度化、规范化，维持其成果。

目的：认真维护并坚持整理、整顿、清扫，使其保持最佳状态。

意义：通过对整理、整顿、清扫活动的坚持与深入，从而消除发生安全事故的根源。创造一个良好的工作环境，使职工能愉快地工作。

要点：a.车间环境不仅要整齐，而且要做到清洁卫生，保证工人身体健康，提高工人劳动热情。b.不仅物品要清洁，而且工人本身也要做到清洁，如工作服要清洁，仪表要整洁，及时理发、刮须、修指甲、洗澡等。c.工人不仅要做到形体上的清洁，而且要做到精神上的“清洁”，礼貌待人，尊重他人。d.要使环境不受污染，进一步消除浑浊的空气、粉尘、噪音和污染源，消灭职业病。

5.素养（Shitsuke）

定义：人人按章操作、依规行事，养成良好的习惯，每个人都成为有教养的人。

目的：提升“人的品质”，培养对任何工作都讲求认真的人。

意义：努力提高人员的自身修养，使人员养成严格遵守规章制度的习惯和作风，这是“6S”活动的核心。

6.安全（Safety）

定义：发现安全隐患并予以及时消除或争取有效预防措施。

目的：建立起安全生产的环境，所有的工作应建立在安全的前提下。

意义：保护人员物品不受侵害，创造无意外事故发生的作业现场。常见设备的安全标志如图1-7所示。

图1-7

活动四　ESD（Electro-Static Discharge，静电释放）防护

静电是一种客观存在的自然现象，产生的方式多种多样，如接触、摩擦、电器间感应等都可产生静电。静电的特点是长时间积聚、高电压、低电量、小电流和作用时间短等。静电有许多危害，在实际生产过程中常应该按以下方法作好防护措施。常见静电标志如图1-8所示。

图1-8

1.防静电地板/皮

防静电地板又称作耗散静电地板。当它接地或连接到任何较低电位点时，可使电荷耗散，表面阻抗须在10⁵～10¹⁰Ω。静电皮功能与静电地板相似，主要铺垫于设备表面或工作台面上，使产品隔离生产设备。防静电地板与防静电皮一样均需有导电装置，如图1-9所示。

图1-9

2.静电防护服

静电服（图1-10）是由专用的防静电洁净面料制作的，具有高效、永久的防静电、防尘性能，以及表面薄滑、织纹清晰的特点，要求表面阻抗应为10⁶～10¹¹Ω。

图1-10

3.防静电鞋

防静电鞋（图1-11）可以将静电从人体导向大地，从而消除人体静电，同时还可有效地抑制人员在无尘室中的走动所产生的灰尘。

图1-11

4.防静电手套

防静电手套（图1-12）能防止本身静电积聚而引起的伤害，并能有效防护人身产生的汗液对电子产品的氧化。其表面阻抗为10⁶～10⁹Ω，可以用于一次性操作，但不可重复清洗使用。

图1-12

5.防静电手环

防静电手环是由导电松紧带、活动按扣、弹簧PU线、保护电阻及插头或鳄鱼夹组成的，是用于释放人体所存留的静电，以起到保护人体作用的小型设备。它按结构分为双回路手腕带（图1-13）和单回路手腕带（图1-14）。

图1-13

图1-14

6.静电测试仪

静电测试仪是用来测试静电手环和静电皮（箱）等相关防静电材料表面阻抗是否良好的一种仪器。图1-15（a）为测试静电手环是否合格的专用仪器，上有“LOW”“GOOD”“HIGHT”3种不同颜色指示灯，测试时按图1-15（b）所示，“GOOD”绿灯亮表示静电手环为合格，其他均为不合格，需对静电手环进行检查和更换。图1-15（c）所示为检测静电皮等防静电材料表面阻抗是否达标的仪器。使用时如图1-15（d）所示，显示数据在材质表面阻抗要求范围内即为合格品。

图1-15

7.人体静电综合测试仪

人体静电综合测试仪（图1-16）主要用于防静电鞋、脚颈带和手腕带等的电阻值测试，分为单脚型、双脚型。

图1-16

8.其他防静电装置

随着电子产品性能越来越好，电子元件对静电也越来越敏感，因此在电子产品生产组装过程中，凡是与电子产品有直接接触的地方必须要求使用防静电材料或装置，具体如图1-17所示。

图1-17

9.常见的静电防护方式

在电子产品制造行业，静电是令人防不胜防的因素，光电子制造行业每年至少有上千亿美元的经济损失与静电有着密切联系，因此静电防护也是现代企业的重中之重。企业常用的静电防护方式如表1-2所示。

表1-2

续表

活动五　PCB组装的行业标准

PCB组装是集原材料及生产设备的设计、制造、组装于一体的综合性电子电路组装技术，在国际上有着专用的组织标准支持，常见的组织有ISO、lPC等，见表1-3和表1-4。

表1-3

表1-4

知识拓展

（1）“6S”起源

“6S”源于日本，是早期企业所使用的“5S”管理的升级，是指对生产现场中人员、机器、材料、方法、环境等生产要素进行有效的管理。“5S”是指整理（Seiri）、整顿（Seiton）、清扫（Seiso）、清洁（Seiketsu）、素养（Shitsuke）5个项目，因均是以“S”开头，所以简称“5S”。开展以整理、整顿、清扫、清洁和素养为内容的活动，简称为“5S”活动。根据企业进一步发展的需要，有的企业在5S的基础上增加了安全（Safety），形成了“6S”。6S具有以下意义：

