電子產(chǎn)品裝焊工具及材料課件

第10章電子產(chǎn)品裝焊工具及材料10.1電子產(chǎn)品裝焊常用五金工具1．尖嘴鉗頭部較細(xì)，適用于夾小型金屬零件或彎曲元器件引線，不宜用于敲打物體或夾持螺母。2．平嘴鉗小平嘴鉗鉗口平直，可用于彎曲元器件的管腳或?qū)Ь€。因其鉗口無(wú)紋路，所以，對(duì)導(dǎo)線拉直、整形比尖嘴鉗適用。但因鉗口較薄，不易夾持螺母或需施力較大部位。3．斜嘴鉗用于剪短焊接后的線頭，也可與尖嘴鉗合用，剝?nèi)?dǎo)線的絕緣皮。4．剝線鉗專門用于剝有包皮的導(dǎo)線。使用時(shí)應(yīng)注意將需剝皮的導(dǎo)線放入合適的槽口，剝皮時(shí)不能剪斷導(dǎo)線。剪口的槽并攏后應(yīng)為圓形。5．平頭鉗（克絲鉗）平頭鉗頭部較平寬，適用于螺母、緊固件的裝配操作。一般適用緊固M5螺母，但不能代替錘子敲打零件。10.2電烙鐵10.2.1電烙鐵的分類及結(jié)構(gòu)1．電烙鐵的分類電烙鐵是手工施焊的主要工具。合理選擇、使用電烙鐵是保證焊接質(zhì)量的基礎(chǔ)。（1）按加熱方式分類電烙鐵可分為直熱式、感應(yīng)式、氣體燃燒式等多種。目前最常用的是單一焊接用的直熱式電烙鐵。（2）按電烙鐵的功率分類電烙鐵可分為20W、30W、35W、45W、50W、75W、100W、150W、200W、300W等多種。（3）按功能分類可分為單用式、兩用式、恒溫式、吸錫式等。恒溫式電烙鐵是指其內(nèi)部裝有帶磁鐵式的溫度控制器，通過(guò)控制通電時(shí)間而實(shí)現(xiàn)溫度控制。恒溫式電烙鐵主要用于對(duì)集成電路和晶體管等元器件的焊接。吸錫電烙鐵是將活塞吸錫器和電烙鐵融為一體的拆焊工具?？梢栽诓鸷笗r(shí)，方便地吸收焊錫，具有使用靈活方便的特點(diǎn)。

