第6章焊接技术(2)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第,6,章 焊接技术,一,.,焊接的分类,二,.,锡焊原理,三,.,手工烙铁焊接的基本技能,四,.,拆焊,五,.,电子工业生产中的焊接方法,六,.,焊点质量及检查,一,.,焊接的分类,在电子产品制造过程中，使用最普遍、最有代表性的是,锡焊方法,。,锡焊,是将焊件和熔点比焊件低的焊料共同加热到锡焊温度，在焊件不熔化的情况下，焊料熔化并浸润焊接面，依靠二者原子的扩散形成焊件的连接。,二,.,锡焊原理,1.,合金层的生成,2.,浸润与浸润角,3.,锡焊必须具备的条件,1.,合金层的生成,焊接的物理基础是“浸润”，浸润也叫“润湿”。液体在与固体的接触面上摊开，充分铺展接触，就叫做,浸润,。,锡焊的过程，就是通过加热，让铅锡焊料在焊接面上熔化、流动、浸润，使,铅锡原子渗透到铜母材（导线、焊盘）的表面内,，并,在两者的接触面上形成,Cu6,Sn5,的脆性合金层,。,2.,浸润与浸润角,在焊接过程中，焊料和母材接触所形成的夹角叫做,浸润角,。,3.,锡焊必须具备的条件,（,1,）焊件必须具有良好的,可焊性,可焊性,是指在适当温度下，被焊金属材料与焊锡能形成良好结合的合金的性能。,（,2,）焊件表面必须保持清洁,（,3,）要使用合适的助焊剂,助焊剂的作用是,辅助热传导、去除氧化物、降低表面张力、防止再氧化,。通常采用以,松香,为主的助焊剂。,（,4,）焊件要加热到适当的温度,适当的温度使锡、铅原子获得足够的能量渗透到被焊金属表面的晶格中而形成合金。,（,5,）合适的焊接时间,焊接时间,是指在焊接全过程中，进行物理和化学变化所需要的时间。,一般,2,3s,，不超过,5s,。,三,.,手工烙铁焊接的基本技能,1.,焊接操作的正确姿势,2.,手工焊接操作的基本步骤,3.,手工焊接技巧,1.,焊接操作的正确姿势,控温烙铁工作原理：,烙铁头组成：,掌握正确的操作姿势，可以保证操作者的身心健康，减轻劳动伤害。,一般情况下，烙铁到鼻子的距离应该不少于,20cm,，通常以,30cm,为宜。,电烙铁的三种握法：,2.,手工焊接操作的基本步骤,（,1,）焊接温度与加热时间,一般来说，焊锡是由锡（熔点,232,）和铅（熔点,327,）组成的合金。其中由锡,63,和铅,37,组成的焊锡被称为共晶焊锡，这种,焊锡熔点是,183,。,焊接作业时温度的设定非常重要。焊接作业最适合的温度是使焊接点的焊锡温度在焊锡熔点加,50,度。烙铁头的设定温度，由于焊接部分的大小，电烙铁的功率和性能，焊锡的种类和型号的不同，在上述温度的基础上还要增加,100,度为宜。,焊接以下元件时温度设定为,250,270,或,25020,；,a,:1206,以下所有,SMT,电阻、电容、电感元件的拆除与焊接。,b,：所有排阻、排感、排容元件的拆除与焊接。,c,：面积在,55mm,（含,pin,长）以下并且少于,8 Pin,的,SMD,拆除与焊接,焊接除去以上规定的元件时温度设定为,350,370,或,35020,注：烙铁温度设定应视具体情况而定，原则上是以满足焊接要求的最低温度为宜。,加热时间视焊件的热容量和烙铁的功率而定。,过量的加热，除有可能造成元器件损坏以外，还有如下危害和外部特征：,焊点的外观变差。,高温造成所加松香助焊剂的分解炭化。,过量的受热会破坏印制板上铜箔的粘合层，导致铜箔焊盘的剥落。,（,2,）手工焊接操作的具体手法,保持烙铁头的清洁,靠增加接触面积来加快传热,选择合适的烙铁头：,常见烙铁头的类型和适用范围：,B,型,/LB,型（圆锥形）,特点：,B,型烙铁头无方向性，整个烙铁头前端均可进行焊接。