Основы электромонтажа

Основы электромонтажа

Учебно-методическое пособие

Федеральное государственное бюджетное  

образовательное учреждение высшего образования  

«Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана  

(национальный исследовательский университет)»

ISBN 978-5-7038-5233-0 

© МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2019
© Оформление. Издательство  
 
МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2019 

УДК 621.3.061+621.316.31 
ББК 34.96
 
О-75

Издание доступно в электронном виде по адресу

ebooks.bmstu.press/catalog/192/book2089.html

Факультет «Радиоэлектроника и лазерная техника»

Кафедра «Технологии приборостроения» 

Авторы:

Н.А. Ветрова, В.В. Назаров, К.П. Пчелинцев, М.С. Селезнева,  

Ю.О. Толокнов

Рекомендовано Научно-методическим советом  

МГТУ им. Н.Э. Баумана в качестве учебно-методического пособия 

О-75  
Основы электромонтажа : учебно-методическое пособие / 

[Н. А. Ветрова и др.]. — Москва : Издательство МГТУ им. 
Н. Э. Баумана, 2019. — 56, [4] с. : ил.

ISBN 978-5-7038-5233-0 
Представлены четыре лабораторные работы по дисциплине «Учеб
но-технологический практикум».

Для студентов 1-го курса МГТУ им. Н.Э. Баумана. 

УДК 621.3.061+621.316.31
ББК 34.96 

Предисловие

Настоящее учебно-методическое пособие соответствует учебной программе дисциплины «Учебно-технологический практикум». Данную дисциплину изучают согласно учебному плану 
МГТУ им. Н.Э. Баумана по направлениям подготовки (специальностям): 12.03.04 «Биотехнические системы и технологии», 
11.05.01 «Радиоэлектронные системы и комплексы», 12.05.01 
«Электронные и оптико-электронные приборы и системы специального назначения», 24.05.06 «Системы управления летательными аппаратами», 09.03.02 «Информационные системы и технологии», 11.03.03 «Конструирование и технология электронных 
средств», 12.03.02 «Оптотехника», 12.03.05 «Лазерная техника и 
лазерные технологии», 15.03.06 «Мехатроника и робототехника», 
28.03.02 «Наноинженерия», 27.03.05 «Инноватика».
Пособие включает четыре лабораторные работы. Каждая лабораторная работа рассчитана на выполнение в течение 4 аудиторных часов. 
В процессе лабораторных работ студенты получают базовые 
теоретические сведения о физико-механических основах образования паяных соединений, свойствах припоев и флюсов, а также 
о технологических основах формирования качественного паяного соединения, изучают оборудование, процессы подготовки поверхностей к пайке, методы контроля качества паяных изделий. 
При выполнении лабораторных работ студенты приобретают 
практические навыки базовых электромонтажных работ, а именно: пайки и лужения, навесного монтажа электрорадиоэлементов 
на монтажные и печатные платы, жгутового монтажа соединительных проводов.
Перед выполнением лабораторной работы студенты должны 
ознакомиться с теоретическим материалом и изучить правила 
безопасной работы в лаборатории при пайке паяльником и паяльной станцией.
По каждой лабораторной работе студенты составляют индивидуальные отчеты.
Формой промежуточной аттестации дисциплины является зачет в виде защиты лабораторных работ. Контрольные вопросы, 
приведенные в конце каждой лабораторной работы, помогают 
подготовиться к ее защите. 

Введение

Современный научно-технический прогресс невозможен без 
радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), которую широко используют как при планировании и управлении производством, так 
и в автоматизации производственных процессов, научных исследованиях.
В развитии РЭА можно выделить несколько этапов, на которых количественные изменения в технологии изготовления отдельных элементов РЭА вызвали качественные изменения в технологии сборки и монтажа радиоэлектронных приборов в целом.
На первом этапе основными элементами РЭА были резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, электровакуумные 
и позже полупроводниковые приборы. Все эти элементы изготовляли в виде конструктивно законченных деталей, укрепляемых на 
корпусе (шасси) прибора с использованием опорных приспособлений, а их выводы соединяли проводниками с помощью пайки. В дальнейшем этот вид монтажа получил название навесного 
монтажа.
На втором этапе, когда появился метод печатного монтажа, 
удалось уменьшить габариты РЭА и повысить ее надежность. 
Развитие метода печатного монтажа привело к появлению интегральных микросхем. В печатных платах сначала заменили проволочные проводники — пленочными, резисторы — прокладками 
из материала с большим удельным электрическим сопротивлением, конденсаторы — разрывами в пленочных проводниках, заполненными соответствующим диэлектриком. Такие платы с подпаянными к ним бескорпусными полупроводниковыми приборами 
получили название гибридных интегральных микросхем.
Появление на третьем этапе развития РЭА интегральных микросхем открыло перед радиоэлектроникой практически неограниченные возможности.
Развитие технологии изготовления интегральных схем шло 
по пути возрастания их сложности, увеличения числа элементов, 
степени интеграции. В результате этого появились сначала большие (БИС), а затем и сверхбольшие (СБИС) интегральные схемы. 
Следующим этапом развития РЭА стало создание схем на основе нанотехнологии, что позволило резко расширить возможности РЭА. 
Каждый новый этап развития технологии изготовления РЭА 
дополнял и обогащал ранее разработанную технологию, обеспе

