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电子焊接培训教材 课程制作 罗鹭课程讲解 刘子龙课程开发 开发部制作时间 2009 01 05 概述 随着电子元器件的封装更新换代加快 由原来的直插式改为了平贴式 连接排线也由FPC软板进行替代 元器件电阻电容经过了1206 0805 0603 0402后已向0201平贴式 BGA封装后已使用了蓝牙技术 这无一例外的说明了电子发展已朝向小型化 微型化发展 手工焊接难度也随之增加 在焊接当中稍有不慎就会损伤元器件 或引起焊接不良 所以我们的一线手工焊接人员必须对焊接原理 焊接过程 焊接方法 焊接质量的评定 及电子基础有一定的了解 锡焊是一门科学 他的原理是通过加热的烙铁将固态焊锡丝加热熔化 再借助于助焊剂的作用 使其流入被焊金属之间 待冷却后形成牢固可靠的焊接点 当焊料为锡铅合金焊接面为铜时 焊料先对焊接表面产生润湿 伴随着润湿现象的发生 焊料逐渐向金属铜扩散 在焊料与金属铜的接触面形成附着层 使两则牢固的结合起来 所以焊锡是通过润湿 扩散和冶金结合这三个物理 化学过程来完成的 焊接原理 我公司目前使用的烙铁 60W调温电烙铁 60W恒温电烙铁 80W恒温电烙铁 1 常用烙铁 调节旋钮 一 电烙铁简介1 外热式电烙铁一般由烙铁头 烙铁芯 外壳 手柄 插头等部分所组成 烙铁头安装在烙铁芯内 用以热传导性好的铜为基体的铜合金材料制成 烙铁头的长短可以调整 烙铁头越短 烙铁头的温度就越高 且有凿式 尖锥形 圆面形 圆 尖锥形和半圆沟形等不同的形状 以适应不同焊接面的需要 我司常用的烙铁规格及对应的温度范围如下表 2 内热式电烙铁由连接杆 手柄 弹簧夹 烙铁芯 烙铁头 也称铜头 五个部分组成 烙铁芯安装在烙铁头的里面 发热快 热效率高达85 以上 烙铁芯采用镍铬电阻丝绕在瓷管上制成 一般20w电烙铁其电阻为2 4k 左右 35w电烙铁其电阻为1 6k 左右 常用的内热式电烙铁的工作温度列于下表 一般来说电烙铁的功率越大 热量越大 烙铁头的温度越高 焊接集成电路 印制线路板 cmos电路一般选用20w内热式电烙铁 使用的烙铁功率过大 容易烫坏元器件 一般二 三极管结点温度超过200 时就会烧坏 和使印制导线从基板上脱落 使用的烙铁功率太小 焊锡不能充分熔化 焊剂不能挥发出来 焊点不光滑 不牢固 易产生虚焊 焊接时间过长 也会烧坏器件 一般每个焊点在1 5 4s内完成 3 其它烙铁1 调温电烙铁调温电烙铁的烙铁头内 装有温度控制器 来控制通电时间 实现恒温的目的 在焊接温度不宜过高 焊接时间不宜过长的元器件时 应选用恒温电烙铁 但它价格高 3 恒温电烙铁恒温电烙铁主要温度控制由烙铁自身电阻发热丝的功率所决定 主要用于导线接插件 导线焊接用 4 吸锡电烙铁吸锡电烙铁是将活塞式吸锡器与电烙铁溶于一体的拆焊工具 它具有使用方便 灵活 适用范围宽等特点 不足之处是每次只能对一个焊点进行拆焊 5 防静电焊台此产品价格昂贵 温度控制精确 主要用于COMS 集成电路 晶体管等贴片元件焊接使用 二 电烙铁的选择1 选用电烙铁一般遵循以下原则 烙铁头的形状要适应被焊件物面要求和产品装配密度 烙铁头的顶端温度要与焊料的熔点相适应 一般要比焊料熔点高30 80 不包括在电烙铁头接触焊接点时下降的温度 2 选择电烙铁的功率原则如下 焊接集成电路 晶体管及其它受热易损件的元器件时 考虑选用20w内热式或30w外热式电烙铁 焊接较粗导线及同轴电缆时 考虑选用80w内热式或80W 100w外热式电烙铁 焊接较大元器件时 如金属底盘接地焊片 应选100w以上的电烙铁 三 电烙铁的使用1 电烙铁的握法电烙铁的握法分为三种 反握法 是用五指把电烙铁的柄握在掌内 此法适用于大功率电烙铁 焊接散热量大的被焊件 正握法 此法适用于较大的电烙铁 弯形烙铁头的一般也用此法 握笔法 