焊接技术与锡焊1孙有为.ppt

一 焊接技术与锡焊 焊接是金属加工的基本方法之一 通常分为熔焊 压焊和钎焊三大类 锡焊 就是将铅锡焊料熔入焊件的缝隙使其连接的一种焊接方法 特征 1 焊料熔点低干焊件 2 焊接时将焊件与焊料共同加热到焊接温度 焊料熔化而焊件不熔化 3 连接的形式是由熔化的焊料润湿焊件的焊接面产生冶金 化学反应形成结合层而实现的 电子工程基础训练 熔焊 所谓熔焊 是指焊接过程中 将焊接接头加热至熔化状态 不加压力完成焊接的方法 熔焊可以分为 电弧焊 电渣焊 气焊 电子束焊 激光焊等 最常见的电弧焊又可以进一步分为 手工电弧焊 焊条电弧焊 气体保护焊 埋弧焊 等离子焊等 一 焊接技术与锡焊 1 铅锡焊料熔点低于200 适合半导体等电子材料的连接 2 只需筒单的加热工具和材料即可加工 投资少 3 焊点有足够强度和电气性能 4 锡焊过程可逆 易于拆焊 焊锡 主要指用锡基合金做的焊料 熔融法制锭 压力加工成材 焊锡的种类 1 有铅焊锡 由锡 融点232度 和铅 熔点327度 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 这种焊锡的熔点是183度 2 无铅焊锡 为适应欧盟环保要求提出的ROHS标准 焊锡由锡铜合金做成 焊接材料 焊锡丝 焊锡是由60 的锡和40 的铅混合而成 焊锡丝内孔装有辅助焊剂 焊膏 松香 辅助焊剂 一 焊接技术与锡焊 图2 1焊接分类 二 锡焊机理 1 扩散 扩散现象 图2 2金属晶格点阵模型图2 3焊料与焊件扩散示意图 二 锡焊机理 1 扩散 金属之间的扩散不是任何情况下都会发生 而是有条件的 两个基本条件是 1 距离 两块金属必须接近到足够小的距离 2 温度 只有在一定温度下金属分子才具有动能 使得扩散得以进行 锡焊就其本质上说 是焊料与焊件在其界面上的扩散 焊件表面的清洁 焊件的加热是达到其扩散的基本条件 二 锡焊机理 2 润湿 润湿是发生在固体表面和液体之间的一种物理现象 这种润湿作用是物质所固有的一种性质 图2 4 图2 4干净玻璃表面的水和水银 图2 5润湿角 液体和固体交界处形成一定的角度 这个角称润湿角 是定量分析润湿现象的一个物理量 如图2 5所示 角从0 到180 角越小 润湿越充分 实际中我们以90 为润湿的分界 二 锡焊机理 2 润湿 锡焊过程中 熔化的铅锡焊料和焊件之间的作用 正是这种润湿现象 观测润湿角是锡焊检测的方法之一 润湿角越小 焊接质量越好 一般质量合格的铅锡焊料和铜之间润湿角可达20 实际应用中一般以45 为焊接质量的检验标准 图2 6 图2 6焊料润湿角 二 锡焊机理 3 结合层 焊接过程中 焊料和焊件的界面有扩散现象发生 这种扩散的结果 使得焊料和焊件界面上形成一种新的金属合金层 我们称之为结合层 图2 7 由于结合层的作用将焊料和焊件结合成一个整体 实现金属连续性 图2 8 焊接过程同黏接物品的机理不同之处即在于此 图2 7焊料与焊件扩散示意图图2 8锡焊结合层示意图 三 锡焊工具与材料 1 电烙铁 电烙铁是手工施焊的主要工具 选择合适的烙铁 合理地使用它 是保证焊接质量的基础 分类及结构 由于用途 结构的不同 有各式各样的烙铁 从加热方式分 有直热式 感应式 气体燃烧式等 从烙铁发热能力分 有20W 30W 300W等 从功能分 又有单用式 两用式 调温式等 最常用的还是单一焊接用的直热式电烙铁 它又可分为内热式和外热式两种 直热式烙铁 图2 9典型烙铁结构示意图 分类及结构 图2 9所示为典型烙铁结构 主要由以下几部分组成 三 锡焊工具与材料 直热式烙铁组成 1 发热元件 其中能量转换部分是发热元件 俗称烙铁芯子 内热式与外热式主要区别在于外热式的发热元件在传热体的外部 而内热式的发热元件在传热体的内部 也就是烙铁芯在内部发热 2 烙铁头 作为热量存储和传递的烙铁头 一般用紫铜制成 3 手柄 一般用木料或胶木制成 设计不良的手柄 温升过高会影响操作 4 接线柱 