,应用范围：,B,型适合一般焊接。,LB,型是,B,型的一种，形状修长。,D,型,/LD,型,特点：用扁平部分进行焊接。,适用范围：,适合需要多锡量的焊接，例如焊接面积大、端子粗、焊垫大的焊接环境。,I,型,特点：烙铁头尖端幼细。,适用范围：,适合焊接空间狭小的情况，也可以修正焊接芯片时产生的锡桥。,C,型,/CF,型（斜切直柱形）,特点：用烙铁头前端斜面部分进行焊接，适合需要多锡量的焊接。,适用范围：,C,型烙铁头应用范围与,D,型烙铁头相似，例如焊接面积大，粗端子，焊垫大的情况适用。,特点：镀锡层在烙铁头的底部。,适用范围：适用于,拉焊,式；焊接管脚距离较大的芯片，如,SOP,，,QFP,封装。,烙铁撤离有讲究（见图,1,、,2,）,在焊锡凝固之前不能动,切勿使焊件移动或受到振动，特别是用镊子夹住焊件时，一定要等焊锡凝固后再移走镊子，否则极易造成焊点结构疏松或虚焊。,焊锡用量要适中,助焊剂用量要适中,合适的焊剂量，应该是松香水仅能浸湿将要形成焊点的部位，不会透过印制板上的通孔流走。,不适宜使用助焊接焊接的元件,：,高灵敏度元件：对微电流、电压敏感元件。,易被腐蚀元件：助焊剂腐蚀元件。,非密封性元件：助焊剂可能渗透到元件内部，破坏元件特性。,连接器类元件：助焊剂渗到触点造成导电性能不良。,不要使用烙铁头作为运送焊锡的工具,3.,手工焊接技巧,（,1,）有机注塑元件的焊接有机材料包括有机玻璃、聚氯乙烯、聚乙烯、酚醛树脂等，不能承受高温，焊接时如不注意控制加热时间，极容易造成有机材料的热塑性变形，导致零件失效或降低性能，造成故障隐患。,钮子开关焊接技术不当示意图：,图（,b,）为焊接时垂直施力，使接线片,1,垂直位移，造成闭合时接线片,2,不能导通。,图（,c,）为焊接时加焊剂过多，沿接线片浸润到接点上，造成接点绝缘或接触电阻过大。,图（,d,）为镀锡时间过长，造成开关下部塑壳软化，接线片因自重移位，簧片无法接通。,（,2,）焊接簧片类元件的接点,这类元件如,继电器、波段开关,等。,簧片类元件的,焊接要领,是：,可焊性预处理；,加热时间要短；,不可对焊点任何方向加力；,焊锡用量宜少而不宜多。,（,3,）,MOSFET,及集成电路的焊接,焊接这类器件时应该注意：,引线如果采用镀金处理或已经镀锡的，可以直接焊接。,对于,CMOS,电路，如果事先已将各引线短路，焊前不要拿掉短路线，对使用的电烙铁，最好采用,防静电,措施。,在保证浸润的前提下，尽可能缩短焊接时间，一般,不要超过,2,秒钟,。,注意保证,电烙铁良好接地,。,使用低熔点的焊料，,熔点一般不要高于,180,。,工作台上如果铺有橡胶、塑料等易于积累静电的材料，则器件及印制板等不宜放在台面上，以免静电损伤。,使用电烙铁，,内热式的功率不超过,20W,，外热式的功率不超过,30W,，且烙铁头应该尖一些，防止焊接一个端点时碰到相邻端点。,集成电路若不使用插座直接焊到印制板上，安全焊接的顺序是：,地端输出端电源端输入端,。,（,4,）导线连接方式,导线同接线端子、导线同导线之间的连接有三种基本形式：,导线与导线的连接以绕焊为主，操作步骤如下,;,a.,去掉导线端部一定长度的绝缘皮；,b.,导线端头镀锡，并穿上合适的热缩套管；,c.,两条导线绞合，焊接；,d.,趁热把套管推倒接头焊点上，用热风或用电烙铁烘热缩套管，套管冷却后应该固定并紧裹在接头上。,钩焊,搭焊,（,5,）杯形焊件焊接法,这类接点多见于接线柱和接插件，一般尺寸较大，如果焊接时间不足，容易造成“冷焊”。