手工焊接工藝

1、焊接工藝概述隨著電子元器件的封裝更新?lián)Q代加快，由原來的直插式改為了平貼式，連 接排線也由 fpc 軟板進行替代，電子發(fā)展已朝向小型化、微型化發(fā)展，手 工焊接難度也隨之增加，在焊接當中稍有不慎就會損傷元器件，或引起焊 接不良，所以一線手工焊接人員必須對焊接原理，焊接過程，焊接方法， 焊接質(zhì)量的評定，及電子基礎有一定的了解。一、焊接原理：錫焊是一門科學，他的原理是通過加熱的烙鐵將固態(tài)焊錫絲加熱熔化，再借助于助焊劑的作用，使其流入被焊金屬之間，待冷卻后形成牢固可靠的 焊接點。當焊料為錫鉛合金焊接面為銅時，焊料先對焊接表面產(chǎn)生潤濕，伴隨著潤濕現(xiàn)象的發(fā)生，焊料逐漸向金屬銅擴散，在焊料與金屬銅的接觸面形成

2、附著層，使兩則牢固的結(jié)合起來。所以焊錫是通過潤濕、擴散和冶金結(jié)合這 三個物理 , 化學過程來完成的。1潤濕：潤濕過程是指已經(jīng)熔化了的焊料借助毛細管力沿著母材金屬表面 細微的凹凸和結(jié)晶的間隙向四周漫流，從而在被焊母材表面形成附著層， 使焊料與母材金屬的原子相互接近，達到原子引力起作用的距離。 引起潤濕的環(huán)境條件：被焊母材的表面必須是清潔的，不能有氧化物或污 染物。2擴散：伴隨著潤濕的進行，焊料與母材金屬原子間的相互擴散現(xiàn)象開始 發(fā)生。通常原子在晶格點陣中處于熱振動狀態(tài)，一旦溫度升高。原子活動加劇，使熔化的焊料與母材中的原子相互越過接觸面進入對方的晶格點陣， 原子的移動速度與數(shù)量決定于加熱的溫度與

3、時間。3. 冶金結(jié)合：由于焊料與母材相互擴散，在 2 種金屬之間形成了一個中間 層 - 金屬化合物，要獲得良好的焊點，被焊母材與焊料之間必須形成金屬 化合物，從而使母材達到牢固的冶金結(jié)合狀態(tài)。二、助焊劑的作用助焊劑(flux這個字來自拉丁文是"流動"(flow in soldering)。助焊劑主要功能為：1化學活性 (chemical activity) 要達到一個好的焊點，被焊物必須要有一個完全無氧化層的表面，但金屬 一旦曝露于空氣中回生成氧化層，這中氧化層無法用傳統(tǒng)溶劑清洗，此時 必須依賴助焊劑與氧化層起化學作用，當助焊劑清除氧化層之后，干凈的 被焊物表面，才可與焊錫

4、結(jié)合。助焊劑與氧化物的化學放映有幾種：1、相互化學作用形成第三種物質(zhì)；2、氧化物直接被助焊劑剝離；3、上述兩種反應并存。松香助焊劑去除氧化層， 即是第一種反應， 松香主要成份為松香酸 (abietic acid )和異構(gòu)雙萜酸 (isomeric diterpene acids) ，當助焊劑加熱后與氧 化銅反應，形成銅松香( copper abiet )，是呈綠色透明狀物質(zhì)，易溶入未 反應的松香內(nèi)與松香一起被清除，即使有殘留，也不會腐蝕金屬表面。 氧化物曝露在氫氣中的反應，即是典型的第二種反應，在高溫下氫與氧發(fā) 生反應成水，減少氧化物，這種方式常用在半導體零件的焊接上。幾乎所有的有機酸或無機酸