2．電烙鐵的結(jié)構(gòu)（1）直熱式電烙鐵的結(jié)構(gòu)直熱式電烙鐵主要由發(fā)熱元件、烙鐵頭、手柄、接線柱等四部分組成。如圖所示。a．發(fā)熱元件：發(fā)熱元件是電烙鐵中的能量轉(zhuǎn)換部分。俗稱烙鐵芯子。它是將鎳鉻發(fā)熱電阻絲纏在云母、陶瓷等耐熱、絕緣材料上制造而成。內(nèi)熱式和外熱式的主要區(qū)別在于外熱式發(fā)熱元件在傳熱體的外部，內(nèi)熱式發(fā)熱元件在傳熱體的內(nèi)部，也就是烙鐵芯在內(nèi)部發(fā)熱。顯然，內(nèi)熱式能量轉(zhuǎn)換效率高，故同樣溫度的烙鐵，內(nèi)熱式在體積、重量等方面都優(yōu)于外熱式。b．烙鐵頭：烙鐵頭主要進(jìn)行能量存儲(chǔ)和傳遞，一般用紫銅制成。在使用中，因高溫氧化和焊劑腐蝕會(huì)變得凸凹不平，需經(jīng)常修整。c．手柄：一般用木料或膠木制成，設(shè)計(jì)不良的手柄，溫升過(guò)高會(huì)影響操作。d．接線柱：這是發(fā)熱元件同電源線的連接處。一般電烙鐵有三個(gè)接線柱，其中一個(gè)是接金屬外殼的，接線時(shí)應(yīng)用三芯線將外殼接保護(hù)零線。新烙鐵或換烙鐵芯時(shí)，應(yīng)判明接地端，最簡(jiǎn)單的方法是用萬(wàn)用表測(cè)外殼與接線柱之間的電阻。內(nèi)熱式電烙鐵的發(fā)熱元件一般由較細(xì)的鎳?yán)与娮杞z繞在瓷管上制成。對(duì)于20W的電烙鐵，其阻值約為2.5kΩ，溫度可達(dá)350℃。內(nèi)熱式電烙鐵的烙鐵頭后端為空心，用于套接在連接桿上，并且用彈簧夾固定。當(dāng)需要更換烙鐵頭時(shí)，需先將彈簧夾退出，同時(shí)用鉗子夾住烙鐵頭前端，慢慢拔出。切不可用力過(guò)猛，以免損壞連接桿。b．外熱式電烙鐵：是指烙鐵頭安裝于發(fā)熱元件（即烙鐵芯）里面的電烙鐵。常用規(guī)格有25W、45W、75W、100W等幾種。電烙鐵的功率不同，其內(nèi)阻不同。一般情況下，20W電烙鐵的阻值約為2kΩ，45W電烙鐵的阻值約為1kΩ，75W電烙鐵的阻值約為0.6kΩ，100W電烙鐵的阻值約為0.5kΩ。當(dāng)所使用外熱式電烙鐵的功率未知時(shí)，可通過(guò)測(cè)量其阻值進(jìn)行判斷。10.2.2對(duì)電烙鐵的要求1．對(duì)電烙鐵的要求（1）溫度穩(wěn)定性好，熱量充足，可連續(xù)焊接。（2）耗電少，熱效率高。（3）重量輕，便于操作。（4）結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，壽命長(zhǎng)，可以更換烙鐵頭，易修理。10.2.3電烙鐵的選用電烙鐵的選用應(yīng)根據(jù)被焊物體的實(shí)際情況而定，一般重點(diǎn)考慮加熱形式、功率大小、烙鐵頭形狀等。1．加熱形式的選擇（1）內(nèi)熱式和外熱式的選擇：相同瓦數(shù)情況下，內(nèi)熱式電烙鐵的溫度比外熱式電烙鐵的溫度高。（2）當(dāng)需要低溫焊接時(shí)，應(yīng)用調(diào)壓器控制電烙鐵的溫度，電烙鐵的溫度與電源電壓有密切的關(guān)系，實(shí)際使用中往往通過(guò)調(diào)低電源電壓來(lái)降低電烙鐵的溫度。三、電烙鐵的選用（3）通過(guò)調(diào)整烙鐵頭的伸出長(zhǎng)度控制溫度。（4）穩(wěn)定電烙鐵溫度的方法主要有以下幾種：加裝穩(wěn)壓電源，防止供電網(wǎng)的變化；烙鐵頭保持一定體積、長(zhǎng)度和形狀；采用恒溫電烙鐵；室內(nèi)溫度保持恒定；避免自然風(fēng)或電扇風(fēng)等。2．電烙鐵功率的選擇（1）焊接小瓦數(shù)的阻容元件、晶體管、集成電路、印制電路板的焊盤或塑料導(dǎo)線時(shí)，宜采用30~45W的外熱式或20W的內(nèi)熱式電烙鐵。應(yīng)用中選用20W內(nèi)熱式電烙鐵最好。（2）焊接一般結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的焊接點(diǎn)，如線環(huán)、線爪、散熱片、接地焊片等時(shí)，宜采用75~100W電烙鐵。（3）對(duì)于大型焊點(diǎn)，如焊金屬機(jī)架接片、焊片等，宜采用100~200W的電烙鐵。10.3焊料

焊料是易熔金屬，熔點(diǎn)應(yīng)低于被焊金屬。焊料熔化時(shí)，在被焊金屬表面形成合金與被焊金屬連接在一起。焊料按成份可分為錫鉛焊料、銀焊料、銅焊料等。在一般電子產(chǎn)品裝配中，主要采用錫鉛焊料，俗稱焊錫。10.3.1錫鉛焊料1．錫的特性物理特性：錫（Sn）是一種軟質(zhì)低熔點(diǎn)金屬。熔點(diǎn)為232℃，導(dǎo)電率為12.1mm/Ω·mm2。金屬錫在高于13.2℃時(shí)為銀白色，低于13.2℃時(shí)呈灰色，低于–40℃時(shí)變?yōu)榉勰?。純錫質(zhì)脆，機(jī)械性能差?；瘜W(xué)特性：大氣中耐腐蝕性好，不失金屬光澤，不受水、氧氣、二氧化碳等物質(zhì)的影響，并易同多種金屬形成金屬化合物。2．鉛的特性物理特性：鉛（Pb）是一種淺白色軟金屬，熔點(diǎn)為327.4℃，導(dǎo)電率為7.9mm/Ω·mm2。鉛屬于對(duì)人體有害的重金屬，在人體中積蓄能引起鉛中毒。純鉛的機(jī)械性能也很差?；瘜W(xué)特性：有較高的抗氧化特性和抗腐蝕性，一般不與空氣、氧、海水、食鹽等發(fā)生反應(yīng)，但受硝酸、氯化鎂的腐蝕。4．錫鉛焊料狀態(tài)圖錫0102030405060708090100%鉛1009080706050403020100%35030025020015010050液相線固相線半熔融態(tài)半熔融態(tài)共晶點(diǎn)錫：61.9%鉛：38.1%T℃DFE4．錫鉛焊料狀態(tài)圖由圖可知，不同比例的錫和鉛組成的焊料熔點(diǎn)與凝固點(diǎn)各不相同，除純錫、鉛和共晶合金是在單一溫度下熔化外，其它焊料都是在一個(gè)區(qū)域內(nèi)熔化。圖中CTD線為液相線，溫度高于此線時(shí)為液相。CETFD為固相線，溫度低于此線時(shí)為固相。兩線之間的兩個(gè)三角形區(qū)域內(nèi)，焊料處于半熔半凝固狀態(tài)。最適合于焊接的溫度應(yīng)高于液相線50℃。2．雜質(zhì)對(duì)焊錫的影響焊錫除含有錫和鉛外，還不可避免地含有其它微量金屬。這些微量金屬作為雜質(zhì)，超過(guò)一定限量就會(huì)對(duì)焊錫性能產(chǎn)生很大影響。10.3.3常用焊錫1．常用錫鉛焊料表給出了一般常用的錫鉛焊料的性能。

