時(shí)間：2022-07-03 12:00:52
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關(guān)鍵詞：電子封裝,SiCp/Al,澆鑄滲透
1. 前言
SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料因其具有廣泛的、潛在的應(yīng)用價(jià)值，是在目前非連續(xù)增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料中研究較多，較為成熟的復(fù)合材料。SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料具有高比強(qiáng)度和比剛度、耐磨、耐疲勞、低熱膨脹系數(shù)、低密度、高熱導(dǎo)性、良好的尺寸穩(wěn)定性和高微屈服強(qiáng)度等優(yōu)異的力學(xué)和物理性能，被應(yīng)用到汽車、航天、軍事、電子和其他工業(yè)領(lǐng)域。從二十世紀(jì)八十年代初，世界各國(guó)開(kāi)始競(jìng)相研究開(kāi)發(fā)這種新型高性能材料。SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料正受到越來(lái)越廣泛的重視。
2. SiCp/Al復(fù)合材料在電子封裝中的應(yīng)用
隨著電子裝備的日益小型化、多功能化，LSI、VLSI不但集成度越來(lái)越高，而且基板上各類IC芯片的組裝數(shù)及組裝密度也越來(lái)越高(如MCM),也就是說(shuō)，功率密度(輸出功率／單位體積)越來(lái)越大。20世紀(jì)80年代末的功率密度為2．5W/cm 3 （40 W／in 3 )，而90年代己達(dá)6W／cm 3 (100 W／in 3 )以上。如何將產(chǎn)生的大量熱量散發(fā)出去，這是電子裝備在一定環(huán)境溫度條件下能長(zhǎng)期正常工作的保證，也是對(duì)電子裝備的可靠性要求。在這類功率電路的電參數(shù)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及熱設(shè)計(jì)三部分中，熱設(shè)計(jì)顯得更為重要。因?yàn)闊岷纳⒌暮脡闹苯佑绊懼娮友b備的電性能和結(jié)構(gòu)性能，甚至可引起重要電件能失效和結(jié)構(gòu)的破壞。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在電子產(chǎn)品失效中，由熱引起的失效所占比重最大，為55％。由此可見(jiàn)，解決好熱耗散是功率微電子封裝的關(guān)鍵。
為從根本上改進(jìn)產(chǎn)品的性能，全力研究和開(kāi)發(fā)具有高熱導(dǎo)及良好綜合性能的新型封裝材料顯得尤為重要。熱膨脹系數(shù)（CTE），導(dǎo)熱系數(shù)(TC)和密度是發(fā)展現(xiàn)代電子封裝材料所必須考慮的三大基本要素，只有能夠充分兼顧這三項(xiàng)要求，并具有合理的封裝工藝性能的材料才能適應(yīng)電子封裝技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的要求。而SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料則恰恰是既具有鋁基體優(yōu)良的導(dǎo)熱性又可在相當(dāng)廣的范圍內(nèi)與多種材料的CTE相匹配的復(fù)合材料。 [1 ～ 2]
對(duì)表1中列出的芯片材料 Si、GaAs 以及各種封裝材料的性能指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，不難看出，傳統(tǒng)的材料如Al、Cu、Invar合金、Kovar 合金、W/Cu 合金、Mo/Cu 合金等 ,不能滿足先進(jìn)電子封裝應(yīng)用中低膨脹、高導(dǎo)熱、低成本的嚴(yán)格要求。而Al 2 O 3 和BeO材料是廣為使用的電子封裝材料，但由于綜合性能、環(huán)保、成本等因素，已難以滿足功率微電子封裝的要求。SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料具有與Si、GaAs相匹配的熱膨脹系數(shù)(CTE)以及強(qiáng)度高、重量輕、工藝實(shí)施性好、成本較低等特點(diǎn)。
因此，既具有優(yōu)良的物理、機(jī)械性能，又具有容易加工、工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、適應(yīng)環(huán)保要求的新型微電子封裝材料——SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料——已能全面滿足高密度電子封裝技術(shù)的要求，成為最具有發(fā)展前景金屬基復(fù)合材料。
表1 常用封裝材料性能指標(biāo) [3]
材料 熱膨脹系數(shù) （10-6/K） 熱導(dǎo)率 （W/(m*K）) 密度 (g/cm3) Si 4.1 150 2.3 GaAs 5.8 39 5.3 Al2O3 6.5 20 3.9 BeO 6.7 250 2.9 AlN 4.5 250 2.9 Al 23 230 2.7 Cu 17 400 8.9 Steel（4140） 13.5 50 7.8 Mo 5.0 140 10.2 W 4.45 168 19.3 Kovar 5.9 17 8.3 Invar 1.6 10
本文以微電子專業(yè)人才培養(yǎng)為例，針對(duì)我校微電子專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)的建設(shè)，從微電子的需要來(lái)說(shuō)明其重要性，通過(guò)與企業(yè)聯(lián)合分析職業(yè)崗位的工作內(nèi)容、工作崗位、工作職業(yè)技能來(lái)合理開(kāi)設(shè)學(xué)校的相關(guān)課程，來(lái)培養(yǎng)專業(yè)性技術(shù)人才的學(xué)生[1]。
現(xiàn)狀與背景分析
國(guó)家的需求。微電子技術(shù)都是高科技、高風(fēng)險(xiǎn)、高投入、高利潤(rùn)的行業(yè)，而且是一個(gè)國(guó)家、地區(qū)科技、經(jīng)濟(jì)實(shí)力的反映，美國(guó)就是以集成電路設(shè)計(jì)、制造為核心的地區(qū)，讓美國(guó)擁有了世界上一流的計(jì)算機(jī)和IT核心技術(shù)，為此，中國(guó)于1998年下發(fā)了《鼓勵(lì)軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干政策》的18號(hào)文件，大力支持、鼓勵(lì)我國(guó)微電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
企業(yè)的需求。從2005年8月的西永微電子園的建立，北大方正FPC等十大項(xiàng)目的建設(shè)，200億資金的投入。到2015年4月8號(hào)，東方重慶8.5代新型半導(dǎo)體顯示器件及系統(tǒng)項(xiàng)目，在重慶兩江新區(qū)水土工業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)舉行產(chǎn)品投產(chǎn)暨客戶交付活動(dòng)。該項(xiàng)目總投資328億，為重慶近年來(lái)最大投資項(xiàng)目。如此浩大的產(chǎn)業(yè)發(fā)展，必將大量需求各階層微電子技術(shù)人才[2]。
高職學(xué)院自身的需求。近幾年，高職教育在改革和發(fā)展中取得許多可喜的成果。但是專業(yè)不對(duì)口，學(xué)生興趣缺乏，企業(yè)抱怨人才不足，應(yīng)屆畢業(yè)生的實(shí)踐技能不夠等相關(guān)問(wèn)題也成為我們教學(xué)的薄弱環(huán)節(jié)。基于職業(yè)崗位來(lái)分析，才能真正讓學(xué)生畢業(yè)更快的適應(yīng)工作環(huán)境，解決專業(yè)不對(duì)口問(wèn)題。
高職學(xué)生的需求。高職學(xué)生都期望通過(guò)學(xué)校專業(yè)課程學(xué)習(xí)，找到一份合適的工作。學(xué)生也在思考如何將專業(yè)知識(shí)轉(zhuǎn)化成專業(yè)能力，如何消化書(shū)本內(nèi)容。學(xué)生期望能學(xué)習(xí)在以后的工作崗位更實(shí)用的課程內(nèi)容。因此基于職業(yè)崗位分析構(gòu)建微電子專業(yè)課程，能更好的教學(xué)，讓學(xué)生明確的學(xué)習(xí)提升自己的能力，同時(shí)幫助學(xué)生就業(yè)，解決專業(yè)不對(duì)口等問(wèn)題。
研究?jī)?nèi)容、目標(biāo)、要解決的教學(xué)問(wèn)題
研究?jī)?nèi)容和目標(biāo)。通過(guò)往屆畢業(yè)學(xué)生的就業(yè)情況分析對(duì)應(yīng)的崗位，找出專業(yè)不對(duì)口，或者就業(yè)工作不影響的主要問(wèn)題。通過(guò)修改課程教學(xué)模式，提高學(xué)生興趣，激發(fā)主觀能動(dòng)性。通過(guò)調(diào)研會(huì)邀請(qǐng)重慶44所，24所，西南集成設(shè)計(jì)有限公司等從事微電子行業(yè)的公司，分析高職學(xué)生通過(guò)學(xué)生什么課程能快速適應(yīng)崗位，達(dá)到合理構(gòu)建微電子課程來(lái)使高職學(xué)生具有對(duì)應(yīng)的崗位能力，從而有效地培養(yǎng)微電子人才[3]。
要解決的教學(xué)問(wèn)題。激發(fā)學(xué)生對(duì)課程的興趣，提升主觀能動(dòng)性；學(xué)生不僅掌握對(duì)應(yīng)崗位的理論知識(shí)，也要有熟練對(duì)應(yīng)崗位的實(shí)際動(dòng)手能力；調(diào)研企業(yè)崗位，分析微電子集成電路設(shè)計(jì)課程的建設(shè)；調(diào)研全國(guó)高職微電子課程開(kāi)設(shè)，合理調(diào)整集成電路設(shè)計(jì)課程。
采取的分析方法
文獻(xiàn)研究法：利用網(wǎng)絡(luò)、報(bào)刊等媒介，搜集與課堂教學(xué)模式相關(guān)的專著、論文等文獻(xiàn)資料，掌握課堂教學(xué)模式研究，掌握相關(guān)理論知識(shí)和國(guó)內(nèi)外對(duì)課堂教學(xué)模式研究現(xiàn)狀。
企業(yè)調(diào)研法：派成員組去江蘇，上海，成都等微電子發(fā)達(dá)區(qū)域了解微電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)應(yīng)的崗位需求。在我校組織的微電子行業(yè)專家職業(yè)分析研討會(huì)，邀請(qǐng)重慶24所、44所、西南集成有限公司、鷹谷光電等行業(yè)專家從微電子高職學(xué)生崗位需要來(lái)分析，構(gòu)建微電子專業(yè)課程建設(shè)[4]。
實(shí)驗(yàn)教學(xué)法：用微課進(jìn)行微電子專業(yè)課程的建設(shè)，利用我校作為西南地區(qū)唯一的仿生產(chǎn)工藝線，以及封裝測(cè)試線，配套生動(dòng)形象來(lái)表達(dá)上課內(nèi)容。“校企合作，工學(xué)結(jié)合”，讓學(xué)生直接企業(yè)頂崗實(shí)習(xí)，驗(yàn)證微電子專業(yè)課程建設(shè)對(duì)應(yīng)崗位的合理性，優(yōu)化調(diào)整。通過(guò)微電子相關(guān)的職業(yè)技能大賽嵌入式比賽等等提升學(xué)生興趣，對(duì)應(yīng)的課程建設(shè)學(xué)習(xí)。
微電子專業(yè)課程建設(shè)
本校通過(guò)與微電子多個(gè)企業(yè)聯(lián)合分析，將微電子專業(yè)課程分成集成電路制造、集成電路設(shè)計(jì)、集成電路封裝、集成電路測(cè)試、半導(dǎo)體行業(yè)設(shè)備維護(hù)、半導(dǎo)體安全生產(chǎn)管理等相關(guān)方向，然后轉(zhuǎn)為為A、B、C三類課程，由最基礎(chǔ)的理論知識(shí)，如計(jì)算機(jī)使用，英語(yǔ)閱讀，電路分析，工具使用到專業(yè)性技能的操作和綜合職業(yè)技能的培養(yǎng)。
A類課程轉(zhuǎn)換分析表提供的職業(yè)需求信息為基礎(chǔ)，并依據(jù)課程的需要可補(bǔ)充相關(guān)理論知識(shí)信息，使課程具有理論知識(shí)的相對(duì)系統(tǒng)性和完整性。如分半導(dǎo)體器件物理，半導(dǎo)體集成電路，工程制圖，電子材料，SMT工藝等基礎(chǔ)課程。