,（,6,）平板件和导线的焊接,四,.,拆焊,1.,拆焊要点,2.,拆焊的常用方法,1.,拆焊要点,烙铁头加热被拆焊点，焊料熔化后，要及时按垂直印制电路板的方向拔出元器件的引线。不管元器件的安装位置如何，是否容易取出，都不能强拉或扭转元器件。,在插装新的元器件之前，必须把焊盘插线孔内的焊料清除干净。否则，在插装新元器件引线时，将造成印制电路板的焊盘翘起。,2.,拆焊的常用方法,（,1,）采用拆焊专用工具,操作步骤：,1,）,.,涂助焊剂于欲拆除元件两边终端。,2,）,.,用湿海绵清洁镊烙铁头的残渣。,3,）,.,于烙铁头的底部及内侧边缘上锡。（如,图,1,）,4,）,.,置放烙铁头跨过元件，压紧手柄，烙铁头接触所有焊接点的脚。（如,图,2,）,5,）,.,确认两端的结合点完全熔锡后，提起元件离开板面。（如,图,3,）,Four,sided IC,拆除,（四边加热法）,设备：焊接系统（烙铁），用于移除芯片的烙铁头，助焊剂，清洁剂（刷子）。,操作步骤：,1,）,.,清除拆除元件周围的覆盖物、氧化物、助焊剂残余物。,2,）,.,安装方形烙铁头插入手柄。,3,）,.,加热烙铁至,315,，并根据需要调到合适的温度。,4,）,.,在方形烙铁头内部四周与元件接触的部位上锡。（如,图,1,）,5,）,.,涂助焊剂于欲拆除元件所有,pin,脚。（如,图,2,）,6,）,.,用方形烙铁头罩住元件正上方并接触所有,pin,脚。（如,图,3,）,7,）,.,确定所有,pin,的焊锡熔化后，将元件轻微的向一边移动或转动，并垂直提起。（如,图,4,）,8,）,.,在海绵上用擦除的方式立即除去元件。,9,）,.,将烙铁头再上锡。,10,）,.,清洁焊垫准备安装更换新元件。,热风熔锡法,：,注：此方法考虑到热风对周边元件的伤害及控制难度较大，除特殊情况不建议使用。,设备,：热风枪，热风枪喷嘴，镊子，助焊剂，清洁剂（刷子）,操作步骤,：,1,）,.,移除表面的覆盖物并清洁工作区的污染物、氧化物或残余物。,2,）,.,调节热空气的输出压力及温度（以热空气能烧焦约,0.5,厘米远的绵纸为使用标准）（见,图,1,）,3,）,.,在元件的端部加助焊剂。,4,）,.,把热风头放置在元件上方约,0.5,厘米处加热，注意观察直到焊锡融化。（见,图,2,）,5,）,.,从母板上提起元件（见,图,3,）；,6,）,.,在耐热的坚硬物体表面上放下元件；,7,）,.,清理焊垫。,（,2,）采用吸锡泵、吸锡烙铁或吸锡器,（,3,）用吸锡材料,可用作吸锡材料的有,屏蔽线编织层、细铜网,以及,多股铜导线,等。,方法：将吸锡材料浸上松香水贴到待焊点上，用烙铁头加热吸锡材料，通过吸锡材料将热传到焊点上熔化焊锡。,清除焊盘插线孔内的焊料,方法：用合适的缝衣针或钢丝，从印制电路板的非焊盘面插入孔内，然后用电烙铁对准焊盘插线孔加热，待焊料熔化时，缝衣针便从中穿出，从而清除了孔内焊料。,在可能需要多次拆换元器件的情况下，可以采用下土所示的,断线法,。,五,.,电子工业生产中的焊接方法,1.,浸焊,2.,波峰焊,3.,再流焊,THT,工艺,常用的自动焊接设备有,浸焊机、波峰焊机,以及,清洗设备,、助焊剂自动涂敷设备等其它辅助装置，,SMT,工艺,采用的典型焊接设备是,再流焊设备,以及,锡膏印刷机、贴片机,等组成的焊接流水线。,元器件安装：人工插件,元器件安装：自动插件,1.,浸焊,浸焊设备的,工作原理,是让插好元器件的印制电路板水平接触熔融的铅锡焊料，使整块电路板上的全部元器件同时完成焊接。,印制板上的导线被,阻焊层,阻隔，不需要焊接的焊点和部位，要用特制的,阻焊膜,（或胶布）贴住，防止焊锡不必要的堆积。