чивая качественно новый уровень разработки, изготовления и 
эксплуатации аппаратуры. Поэтому наряду с интегральными микросхемами в новых разработках широко используют в качестве 
элементов РЭА корпусные транзисторы и электронные лампы. 
При выборе элементной базы и соответствующей ей технологии изготовления радиоэлектронного устройства необходимо 
учитывать достоинства и недостатки каждого поколения РЭА.
В основе критериев выбора той или иной технологии лежат 
такие характеристики радиоэлектронных устройств, как передаваемая мощность, диапазон используемых частот, быстродействие, требования к надежности, условия эксплуатации и др.
Цель настоящего учебно-методического пособия — формирование у студентов практических навыков изготовления и монтажа 
радиоэлектронных устройств.

Правила безопасности при работе паяльником 
и паяльной станцией в лаборатории

Перед проведением лабораторной работы необходимо изучить 
и выполнить следующие правила.

1. Включить систему вытяжной вентиляции и освещение рабочего места.

2. Соблюдать порядок включения приборов в сеть — электрокабель сначала подключить к прибору, а затем в сеть.

3. Не вставлять вилку в электророзетку мокрыми руками.
4. Не вытягивать за электрокабель вилку из розетки. 
5. Не пользоваться паяльником без специальной несгораемой 

подставки. 

6. Не использовать паяльник с поврежденной изоляцией 

электрокабеля. 

7. Не прикасаться к нагреваемой части паяльника.
8. Все паяльные работы проводить на деревянной подставке. 
9. При завершении работ паяльник или паяльную станцию 

отключить — вынуть вилку из розетки. 

Лабораторная работа № 1

ОСНОВЫ ПАЙКИ

Цель работы — получение практических навыков выполнения 
базовых технологических операций электромонтажа, а именно: 
пайки и лужения.

Краткие теоретические сведения

Монтаж — установка изделия или его составных частей на месте использования.
Электромонтаж — выполнение электрического соединения 
электрорадиоэлементов (ЭРЭ) или составных частей изделия, 
имеющих токоведущие элементы в радиоэлектронном устройстве.
В процессе электромонтажа при соединении электрических 
цепей или включении в них ЭРЭ (транзисторов, ламп, резисторов, конденсаторов, реле, выключателей, тумблеров, предохранителей и др.) для получения контактного соединения чаще всего 
применяют пайку.
Пайка — образование соединения с помощью расплава припоя, при котором создаются межатомные связи после нагрева соединяемых элементов деталей ниже температуры их плавления, 
смачивания их припоем, затекания припоя в зазор и последующей его кристаллизации.
Припой — материал для пайки и лужения с температурой 
плавления ниже температуры плавления паяемых материалов.
В табл. 1 приведены наиболее часто применяемые при электромонтаже марки припоев и области их применения. Пайка возможна только в том случае, если припой смачивает соединяемые 
детали. При хорошем смачивании происходит молекулярное взаимодействие жидкости с поверхностью твердого тела, если силы 
притяжения между атомами припоя и металла больше, чем между 
атомами внутри самого припоя. Если капля припоя не смачивает 
поверхность, то она имеет приблизительно сферическую форму 
(рис. 1, а). Сила сцепления припоя с поверхностью детали в этом 
случае очень мала, и капля припоя легко скатывается по уклону, 
не оставляя следов на поверхности. Капля смачивающего припоя 
в том же объеме имеет большую поверхность соприкосновения 
с поверхностью детали (рис. 1, б–г); сила ее сцепления значительная, и припой нельзя полностью удалить стряхиванием.