●提升企业形象。工作场所干净而整洁，员工的工作热情可得到提高，忠实的顾客不断积累，企业的知名度不断提高，有利于提高企业声誉，扩大产品销路。

●提升员工品质意识。员工按要求生产，按规定使用，可尽早发现质量隐患，生产出优质的产品。

●减少浪费和库存量。降低设备的故障发生率，减少工件的寻找时间和等待时间，有利于降低成本，提高效率，缩短产品加工周期。

●提高效率，建立标准化。工作区域划分、物品摆放一目了然，有利于员工提高工作效率和创新的积极性。大家都按照规定执行任务，程序稳定。人们正确地执行已经规定了的事项，在任何岗位都能立即上岗作业，有力地推动了标准化工作的开展。

●人造环境，环境育人。员工通过对整理、整顿、清扫、清洁、修养的学习遵守，使自己成为一个有道德修养的公司人，整个公司的环境面貌也会随之改观，员工工作心情愉快，有归属感。

（2）其他标准化组织

●ISO（the International Organization for Standardization）：国际标准化组织。它是世界上最大的非政府性标准化专门机构，由130个国家的成员组成，在国际标准化中占主导地位。ISO的主要活动是制定国际标准，协调世界范围内的标准化工作，组织各成员国和技术委员会进行情报交流，以及与其他国际性组织进行合作，共同研究有关标准化问题。制定国际标准的工作通常由ISO的技术委员会完成。各成员团体如果对某技术委员会确立的项目感兴趣，均有权参加该委员会的工作。与ISO保持联系的各国际组织（官方的或非官方的）也可参加有关工作。而且在电工技术标准化方面，ISO与国际电工委员会（IEC）保持密切合作关系。随着国际贸易的发展，对国际标准的要求日益提高，ISO的作用也日趋扩大，世界上许多国家对ISO也更加重视。ISO 9000系列标准受到世界各国的普遍重视和欢迎，被很多国家采用，将其转化为本国的国家标准。随着现在人们对环境保护问题的日益重视，ISO 14000环境体系系列标准也逐渐被很多国家采用。

●IPC（the Institute of the Interconnecting and Packing Electronic Circuit）电子电路互连与封装协会。它由300多家电子设备与印制电路制造商以及原材料与生产设备供应商等组成，下设若干技术委员会。SMEMA（the Surface Mount Equipment Manufactures Association）表面贴装设备制造商联合会现在已经并入IPC。IPC还包括IPC设计者协会（主要是PWB印制电路板的设计者）、ITRI（Interconnection Technology Research Institute）互连技术研究会和SMC（Surface Mount Council）表面安装委员会。IPC的关键标准有：工艺IPCA-610，焊盘设计IPC-SM-782，潮湿敏感性组件IPC-SM-786，表面贴装胶粘剂IPC-SM-817，印制电路板接收准则IPC-A-600，电子组装的返工IPC-7711，印制电路板的修理和更改IPC-7722，术语和定义IPC-50。此外，还有一个测试方法手册IPC-TM-650，对推荐的所有测试方法进行了定义。IPC的其他标准涉及PCB的设计、组件贴装、焊接、可焊性、质量评估、组装工艺、可靠性、数量控制、返修及测试方法。

●IEC（International Electrotechnical Commission）：国际电工委员会。它成立于1906年，是世界上最早的非政府性国际电工标准化机构。IEC的宗旨是促进电工、电子领域中标准化及有关方面问题的国际合作，增进相互了解。

●ANSI（American National Standards Institute）：美国国家标准学会。它是非赢利性质的民间标准化团体，已经成为美国国家标准化中心，美国各界标准化活动都围绕它进行。通过它，政府有关系统和民间系统相互配合，起到了政府和民间标准化系统之间的桥梁作用。ANSI协调并指导美国全国的标准化活动，给标准制定、研究和使用单位以帮助，提供国内外标准化情报，同时又起着行政管理机关的作用。

●EIA（Electronic Industries Alliance）：美国电子工业协会。它创建于1924年，现在其成员已超过500名，代表美国2 000亿美元产值的电子工业制造商而成为纯服务性的全国贸易组织。EIA制定的有关元器件的标准（95版本）有：EIA-481、EIA-481-l（8 mm及12 mm带式包装）、EIA-481-2（16 mm及24 mm带式包装）和EIA-481-3（32 mm、44 mm及56 mm带式包装）。

●JEDEC（Joint Electron Device Engineering Council）：电子器件工程联合会。它是属于EIA的半导体工程标准化组织，其制定的标准覆盖了整个电子工业领域。JEDEC由EIA在1958年创建，当时只涉及分立半导体器件的标准化工作。1970年以后，其范围有所扩展，增加了集成电路部分。JEDEC有11个主要的委员会和许多分委员会，目前有300多家公司成员加入到JEDEC中，包括半导体组件和其他相关领域的制造商和用户。

●ASME（American Society of Mechanical Engineers）：美国机械工程师协会。ASME主要从事发展机械工程及其有关领域的科学技术，鼓励基础研究，促进学术交流，发展与其他工程学、协会的合作，开展标准化活动，制定机械规范和标准。

●ASTM（American Society for Testing and Materials）：美国材料与试验协会。ASTM主要致力于制定各种材料的性能和试验方法的标准。从1973年起，它扩大了业务范围，开始制定关于产品、系统和服务等领域的试验方法标准。标准包括：标准规格、试验方法、分类、定义、操作规程以及有关建议。

●IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers）：美国电气和电子工程师学会。IEEE的标准制定内容有：电气与电子设备、试验方法、元器件、符号、定义以及测试方法等。

学习评价