B類課程的目的是培養(yǎng)基本技能。可以通過(guò)集成電路版圖設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)，集成電路生產(chǎn)工藝實(shí)訓(xùn)，集成電路封裝工藝實(shí)訓(xùn)，集成電路測(cè)試實(shí)訓(xùn)，自動(dòng)化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試實(shí)訓(xùn)等課程培養(yǎng)學(xué)生的基本技能。
C類課程的目的是培養(yǎng)綜合職業(yè)能力，也稱為綜合職業(yè)能力課程。通過(guò)學(xué)習(xí)集成電路制造工藝，半導(dǎo)體工廠設(shè)計(jì)與管理，集成電路封裝工藝，半導(dǎo)體工藝設(shè)備，集成電路的可靠性等相關(guān)課程來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的綜合職業(yè)能力，從工藝到測(cè)試，電路到自動(dòng)化的職業(yè)系統(tǒng)化培養(yǎng)。
關(guān)鍵詞：機(jī)電設(shè)備安裝；施工技術(shù)；改善要點(diǎn)
中圖分類號(hào)：TU74文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
一、常見(jiàn)技術(shù)問(wèn)題分析
(一)螺栓、螺母聯(lián)接。
螺栓、螺母聯(lián)接是機(jī)電行業(yè)不容忽視的重要裝配。聯(lián)接過(guò)緊時(shí)，螺栓在機(jī)械力與電磁力的長(zhǎng)期作用下容易產(chǎn)生金屬疲勞，發(fā)生剪切或螺牙滑絲等。聯(lián)接過(guò)松的情況，使部件之間的裝配松動(dòng)，引發(fā)事故。對(duì)于電氣工程傳導(dǎo)電流的螺栓、螺母聯(lián)接，不僅要注意其機(jī)械效應(yīng)，更應(yīng)注意其電熱效應(yīng)，壓接不緊，接觸電阻增大，通電時(shí)產(chǎn)生發(fā)熱一接觸面氧化一電阻增大的惡性循環(huán)，直至嚴(yán)重過(guò)熱，燒熔聯(lián)接處，造成接地短路、斷開(kāi)事故。對(duì)于一次設(shè)備及母線，聯(lián)接線的并溝線夾、T型線夾、設(shè)備線夾、接線相等都可能產(chǎn)生程度不同的事故。因此，重視謹(jǐn)慎螺栓、螺母聯(lián)接工作，對(duì)機(jī)電設(shè)備安裝工藝和整體工程具有重大意義。
(二)工藝操作。
A：1、泵：轉(zhuǎn)子不平衡，軸承間隙大，轉(zhuǎn)予和定子相磨擦，轉(zhuǎn)子與殼體同心度差等，這些都是機(jī)械方面的問(wèn)題；2、電機(jī)：轉(zhuǎn)子不平衡，軸承間隙大，轉(zhuǎn)子和定子氣隙不均勻；3、操作：主要是工藝操作參數(shù)偏離泵的額定參數(shù)太多，引起泵的運(yùn)行不平穩(wěn)，例如：出口閥控制的流量太小引起的震動(dòng)等，這要求工藝盡量接近泵的額定參數(shù)進(jìn)行操作。
B:1、泵：軸承損壞，轉(zhuǎn)子與殼體相磨擦，泵內(nèi)有異物等；2、電機(jī)：功率偏小，過(guò)載電流整定偏小，線路電阻偏高，電源缺相等；3、工藝操作：所送介質(zhì)超過(guò)泵的設(shè)計(jì)能力，如密度大、粘度高、需求量高等。
(三)設(shè)備裝配。
筆者結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)電氣設(shè)備裝配工作提出幾點(diǎn)問(wèn)題：l、斷路器弧觸指及觸頭裝配不正確，插入行程、接觸壓力、同期性、分合閘速度達(dá)不到要求，將使觸頭過(guò)熱、熄弧時(shí)間延民，導(dǎo)致絕緣介質(zhì)分解，壓力驟增，引發(fā)斷路器爆炸事故；2、電流互感器因安裝檢修不慎，使一次繞組開(kāi)路，將產(chǎn)生很高的過(guò)電壓，危及人身與設(shè)備安全；3、安裝隔離開(kāi)關(guān)時(shí)動(dòng)、靜觸頭的接觸壓力與接觸面積不夠或操作不當(dāng)，可能導(dǎo)致接觸面的電熱氧化，觸電阻增大，灼傷、燒蝕觸頭，造成事故；4、有載調(diào)壓裝置的調(diào)節(jié)裝置機(jī)構(gòu)裝配錯(cuò)誤，或裝配時(shí)不慎掉人雜物，卡住機(jī)構(gòu)，也將發(fā)生程度不同的事故；5、主變壓器絕緣破壞或擊穿。在安裝主變吊芯和高壓管等主要工作時(shí)，不慎掉入雜物(如螺帽、鑰匙等，這些情況在工程實(shí)踐中并不罕見(jiàn))，器身、套管內(nèi)排水不徹底，密封裝置安裝錯(cuò)誤，或者在安裝中損壞，都會(huì)使主變絕緣強(qiáng)度大為降低，可能導(dǎo)致局部絕緣破壞或擊穿，造成惡性事故。在機(jī)電安裝實(shí)踐中，望多注意，確保施工安全、順利完成工作。
二、提升機(jī)電設(shè)備安裝工藝技術(shù)的相關(guān)策略
(一)施工組織設(shè)計(jì)及設(shè)備、設(shè)施選擇。施工組織設(shè)計(jì)和設(shè)備、設(shè)施選擇是經(jīng)有關(guān)科技人員共同研究商定的，通過(guò)技術(shù)算和驗(yàn)算，既有其使用價(jià)值，又可保證良好的經(jīng)濟(jì)效益，不要隨便更改選用設(shè)備，否則會(huì)影響基礎(chǔ)工作的進(jìn)展。
(二)按預(yù)定計(jì)劃開(kāi)展工作。一個(gè)安裝工程的計(jì)劃排隊(duì)是經(jīng)過(guò)多方面的考慮，經(jīng)過(guò)技術(shù)論證排出的，是有科學(xué)根據(jù)并有一定指導(dǎo)性的，不要隨便改動(dòng)，以免造成背工窩工，工程進(jìn)度連續(xù)不上。
(三)對(duì)安裝工作必須總體布置、統(tǒng)一安排。對(duì)大型安裝工程來(lái)說(shuō)，由于設(shè)備多，安裝環(huán)節(jié)多，施工隊(duì)中必須有一個(gè)統(tǒng)一指揮的機(jī)電隊(duì)長(zhǎng)(或項(xiàng)目副經(jīng)理)對(duì)各項(xiàng)工作進(jìn)行協(xié)調(diào)處理，集思廣益，多征求職工的工作意見(jiàn)。因此對(duì)每一項(xiàng)安裝都必須有總體布置，做到統(tǒng)一安排。作為管理人員對(duì)各項(xiàng)安裝要了如指掌，對(duì)下一步該干什么、怎么干、缺什么材料和配備件，還存在什么問(wèn)題等都要心中有數(shù)，該提前做的準(zhǔn)備工作，必須提前到位，這樣才不至于在安裝工作中造成停工待料的被動(dòng)局面。
(四)安裝工作要有主有次，秩序有條不紊。要想達(dá)到短期開(kāi)工之目的，安裝工作必須有主有次，分輕重緩急。一個(gè)工程具備開(kāi)工條件，首先得有電源，其次要有動(dòng)力源，有捉升裝得(包括井架、提升絞車)。只有對(duì)安裝變電所、壓風(fēng)機(jī)，井架、提升絞車工作有一個(gè)合理的安排，有計(jì)劃有目的地進(jìn)行安裝工作，才能達(dá)到事半功倍之效果。
(五)按設(shè)計(jì)技術(shù)要求施工。每一種設(shè)備的安裝，是經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)部門的計(jì)算設(shè)計(jì)出來(lái)的，都有很嚴(yán)格的技術(shù)要求，只有按設(shè)計(jì)技術(shù)要求施工，才能減少不必要的時(shí)間流失和材料消耗。按要求施工，才能保證質(zhì)量，保證安全。
(六)按常規(guī)安裝方式對(duì)設(shè)備進(jìn)行安裝。切不可一層安裝完后不進(jìn)行初操平找正，整體安裝完后不精確操平找正，連接部位缺件，就二次灌灰，給上層安裝工作帶來(lái)困難，造成不好安、對(duì)不上、穿不上螺栓等尾工量多的現(xiàn)象，結(jié)果造成安裝質(zhì)量低，不合乎安裝質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。每種設(shè)備的安裝，都有一定的作業(yè)方式和工作順序，不能急于求成，工序顛倒。例如：井架安裝，常規(guī)作業(yè)方法是一層組裝起后，進(jìn)行初操平找正，然后逐層安裝。井架安裝完后，各連接部位必須一條不少地穿上螺栓，擰緊所有連接螺栓，進(jìn)行整體操平找正。最后才是井架四腳二次灌灰。
(七)機(jī)電工人整體素質(zhì)的提高對(duì)機(jī)電安裝工程的意義。機(jī)電工在安裝時(shí)，必須經(jīng)過(guò)崗前培訓(xùn)，掌握一般安裝知識(shí)，熟知安裝標(biāo)準(zhǔn)，該找平的必須找平，該連接的部位螺栓必須一條不少，該穿地腳螺栓的部位必須一條不少：電工在設(shè)備供配電上應(yīng)做到按規(guī)程規(guī)范接電，對(duì)供電設(shè)備開(kāi)關(guān)、控制盤(pán)應(yīng)做到提前檢修，接好電后必須對(duì)設(shè)備進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)。這樣，安裝工藝才能做的又快又好。由此可見(jiàn)，提高機(jī)電工人素質(zhì)，在機(jī)電設(shè)備安裝工程中具有重要作用。
三、通電調(diào)試及注意事項(xiàng)
筆者摸索出調(diào)試過(guò)程需要注意的事項(xiàng)：(一)要以“安全第一”為準(zhǔn)則。包括人身安個(gè)和設(shè)符安全。不能急于求成而忽視安全的重要性。所有配電屏、柜和設(shè)備的送(受)由必須嚴(yán)格按規(guī)程操作，實(shí)行“送(受)電令”制度。送電單位由專人負(fù)責(zé)、統(tǒng)籌安排：不論足送電還足受電，都要在雙方監(jiān)理的監(jiān)督下完成；(二)必須遵循“五先五后”原則。先單機(jī)后聯(lián)調(diào)；先手動(dòng)后自動(dòng)；先就地后遠(yuǎn)方(遙控)；先載后負(fù)載；先點(diǎn)動(dòng)后聯(lián)動(dòng)；(三)形成有關(guān)工程調(diào)試數(shù)據(jù)資料。要求施工單位提交的資料真實(shí)、準(zhǔn)確、完整。有的監(jiān)理人員只是用巡視的方法簡(jiǎn)單地介入調(diào)試過(guò)程，不熟悉調(diào)試情況和調(diào)試結(jié)果，對(duì)調(diào)試資料中的數(shù)據(jù)持懷疑態(tài)度，往往不及時(shí)簽署或要求重新安排調(diào)試，造成資料延遲、失真或浪費(fèi)人力、物力，也不能體現(xiàn)監(jiān)理在關(guān)鍵工序的旁站監(jiān)理作用。總之，工程實(shí)體安裝完畢，必須清潔場(chǎng)地經(jīng)過(guò)仔細(xì)的檢查和準(zhǔn)備后進(jìn)行調(diào)試工作。
四、竣工驗(yàn)收檢查工作
施工承包單位在工程具備竣工驗(yàn)收條件時(shí)，應(yīng)在自評(píng)、自查工作完成后，向項(xiàng)目監(jiān)理部提交竣工驗(yàn)收?qǐng)?bào)驗(yàn)單及竣工報(bào)告；總監(jiān)理工程師組織各專業(yè)監(jiān)理工程師對(duì)工程竣工資料及工程實(shí)體質(zhì)量完成情況進(jìn)行預(yù)驗(yàn)收對(duì)檢查出的問(wèn)題，督促施工單位及時(shí)整改，經(jīng)項(xiàng)目監(jiān)理部對(duì)竣工資料和工程實(shí)體全面檢查、驗(yàn)收合格后，由總監(jiān)理工程師簽署工程竣工報(bào)驗(yàn)單，并內(nèi)建設(shè)單位提出資料評(píng)估報(bào)告。對(duì)一些竣工驗(yàn)收后工程移交前未來(lái)得及完成整改的問(wèn)題，可征得安裝單位的同意，做甩項(xiàng)處理，在監(jiān)理的督促和跟蹤下可以在工程移交后繼續(xù)完善。
參考文獻(xiàn)：
關(guān)鍵詞：X射線檢測(cè)；線路板；球柵陣列封裝；電路組裝
X-ray Inspection Technology of Electronics Assembly
XIANFei
（Fiberhome Telecommunication Technologies Co., Ltd, Wuhan 430074,China）
Abstract: The rapid development of high density packaging technology has already bring up the new challenge to testing technology. For replying challenge, the new testing technology continuously appears, X-ray inspection is one of them, it can be used to control quality of BGA soldering and assembly. This paper simply introduces the theory of automatic X-ray inspection, the development of it is also mentioned.