用握笔的方法握电烙铁 此法适用于小功率电烙铁 焊接散热量小的被焊件 如焊接收音机 电视机的印制电路板及其维修等 2 电烙铁使用前的处理在使用前先通电给烙铁头 上锡 首先用挫刀把烙铁头按需要挫成一定的形状 然后接上电源 当烙铁头温度升到能熔锡时 将烙铁头在松香上沾涂一下 等松香冒烟后再沾涂一层焊锡 如此反复进行二至三次 使烙铁头的刃面全部挂上一层锡便可使用了 电烙铁不宜长时间通电而不使用 这样容易使烙铁芯加速氧化而烧断 缩短其寿命 同时也会使烙铁头因长时间加热而氧化 甚至被 烧死 不再 吃锡 电烙铁的操作手法 反握法 正握法 握笔法 反握法 用五指把电烙铁手柄握在手掌内 这种握法特点适用于大功率电烙铁 焊接动作稳定长时间操作不易疲劳 握笔法 这种握法类似与写字时手拿笔一样 易掌握但长时间操作会出现烙铁抖动现象 劳动强度大 适用于小功率电烙铁操作 正握法 用五指将烙铁手柄握在掌外它适合与弯曲烙铁头的中功率烙铁使用 四 锡线的拿法 连续焊锡拿法 连续焊锡拿法 断续焊锡拿法 连续焊丝拿法 即用拇指和四指握住焊锡丝 手指配合拇指和食指把焊锡丝连续向前送进 它适合于成卷 筒 焊锡丝的手工焊接 断续焊丝拿法 即用拇指 食指和中指夹住焊锡丝 采用这种拿法焊锡丝不能连续向前送进 适用于小段焊锡丝的手工焊接 五 电烙铁使用注意事项 在焊接前必须了解有关焊接的一些安全注意事项 检查焊接工具是否安全可靠 焊接时 不要将焊料含在嘴上 因为烙铁通过低电阻电路时 可使你遭到点击 不要打扰或惊动正在使用烧热电烙铁操作者 拿烙铁时只能拿其手柄 不管是否插电 烙铁要摆放在适当位置 以便连续工作顺手可取 我们一般放在工位桌面右手边 烙铁不使用时要求存放在专用的烙铁架上 对于拆卸过程中类似与线状物体时一定要注意使该物体无张力和弹力 应为如果存在张力与弹力和容易使焊料弹到脸上或身体表面造成烫伤 不要将易燃物品放在烧热烙铁附近 如 纸 碎布 酒精等 工具每天使用前要求对温度进行点检 点检合格才能使用 使用TPK191A温度测试仪点检 焊料是一种易熔金属 它能使元器件引线与印制电路板的连接点连接在一起 锡 sn 是一种质地柔软 延展性大的银白色金属 熔点为232 在常温下化学性能稳定 不易氧化 不失金属光泽 抗大气腐蚀能力强 铅 pb 是一种较软的浅青白色金属 熔点为327 高纯度的铅耐大气腐蚀能力强 化学稳定性好 但对人体有害 锡中加人一定比例的铅和少量其它金属可制成熔点低 流动性好 对元件和导线的附着力强 机械强度高 导电性好 不易氧化 抗腐蚀性好 焊点光亮美观的焊料 一般称焊锡 焊锡按含锡量的多少可分为15种 按含锡量和杂质的化学成分分为s a b三个等级 手工焊接常用丝状焊锡 六 焊料 七 对焊接点的基本要求1 焊点要有足够的机械强度 保证被焊件在受振动或冲击时不致脱落 松动 不能用过多焊料堆积 这样容易造成虚焊 焊点与焊点的短路 2 焊接可靠 具有良好导电性 必须防止虚焊 虚焊是指焊料与被焊件表面没有形成合金结构 只是简单地依附在被焊金属表面上 3 焊点表面要光滑 清洁 焊点表面应有良好光泽 不应有毛刺 空隙 无污垢 尤其是焊剂的有害残留物质 要选择合适的焊料与焊剂 八 手工焊接的基本操作方法 五步训练法 为保证焊接的质量掌握正确的手工焊接操作方法是很重要的 通常可以看到这样一种焊接操作方法 即先用烙铁头沾上一些焊锡然后将烙铁放到焊点上停留等待加热后焊锡润湿焊件 不正确方法 1 准备施焊 准备焊锡丝和烙铁 强调的是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 首先要保证烙铁加热焊件各部分 例如印刷板上引线和焊盘都使之受热 其次要注意让烙铁头锥面 加大接触面积 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 保证焊件均匀受热 3 熔化焊料 