5、都有能力去除氧化物，但大部分都不能用來焊 錫，助焊劑被使用除了去除氧化物的功能外，還有其他功能，這些功能是 焊錫作業(yè)時，必不可免考慮的。2熱穩(wěn)定性( thermal stability ) 當助焊劑在去除氧化物反應的同時，必須還要形成一個保護膜，防止被焊 物表面再度氧化，直到接觸焊錫為止。所以助焊劑必須能承受高溫，在焊 錫作業(yè)的溫度下不會分解或蒸發(fā)，如果分解則會形成溶劑不溶物，難以用 溶劑清洗，w/w級的純松香在280c左右會分解，此應特別注意。3助焊劑在不同溫度下的活性 好的助焊劑不只是要求熱穩(wěn)定性，在不同溫度下的活性亦應考慮。助焊劑 的功能即是去除氧化物，通常在某一溫度下效果較佳，例如ra

6、的助焊劑，除非溫度達到某一程度，氯離子不會解析出來清理氧化物，當然此溫度必 須在焊錫作業(yè)的溫度范圍內(nèi)。當溫度過高時，亦可能降低其活性，如松香在超過 600 7( 315c )時，幾 乎無任何反應，也可以利用此一特性，將助焊劑活性純化以防止腐蝕現(xiàn)象， 但在應用上要特別注意受熱時間與溫度，以確?；钚约兓?。三、焊錫絲的組成與結(jié)構(gòu)我們使用的有鉛 snpb(sn63%pb37%)焊錫絲和無鉛 sac ( 96.5%sn 3.0%ag0.5%qu的焊錫絲里面是空心的，這個設計是為了存儲助焊劑(松 香)，使在加焊錫的同時能均勻的加上助焊劑。當然就有鉛錫絲來說，根據(jù) snpb的成分比率不同有更多中成份，其主要

7、用途也不同。焊錫絲的作用：達到元件在電路上的導電要求和元件在 pcb 板上的固定要 求。四、焊接工具1、電烙鐵 外熱式電烙鐵 一般由烙鐵頭、烙鐵芯、外殼、手柄、插頭等部分所組成。烙鐵頭安裝在 烙鐵芯內(nèi)，用以熱傳導性好的銅為基體的銅合金材料制成。烙鐵頭的長短 可以調(diào)整（烙鐵頭越短，烙鐵頭的溫度就越高） ，且有鑿式、尖錐形、圓面 形、圓、尖錐形和半圓溝形等不同的形狀，以適應不同焊接面的需要。 內(nèi)熱式電烙鐵 由連接桿、手柄、彈簧夾、烙鐵芯、烙鐵頭（也稱銅頭）五個部分組成。烙鐵芯安裝在烙鐵頭的里面（發(fā)熱快，熱效率高達 85 %以上）。烙 鐵芯采用鎳鉻電阻絲繞在瓷管上制成，一般20w電烙鐵其電阻為2.4

8、k q左右，35w電烙鐵其電阻為1.6k q左右。一般來說電烙鐵的功率越大， 熱量越大，烙鐵頭的溫度越高。焊接集成電路、印制線路板、cmos電路一般選用 20w 內(nèi)熱式電烙鐵。使用的烙鐵功率過大，容易燙壞元器件（一 般二、三極管結(jié)點溫度超過200 °c時就會燒壞）和使印制導線從基板上脫 落；使用的烙鐵功率太小，焊錫不能充分熔化，焊劑不能揮發(fā)出來，焊點 不光滑、不牢固，易產(chǎn)生虛焊。焊接時間過長，也會燒壞器件，一般每個 焊點在 1.5 4s 內(nèi)完成。其他烙鐵1 ）恒溫電烙鐵 恒溫電烙鐵的烙鐵頭內(nèi)，裝有磁鐵式的溫度控制器，來控制通電時間，實 現(xiàn)恒溫的目的。在焊接溫度不宜過高、焊接時間不宜過