这是发热元件同电源线的连接处 三 锡焊工具与材料 外热式25 30w 电烙铁芯子 外热式 内热式烙铁芯 烙铁头 常用烙铁头 A型B型C型 内部由高纯度的无氧铜制成 外面镀上合金层 合金层前端镀上无铅锡 后端会镀上抗氧化的铬 感应式烙铁 感应式烙铁也叫速热烙铁 俗称焊枪 2 10感应式烙铁结构示意图 锡焊工具与材料 吸锡烙铁 图2 11所示是一种吸锡烙铁 也可将吸锡器做成单独的 种工具 如图2 12所示 图2 11吸锡烙铁 图2 12吸锡器 三 锡焊工具与材料 调温及恒温烙铁 图2 13调温及恒温烙铁 锡焊工具与材料 烙铁头材料的组成 铜 作为导热体 是烙铁头 紫铜 的主要成分 占85 左右 铜的导热性能好 有利于烙铁头迅速升温 好的烙铁头都是有紫铜做的 但有的厂家用黄铜 铁 起抗腐蚀的作用 是影响烙铁头使用寿命的关键因素 好的烙铁头镀铁层晶体结构细而密 耐腐蚀效果好 这样的烙铁头使用寿命长 下锡效果好 镀铁技术不好的厂家主要靠镀铁层的厚度来控制烙铁头的使用寿命 通常会出现镀铁层厚了烙铁头不上锡 薄了不耐用 镍 起到镀铁层防锈的作用 而且便于后面镀鉻 鉻 不粘锡 防止使用时锡往烙铁头身体上跑 一般烙铁头镀鉻时间在5分钟以上 普通的装饰镀鉻都在1分钟左右 锡 在头部 在使用是粘锡的部位 焊料 在一般电子产品装配中主要使用锡铅焊料 230c 450c焊料的熔点 183度 锡焊工具与材料 铅与锡熔形成合金后 具有一系列铅和锡不具备的优点 熔点低 机械强度高 表面张力小 抗氧化性好 铅锡合金 三 锡焊工具与材料 2 焊剂 助焊剂阻焊剂的作用与要求 助焊剂 松香 作用 1 帮助焊接 除氧化膜 2 防止氧化 3 减小表面张力 阻焊剂 绿油 作用 目前常用的是紫外线光固化型阻焊剂 也称为光敏阻焊剂 1 耐高温 节约焊料 2 防止桥接 短路 3 保护集成电路 防止氧化 锡焊工具与材料 其他辅助工具 1 尖咀钳 头部较细 适用于夹小型金属器件 2 斜口钳 主要用于剪切导线 3 剥线钳 专用于剥有绝缘层的导线 4 镊子 用途是夹持导线和元器件 在焊接时夹持器件兼有散热作用 5 起子 又称螺丝刀 有 一 字和 十 字两种 专用于拧螺钉 6 通针 又称透针 主要用于除去焊盘圆孔中的焊锡 7 吸锡器 吸除焊锡 便于元器件取下 四 手工锡焊基本操作 1 焊接操作姿势 电烙铁拿法有三种 一般烙铁离开鼻子的距离应至少不小于30cm 通常以40cm时为宜 四 手工锡焊基本操作 1 焊接操作姿势 焊锡丝一般有两种拿法 注意 使用电烙铁要配置烙铁架 一般放置在工作台右前方 电烙铁用后一定要稳妥放于烙铁架上 并注意导线等物不要碰烙铁头 五步法训练 1 准备施焊 2 加热焊件 3 熔化焊料 4 移开焊锡 5 移开烙铁 四 手工锡焊基本操作 焊盘孔与引线间隙影响焊接质量 典型焊点外观 焊锡用量要适中 常见焊点及质量分析 锡焊基本条件 1 焊件可焊性一般铜及其合金 金 银 锌 镍等具有较好可焊性 而铝 不锈钢 铸铁等可焊性很差 需采用特殊焊剂及方法才能锡焊 2 焊料合格3 焊剂合适4 焊点设计合理合理的焊点几何形状 保证焊点足够的强度 手工锡焊要点 1 掌握好加热时间2 保持合适的温度3 用烙铁头对焊点施力是有害的 操作要领 1 焊件表面处理2 预焊 元器件引线镀锡 上锡 搪锡等 3 不要用过量的焊剂4 保持烙铁头的清洁5 焊件要牢固6 烙铁撤离有讲究 3 6伏电动螺丝批 维修工具 水口钳 印刷线路板的焊接 1 元器件的成形要求引线弯折出距离引线根部大于1 5mm 元器件成形后 应便于焊装后查看其标称值 两引线左右弯折要对称 引出线要平行 其距离等于两焊盘孔的距离 晶体管及其他在焊接过程中对散热敏感的元件其引线加工成圆型 以加长引线 减少热冲击 元器件引线弯曲成型 元器件的插装 印刷线路板的焊接 2 元器件的插装先里后外先低后高 先小后大 先难后易品种规格相同的元件集中在一起装有极性要求的集中在一起装易掉落的元件 放在最后工序插装 手工插装的原则