材料连接技术论文

材料连接技术概论手工焊接技术手工焊接是焊接技术的基础，也是电子设备组装的一项基本操作技能。手工焊接适用于 新产品的试制、小批量生产、具有特殊要求的高可靠产品、某些不便使用机器焊接的场合， 以及电子设备在生产和维修过程需要进行补焊修复焊点和更换元器件等。一、焊接方法手工焊接有分为多种，下面主要介绍手工焊接中的接触焊接与加热气体焊接，这两种最 常见的手工焊接。1、接触焊接原理：接触焊接是在加热的烙铁嘴(tip)或环(collar)直接接触焊接点时完成的。烙铁嘴或 环安装在焊接工具上。焊接嘴用来加热单个的焊接点，而焊接环用来同时加热多个焊接点。 对单嘴焊接工具和焊接嘴，有多种的设计结构。对烙铁环形式的焊接嘴也有多种设计结构。有两或四面的离散环，主要用于元件拆除。 环的设计主要用于多脚元件，如集成电路(IC)；可是，它们也可用来拆卸矩形和圆柱形的元 件。烙铁环对取下已经用胶粘结的元件非常有用。在焊锡熔化后，烙铁环可拧动元件，打破 胶的连接。四边元件，如塑料引脚芯片载体(PLCC)，产生一个问题，因为烙铁环很难同时接触所 有的引脚。如果烙铁环不接触所有引脚，则不会发生热传导，这意味着一些焊点不熔化。特 别是在J型引脚元件上，所有引脚可能不在同一个参考平面上，这使得烙铁环不可能同时接 触所有的引脚。这种情况可能是灾难性的，因为还焊接在引脚上的焊盘在操作员取下元件时 将从PCB拉出来。焊接嘴与环要求经常预防性的维护。它们需要清洁，有时要上锡。可能要求经常更换， 特别是在使用小烙铁嘴时。接触焊接系统可分类为从低价格到高价格，通常限制或控制温度。选择取决于应用。例 如，表面贴装应用通常比通孔应用要求更少的热量。(1) 、恒温系统，提供连续、恒定的输出，持续地传送热量。对于表面贴装应用，这些 系统应该在335365 C温度范围内运行。(2) 、限制温度系统，具有帮助保持该系统温度在一个最佳范围的温度限制能力。这些 系统不连续地传送热量，这防止过热，但加热恢复可能慢。这可能引起操作员设定比所希望 更高的温度，加快焊接。对表面贴装应用的操作温度范围是285315 C。(3) 、控制温度系统，提供高输出能力。这些系统，象温度限制系统一样，不连续地 传送热量。响应时机和温度控制比限制温度系统要优越。对表面贴装应用的操作温度范围是 285315 C。这些系统也提供更好的偏差能力，通常是10 C。特点：在多数情况中，接触焊接是补焊(touch-up)以及元件取下与更换的最容易和成本 最低的方法。用胶附着的元件可容易地用焊接环取下。接触焊接设备成本相对低，容易买 到。缺点是没有限制烙铁嘴或环的系统容易温度冲击，将烙铁嘴或环的温度提升到所希望的 范围之上；烙铁环必须直接接触焊接点和引脚，到达效率；温度冲击可能损伤陶瓷元件， 特别是多层电容。2、加热气体(热风)焊接原理：热风焊接通过用喷嘴把加热的空气或惰性气体，如氮气，指向焊接点和引脚来完 成。热风设备选项包括从简单的手持式单元加热单个位置，到复杂的自动单元设计来加热多 个位置。手持式系统取下和更换矩形、圆柱形和其它小型元件。自动系统取下合更换复杂元 件，诸如密脚和面积排列元件。热风系统避免用接触焊接系统可能发生的局部热应力，这使它成为在均匀加热是关键的 应用中的首选。热风温度范围一般是300400 C。熔化焊锡所要求的时间取决于热风量。 较大的元件在可取下或更换之前，可能要求超过60秒的加热。喷嘴设计很重要；喷嘴必须 将热风指向焊接点，有时要避开元件身体。喷嘴可能复杂和昂贵。充分的预防维护是必要的； 喷嘴必须定期清洁和适当储存，防止损坏。