9、長的元器件時，應 選用恒溫電烙鐵，但它價格高。2 ）吸錫電烙鐵 吸錫電烙鐵是將活塞式吸錫器與電烙鐵溶于一體的拆焊工具，它具有使用 方便、靈活、適用范圍寬等特點。不足之處是每次只能對一個焊點進行拆 焊。3 ）汽焊烙鐵 一種用液化氣、甲烷等可燃氣體燃燒加熱烙鐵頭的烙鐵。適用于供電不便 或無法供給交流電的場合。2、其它工具尖嘴鉗 它的主要作用是在連接點上網(wǎng)饒導線、元件引線及對元件引腳成 型。 偏口鉗 又稱斜口鉗、剪線鉗，主要用于剪切導線，剪掉元器件多余的引 線。不要用偏口鉗剪切螺釘、較粗的鋼絲，以免損壞鉗口。 鑷子 主要用途是攝取微小器件；在焊接時夾持被焊件以防止其移動和幫 助散熱。 旋具 又稱改錐

10、或螺絲刀。分為十字旋具、一字旋具。主要用于擰動螺釘 及調(diào)整可調(diào)元器件的可調(diào)部分。 小刀 主要用來刮去導線和元件引線上的絕緣物和氧化物，使之易于上 錫。五、手工焊接過程1、操作前檢查（ 1）每天上班前 3-5 分鐘把電烙鐵插頭插入規(guī)定的插座上，檢查烙鐵是否 發(fā)熱，如發(fā)覺不熱，先檢查插座是否插好，如插好，若還不發(fā)熱，應立即 向管理員匯報，不能自隨意拆開烙鐵，更不能用手直接接觸烙鐵頭 .（ 2）已經(jīng)氧化凹凸不平的或帶鉤的烙鐵頭應更新的： 1、可以保證良好的 熱傳導效果； 2、保證被焊接物的品質(zhì)。如果換上新的烙鐵嘴，受熱后應將 保養(yǎng)漆擦掉，立即加上錫保養(yǎng)。烙鐵的清洗要在焊錫作業(yè)前實施，如果 5 分鐘以

11、上不使用烙鐵，需關閉電源。海綿要清洗干凈不干凈的海綿中含有 金屬顆粒，或含硫的海綿都會損壞烙鐵頭。（3）檢查吸錫海綿是否有水和清潔，若沒水，請加入適量的水（適量是指 把海綿按到常態(tài)的一半厚時有水滲出，具體操作為：濕度要求海綿全部濕 潤后，握在手掌心，五指自然合攏即可） ，海綿要清洗干凈，不干凈的海綿 中含有金屬顆粒，或含硫的海綿都會損壞烙鐵頭。（4）人體與烙鐵是否可靠接地，人體是否佩帶靜電環(huán)。2、焊接步驟烙鐵焊接的具體操作步驟可分為五步，步驟 1：準備合適烙鐵頭；步驟 2：烙鐵頭接觸被焊件；步驟 3：送上焊錫絲；步驟 4：焊錫絲脫離焊點；步驟 5：烙鐵頭脫離焊點。 要獲得良好的焊接質(zhì)量必須嚴格

12、的按上述五步驟操作。 按上述步驟進行焊接是獲得良好焊點的關鍵之一。在實際生產(chǎn)中，最容易 出現(xiàn)的一種違反操作步驟的做法就是烙鐵頭不是先與被焊件接觸，而是先 與焊錫絲接觸，熔化的焊錫滴落在尚末預熱的被焊部位，這樣很容易產(chǎn)生 焊點虛焊，所以烙鐵頭必須與被焊件接觸，對被焊件進行預熱是防止產(chǎn)生 虛焊的重要手段。3、焊接要領（1）烙鐵頭與兩被焊件的接觸方式 接觸位置：烙鐵頭應同時接觸要相互連接的 2 個被焊件（如焊腳與焊盤） ， 烙鐵一般傾斜 45 度，應避免只與其中一個被焊件接觸。當兩個被焊件熱容 量懸殊時，應適當調(diào)整烙鐵傾斜角度，烙鐵與焊接面的傾斜角越小，使熱 容量較大的被焊件與烙鐵的接觸面積增大，熱