Key words: X-ray Inspection; PCB; BGA; Electronics Assembly
隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，封裝的小型化和組裝的高密度化以及各種新型封裝技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，對(duì)電路組裝質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。于是對(duì)檢查的方法和技術(shù)提出了更高的要求。為滿足這一要求，新的檢測(cè)技術(shù)不斷出現(xiàn)，自動(dòng)X射線（X-ray）檢測(cè)技術(shù)就是這其中的典型代表。它不僅可對(duì)不可見(jiàn)焊點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，如球柵陣列封裝（Ball Grid Array，BGA）等，還可對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行定性、定量分析，以便及早發(fā)現(xiàn)故障。本文將簡(jiǎn)要介紹X射線檢測(cè)技術(shù)的原理，以供參考。
1測(cè)試技術(shù)的種類
目前在電子組裝測(cè)試領(lǐng)域中使用的測(cè)試技術(shù)種類繁多，常用的有人工目檢（Manual visual inspection ，MVI）、在線測(cè)試（In-circuit testing，ICT）、自動(dòng)光學(xué)測(cè)試（Automatic Optical Inspection，AOI）、自動(dòng)X射線測(cè)試（Automatic X-ray Inspection，AXI）、功能測(cè)試（Functional Tester，F(xiàn)T）等。這些檢測(cè)方式都有各自的優(yōu)點(diǎn)和不足之處。
（1）人工目檢是一種用肉眼檢察的方法。其檢測(cè)范圍有限，只能檢察器件漏裝、方向極性、型號(hào)正誤、橋連以及部分虛焊。由于人工目檢易受人的主客觀因素的影響，具有很高的不穩(wěn)定性。在處理0603、0402和細(xì)間距芯片時(shí)人工目檢更加困難，特別是當(dāng)BGA器件大量采用時(shí)，對(duì)其焊接質(zhì)量的檢查，人工目檢幾乎無(wú)能為力。
（2）飛針測(cè)試是一種機(jī)器檢查方式。它是以兩根探針對(duì)器件加電的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)的，能夠檢測(cè)器件失效、元件性能不良等缺陷。這種測(cè)試方式對(duì)插裝PCB和采用0805以上尺寸器件貼裝的密度不高的PCB比較適用。但是器件的小型化和產(chǎn)品的高密度化使這種檢測(cè)方式的不足表現(xiàn)明顯。對(duì)于0402級(jí)的器件由于焊點(diǎn)的面積較小探針已無(wú)法準(zhǔn)確連接。特別是高密度的消費(fèi)類電子產(chǎn)品，如手機(jī)，探針會(huì)無(wú)法接觸到焊點(diǎn)。此外其對(duì)采用并聯(lián)電容，電阻等電連接方式的PCB也不能準(zhǔn)確測(cè)量。所以隨著產(chǎn)品的高密度化和器件的小型化，飛針測(cè)試在實(shí)際檢測(cè)工作中的使用量也越來(lái)越少。
（3）ICT針床測(cè)試是一種廣泛使用的測(cè)試技術(shù)。其優(yōu)點(diǎn)是測(cè)試速度快，適合于單一品種大批量的產(chǎn)品。但是隨著產(chǎn)品品種的豐富和組裝密度的提高以及新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期的縮短，其局限性也越發(fā)明顯。其缺點(diǎn)主要表現(xiàn)為以下幾方面：需要專門設(shè)計(jì)測(cè)試點(diǎn)和測(cè)試模具，制造周期長(zhǎng)，價(jià)格貴，編程時(shí)間長(zhǎng)；器件小型化帶來(lái)的測(cè)試?yán)щy和測(cè)試不準(zhǔn)確；PCB進(jìn)行設(shè)計(jì)更改后，原測(cè)試模具將無(wú)法使用。
（4）自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)（AOI）是近幾年興起的一種檢測(cè)方法。它是通過(guò)CCD照相的方式獲得器件或PCB的圖像，然后經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)的處理和分析比較來(lái)判斷缺陷和故障。其優(yōu)點(diǎn)是檢測(cè)速度快，編程時(shí)間較短，可以放到生產(chǎn)線中的不同位置，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障和缺陷，使生產(chǎn)、檢測(cè)和二為一。可縮短發(fā)現(xiàn)故障和缺陷的時(shí)間，及時(shí)找出故障和缺陷的成因。因此它是目前采用得比較多的一種檢測(cè)手段。但AOI系統(tǒng)也存在不足，如不能檢測(cè)電路錯(cuò)誤，同時(shí)對(duì)不可見(jiàn)焊點(diǎn)的檢測(cè)也無(wú)能為力。
（5）功能測(cè)試。ICT能夠有效地查找在SMT組裝過(guò)程中發(fā)生的各種缺陷和故障，但是它不能夠評(píng)估整個(gè)線路板所組成的系統(tǒng)在時(shí)鐘速度時(shí)的性能。而功能測(cè)試就可以測(cè)試整個(gè)系統(tǒng)是否能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)，它將線路板上的被測(cè)單元作為一個(gè)功能體，對(duì)其提供輸入信號(hào)，按照功能體的設(shè)計(jì)要求檢測(cè)輸出信號(hào)。這種測(cè)試是為了檢測(cè)線路板能否按照設(shè)計(jì)要求正常工作。所以功能測(cè)試最簡(jiǎn)單的方法，是將組裝好的某電子設(shè)備上的專用線路板連接到該設(shè)備的適當(dāng)電路上，然后加電壓，如果設(shè)備正常工作，就表明線路板合格。這種方法簡(jiǎn)單、投資少，但不能自動(dòng)診斷故障。
2自動(dòng)X射線檢查技術(shù)
根據(jù)對(duì)各種檢測(cè)技術(shù)和設(shè)備的了解，自動(dòng)X射線檢查（Automatic X-ray Inspection，AXI）技術(shù)與上述幾種檢測(cè)技術(shù)相比具有更多的優(yōu)點(diǎn)。它可使我們的檢測(cè)系統(tǒng)得到較高的提升，為我們提高“一次通過(guò)率”和爭(zhēng)取“零缺陷”的目標(biāo)，提供一種有效檢測(cè)手段。
2.1 AXI檢測(cè)原理
AXI是近幾年才興起的一種新型測(cè)試技術(shù)（見(jiàn)圖1）。當(dāng)組裝好的線路板（PCBA）沿導(dǎo)軌進(jìn)入機(jī)器內(nèi)部后，位于線路板上方有一X射線發(fā)射管，其發(fā)射的X射線穿過(guò)線路板后被置于下方的探測(cè)器（一般為攝像機(jī)）接受，由于焊點(diǎn)中含有可以大量吸收X射線的鉛，因此與穿過(guò)玻璃纖維、銅、硅等其它材料的X射線相比，照射在焊點(diǎn)上的X射線被大量吸收，而呈黑點(diǎn)產(chǎn)生良好圖像（如圖2所示），使得對(duì)焊點(diǎn)的分析變得相當(dāng)直觀，故簡(jiǎn)單的圖像分析算法便可自動(dòng)且可靠地檢驗(yàn)焊點(diǎn)缺陷。
2.2AXI檢測(cè)的特點(diǎn)
（1）對(duì)工藝缺陷的覆蓋率高達(dá)97%。可檢查的缺陷包括：虛焊、橋連、立碑、焊料不足、氣孔、器件漏裝等等。尤其是X射線對(duì)BGA、CSP等焊點(diǎn)隱藏器件也可檢查。
（2）較高的測(cè)試覆蓋度。可以對(duì)肉眼和在線測(cè)試檢查不到的地方進(jìn)行檢查。比如PCBA被判斷故障，懷疑是PCB內(nèi)層走線斷裂，X射線可以很快的進(jìn)行檢查。
（3）測(cè)試的準(zhǔn)備時(shí)間大大縮短。
（4）能觀察到其他測(cè)試手段無(wú)法可靠探測(cè)到的缺陷，比如：虛焊、空氣孔和成型不良等。
（5）對(duì)雙面板和多層板只需一次檢查（帶分層功能）。
（6）提供相關(guān)測(cè)量信息，用來(lái)對(duì)生產(chǎn)工藝過(guò)程進(jìn)行評(píng)估。如焊膏厚度、焊點(diǎn)下的焊錫量等。
2.3 AXI檢測(cè)設(shè)備
近幾年AXI檢測(cè)設(shè)備有了較快的發(fā)展，已從過(guò)去的2D檢測(cè)發(fā)展到3D檢測(cè)，具有SPC統(tǒng)計(jì)控制功能，能夠與裝配設(shè)備相連，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控裝配質(zhì)量。目前的3D檢測(cè)設(shè)備按分層功能區(qū)分有兩大類。
2.3.1 不帶分層功能
這類設(shè)備是通過(guò)機(jī)器手對(duì)PCBA進(jìn)行多角度的旋轉(zhuǎn)，形成不同角度的圖像，然后由計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行合成處理和分析，來(lái)判斷缺陷。圖3是一張傾斜拍攝的BGA照片，其中正常的焊點(diǎn)為圓柱型，開(kāi)焊焊點(diǎn)為圓型。
2.3.2具有分層功能
計(jì)算機(jī)分層掃描技術(shù)可以提供傳統(tǒng)X射線成像技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的二維切面或三維立體表現(xiàn)圖，并且避免了影像重疊、混淆真實(shí)缺陷的現(xiàn)象，可清楚的展示被測(cè)物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提高識(shí)別物體內(nèi)部缺陷的能力，更準(zhǔn)確的識(shí)別物體內(nèi)部缺陷的位置。這類設(shè)備有兩種成像方式：
（1）X光管發(fā)射X光束并精確聚焦到被測(cè)物體的某層，被測(cè)物體置于一可旋轉(zhuǎn)的平臺(tái)上，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的高速旋轉(zhuǎn)使焦面上的圖像清晰的呈現(xiàn)在接收器上，再由CCD照相機(jī)將圖像信號(hào)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，交給計(jì)算機(jī)處理和分析，如圖4。
（2）這種方式是將X光束精確聚焦到PCB的某一層上，然后圖像由一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的接收面接收，由于接收面高速旋轉(zhuǎn)使處在焦點(diǎn)上的圖像清晰，而不在焦點(diǎn)上的圖像則被消除，如圖5。如此得到各個(gè)不同層面的圖像，再通過(guò)計(jì)算機(jī)的合成、分析就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多層板和焊點(diǎn)結(jié)構(gòu)的檢查，如圖6。
3結(jié)束語(yǔ)
X射線檢測(cè)技術(shù)為SMT生產(chǎn)檢測(cè)手段帶來(lái)了新的變革，可以說(shuō)它是目前那些渴望進(jìn)一步提高生產(chǎn)工藝水平，提高生產(chǎn)質(zhì)量，并將及時(shí)發(fā)現(xiàn)電路組裝故障作為解決突破口的生產(chǎn)廠家的最佳選擇。隨著SMT器件的發(fā)展趨勢(shì)，其他裝配故障檢測(cè)手段由于其局限性而寸步難行，X射線自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備將成為SMT生產(chǎn)設(shè)備的新焦點(diǎn)并在SMT生產(chǎn)領(lǐng)域中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：運(yùn)梁車；懸掛；銷軸；故障分析；改進(jìn)
TJ900 type was introduced: the use of the transporting girder vehicle condition, in view of the hydraulic suspension pin failure occur in use process, the bearings appeared repeatedly damaged, seriously affected the production operation. In this paper, the fault analysis and solving method is discussed.