Таблица 1

Марки припоев и области их применения

Наименование  
и марка припоя

Температура 
плавления, 
°С
Область применения

Припой Sn—Ag—Cu
217
Пайка в приборостроении — экологически чистая и безвредная

Оловянно-свинцовый ПОС 18
277
Пайка деталей неответственного 
назначения из стали, меди, латуни

Оловянно-свинцовый ПОС 40
235
Лужение и пайка монтажных 
деталей, проводов

Оловянно-свинцовый ПОС 61
190
Ответственная электромонтажная пайка — для вторичных паек, 
расположенных рядом с пайками, 
выполненными более тугоплавкими припоями

Оловянно-свинцово-кадмиевый 
ПОСК 50

145
Пайка и лужение ответственных 
соединений, не допускающих 
местного перегрева (детали из керамики, стекла и т. д., покрытые 
серебром)

Сплав Розе (олово, 
свинец, висмут); 
сплав Вуда (олово, 
свинец, висмут, кадмий)

94

60,5

Применяют в тех случаях, когда 
требуется понижение температуры 
пайки ввиду опасности перегрева 
деталей, а также для вторичных 
паек

Рис. 1. Смачиваемость поверхности металла: 

а — отсутствие смачиваемости; б — полное смачивание;  
в — частичное смачивание; г — хорошее смачивание 

Важное свойство припоя — затекание в узкие зазоры под действием капиллярных сил. Затекание припоя в зазор — заполнение 
расплавленным припоем паяемого зазора.
При наличии загрязнений соединяемых поверхностей растекаемость припоя ухудшается и возможно образование несмачиваемых зон, что снижает качество пайки.
Подготовка поверхностей деталей, подлежащих пайке, заключается в удалении загрязнений, оксидных и жировых пленок. На 
смачиваемость (см. рис. 1) и растекаемость припоя существенное 
влияние оказывает форма шероховатостей поверхности. Если неровности образуют сеть пересекающихся канавок, то смачиваемость и растекаемость припоя будет усиливаться капиллярным 
действием канавок. 
Существуют механические и химические способы очистки поверхностей.
Способ очистки может оказать решающее влияние на качество пайки. Очистку с образованием пересекающихся канавок 
проводят с помощью наждачной шкурки (это дает лучший результат, чем травление). 
Как правило, соединяемые детали перед пайкой подвергают 
лужению. Лужение — покрытие поверхностей соединяемых деталей тонкой пленкой припоя. Горячее лужение выполняют паяльником, паяльной станцией или путем погружения в ванну с расплавленным припоем.
При лужении припой покрывает основной металл, поэтому 
при пайке луженых поверхностей соединение происходит при 
более низкой температуре.
Для устранения пленки оксидов с поверхностей металлов и 
припоя при пайке, а также для защиты поверхности металлов 
и припоя от оксидирования в процессе пайки и уменьшения сил 
поверхностного натяжения расплавленного припоя на границе металл — припой служат специальные материалы — флюсы. 
Правильный выбор флюса обеспечивает качественное соединение и существенно влияет на скорость пайки. Выбранный флюс 
должен растворять оксиды паяемых элементов, быть термически 
стабилен без испарения и разложения, проявлять химическую активность в заданном интервале температур.
Все флюсы можно подразделить на четыре группы:
1) активные или кислотные, применение которых при электрическом монтаже РЭА запрещено;
2) антикоррозионные;

3) бескислотные — на основе канифоли. Эта группа флюсов 

нашла наиболее широкое применение при электрическом монтаже. Остатки бескислотных флюсов легко удаляются спиртом. 
Такой флюс обладает низкой химической активностью, поэтому 
требует особо хорошей очистки соединяемых поверхностей от оксидных пленок перед пайкой;

4) активированные — на основе канифоли, имеющие в своем 

составе различные катализаторы (вещества, повышающие активность флюса).

Подготовленные поверхности покрывают флюсом непосред
ственно перед горячим лужением или пайкой.

Механизм действия флюса (рис. 2) заключается в том, что ок
сидные пленки металла и припоя под действием флюса растворяются, разрыхляются и всплывают на его поверхности. Вокруг 
очищенного металла образуется защитный слой флюса, препятствующий возникновению оксидных пленок. Жидкий припой 
замещает флюс и взаимодействует с основным металлом. Слой 
припоя постепенно увеличивается и при прекращении нагрева 
затвердевает. 

Марки флюсов и области их применения приведены в табл. 2.

Рис. 2. Схема зоны лужения с помо
щью жала паяльника: 

1 — жало паяльника; 2 — припой; 3 — сплав 
припоя с основным металлом; 4 — зона взаимодействия припоя с основным металлом; 
5 — флюс; 6 — растворенный оксид; 7 — оксид на поверхности основного металла; 8 — 

основной металл; 9 — газообразный флюс