特点：热风作为传热媒介的低效率，减少由于缓慢的加热率产生的热冲击，这是对某些 元件的一个优点，如陶瓷电容；使用热风作为传热媒介，消除直接烙铁嘴接触的必要；温度 和加热率是可控制、可重复和可预测的。缺点为热风焊接设备价格较高；自动系统相当复杂，因此要求高技术水平的操作。二、手工焊接的工艺流程如下：准备f加热f加焊料f冷却f清洗f检验。 准备：焊接前必须做好焊接的准备工作，它包括选用合适功率的电烙铁和烙铁头，烙 铁头的清洁和上锡，焊接部位的清洁处理，预焊，元器件引线的成形及插装，焊接工具及焊 接材料的准备，使连接点处于随时的状态。 加热：就是用烙铁头加热焊接部位，使连接点的温度加热到焊接需要的温度。在加热 中，热量供给的速度和最佳焊接温度的确定是保证焊接质量的关键。通常焊接温度控制在 260C左右。但考虑电烙铁在使用过程中的散热，可把温度适当提高一些，控制在300C 左右。 加焊料：当烙铁加热到一定温度后，即可在烙铁头和连接点的结合部或烙铁头对称的 一侧，加上适量的焊料，焊料量的多少，应使导线的外形保持可见或保证能够覆盖接点。在 施焊过程中，要求焊接者针对不同的焊接对象，掌握正确的焊接时间。通常焊接时间控制在 23s之内。 冷却：焊接时间结束之后，焊料和烙铁头都已撤离，焊点应自然冷却，不要用嘴吹或 其它强制冷却的方法，以免影响焊点的形成，在焊料凝固过程中，连接点不应受到任何外力 的影响而改变位置。 清洗：焊接完成之后，必须进行清洗，除去残留在焊点周围的焊剂，油污等，以防残 留物的污染及腐蚀，并使焊点清洁美观。二、焊接的方法称为五步法焊接法1. 准备施焊准备好焊锡丝和烙铁。此时特别强调的施烙铁头部要保持干净，即可以沾上焊锡（俗称 吃锡）。2. 加热焊件将烙铁接触焊接点，注意首先要保持烙铁加热焊件各部分，例如印制板上引线和焊盘都 使之受热，其次要注意让烙铁头的扁平部分（较大部分）接触热容量较大的焊件，烙铁头的 侧面或边缘部分接触热容量较小的焊件，以保持焊件均匀受热。3. 熔化焊料当焊件加热到能熔化焊料的温度后将焊丝置于焊点，焊料开始熔化并润湿焊点。4. 移开焊锡当熔化一定量的焊锡后将焊锡丝移开。5. 移开烙铁当焊锡完全润湿焊点后移开烙铁，注意移开烙铁的方向应该是大致45的方向。上述过程，对一般焊点而言大约二，三秒钟。对于热容量较小的焊点，例如印制电路板 上的小焊盘，有时用三步法概括操作方法，即将上述步骤2, 3合为一步，4, 5合为一步。 实际上细微区分还是五步，所以五步法有普遍性，是掌握手工烙铁焊接的基本方法。三、手工焊的应用手工焊主要应用于以下几方面：1）小批量生产的小型化产品，具有特殊要求的高可靠产品；2）不便使用机器焊接、复杂多变的线路结构；3）对温度敏感的元器件及维修中需要更换的元器件；4）对机器焊接出现的不良焊点进行补焊。5）在SMT工艺后，对IC上的不良焊点进行手工拖IC。四、手工焊的发展近年来，随着长输管线向着高强度、大口径、厚壁化方向发展，传统的手工焊焊接方法 已逐渐地被半自动焊和自动焊焊接方法所取代，其中以半自动焊应用发展最为迅速，与之而 来的是药芯焊丝得以迅猛发展。药芯焊丝之所以能得到如此的重视和发展，与它自身的许多特点是分不开的，表现在： 熔敷速度快，焊接生产率高；与实芯焊丝相比，药芯焊丝电弧软、飞溅小，焊接工艺性能好； 熔深大，成型美观；综合成本低。现代科技的飞速发展，电子产业高速增长，驱动着焊接方法和设备不断推陈出新。但是 如同交通工具尽管有了汽车、飞机乃至火箭，人们的双腿步行永远不可能被取代一样，手工 焊接仍有广泛的应用，不仅小批量生产研制和维修必不可少的连接方法，也是机械化、自动 化生产获得成功的基础