Keywords: transporting girder vehicle, suspension, pin shaft, failure analysis and improvement
中圖分類號(hào)：TH133.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095-2104(2013)
TJ900型運(yùn)梁車可適用于20m、24m、32m整孔混凝土箱梁的運(yùn)輸與喂梁，能夠把混凝土箱梁從預(yù)制場(chǎng)地通過(guò)便道，路基，橋梁（包括鋼結(jié)構(gòu)連續(xù)梁、鋼混結(jié)合連續(xù)梁等）運(yùn)至架梁工位，配合架橋機(jī)完成相應(yīng)的架梁作業(yè)。
900型運(yùn)梁車在設(shè)計(jì)時(shí)，為了液壓懸掛支撐升降、調(diào)平；轉(zhuǎn)向架平衡油缸伸縮選用了GEG80ET--2RS型關(guān)節(jié)軸承。這種軸承具有有較大的載荷能力和抗沖擊能力，并具有抗腐蝕、耐磨損、自調(diào)心、好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，運(yùn)梁車投入使用初期效果很好。然而，在使用一年后，該軸承出現(xiàn)了多次損壞，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)作業(yè)。本文就故障的分析及解決方法介紹如下：一 故障現(xiàn)象
運(yùn)梁車在重載變幅動(dòng)作時(shí),轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)發(fā)出刺耳的嘯叫聲音，平衡臂箱體伴隨抖動(dòng)和共鳴。經(jīng)過(guò)公司機(jī)備部和生產(chǎn)廠家技術(shù)人員的共同檢查確認(rèn)，聲音是從臂架關(guān)節(jié)軸承處發(fā)出。經(jīng)初步分析，大家認(rèn)為聲音是關(guān)節(jié)軸承不良、劑不合適造成干磨而引起的。
二 原因分析
大多數(shù)軸承損壞的原因除不良外，還包括承載能力不足超負(fù)荷等外界因素。為此從這幾個(gè)方面進(jìn)行了分析： （1）、超負(fù)荷：經(jīng)過(guò)了解，該關(guān)節(jié)軸承部位所承擔(dān)的最大荷載沒(méi)有超過(guò)該軸承額定承載能力。由此可確定，該軸承的損壞與負(fù)載過(guò)大無(wú)關(guān)； （2）、非正常沖擊或管理不到位：該運(yùn)梁車開(kāi)始使用至軸承損壞過(guò)程中，期間沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)可能導(dǎo)致軸承損壞的因素，如非正常沖擊或長(zhǎng)時(shí)間不予等情況。由此可以確定，并非意外因素或管理不到位造成軸承損壞； （3）、情況：運(yùn)梁車的系統(tǒng)采用的是干油系統(tǒng)。 （4）、由于施工環(huán)境惡劣，經(jīng)常在路基橋面運(yùn)轉(zhuǎn)，灰塵多，液壓懸掛軸承處積累很多灰塵，灰塵或即使肉眼看不見(jiàn)的微小灰塵進(jìn)入軸承，也會(huì)增加軸承的磨損，振動(dòng)和噪聲。
從軸承損壞現(xiàn)象和系統(tǒng)、進(jìn)入灰塵情況分析，可確定主要原因是不良、軸承及其周圍環(huán)境的不清潔造成的。
三 拆檢分析根據(jù)上述分析，我們首先對(duì)該軸承進(jìn)行了人工加油。加油后，震動(dòng)和噪音消失。繼續(xù)實(shí)驗(yàn)一小時(shí)左右又再次出現(xiàn)異響。然后對(duì)該軸承進(jìn)行了清洗，清除表面污漬，查看關(guān)節(jié)軸承表面有無(wú)裂紋及碎裂；表面無(wú)損傷；然而，在繼續(xù)使用后仍然出現(xiàn)震動(dòng)和噪音，而且沒(méi)有減小跡象。為此，我們決定對(duì)該軸承進(jìn)行拆檢分析。
拆檢：（1）、拆檢后發(fā)現(xiàn)，關(guān)節(jié)軸承外圈內(nèi)壁面在安裝狀態(tài)時(shí)的下端面有圓弧角為30～40度左右的幾道劃痕；（2）、該軸承的軸下端面（在安裝狀態(tài)時(shí)）有圓弧角為180度左右的磨損痕跡，沿軸向形成突肩。磨損區(qū)寬度與關(guān)節(jié)軸承內(nèi)圈寬度相同，突肩最大高度約為3～4mm。根據(jù)以上現(xiàn)象和對(duì)軸承進(jìn)行的分析，初步認(rèn)為造成磨損的原因有三個(gè)： 第一、軸承本身有缺陷，造成脂難以到達(dá)承壓面；
第二、軸承周圍環(huán)境的不清潔即使肉眼看不見(jiàn)的微小灰塵進(jìn)入軸承，會(huì)增加軸承的磨損;
第三、在安裝時(shí)軸體孔道內(nèi)未做徹底清理，留有加工殘留物。根據(jù)以上情況，我們采取了如下措施：首先、對(duì)軸進(jìn)行修復(fù)和清洗，更換新軸承；其次、要求操作司機(jī)作業(yè)中每隔一周加一次油，并隨時(shí)清潔軸承外的灰塵。軸承沒(méi)有出現(xiàn)了干磨異響現(xiàn)象。通過(guò)清潔所有關(guān)節(jié)軸承表面發(fā)現(xiàn)液壓懸掛油缸連接平衡臂的軸承已碎裂、出現(xiàn)裂痕；銷軸已嚴(yán)重變形、出現(xiàn)銷軸跟著油缸轉(zhuǎn)動(dòng)；懸掛油缸已經(jīng)跨下來(lái)，邊緣出現(xiàn)嚴(yán)重磨損，有的銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)甚至把懸掛油缸下支座板嚴(yán)重摩損；導(dǎo)致升降點(diǎn)單獨(dú)升降時(shí)反應(yīng)不靈敏。通過(guò)仔細(xì)分析我們發(fā)現(xiàn)：（1）、關(guān)節(jié)軸承內(nèi)外承壓面幾乎沒(méi)有脂，軸承承壓面脂無(wú)法進(jìn)入軸承；（2）、在非承壓面因?yàn)檩S承兩邊的間隙卻有較多灰塵堵塞。
（3）、軸承部位無(wú)法加注脂，使軸承外球面的內(nèi)圈和內(nèi)球面的外圈干摩擦。
根據(jù)以上情況，我們采取了如下措施：
對(duì)懸掛油缸的磨損進(jìn)行了修復(fù)與清洗，對(duì)已經(jīng)磨損的懸掛軸承、懸掛銷軸進(jìn)行了集中更換，經(jīng)過(guò)分析圖紙我們還發(fā)現(xiàn)，該軸承無(wú)加注脂口，脂無(wú)法進(jìn)入關(guān)節(jié)軸承內(nèi)油槽。從拆檢結(jié)果我們斷定，損壞過(guò)程如下：因承壓很大、間隙過(guò)小，無(wú)加注口，脂無(wú)法均勻分布到摩擦面，所以首先造成局部干磨，當(dāng)溫度較高時(shí)出現(xiàn)軸承內(nèi)外圈“抱死”現(xiàn)象。當(dāng)關(guān)節(jié)軸承“抱死”后，在滑動(dòng)過(guò)程中造成軸的磨損。當(dāng)磨損到一定程度時(shí)，金屬屑進(jìn)入摩擦面使磨損加劇，產(chǎn)生劇烈震動(dòng)和噪音。
四解決、預(yù)防措施1措施（1）、 增加油道。 鑒于軸承無(wú)法加注油，沒(méi)有油口，對(duì)液壓油缸耳環(huán)內(nèi)孔增加油槽、油口，即沿耳環(huán)內(nèi)孔表面，在中心點(diǎn)加工出1道寬2mm深2~3mm的油槽與關(guān)節(jié)軸承外圈油槽相通，使油脂能更加容易地進(jìn)入承壓面區(qū)域。（2）、加大軸徑公差，增大軸的摩擦阻力。將軸重新加工，使其與軸承內(nèi)圈之間為過(guò)盈配合，公差為+1，使油脂難以進(jìn)入內(nèi)圈與軸接觸面，增大摩擦阻力；（3）、獨(dú)立系統(tǒng)。為關(guān)節(jié)軸承重新安裝了一個(gè)獨(dú)立的手動(dòng)裝置，要求每班次作業(yè)中由操作司機(jī)進(jìn)行一次加油。
五預(yù)防
預(yù)防關(guān)節(jié)軸承早期損壞的原因：
安裝不當(dāng)
安裝時(shí)使用蠻力，用錘子直接敲擊進(jìn)口軸承對(duì)關(guān)節(jié)軸承傷害最大；是造成變形的主要原因，安裝不到位，安裝有偏差或未裝到軸承位，造成關(guān)節(jié)軸承游隙過(guò)小。內(nèi)外圈不處于同一旋轉(zhuǎn)中心，造成不同心。
建議：選擇適當(dāng)?shù)幕驅(qū)I(yè)的關(guān)節(jié)軸承安裝工具。
不良
不良是造成關(guān)節(jié)軸承過(guò)早損壞的主要原因之一。原因包括：末及時(shí)加注油；油未加注到位；油選型不當(dāng)；方式不正確等。
建議：選擇正確的油，使用正確的加注方式。
污染
污染也會(huì)導(dǎo)致關(guān)節(jié)軸承過(guò)早損傷，污染是指有沙塵、金屬屑等進(jìn)入關(guān)節(jié)軸承內(nèi)部。原因包括使用前過(guò)早打開(kāi)關(guān)節(jié)軸承的包裝，造成污染；安裝時(shí)工作環(huán)境不清潔，造成污染；軸承工作環(huán)境不清潔，工作介質(zhì)污染。
建議：在使用前不要拆開(kāi)關(guān)節(jié)軸承的包裝；安裝時(shí)保持安裝環(huán)境的清潔，對(duì)要使用的關(guān)節(jié)軸承進(jìn)行清洗；增強(qiáng)關(guān)節(jié)軸承的密封裝置。
疲勞
疲勞破壞是關(guān)節(jié)軸承常見(jiàn)的損壞方式。疲勞破壞的原因是：關(guān)節(jié)軸承長(zhǎng)期超負(fù)荷運(yùn)行；未及時(shí)維修；維修不當(dāng)?shù)取?/p>
建議：選擇適當(dāng)?shù)年P(guān)節(jié)軸承類型，定期及時(shí)更換疲勞關(guān)節(jié)軸承。 六結(jié)語(yǔ)通過(guò)采取以上措施，運(yùn)梁車液壓懸掛關(guān)節(jié)軸承、銷軸工作正常，轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)工作十分平穩(wěn)，異響和震動(dòng)全部消失，沒(méi)有出現(xiàn)任何異常。保證了架橋機(jī)安全、可靠、高效的進(jìn)行箱梁架設(shè)。
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關(guān)鍵詞:電氣工程;施工技術(shù);安全管理
隨著我國(guó)電氣技術(shù)的發(fā)展，電氣工程施工管理與人們的生產(chǎn)生活關(guān)系日益緊密。高新技術(shù)手段的發(fā)展有效帶動(dòng)了電氣技術(shù)的發(fā)展，電氣工程的施工工藝也全面提升。在提升施工工藝水平的同時(shí)，人們對(duì)電氣安裝工程的技術(shù)措施也提出了更高的要求。在電氣工程的實(shí)際施工過(guò)程中，我們不僅要加強(qiáng)對(duì)施工進(jìn)度、質(zhì)量等方面的控制，還要對(duì)施工的外部環(huán)境進(jìn)行系統(tǒng)分析，對(duì)電氣工程的安全問(wèn)題進(jìn)行分析和研究。
1電氣安裝工程技術(shù)要求