13、傳導能力加強。如lcd 拉焊時傾斜角在 30 度左右，焊麥克風、馬達、喇叭等傾斜角可在 40 度左右。 兩個被焊件能在相同的時間里達到相同的溫度，被視為加熱理想狀態(tài)。 接觸壓力：烙鐵頭與被焊件接觸時應略施壓力，熱傳導強弱與施加壓力大 小成正比，但以對被焊件表面不造成損傷為原則。（2）焊絲的供給方法焊絲的供給應掌握 3 個要領，既供給時間，位置和數(shù)量。 供給時間：原則上是被焊件升溫達到焊料的熔化溫度是立即送上焊錫絲。 供給位置：應是在烙鐵與被焊件之間并盡量靠近焊盤。供給數(shù)量：應看被焊件與焊盤的大小，焊錫蓋住焊盤后焊錫高于焊盤直徑 的 1/3 既可。（3）焊接時間及溫度設置a、 溫度由實際使用決定

14、，以焊接一個錫點4秒最為合適，最大不超過8秒, 平時觀察烙鐵頭，當其發(fā)紫時候，溫度設置過高。b、一般直插電子料，將烙鐵頭的實際溫度設置為（350370度）；表面貼裝 物料（smc物料，將烙鐵頭的實際溫度設置為（330350度）c、 特殊物料，需要特別設置烙鐵溫度。fpc lcd連接器等要用含銀錫線， 溫度一般在 290 度到 310 度之間。d焊接大的元件腳，溫度不要超過 380度，但可以增大烙鐵功率。（4）焊接注意事項a、焊接前應觀察各個焊點（銅皮）是否光潔、氧化等。b、在焊接物品時，要看準焊接點，以免線路焊接不良引起的短路4、操作后檢查：（1）用完烙鐵后應將烙鐵頭的余錫在海綿上擦凈。（2）

15、每天下班后必須將烙鐵座上的錫珠、錫渣、灰塵等物清除干凈，然后把烙鐵放在烙鐵架上。（3）將清理好的電烙鐵放在工作臺右上角。六、錫點質(zhì)量的評定：1、標準的錫點 :（1）錫點成內(nèi)弧形（2）錫點要圓滿、光滑、無針孔、無松香漬（3）要有線腳，而且線腳的長度要在 1-1.2mm之間。（ 4）零件腳外形可見錫的流散性好。（ 5）錫將整個上錫位及零件腳包圍。2、不標準錫點的判定：（ 1 ）虛焊：看似焊住其實沒有焊住，主要有焊盤和引腳臟污或助焊劑和加熱時間不夠。（ 2）短路：有腳零件在腳與腳之間被多余的焊錫所連接短路，另一種現(xiàn)象 則因檢驗人員使用鑷子、竹簽等操作不當而導致腳與腳碰觸短路，亦包括 殘余錫渣使腳與腳短路（ 3）偏位：由于器件在焊前定位不準，或在焊接時造成失誤導致引腳不在規(guī)定的焊盤區(qū)域內(nèi)(4) 少錫：少錫是指錫點太薄，不能將零件銅皮充分覆蓋，影響連接固定 作用。(5) 多錫：零件腳完全被錫覆蓋，及形成外弧形，使零件外形及焊盤位不 能見到 , 不能確定零件及焊盤是否上錫良好 .(6) 錯件：零件放置的規(guī)格或種類與作業(yè)規(guī)定或 bom ecn不符者，即為 錯件。( 7)缺件：應放置零件的位置，因不正常的原因而產(chǎn)生空缺。(8)錫球、錫渣：pcb板表面附著多余的焊錫球、錫渣，會導致細小管腳 短路。( 9)極性