,浸焊机种类,：,普通浸焊机,超声波浸焊机,2.,波峰焊,波峰焊工艺材料的调整：,焊料,波峰焊一般采用,Sn63/Pb37,的共晶焊料，,熔点为,183,。,Sn,的含量应该保持在,61.5,以上，并且,Sn/Pb,两者的含量比例误差不得超过,1,。,主要金属杂质的最大含量范围见下表,助焊剂,波峰焊使用的助焊剂，要求表面张力小，,扩展率,85,；粘度小于熔融焊料，容易被置换；一般助焊剂的,比重在,0.820.84g/ml,，可以用相应的溶剂来稀释调整，焊接后容易清洗。,假如采用,免清洗助焊剂,，要求比重,0.8g/ml,，固体含量,110,11,。,焊料添加剂,防氧化剂,：可以减少高温焊接时焊料的氧化，不仅可以节约焊料，还能提高焊接质量。,（,3,）几种波峰焊机,一般的波峰焊机焊接,SMT,电路板时存在以下问题：,气泡遮蔽效应。,阴影效应。,斜坡式波峰焊机,特点,：增加了电路板焊接面与焊锡波峰接触的长度；,有利于焊点内的助焊剂挥发，避免形成夹气焊点，还能让多余的焊锡流下来。,高波峰焊机,适用于,THT,元器件“,长脚插焊,”工艺，一般，在高波峰焊机的后面配置剪腿机，用来剪短元器件的引脚。,双波峰焊机,特别适合焊接那些,THT,SMT,混合元器件的电路板。最常见的波型组合是,“紊乱波”“宽平波”,。,选择性波峰焊设备,工作原理,是：为保护承受高温的能力较差的,SMD,集成电路，在由电路板设计文件转换的程序控制下，小型波峰焊锡槽和喷嘴移动到电路板需要补焊的位置，顺序、定量喷涂助焊剂并喷涌焊料波峰，进行,局部焊接,。,（,4,）波峰焊的温度曲线及工艺参数控制,理想的双波峰焊的焊接温度曲线如下图所示：,不同印制电路板在波峰焊时的预热温度,3.,再流焊,再流焊,应用于各类表面安装元器件（,SMD,）的焊接。焊料是,焊锡膏,。,（,2,）再流焊工艺的,特点与要求,：,元件不直接浸渍在熔融的焊料中，所以元件受到的热冲击小。,能在前导工序里控制焊料的施加量，减少了虚焊、桥接等焊接缺陷，所以焊接质量好，可靠性高。,假如贴片元件位置时有一些偏差，当焊盘浸润时，由于熔融焊料表面张力的作用，产生自定位效应，能够自动校正偏差。,再流焊的焊料是能够保证正确组分的焊锡膏，一般不会混入杂质。,可以采用局部加热的热源，因此能在同一基板上采用不同的焊接方法进行焊接。,工艺简单，返修的工作量很小。,再流焊的,工艺要求,：,要设置合理的温度曲线。,SMT,电路板在设计时就要确定焊接方向，应当按照设计方向进行焊接。,在焊接过程中，要严格防止传送带震动。,必须对第一块印制电路板的焊接效果进行判断，适当调整焊接温度曲线。,（,3,）再流焊炉的结构和主要加热方法,再流焊炉主要由炉体、上下加热源、,PCB,传送装置、空气循环装置、冷却装置、排风装置、温度控制装置以及计算机控制系统组成。,按热量传导分类：主要有,辐射,和,对流,两种方式；,按照加热区域分类：整体加热和局部加热。,整体加热方法,：红外线加热法、气相加热法、热风加热法、热板加热法；,局部加热的方法,：激光加热法、红外线聚焦加热法、热气流加热法、光束加热法。,再流焊主要加热方法的优缺点,六,.,焊点质量及检查,1.,典型焊点的形成及其外观,2.,焊点的质量标准,3.,常见焊点缺陷及其分析,4.,焊点质量的检查,1.,典型焊点的形成及其外观,对焊点的质量要求，包括,电气接触良好、机械结合牢固,和,美观,三个方面。,2.,焊点的质量标准,（,1,）可靠的电气连接,（,2,）足够的机械强度,（,3,）光洁整齐的外观,3.,常见焊点缺陷及其分析,SMT,焊接的焊点缺陷：,SMT,焊接的焊点缺陷：,SMT,焊接的焊点缺陷：,SMT,焊接的焊点缺陷：,4.,焊点质量的检查,