1.1PVC電線管暗配要求。PVC管的耐腐蝕性非常強(qiáng)，很多腐蝕性強(qiáng)的環(huán)境都會(huì)采用這種材料，但是該材料的機(jī)械強(qiáng)度非常弱，容易變形。設(shè)計(jì)人員可以針對(duì)PVC管的實(shí)際特點(diǎn)，在鋪設(shè)管線時(shí)，盡量減少管線的彎折區(qū)域，在選取線路時(shí)，盡可能多選擇直線線路。對(duì)已經(jīng)彎曲且存在縫隙的管件，要及時(shí)進(jìn)行處理，一般情況下，彎曲半徑R0是管線中的一項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo)。R0要求大于管外徑的5～6倍，且在彎曲處可以采用彈簧彎管，以保證彎管均勻受力。對(duì)于捆綁線管來(lái)說(shuō)，技術(shù)人員要保證捆綁的堅(jiān)固性，這樣才能真正實(shí)現(xiàn)電線管暗配的相關(guān)要求。1.2鋼管暗配要求。技術(shù)人員要保持電線及連接部位時(shí)時(shí)處于干燥、干凈的環(huán)境中，如果施工區(qū)域灰塵過(guò)多，就需要對(duì)電線及其連接部位進(jìn)行密封處理，將其直接放置在密封裝置中。如果配電箱的電纜需要添加落地保護(hù)管，就要保證保護(hù)管的排列是整齊的，技術(shù)人員還要對(duì)保護(hù)管的關(guān)口進(jìn)行加高處理，一般加高5～9cm。一般情況下，地下管的管理不能與設(shè)備基礎(chǔ)交叉，如果某一區(qū)域必須要交叉，需要對(duì)交叉區(qū)域添加保護(hù)管。技術(shù)人員在配電箱與分線盒處進(jìn)行開(kāi)孔安裝時(shí)，一定不能設(shè)置腰形孔安裝，要用電鉆開(kāi)出圓孔，保證孔徑與管徑緊密結(jié)合。1.3線槽與橋架的安裝。技術(shù)人員在安裝線槽和橋架時(shí)，一定要運(yùn)用支吊架進(jìn)行拉線安裝，在實(shí)際安裝過(guò)程中注意支吊架與線槽要始終保持在同一條水平線上，水平槽架在架設(shè)過(guò)程中要添加相應(yīng)的防震設(shè)施。為達(dá)到美觀的安裝效果，橋架支架的距離一定要固定好，一般固定的距離要小于200cm，橋架連接處要運(yùn)用螺栓對(duì)其進(jìn)行固定。1.4金屬軟管敷設(shè)。對(duì)金屬軟管進(jìn)行敷設(shè)的目的是對(duì)電氣設(shè)備及電線設(shè)施起到保護(hù)作用，在選擇金屬軟管時(shí)，最好選擇長(zhǎng)度小于200cm的金屬軟管，要保證其松散沒(méi)有接頭，作為連接使用時(shí)，要使用專業(yè)的接頭對(duì)其進(jìn)行連接處理，并對(duì)連接部位進(jìn)行密封，進(jìn)一步保證設(shè)備的穩(wěn)定性和安全性。1.5防雷接地。電氣工程施工過(guò)程中，會(huì)受到外部因素的影響，很多正常狀態(tài)下的電氣設(shè)備表面上并沒(méi)有電流通過(guò)，但是在某些特殊情況下，電氣設(shè)備就會(huì)產(chǎn)生電流，技術(shù)人員有必要對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行防雷、接地處理，以有效保證電氣工程的安全性和可靠性。
2電氣工程安全管理措施
電氣工程的安全管理應(yīng)以預(yù)防為主、安全為先的原則，根據(jù)管理實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行系統(tǒng)化管理。第一，要不斷加強(qiáng)崗前安全教育培訓(xùn)力度。對(duì)電氣工程施工人員進(jìn)行崗前培訓(xùn)，不僅有利于施工人員自身綜合素質(zhì)的提升，對(duì)電氣工程的整體質(zhì)量也能起到良好的保障作用。電氣工程施工企業(yè)在電氣工程施工前，要對(duì)所有的施工人員進(jìn)行全方位、多層面的崗前安全教育。應(yīng)對(duì)新時(shí)期電氣工程的特點(diǎn)及工作內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)介紹，還要對(duì)施工過(guò)程中的相關(guān)安全防護(hù)、安全技能及安全組織等內(nèi)容進(jìn)行講解，保障施工人員能夠遵守電氣工程施工的相關(guān)安全規(guī)章制度，以保證施工順利進(jìn)行。對(duì)電氣工程施工企業(yè)的施工人員進(jìn)行崗前安全培訓(xùn)，這對(duì)提升電氣工程施工安全意義重大，不僅提高了整個(gè)電氣工程的安全系數(shù)，還能有效避免施工過(guò)程中的安全隱患，保障施工人員的人身安全。第二，監(jiān)督管理人員要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)施工材料的控制和管理。電氣施工的材料與設(shè)備會(huì)直接影響整個(gè)電氣工程的進(jìn)度和最終質(zhì)量，為了實(shí)現(xiàn)安全管理，技術(shù)人員在實(shí)際施工時(shí)，要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)施工材料及相關(guān)設(shè)備的監(jiān)督，施工材料進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)前，監(jiān)督管理人員要對(duì)施工材料進(jìn)行嚴(yán)格檢查和管理，經(jīng)過(guò)一系列檢查后，合格的施工材料才能進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)。除此之外，為保證施工材料不浪費(fèi)，安裝單位應(yīng)提前將施工材料的相關(guān)申請(qǐng)?zhí)峤唤o監(jiān)督管理部門。在施工材料進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)后，安裝單位還要向監(jiān)督管理部門提交使用審批程序、檢驗(yàn)、質(zhì)量報(bào)告等，只有得到審批之后，這些施工材料才可以投入到電氣工程施工中。只有保證對(duì)施工材料的嚴(yán)格控制，才能保證施工安全。第三，進(jìn)一步落實(shí)電氣工程施工安全措施。技術(shù)人員為有效防范安全事故的發(fā)生，保證電氣工程順利進(jìn)行，在實(shí)際管理過(guò)程中，要以施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況為基準(zhǔn)，以安全事故為典型范例，對(duì)施工人員進(jìn)行安全教育，提升電氣工程施工人員的安全意識(shí)。在實(shí)際施工過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)電氣工程的施工現(xiàn)狀，制定科學(xué)合理的安全管理制度，進(jìn)一步保障安全措施的有效落實(shí)。除此之外，要針對(duì)電氣工程施工人員進(jìn)行職責(zé)劃分，將安全管理真正落實(shí)到實(shí)處，安全第一的原則要始終銘記于心，以促進(jìn)電氣工程安全施工。
3結(jié)語(yǔ)
電氣工程是集合工程技術(shù)及組織管理于一體的綜合性工作，工程技術(shù)與組織管理之間是相互聯(lián)系、相互促進(jìn)的，因此，要求施工人員在實(shí)際的電氣工程施工過(guò)程中，從電氣施工技術(shù)的掌握情況入手，系統(tǒng)了解國(guó)家新頒布的電氣工程規(guī)定，并在實(shí)際工作中鍛煉自我，做好電氣工程的安全管理。安全管理是施工中最重要的部分，安全管理也是電氣工程順利進(jìn)行的關(guān)鍵，安全管理對(duì)電氣行業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提升具有重要的促進(jìn)作用。
作者:楊玉婷 單位:哈爾濱市華能集中供熱有限公司
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論文關(guān)鍵詞：電遷移,靈敏度,試驗(yàn)設(shè)計(jì),互連焊球,有限元分析
0引言
電遷移（EM）是導(dǎo)電金屬材料在通過(guò)較高的電流密度時(shí),金屬原子沿著電子運(yùn)動(dòng)方向進(jìn)行遷移的擴(kuò)散現(xiàn)象,它是引起集成電路（IC）失效的一種重要機(jī)制.特別是隨著微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展,電子器件焊點(diǎn)尺寸及其間距日趨減小,電流密度急劇增加,電遷移現(xiàn)象更易發(fā)生,所引起的可靠性問(wèn)題就更加嚴(yán)重.
電遷移失效問(wèn)題并非一個(gè)孤立的現(xiàn)象,在電遷移過(guò)程中往往同時(shí)伴隨著熱遷移、應(yīng)力遷移和化學(xué)遷移等過(guò)程.高電流密度產(chǎn)生的焦耳熱將形成溫度梯度,這種梯度是熱遷移的驅(qū)動(dòng)力;電遷移形成的空穴將誘致互連結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力,伴隨著機(jī)械載荷和熱載荷引起的應(yīng)力,這些應(yīng)力疊加起來(lái)將形成應(yīng)力梯度驅(qū)使原子進(jìn)行遷移.另外,由于遷移導(dǎo)致金屬結(jié)構(gòu)內(nèi)部原子密度不均勻,這種原子密度梯度引起了化學(xué)遷移.因此,金屬互連結(jié)構(gòu)的電遷移失效問(wèn)題實(shí)際上是在多種遷移機(jī)制耦合作用的共同結(jié)果.
靈敏度分析是一種評(píng)價(jià)因設(shè)計(jì)變量或參數(shù)的改變而引起結(jié)構(gòu)響應(yīng)特性變化率的方法,廣泛地用于結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì).靈敏度分析對(duì)于結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和可靠性分析至關(guān)重要.對(duì)于電遷移靈敏度問(wèn)題，影響因素主要有幾何尺寸、材料參數(shù)和邊界條件等,通過(guò)試驗(yàn)設(shè)計(jì)研究和靈敏度分析,可充分了解不同因素對(duì)電遷移特性的影響程度,對(duì)于提高焊球抵抗電遷移的能力具有非常重要的意義.因此,本文在前期研究的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步研究金屬互連焊球電遷移的試驗(yàn)設(shè)計(jì)仿真和靈敏度分析,為微電子芯片的設(shè)計(jì)、制造和封裝工藝的參數(shù)優(yōu)化提供依據(jù).
1電遷移模擬算法
電遷移是擴(kuò)散控制的質(zhì)量輸運(yùn)過(guò)程,原子密度的演化方程是典型的質(zhì)量守恒方程,表達(dá)如下:
(1)
式中,c=C/C為正則化的原子密度,C為真實(shí)的原子密度,C為無(wú)應(yīng)力狀態(tài)（平衡狀態(tài)）下初始原子密度;t是時(shí)間;是正則化的總原子通量.
總原子通量可表示為:
(2)
其中,
(3)
式中,k為Boltzmann常數(shù);e為電子電荷;為有效電荷數(shù);T為絕對(duì)溫度;為電阻率,,a金屬材料的溫度系數(shù),為初始溫度T所對(duì)應(yīng)的電阻率;為電流密度矢量;為傳輸熱;W為原子體積;為靜水壓力,s、s、s為三個(gè)主應(yīng)力;為金屬原子的有效擴(kuò)散速率,為激活能,D為初始自擴(kuò)散系數(shù).
