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计算机印制板装配焊接技术的創新
2022/8/11 7:23:00 方荣清 计算机六十年

编者按:计算机进入第二代、第三代,使用印刷电路板之后,元器件的组装焊接就成为计算机组装的重要工序,从手工操作转为自动加工,我们应当尊重一心一意坚持创新的科技人员,尊重辛勤劳动的计算机组装人员。

行业习惯将电子元件和电路板装配连接称为“焊接”,依照材料热加工的学名却是“钎接”。本文仍用习惯说法“焊接”,要选用焊料(含铅的焊锡)、溶剂(松香、酒精),确定操作温度和时间。


      十五所的印制电路板生产线

上世纪60年代,我就在第15所参与了㓎焊和波峰焊,攻克了加工难关。浸焊,是对使用烙铁手工焊接的革新。将插有上百个元件涂抹了溶剂的电路板浸入锡锅中已熔化的焊锡,往返移动,几秒之后以仰角拉出,便实现了工件的整体焊接。浸焊的速度快,比手工用电烙铁快几十倍,质量更好。

印制板的元器件装配和浸焊,原来是将电阻、电容、晶体三极管装入印制板孔后,引线要弯曲90度,搭在焊盘上,剪断余下的引线,焊接后焊点园滑,好看;缺点是如果有虚焊检查不出来。另外元器件损坏了,即使是熟练的焊接工,也容易使焊盘脱离印制板。出现这种情况,这块印制板就报废了。


      浸焊锡锅


      浸焊夹具

对浸焊夹具有两个要求:1, 浸焊时錫不能流入装有元器件的一面;2,浸入锡锅后,夹具不能变形。

1963年15所成立十室(工艺室),主任王志俊点名把我从硬件室调到十室,要我搞浸焊。1960年,15所有3个人搞浸焊,约半年时间没有搞成。我接受任务后,遇到了很多困难,如:焊点拉尖,印制导线焊上錫,锡流到安装元器件的一面等等。首先将安装在电路板上的各种元器件引线一律改为直插,优点是,1、元器件损坏后便于拆除更换;2、焊接点引线露出焊点约半毫米,可以直接发现虚焊。经过约4个多月终於搞成功了。当时108甲机的印制板插件,全部採用浸焊。以后108乙机、丙机、115机、123机等机器的插件板,都采用浸焊。

五室的一位副主任坚决反对直插,专门找我要改回原来的弯腿,理由是焊点圆滑好看。我对他讲:如果元器件坏了,即使是熟练的焊接工,拆下时容易使焊盘掉下来,出现这种情况,印制板就报废。但他就是不同意直扦,要用弯腿,说是焊接后,焊点圆滑、好看。

直插得到陈力为总工程师的支持!最后,我们找到陈力为总工,陈总听后,立即讲:我同意方荣清的观点。就此,直插得以推行。1968年,8室的江锡全从美国带回来一块焊接好的印制板,我一看,元器件引线全部直扦,事实证明我的想法完全正确。

大约在1963年下半年,十院院长罗舜初将军,在十院工艺大会上讲话:十五所这项成绩(指浸焊),一定要向兄弟单位推广,兄弟单位要虚心向15所学习,做到包教包学。我和十室王主任参加了那次大会。

1964年有一百多个单位到15所参观浸焊,在大会上,有代表提问题,浸焊是怎么搞成的?没有人回答,因为我去湖南搞四请了。


       1964年我被评为三等功。

1968年我和15所其他2人,到南京、上海等地参观调研电视机、計算机、收音机等单位的印制板装配和焊接,发现他们在这方面很落后,全部都是电烙铁手工焊接。组装装配工艺也很落后。


      十五所的电装生产线

1975年我去科学院计算所搞数控鉆床协作,他们所另一个单位在搞印制板浸焊,一年多时间没有搞出来。他们了解到我是搞浸焊的,请我去指教,我一看,他们採用垂直往锡鍋里浸焊,再垂直拿起来,所有焊点全部拉尖,问题很严重。后来他们改为印制板焊接,在将印制板刚拿出锡面时,就快速、高频率,上下振动,想把拉出的锡尖振掉,结果还是全部拉尖。我很不客气的对他们三个人讲,你们搞的方法不对,如果一直这样搞下去,不管你们採取什么措施,永远也搞不成的!我建议他们搞波峰焊。后来听说又搞了三个多月,最后以失败告终。