当焊件受热到能熔化焊料温度后 将焊锡丝置于焊点 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 将焊锡丝焊锡丝移开 5 移开烙铁 当焊锡完全湿润焊点后以移开烙铁 注意移开烙铁的方向应该大于45 的方向 完成这五步后 焊料尚未完全凝固以前 不能移动备焊件之间的位置 因为焊料未凝固时 如果相对位置被改变 就会产生假焊现象 上述过程对一般焊点而言大约需要2 3秒 对于热容量较小的焊点 例如应刷电路板上的小焊盘 有时用三步概括操作方法 即将上述步聚2 3合为一部 4 5合为一步实际上细微区分还是五步法 是掌握手工焊接的基本方法 五步训练法示意图 九焊接的操作要领 焊接前准备 焊接时间温度掌握好 焊料的施加方法 焊接时被焊物要扶稳 焊点设计要合理 焊剂的用量要合适 焊点重焊 焊接烙铁头与备焊件接触位置 焊接后的处理 十 印制电路板的焊接过程1 焊前准备首先要熟悉所焊印制电路板的装配图 并按图纸配料 检查元器件型号 规格及数量是否符合图纸要求 并做好装配前元器件引线成型等准备工作 2 焊接顺序元器件装焊顺序依次为 电阻器 电容器 二极管 三极管 集成电路 大功率管 其它元器件为先小后大 3 对元器件焊接要求1 电阻器焊接按图将电阻器准确装人规定位置 要求标记向上 字向一致 装完同一种规格后再装另一种规格 尽量使电阻器的高低一致 焊完后将露在印制电路板表面多余引脚齐根剪去 2 电容器焊接将电容器按图装人规定位置 并注意有极性电容器其 与 极不能接错 电容器上的标记方向要易看可见 先装玻璃釉电容器 有机介质电容器 瓷介电容器 最后装电解电容器 3 二极管的焊接二极管焊接要注意以下几点 第一 注意阳极阴极的极性 不能装错 第二 型号标记要易看可见 第三 焊接立式二极管时 对最短引线焊接时间不能超过2s 4 三极管焊接注意e b c三引线位置插接正确 焊接时间尽可能短 焊接时用镊子夹住引线脚 以利散热 焊接大功率三极管时 若需加装散热片 应将接触面平整 打磨光滑后再紧固 若要求加垫绝缘薄膜时 切勿忘记加薄膜 管脚与电路板上需连接时 要用塑料导线5 集成电路焊接首先按图纸要求 检查型号 引脚位置是否符合要求 焊接时先焊边沿的二只引脚 以使其定位 然后再从左到右自上而下逐个焊接 对于电容器 二极管 三极管露在印制电路板面上多余引脚均需齐根剪去 九 拆焊的方法在调试 维修过程中 或由于焊接错误对元器件进行更换时就需拆焊 拆焊方法不当 往往会造成元器件的损坏 印制导线的断裂或焊盘的脱落 良好的拆焊技术 能保证调试 维修工作顺利进行 避免由于更换器件不得法而增加产品故障率 普通元器件的拆焊 1 选用合适的医用空心针头拆焊2 用铜编织线进行拆焊3 用气囊吸锡器进行拆焊4 用专用拆焊电烙铁拆焊5 用吸锡电烙铁拆焊 十 焊点不良现象及原因分析1 空焊 零件脚或引线脚与锡垫间没有锡或其它因素造成没有接合 2 假焊 虚焊 假焊之现象与空焊类似 但其锡垫之锡量太少 低于接合面标准 3 桥接 有脚零件在脚与脚之间被多余之焊锡所联接短路 4 错件 零件放置之规格或种类与作业规定要求元件焊接位置 规格不符者 即为错件 5 缺件 应放置零件之位址 因不正常之缘故而产生空缺 6 极性反向 极性方位正确性与加工工程样品装配不一样 即为极性错误 7 零件偏位 贴片元件所有零件表面焊接点与PCB表面丝印 偏移不可超过丝印位置的1 2面积 8 包焊 焊点焊锡过多 看不到零件脚或其轮廓者 9 锡球 锡渣 PCB板表面附着多余的焊锡球 锡渣 一律拒收 10 焊点拉尖 焊接烙铁温度过低 焊接后烙铁移动角度过小导致 不良焊点图片 1 焊点连焊 2 元件偏位 3 焊点虚焊 4 缺件 5 焊点拉尖 标准的贴片元件焊点对比 标准焊点要求 焊点是否圆润 光亮 牢固 静电防护知识 静电防护知识ESD 中文意思是静电敏感 是一种描述静电放电的术语 它指的是电荷在两个物体间的传递 