通常,在邊界G上,電遷移演化方程的邊界條件和初始條件分別可表示為:
(4a)
(4b)
基于伽遼金方法,對(duì)式(1)進(jìn)行求解:
(5)
將式(2)和式(4a)代入,可得：
(6)
式中,取權(quán)函數(shù),其中是單元的形函數(shù).假設(shè),,經(jīng)過(guò)單元的離散化,可以得到方程(6)的矩陣形式:
(7)
引入a族差分格式:
,0￡a￡1(8)
式中,是時(shí)間步長(zhǎng).
由式(7)和式(8),可得
(9)
式中,.(15)
由給定的電流密度、溫度T、溫度梯度?T和靜水應(yīng)力梯度,式(1)描述了原子密度的演化過(guò)程.為了獲得連續(xù)的原子密度重分布,假設(shè)從一個(gè)平衡狀態(tài)達(dá)到一個(gè)新的平衡狀態(tài)過(guò)程中,電流、溫度和應(yīng)力是迅速進(jìn)行重分布的,相對(duì)而言原子的遷移是緩慢的.為此,一旦得到了電流、溫度和應(yīng)力分布,我們就可以基于穩(wěn)態(tài)解求解原子密度的演化過(guò)程.
具體地,我們通過(guò)ANSYS電－熱－結(jié)構(gòu)耦合分析獲得模型的電流密度分布、溫度分布和應(yīng)力分布,并基于FORTRAN編寫(xiě)的原子密度重分布算法獲得不同時(shí)刻的原子密度,詳盡的算法和分析流程可參見(jiàn)我們以往的論文[6-8].
2電遷移靈敏度分析
電遷移靈敏度分析主要是研究由設(shè)計(jì)變量引起的原子密度響應(yīng)的變化率,可簡(jiǎn)單表示為,設(shè)計(jì)變量可取電遷移分析的物理學(xué)材料參數(shù)、金屬材料電、熱和機(jī)械性能參數(shù)以及幾何結(jié)構(gòu)尺寸和形狀參數(shù)等.
假設(shè)用上標(biāo)“～”表示對(duì)設(shè)計(jì)變量求微分,則;.
式(6)對(duì)設(shè)計(jì)變量求微分,可得:
(10)
方程(10)寫(xiě)成矩陣形式,可以表示為:
(11)
其中,為剛度矩陣;.
鑒于原子密度靈敏度的時(shí)間相關(guān)性,采用族近似加權(quán)平均法獲取原子密度靈敏度.
(12)
式中，是時(shí)間步長(zhǎng).當(dāng),式(12)可簡(jiǎn)化為,顯然這是前差分格式（顯式算法）;當(dāng),式(12)簡(jiǎn)化為,這是后差分格式（隱式算法）;本文取(隱式算法),稱為Crank-Nicolson方法，其算法是穩(wěn)定的且具有O((Dt))精度.對(duì)于隱式算法(),計(jì)算不依賴于時(shí)間步長(zhǎng),結(jié)果是穩(wěn)定的;對(duì)于顯式算法()則不然,只有當(dāng)，式中為的最大特征值，算法才是穩(wěn)定的.
由方程(11)和(12)可得:
(13)
其中,;和可由原子密度重分布方程得到,而初始原子密度靈敏度,因此由方程(13)可得到每個(gè)時(shí)間步的原子密度靈敏度.
進(jìn)一步,特殊情況下，矩陣可以簡(jiǎn)化為：
(14)
對(duì)于無(wú)通量邊界條件（,即在封閉域內(nèi)原子沒(méi)有輸入和輸出）,則有.當(dāng)設(shè)計(jì)變量為材料的力學(xué)性能參數(shù)時(shí),式(13)可以進(jìn)一步簡(jiǎn)化為:
(15)
可以發(fā)現(xiàn),基于力學(xué)性能參數(shù)的靈敏度方程退化為原子密度重分布方程.將初始原子密度靈敏度代入方程(15),易得,即無(wú)通量邊界條件下任意時(shí)刻原子密度對(duì)力學(xué)性能參數(shù)的靈敏度為0.這表明,金屬互連結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能參數(shù)的變化對(duì)無(wú)通量邊界條件下的電遷移沒(méi)有影響.
為了驗(yàn)證上述電遷移靈敏度分析算法的正確性,以長(zhǎng)為l、受恒定電流作用的金屬導(dǎo)線為例,并且正則化原子通量?jī)H考慮電子風(fēng)力和原子密度梯度兩種驅(qū)動(dòng)力,則電遷移演化方程中可簡(jiǎn)化為:
(16)
其中,x為電場(chǎng)的坐標(biāo)值.
考慮封閉的邊界條件,
(17)
其中,t為時(shí)間.
為計(jì)算方便,引入無(wú)量綱參數(shù)和,其中,,具有的單位,為電遷移的特征長(zhǎng)度,即“Blech長(zhǎng)度”;為正則化時(shí)間,則電遷移演化方程(16)在陰極處的解析解為:
(18)
因此,正則化原子密度關(guān)于激活能E和初始自擴(kuò)散系數(shù)D的靈敏度分別為:
(19)
關(guān)鍵詞：波峰焊; 印制線路板; 助焊劑; 焊料; 工藝參數(shù)
Study on Process of Wave Soldering
XIANFei
（Fiberhome Telecommunication Co., Ltd, Wuhan 430074,China）
Abstract: Although wave soldering is a conventional soldering technology, now it still plays a important role in electronics production. The article introduces theory of wave soldering, at the same time an advanced soldering technology is also mentioned, it allowed through-hole components to be soldered, and protected the SMT components from the wave, unlike in the case of wave soldering. At last the effective way for improving the quality of wave soldering was discussed in terms of the quality control before soldering and the control of manufacturing material and process parameters.
Keywrds: Wave Soldering; Printed Circuit Board; Soldering Flux; Solder; Process Parameters
波峰焊是將熔化的焊料，經(jīng)電動(dòng)泵或電磁泵噴流成設(shè)計(jì)要求的焊料波峰，使預(yù)先裝有電子元器件的線路板通過(guò)焊料波峰，實(shí)現(xiàn)元器件焊端或引腳與線路板焊盤(pán)之間機(jī)械與電氣連接的軟釬焊。波峰焊用于線路板裝聯(lián)已有20多年的歷史，現(xiàn)在已成為一種非常成熟的電子裝聯(lián)工藝技術(shù)，目前主要用于通孔插裝組件和采用混合組裝方式的表面組件的焊接。
1波峰焊工藝技術(shù)介紹
波峰焊有單波峰焊和雙波峰焊之分。單波峰焊用于SMT時(shí)，由于焊料的“遮蔽效應(yīng)”容易出現(xiàn)較嚴(yán)重的質(zhì)量問(wèn)題，如漏焊、橋接和焊縫不充實(shí)等缺陷。而雙波峰則較好地克服了這個(gè)問(wèn)題，大大減少漏焊、橋接和焊縫不充實(shí)等缺陷，因此目前在表面組裝中廣泛采用雙波峰焊工藝和設(shè)備。
雙波峰焊的結(jié)構(gòu)組成見(jiàn)圖1。
波峰錫過(guò)程：治具安裝噴涂助焊劑系統(tǒng)預(yù)熱一次波峰二次波峰冷卻。下面分別介紹各步內(nèi)容及作用。
1.1 治具安裝
治具安裝是指給待焊接的線路板安裝夾持的治具，可以限制基板受熱形變的程度，防止冒錫現(xiàn)象的發(fā)生，從而確保浸錫效果的穩(wěn)定。
1.2 助焊劑系統(tǒng)
助焊劑系統(tǒng)是保證焊接質(zhì)量的第一個(gè)環(huán)節(jié)，其主要作用是均勻地涂覆助焊劑，除去線路板和元器件焊接表面的氧化層和防止焊接過(guò)程中再氧化。助焊劑的涂覆一定要均勻，盡量不產(chǎn)生堆積，否則將導(dǎo)致焊接短路或開(kāi)路。
助焊劑系統(tǒng)有多種，包括噴霧式、噴流式和發(fā)泡式。目前一般使用噴霧式助焊系統(tǒng)，采用免清洗助焊劑，這是因?yàn)槊馇逑粗竸┲泄腆w含量極少，不揮發(fā)物含量只有1/5~1/20。所以必須采用噴霧式助焊系統(tǒng)涂覆助焊劑，同時(shí)在焊接系統(tǒng)中加防氧化系統(tǒng)，保證在線路板上得到一層均勻細(xì)密很薄的助焊劑涂層，這樣才不會(huì)因第一個(gè)波的擦洗作用和助焊劑的揮發(fā)，造成助焊劑量不足，而導(dǎo)致焊料橋接和拉尖。
噴霧式有兩種方式：一是采用超聲波擊打助焊劑，使其顆粒變小，再噴涂到線路板上。二是采用微細(xì)噴嘴在一定空氣壓力下噴霧助焊劑。這種噴涂均勻、粒度小，易于控制，噴霧高度/寬度可自動(dòng)調(diào)節(jié)，是今后發(fā)展的主流。
1.3預(yù)熱系統(tǒng)
1.3.1預(yù)熱系統(tǒng)的作用
1）助焊劑中的溶劑成份在通過(guò)預(yù)熱器時(shí)，將會(huì)受熱揮發(fā)。從而避免溶劑成份在經(jīng)過(guò)液面時(shí)高溫氣化造成炸裂的現(xiàn)象發(fā)生，最終防止產(chǎn)生錫粒的品質(zhì)隱患。
2）待浸錫產(chǎn)品搭載的部品在通過(guò)預(yù)熱器時(shí)的緩慢升溫，可避免過(guò)波峰時(shí)因驟熱產(chǎn)生的物理作用造成部品損傷的情形發(fā)生。
3）預(yù)熱后的部品或端子在經(jīng)過(guò)波峰時(shí)不會(huì)因自身溫度較低的因素大幅度降低焊點(diǎn)的焊接溫度，從而確保焊接在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)達(dá)到溫度要求。
1.3.2預(yù)熱方法
波峰焊機(jī)中常見(jiàn)的預(yù)熱方法有三種：空氣對(duì)流加熱、紅外加熱器加熱以及熱空氣和輻射相結(jié)合的方法加熱。
1.3.3預(yù)熱溫度
一般預(yù)熱溫度為130~150℃,預(yù)熱時(shí)間為1~3min。預(yù)熱溫度控制得好，可防止虛焊、拉尖和橋接，減小焊料波峰對(duì)基板的熱沖擊，有效地解決焊接過(guò)程中線路板翹曲、分層、變形問(wèn)題。
1.4焊接系統(tǒng)
焊接系統(tǒng)一般采用雙波峰。在波峰焊接時(shí)，線路板先接觸第一個(gè)波峰，然后接觸第二個(gè)波峰。第一個(gè)波峰是由窄噴嘴噴流出的“湍流”波峰，流速快，對(duì)組件有較高的垂直壓力，使焊料對(duì)尺寸小、貼裝密度高的表面組裝元器件的焊端有較好的滲透性；通過(guò)湍流的熔融焊料在所有方向擦洗組件表面，從而提高了焊料的潤(rùn)濕性，并克服了由于元器件的復(fù)雜形狀和取向帶來(lái)的問(wèn)題；同時(shí)也克服了焊料的“遮蔽效應(yīng)”湍流波向上的噴射力足以使焊劑氣體排出。因此，即使線路板上不設(shè)置排氣孔也不存在焊劑氣體的影響，從而大大減少了漏焊、橋接和焊縫不充實(shí)等焊接缺陷，提高了焊接可靠性。經(jīng)過(guò)第一個(gè)波峰的產(chǎn)品,因浸錫時(shí)間短以及部品自身的散熱等因素，浸錫后存在著很多的短路、錫多、焊點(diǎn)光潔度不正常以及焊接強(qiáng)度不足等不良內(nèi)容。因此,緊接著必須進(jìn)行浸錫不良的修正,這個(gè)動(dòng)作由噴流面較平較寬闊、波峰較穩(wěn)定的二級(jí)噴流進(jìn)行。這是一個(gè)“平滑”的波峰，流動(dòng)速度慢，有利于形成充實(shí)的焊縫，同時(shí)也可有效地去除焊端上過(guò)量的焊料，并使所有焊接面上焊料潤(rùn)濕良好，修正了焊接面，消除了可能的拉尖和橋接，獲得充實(shí)無(wú)缺陷的焊縫，最終確保了組件焊接的可靠性。雙波峰基本原理如圖3。