浸焊的优点是焊接速度快,比用电烙铁快几十倍,质量更好。波峰焊的焊接速度更快,质量更好,减轻了大量的手工劳动。


    

      15所的浸焊工作总结,1965年在《无线电技术》刊载。


      浸焊锡锅示意图:  

3条箭头线说明如下:

箭头1,表示待焊的印制板刚浸入锡鍋,浸入时,印制板与锡面夾角约30度浸入,在錫的表面向左移动,时间约1秒;

箭头2,向右移动时间约1秒;然后是箭头3,向左移动时间半秒左右,沿錫面20~30夹角移出锡锅,然后立即用电扇吹,冷却之后才能取出,印制板浸焊时间2.5秒最好。这三个动作是连贯的,而且始终在锡面移动。印制板在錫面左右移动,可以使锡加速往元器件引线孔中渗透,焊接更牢固。一块印制板加上准备工作,约4~5分钟就焊好了。人工电烙铁焊要好几个小时,质量也没有浸焊好。用这种方法,工人可以坐着操作,而且锡锅尺寸较短。

如果不是这样,从箭头1开始一直往左,在錫面移2秒半左右,焊好后拿出来,有三大缺点:1,锡锅尺寸太長。2,焊接时腿要往前移动,在移动中,印制板可能会脱离錫面。3,焊接质量差。

关於波峰焊,1964年,我下乡搞四清。刚回到十室,室副主任对我讲:我们又搞出一台波峰焊机,还拍了电影,因为波焊速度更快,放在15所吃不饱,所领导决定支援了738厂,但是机器还有些问题,要我赶快去解决。我了解到我们组里的一位大学生,搞了3个多月还没有搞好。我没有休假,就去738厂开机观察,发现机械部份正常,问题出在电源开关和焊接部份,经过修改,一个星期就搞好了。这台波峰焊机,不但能焊印制板插件,还能焊磁芯体。

1971年,15所因搞运动上班很不正常,有一台計算机的磁芯体,好不容易发动群众穿好了磁芯板组装起来了,但没有人焊接。因为磁芯体有几万个接线点,焊点特密,焊接难度大,也伤眼睛。两个熟练工人轮换操作,顺利时也要工作几天。一般人操作不了,还会造成事故,前功尽弃。

领导对我说:基地要求我们提前把计算机送去,怎么办?

我回答使用波峰焊接,领导思考了约二分钟,提出二个问题:

1、磁芯体插針很密,焊接时,焊锡连成一片怎么办?

2、波峰焊时,去掉工件骨架改为磁芯体骨架,受热变形怎么办?

我立即到738厂,观察波峰焊机现在运行状态,发现没有变化,状态良好,我考虑磁芯体焊接和印制板插件焊接相比,它们的波峰距离不一样,焊接温度不一样,都需要精心调整。

 我将磁芯体经过一个多小时的波峰焊接,(包括准备工作在内)就焊好了。检查焊点焊得非常好,事先考虑的2个问题没有出现。我稍加修整,立即送到机房调试完全正常,终于提前把整机送到了基地。不过后来也没有人敢用波峰焊机焊接磁芯体,因为风险太大了。


      这是1964年738厂生产的DJS-1机的磁芯体,可见接线密密麻麻,焊接难度很大。 

从以上回忆可以得出结论:

1,15所的印制板插装和浸焊、波峰焊水平,领先全国十多年以上。

2,看了美国的插件板装配和焊接,15所1964年已达到美国1968年的水平。

3,我为15所和我国的计算机工艺事业作出了突出贡献。

方荣清简历:1934年3月出生,江苏省江阴市人,1956年考入南京无线电工业学校无线电机制造专业学习。1958年因国家急需转入计算机专业,1959年底毕业分配北京第十五研究所,搞晶体管计算机电装工艺。1963年调入新成立的十室(工艺室),1964年荣立三等功,1980年任印刷板装配焊接车间主任,1989年到测试部工作,1993年退休。

 
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