我们在生活中看到的电火花现象就是静电放电发生效应的结果 所有元件或电路板都被认为是静电敏感的 静电敏感的元件自制成开始一直到组成成品运发客户的整个过程都应考虑到静电保护 不仅要在焊接前提防静电 而且其后也要小心 因为它们很容易因静电放电而被损坏 有些元件可因一只带静电的手触摸而遭损坏 更有些元器件会因为附近的带电体 象某个人或显示屏的影响 即使不直接接触也有可能遭损坏 在装运元件和组装电路板的地方都要配备防静电环境 所有在这些区域的导电体都要接地 不导电材料不应放在这些区域内 不导电材料有 木器 不导电电胶 静电工作台是有良好接地的表面 并有防静电材料覆盖的台架 手带 当要拿ESD物体时 必须要带手带 手带配带时必须与皮肤相接触 客观存在的另一头须与工作台的接地点相连 台面上接地点是与大地相连的 注意 当测试手带时 绿灯表示手带配带得好 黄灯或红灯表示不能用 静电测试仪 脚带 当在导电胶或导电腊地面工作时戴手带是适用的 必须要戴脚带 将脚带紧绑在鞋上 其导带要放进袜子里 若是尼龙袜子 将导带放进鞋内 穿高跟鞋时 要配带脚前跟带 注意 每天要测试一次手带 脚带的导电性 防静电材料的作用大致有以下几点 限制静电的生成 在其表面迅速消歼电荷 本身可不受ESD的影响 防静电材料按其扩散电荷的快慢可分以下几点 可导材料是迅速扩散电荷的材料 静电扩散材料是可快速扩散电荷的但不及可导材料的材料 抗静电材料 工作台表层材料 所有的工作台都需要有电扩散面覆盖 有一个1兆欧的电阻将台面与地相接 这样的台面与地相接 这样的台面将所有置于其上的电荷不断从台面传到地面 台面上有一个用于接手带的扣环 手带和台面的接地点须是相同的 这样才能做到以较短路径接地 工作台表面必须每星期用清洁剂清洗 导电地板胶和导电腊 在那些手带不适用的地方要将地面涂上导电胶或导电腊 在其上行走时必须配戴脚带 ESD敏感元件在携离工作台时 必须用导电载具或防静电袋 导电框以下三种导电框用于运输电路板 1 铝框架 2 黑塑料可调架框 3 黑纸板架框 防静电袋防静电袋有粉红色与黑色两种 粉红色袋只用于产品出厂时产品包装用 黑色袋用于工厂内部传运 空气电离器潮湿的空气帮助驱散电子电荷积累 保持表面潮湿 用负离子发生器可以中和空气中的阳离子 使空气显中性 抗静电链当用于运载静电敏感元件的手拖车带有绝缘滑轮时 在车低置一个链 以防止静电荷积累 任何手拖车在发现没有接地链时必须向主管报告 当链子凸出车外有可能补推车人踩上时 也必须向主管报告 目前生产使用的防静电工具 总结 正确的防静电操作规则 操作ESD元件时必须始终配戴良好接地的手带 手带须与人的皮肤相触 必须用保护罩运送和储存静电敏感元件 清点元器件时尽可能不将其从保护套中取出来 只有在无静电工作台才可以将元件从保护套中取出来 在无防静电设备时 不准将静电敏感元件用手传递 避免衣服和其它纺织品与元件接触 最好是穿棉布衣服和混棉料的短袖衣 将元件装入或拿出保护套时 保护套要与抗静电面接触 保护工作台或无保护的器件远离所有绝缘材料 当工作完成后将元件放回保护套中 必须要用的文件图纸要放入防静电套中 纸会产生静电 不可让没带手带者触摸元件 对参观者要留意这点 不可在有静电敏感的地方更换衣服 取元件时只可拿元件的主体 不可将元件在任何表面滑动 每日测试手带 存储过程 电路板的存储和转移 如果你要存储和转移电路板 以下过程是必要的 在移动电路板之前 电路板必须放在防静电运输工具里 电路板被带到工作台时 用静电防抑袋或防静电运输工具运送 电路板离开工作台时只能放在防静电箱或防静电运输工具里 包装没有取空或装满时 必须与工作台相接触 在工作台上 电路板只能拿边缘或面板 且必须带手带或脚带 注 电路板是不能放在防静电袋或运输柜架上面的 应放入里面 电路板必须装在搬运金属柜内 搬运电路板时只能放在黑袋 铝框架内搬运 不许用纸箱 培训结束谢谢大家