1.5冷卻
浸錫后適當(dāng)?shù)睦鋮s有助于增強(qiáng)焊點(diǎn)接合強(qiáng)度,同時(shí),冷卻后的產(chǎn)品更利于爐后操作人員的作業(yè)。因此,浸錫后產(chǎn)品需進(jìn)行冷卻處理。
2使用屏蔽模具波峰焊接工藝技術(shù)
由于傳統(tǒng)波峰焊接技術(shù)無(wú)法應(yīng)對(duì)焊接面細(xì)間距、高密度貼片元件的焊接，因此一種新方法應(yīng)運(yùn)而生：使用屏蔽模具（如圖4）遮蔽貼片元件來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)線路板焊接面插裝引線的波峰焊接。
2.1使用屏蔽模具波峰焊接技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)
1）實(shí)現(xiàn)雙面混裝PCB波峰焊生產(chǎn)，能大幅提高雙面混裝PCB生產(chǎn)效率，避免手工焊接存在的質(zhì)量一致性差的問(wèn)題。
2）減少粘貼阻焊膠的準(zhǔn)備時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。
3）產(chǎn)量相當(dāng)于傳統(tǒng)波峰焊。
2.2屏蔽模具材料
1）制作模具必須防靜電，常見(jiàn)材料為：鋁合金，合成石（國(guó)產(chǎn)/進(jìn)口），纖維板。使用合成石時(shí)為避免波峰焊?jìng)鞲衅鞑桓袘?yīng)，建議不要使用黑色合成石。
2）制作模具基材厚度。根據(jù)機(jī)盤(pán)反面元件的厚度，選取5～8mm厚度的基材制作模具。
2.3模具工藝尺寸要求
1）模具的外形尺寸：模具的長(zhǎng)與寬分別等于PCB的長(zhǎng)與寬加上60mm的載具邊的寬度且模具寬度必須350mm，具體工藝尺寸如圖5。當(dāng)PCB寬度小于140mm時(shí)，可以考慮在一模具同時(shí)放置兩塊PCB焊接。
2）工藝邊離邊緣8mm，另外兩邊貼近邊緣地方加裝10mm寬、10mm高的電木條，以增加模具的強(qiáng)度，減少模具變形。
3）每個(gè)加強(qiáng)檔條上必須使用螺絲固定，螺絲與螺絲的間隔必需在150mm以下。
4）在模具制作完成后，需在四周且間距100mm以內(nèi)安裝壓扣 （固定PCB于模具上），且須注意以下幾點(diǎn)：（1）旋轉(zhuǎn)一周不碰觸到零件；（2）不影響DIP插件；（3）能將PCB穩(wěn)固于模具。
5）模具的四個(gè)角要開(kāi)一個(gè)R5的倒角。
6）模具上的PCBA在過(guò)錫爐時(shí)，有些零件受錫波的沖擊會(huì)產(chǎn)生浮高，因此對(duì)一些容易浮高的零件采用壓件的方法來(lái)解決。目前主要采用的方式：（1）金屬鐵塊壓件；（2）模具上安裝壓扣壓件；（3）制作防浮高壓件治具。
3提高波峰焊接質(zhì)量的方法和措施
分別從焊接前的質(zhì)量控制、生產(chǎn)工藝材料及工藝參數(shù)這三個(gè)方面探討了提高波峰焊質(zhì)量的有 效方法。
3.1 焊接前對(duì)線路板質(zhì)量及元件的控制
3.1.1焊盤(pán)設(shè)計(jì)
1）在設(shè)計(jì)插件元件焊盤(pán)時(shí)，焊盤(pán)大小尺寸設(shè)計(jì)應(yīng)合適。焊盤(pán)太大，焊料鋪展面積較大，形成的焊點(diǎn)不飽滿，而較小的焊盤(pán)銅箔表面張力太小，形成的焊點(diǎn)為不浸潤(rùn)焊點(diǎn)。孔徑與元件引線的配合間隙太大，容易虛焊，當(dāng)孔徑比引線寬0.05~0.2mm,焊盤(pán)直徑為孔徑的2~2.5倍時(shí)，是焊接比較理想的條件。
2）在設(shè)計(jì)貼片元件焊盤(pán)時(shí)，應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：
（1）為了盡量去除“陰影效應(yīng)”，SMD的焊端或引腳應(yīng)正對(duì)著錫流的方向，以利于與錫流的接觸，減少虛焊和漏焊。波峰焊時(shí)推薦采用的元件布置方向圖如圖6所示。
（2）波峰焊接不適合于細(xì)間距QFP、PLCC、BGA和小間距SOP器件焊接，也就是說(shuō)在要波峰焊接的這一面盡量不要布置這類元件。
（3）較小的元件不應(yīng)排在較大元件后，以免較大元件妨礙錫流與較小元件的焊盤(pán)接觸,造成漏焊。
（4）當(dāng)采用波峰焊接SOIC等多腳元件時(shí)，應(yīng)于錫流方向最后兩個(gè)（每邊各1）焊腳處設(shè)置竊錫焊盤(pán)，防止連焊。
（5）類型相似的元件應(yīng)該以相同的方向排列在板上，使得元件的安裝、檢查和焊接更容易。例如使所有徑向電容的負(fù)極朝向板件的右面，使所有雙列直插封裝（DIP）的缺口標(biāo)記面向同一方向等等，這樣可以加快插裝的速度并更易于發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤。如圖7所示，由于A板采用了這種方法，所以能很容易地找到反向電容器，而B(niǎo)板查找則需要用較多時(shí)間。實(shí)際上一個(gè)公司可以對(duì)其制造的所有線路板元件方向進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，某些板子的布局可能不一定允許這樣做，但這應(yīng)該是一個(gè)努力的方向。
3.1.2PCB平整度控制
波峰焊接對(duì)線路板的平整度要求很高，一般要求翹曲度要小于0.5mm，如果大于0.5mm要做平整處理。尤其是某些線路板厚度只有1.5mm左右，其翹曲度要求就更高，否則無(wú)法保證焊接質(zhì)量。
3.1.3妥善保存線路板及元件，盡量縮短儲(chǔ)存周期
在焊接中，無(wú)塵埃、油脂、氧化物的銅箔及元件引線有利于形成合格的焊點(diǎn)，因此線路板及元件應(yīng)保存在干燥、清潔的環(huán)境中，并且盡量縮短儲(chǔ)存周期。對(duì)于放置時(shí)間較長(zhǎng)的線路板，其表面一般要做清潔處理，這樣可提高可焊性，減少虛焊和橋接，對(duì)表面有一定程度氧化的元件引腳，應(yīng)先除去其表面氧化層。
3.2生產(chǎn)工藝材料的質(zhì)量控制
在波峰焊接中，使用的生產(chǎn)工藝材料有：助焊劑和焊料，分別討論如下：
3.2.1助焊劑質(zhì)量控制
助焊劑在焊接質(zhì)量的控制上舉足輕重，其作用是：
1）除去焊接表面的氧化物；
2）防止焊接時(shí)焊料和焊接表面再氧化；
3）降低焊料的表面張力；
4）有助于熱量傳遞到焊接區(qū)。目前，波峰焊接所采用的多為免清洗助焊劑。
選擇助焊劑時(shí)有以下要求：
1）熔點(diǎn)比焊料低；
2）浸潤(rùn)擴(kuò)散速度比熔化焊料快；
3）粘度和比重比焊料小；
4）在常溫下貯存穩(wěn)定。
3.2.2焊料的質(zhì)量控制
錫鉛焊料在高溫下（250℃）不斷氧化，使錫鍋中錫-鉛焊料含錫量不斷下降，偏離共晶點(diǎn)，導(dǎo)致流動(dòng)性差，出現(xiàn)連焊、虛焊、焊點(diǎn)強(qiáng)度不夠等質(zhì)量問(wèn)題。可采用以下幾個(gè)方法來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題：
1） 添加氧化還原劑，使已氧化的SnO還原為Sn，減小錫渣的產(chǎn)生；
2） 不斷除去浮渣；
3） 每次焊接前添加一定量的錫；
4） 采用含抗氧化磷的焊料；
5） 采用氮?dú)獗Ｗo(hù)，讓氮?dú)獍押噶吓c空氣隔絕開(kāi)來(lái)，取代普通氣體，這樣就避免了浮渣的產(chǎn)生。這種方法要求對(duì)設(shè)備改型，并提供氮?dú)狻?/p>
目前最好的方法是在氮?dú)獗Ｗo(hù)的氛圍下使用含磷的焊料，可將浮渣率控制在最低程度，焊接缺陷最少、工藝控制最佳。
3.3焊接過(guò)程中的工藝參數(shù)控制
焊接工藝參數(shù)對(duì)焊接表面質(zhì)量的影響比較復(fù)雜，并涉及到較多的技術(shù)范圍。
3.3.1預(yù)熱溫度的控制
預(yù)熱的作用：
1）使助焊劑中的溶劑充分發(fā)揮，以免線路板通過(guò)焊錫時(shí)，影響線路板的潤(rùn)濕和焊點(diǎn)的形成；
2）使線路板在焊接前達(dá)到一定溫度，以免受到熱沖擊產(chǎn)生翹曲變形。一般預(yù)熱溫度控制在180~210℃，預(yù)熱時(shí)間1~3分鐘。
3.3.2焊接軌道傾角
軌道傾角對(duì)焊接效果的影響較為明顯，特別是在焊接高密度SMT器件時(shí)更是如此。當(dāng)傾角太小時(shí)，較易出現(xiàn)橋接，特別是焊接中，SMT器件的“遮蔽區(qū)”更易出現(xiàn)橋接；而傾角過(guò)大，雖然有利于橋接的消除，但焊點(diǎn)吃錫量太小，容易產(chǎn)生虛焊。軌道傾角應(yīng)控制在5°~8°之間。
3.3.3波峰高度
波峰的高度會(huì)因焊接工作時(shí)間的推移而有一些變化，應(yīng)在焊接過(guò)程中進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚员ＷC在理想波峰高度進(jìn)行焊接，以壓錫深度為PCB厚度的1/2~1/3為準(zhǔn)。
3.3.4焊接溫度
焊接溫度是影響焊接質(zhì)量的一個(gè)重要的工藝參數(shù)。焊接溫度過(guò)低時(shí)，焊料的擴(kuò)展率、潤(rùn)濕性能變差，使焊盤(pán)或元器件焊端由于不能充分的潤(rùn)濕，從而產(chǎn)生虛焊、拉尖、橋接等缺陷；焊接溫度過(guò)高時(shí)，則加速了焊盤(pán)、元器件引腳及焊料的氧化，易產(chǎn)生虛焊。焊接溫度應(yīng)控制在250+5℃。
4常見(jiàn)焊接缺陷及排除方法
影響焊接質(zhì)量的因素是很多的，表1列出的是一些常見(jiàn)缺陷及排除方法，以供參考。
波峰焊接是一項(xiàng)很精細(xì)的工作，影響焊接質(zhì)量的因素也很多，還需要我們更深一步地研究，以期提高波峰焊的焊接質(zhì)量。
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關(guān)鍵詞：橋梁橡膠支座制作安裝質(zhì)量控制
中圖分類號(hào)：F767.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
1橋梁支座的作用與分類
1.1 橋梁支座的作用
橋梁支座是橋跨結(jié)構(gòu)與橋墩或橋臺(tái)的支承處設(shè)置的傳力裝置。支座不僅要承受和傳遞很大的載荷，并且還要保證橋跨結(jié)構(gòu)可以產(chǎn)生一定的變位，保證橋梁結(jié)構(gòu)在活載、溫度變化、混凝土收縮和徐變等因素作用下按設(shè)計(jì)要求自由變形，以使上、下部結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力情況符合結(jié)構(gòu)的靜力圖式。
1.2 橋梁支座的分類
（1）梁式橋的支座，通常用鋼板、橡膠或鋼筋混凝土等材料來(lái)制作。從簡(jiǎn)易的橡膠片墊層至結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鑄鋼輥軸支座，結(jié)構(gòu)類型甚多。
（2）鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土公路橋梁常用的支座類型有：簡(jiǎn)易墊層支座、弧形鋼板支座、鋼筋混凝土擺柱式支座、橡膠支座、拉力支座、減震支座等。
（3）橡膠支座能很好的滿足橋梁支座兩個(gè)作用的要求，因此近年來(lái)得以普遍推廣。橡膠支座主要可以分為三種型式：板式橡膠支座、盆式橡膠支座、四氟滑板式橡膠支座。
2．GYZ四氟滑板式橡膠支座產(chǎn)品簡(jiǎn)述
2.1 GYZ產(chǎn)品分類
按結(jié)構(gòu)型式板式橡膠支座區(qū)分為矩形板式橡膠支座(代號(hào)GJZ)、圓形板是式橡膠支座(代號(hào)GYZ)。按支座材料和適用溫度分為：a)常溫型橡膠支座，應(yīng)采用氯丁橡膠(CR)生產(chǎn)，適用溫度為一250C～600C。不得使用天然橡膠代替氯丁橡膠，也不允許在氯丁橡膠中摻入天然橡膠；b)耐寒型橡膠支座，應(yīng)采用天然橡膠(Nit)生產(chǎn)，適用的溫度為-40％～600C。
2.2產(chǎn)品質(zhì)量現(xiàn)狀
橡膠支座是公路橋梁重要的承力和抗震減振裝置，近20年來(lái)在我國(guó)得以廣泛應(yīng)用。但是應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)其質(zhì)量?jī)?yōu)劣和工作應(yīng)力直接影響著支座的作用功能和橋梁結(jié)構(gòu)的安全可靠度與使用壽命。根據(jù)病害調(diào)查發(fā)現(xiàn)，幾乎每條高速公路上的橡膠支座都有不同程度的劣化，現(xiàn)在已發(fā)展到未通車的在建橋梁的板式橡膠支座安裝后就大量損壞。這當(dāng)然是有多方面因素的影響，有施工質(zhì)量方面的問(wèn)題，也有支座生產(chǎn)廠方的生產(chǎn)工藝的問(wèn)題和選用原料（膠料、填充劑等）質(zhì)量的問(wèn)題，也有橋梁設(shè)計(jì)（包括支座的設(shè)計(jì)與選用）的問(wèn)題。
橡膠支座的劣化過(guò)程通常表現(xiàn)為橡膠外鼓裂紋發(fā)生裂紋發(fā)展鋼板外露鋼板氧化鋼板銹蝕脫膠支座壓潰（失穩(wěn)）或鋼板斷裂，應(yīng)當(dāng)是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程。通過(guò)對(duì)支座的使用狀況的調(diào)查，支座病害可分為兩大類，一是內(nèi)在質(zhì)量，如橡膠質(zhì)量；膠層厚度不均勻；膠料中夾雜、微孔等形成的初始病源。二是施工安裝質(zhì)量不到位；支座設(shè)計(jì)應(yīng)力過(guò)高造成強(qiáng)度儲(chǔ)備不足；支座設(shè)計(jì)、布置不當(dāng)?shù)取Ｏ鹉z老化需要一定的時(shí)間，但目前大面積出現(xiàn)的早期劣化是極不正常的。
膠料質(zhì)量是影響橡膠支座使用壽命的主要因素。膠料質(zhì)量的優(yōu)劣與含膠量、填充劑和摻不摻加再生膠密切相關(guān)，橡膠的老化是一種不可逆轉(zhuǎn)的化學(xué)反應(yīng)，直接影響橡膠支座的壽命。世界各國(guó)對(duì)橡膠支座使用的膠料都明確規(guī)定：不允許摻入任何再生膠, 摻入再生膠的支座會(huì)使支座過(guò)早劣化而影響使用壽命。
我們可以通過(guò)跟蹤、查驗(yàn)生產(chǎn)方對(duì)產(chǎn)品原材的檢測(cè)報(bào)告或者通過(guò)國(guó)家認(rèn)可的實(shí)驗(yàn)室對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行抽查復(fù)檢來(lái)判斷原料的優(yōu)劣和成品支座的各項(xiàng)指標(biāo)是否符合要求。
3、采購(gòu)過(guò)程及控制要點(diǎn)
通過(guò)初步了解了以上橡膠支座的基本知識(shí)和性能參數(shù)，接下來(lái)開(kāi)始著手采購(gòu)前的資料收集。
3.1 篩選供應(yīng)商
通過(guò)網(wǎng)絡(luò)檢索、行業(yè)報(bào)道、參考以往工程選定的供應(yīng)商等多種渠道，篩選出多家規(guī)模相近，生產(chǎn)規(guī)范的生產(chǎn)廠商，索取營(yíng)業(yè)執(zhí)照、稅務(wù)登記證、國(guó)家生產(chǎn)許可證、ISO9001質(zhì)量管理體系認(rèn)證證書(shū)、相近規(guī)格的產(chǎn)品實(shí)物及產(chǎn)品出廠檢測(cè)報(bào)告、第三方質(zhì)量檢測(cè)報(bào)告等資料。通過(guò)資料的初步對(duì)比淘汰不規(guī)范、資料不齊全的生產(chǎn)廠商，最終選定3到4家信譽(yù)好、生產(chǎn)規(guī)范的供應(yīng)商，將其資料樣品報(bào)業(yè)主及監(jiān)理審批通過(guò)后，向?qū)徟ㄟ^(guò)的廠家發(fā)放招標(biāo)邀請(qǐng)函，擇日公開(kāi)招標(biāo)。
3.2 公開(kāi)招標(biāo)：
按JT/T4-2004標(biāo)準(zhǔn)的要求，各供應(yīng)商在滿足規(guī)范要求、保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，做技術(shù)標(biāo)及商務(wù)標(biāo)，密封交至招標(biāo)小組。招標(biāo)小組成員由工程部、技術(shù)部、質(zhì)量部、物資部、經(jīng)營(yíng)部、法務(wù)部、紀(jì)檢委等部門成員組成，當(dāng)場(chǎng)開(kāi)標(biāo)，并經(jīng)過(guò)二次議標(biāo)后，通過(guò)對(duì)生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)品質(zhì)量、成交價(jià)格、歷史信譽(yù)、售后服務(wù)等多方面的綜合對(duì)比和評(píng)價(jià)，最終宣布中標(biāo)方。
3.3 合同簽訂
供需雙方經(jīng)友好協(xié)商達(dá)成一致，簽署工程材料購(gòu)銷合同，明確雙方的權(quán)利和義務(wù)，所購(gòu)產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)依據(jù)，付款方式、驗(yàn)收方式、包裝形式、運(yùn)輸方式、交貨日期、提出異議期限及處置辦法、違約責(zé)任等。
3.4 產(chǎn)品驗(yàn)收及抽檢
驗(yàn)收包括產(chǎn)品外觀、數(shù)量、規(guī)格型號(hào)等硬件驗(yàn)收，也包括檢測(cè)報(bào)告、合格證等軟件資料的驗(yàn)收。
以GYZΦ200*42mm支座為例，首先核對(duì)數(shù)量、規(guī)格型號(hào)是否正確，接下來(lái)核對(duì)尺寸偏差，主要是外觀、直徑和厚度，支座外形尺寸應(yīng)用鋼直尺量測(cè)，厚度應(yīng)用游標(biāo)卡尺或量規(guī)量測(cè)。對(duì)圓形支座，其直徑、厚度應(yīng)至少量測(cè)四次，測(cè)點(diǎn)應(yīng)垂直交叉，并量測(cè)圓心處厚度。外形尺寸和厚度取其實(shí)測(cè)值的平均值。檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)如下表：
對(duì)于出廠檢測(cè)報(bào)告中的數(shù)據(jù)，可以在所供的支座中隨機(jī)抽查部分，通過(guò)國(guó)家認(rèn)可的第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)，核對(duì)數(shù)據(jù)的真實(shí)性及可靠性。
3.5運(yùn)輸及貯存
支座在運(yùn)輸中，應(yīng)避免陽(yáng)光直接曝曬、雨淋、雪浸，并應(yīng)保持清潔，不應(yīng)與影響橡膠質(zhì)量的物質(zhì)相接觸。由于本批次支座要經(jīng)過(guò)海運(yùn)到達(dá)科倫坡港口，路途有近兩周時(shí)間，因此為避免支座在長(zhǎng)途運(yùn)輸中的損壞，要求全部木箱封裝處理。
儲(chǔ)存支座的庫(kù)房應(yīng)干燥通風(fēng)，支座應(yīng)堆放整齊，保持清潔，嚴(yán)禁與酸、堿、油類、有機(jī)溶劑等相接觸，并應(yīng)距熱源lm以上且不能與地面直接接觸。
支座儲(chǔ)存期不宜超過(guò)一年。如儲(chǔ)存期較長(zhǎng)，則在使用時(shí)應(yīng)進(jìn)行有關(guān)檢驗(yàn)，其力學(xué)性能應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定和要求。
4 支座的安裝工藝及安裝質(zhì)量控制
支座墊石是放置橡膠支座、傳遞梁端荷載的重要結(jié)構(gòu)，一般長(zhǎng)度與寬度以比橡膠支座平面尺寸大50mm為宜。高度以不低于100mm，便于日后更換支座時(shí)，方便千斤頂?shù)陌仓谩Ｖё鶋|石內(nèi)應(yīng)布置鋼筋網(wǎng)，鋼筋直徑為8mm時(shí)，間距宜為50mm×50mm，橋梁墩、臺(tái)內(nèi)應(yīng)有豎向鋼筋延伸至支座墊石內(nèi)，支座墊石的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C30。在平坡情況下，同一片梁兩端支承墊石及同一橋墩、臺(tái)上支承墊石應(yīng)處于同一設(shè)計(jì)標(biāo)高平面內(nèi)，其相對(duì)高差不應(yīng)超過(guò)±1.5mm，同一支承墊石高差應(yīng)小于0.5mm。
為達(dá)到支座安放平整、密貼，梁板橫坡平順的目的，在施工時(shí)，應(yīng)根據(jù)縱橫坡情況，對(duì)支座上承面進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，對(duì)支座下承面應(yīng)通過(guò)墊石標(biāo)高及幾何尺寸的事先精確計(jì)算來(lái)指導(dǎo)和控制施工。在支座安裝前應(yīng)先確保墩臺(tái)頂與墊石的軸線位置、標(biāo)高、墊石尺寸、平整度等方面的施工質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)與規(guī)范要求;并將墊石頂面清理干凈,確保墊石頂面無(wú)浮砂、灰塵、油污,然后在墊石上采用環(huán)氧樹(shù)脂砂漿找平、坐漿，將支座及時(shí)安放在砂漿上，并采用水平尺檢查支座的水平度，確保支座頂面水平。嚴(yán)禁采用油毛氈，橡膠板、木材等材料墊高支座。
支座上加設(shè)的支承鋼板外觀應(yīng)平整，無(wú)翹曲、變形、銹蝕、裂縫等現(xiàn)象，鋼板還應(yīng)刷防銹漆。當(dāng)施工中發(fā)現(xiàn)某種支座缺乏或規(guī)格、型號(hào)不對(duì)時(shí)，嚴(yán)禁對(duì)各處的支座隨意代換,也不得以大代小、以強(qiáng)代弱,更不能以小代大、以弱代強(qiáng)。
參考文獻(xiàn)
[1] 黃躍平,胥明,周明華,板式橡膠支座膠層厚度不均勻?qū)χёW(xué)性能的影響，2005年交通部全國(guó)橋梁學(xué)術(shù)會(huì)議論文集，北京人民交通出版社，2005.10