2．常用低溫焊錫表給出了電子產(chǎn)品中幾種常用的低溫焊錫。

3．焊錫的形狀

焊錫一般做成絲狀、扁帶狀、球狀、餅狀等形狀。在手工電烙鐵焊接中，一般使用管狀焊錫絲。它是將焊錫制成管狀，在其內(nèi)部充加助焊劑而制成。焊劑常用優(yōu)質(zhì)松香添加一定活化劑。由于松香很脆，拉制時(shí)容易斷裂，會(huì)造成局部缺焊劑的現(xiàn)象，故采用多芯焊錫絲以克服這一缺點(diǎn)。焊料成份一般是含錫量60~65%的錫鉛焊料。焊錫絲直徑有0.5mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.2mm、1.5mm、2.0mm、2.3mm、2.5mm、3.0mm、4.0mm、5.0mm多種。10.4

焊劑

一、焊劑的作用及應(yīng)具備的條件焊劑即助焊劑，是焊接過(guò)程中必不可少的輔助材料之一。一、焊劑的作用及應(yīng)具備的條件1．焊劑的作用（1）除去氧化膜：焊劑是一種化學(xué)劑，其實(shí)質(zhì)是焊劑中的氯化物、酸類同氧化物發(fā)生還原反應(yīng)，從而除去氧化膜。反應(yīng)后的生成物變成懸浮的渣，漂浮在焊料表面，使金屬與焊料之間接合良好。（2）防止加熱時(shí)氧化：液態(tài)的焊錫和加熱的金屬表面都易與空氣中的氧接觸而氧化。焊劑在熔化后，懸浮在焊料表面，形成隔離層，故防止了焊接面的氧化。（3）減小表面張力，增加了焊錫流動(dòng)性，有助于焊錫浸潤(rùn)。（4）使焊點(diǎn)美觀，合適的焊劑能夠整理焊點(diǎn)形狀，保持焊點(diǎn)表面光澤。2．焊劑應(yīng)具備的條件（1）熔點(diǎn)低于焊料：在焊料熔化之前，焊劑就應(yīng)熔化，發(fā)揮以上作用。（2）表面張力、粘度、比重均應(yīng)小于焊料：焊劑表面張力必須小于焊料，因?yàn)樗扔诤噶显诮饘俦砻鏀U(kuò)散浸潤(rùn)。如果浸潤(rùn)時(shí)粘性太大，就會(huì)阻礙擴(kuò)散。如果比重大于焊料，則無(wú)法包住焊料的表面。（3）殘?jiān)菀浊宄汉竸┗蚨嗷蛏俣紟в兴嵝裕绮磺宄?，就?huì)腐蝕母材，同時(shí)也影響美觀。（4）不能腐蝕母材：酸性強(qiáng)的焊劑，不單單清除氧化層，而且還會(huì)腐蝕母材金屬，成為發(fā)生二次故障的潛在原因。（5）不會(huì)產(chǎn)生有毒氣體和臭味：從安全衛(wèi)生角度講，應(yīng)避免使用毒性強(qiáng)或會(huì)產(chǎn)生臭味的化學(xué)物質(zhì)。因此，當(dāng)使用氟酸、磷酸、鹽酸等強(qiáng)酸時(shí)，必須考慮安全衛(wèi)生方面的規(guī)定。二、焊劑的分類焊劑大體上分為無(wú)機(jī)系列、有機(jī)系列和樹脂系列三種。在電子產(chǎn)品中，使用的最多、最普遍的是以松香為主體的樹脂系列焊劑。常用焊劑的分類如下：三、無(wú)機(jī)焊劑無(wú)機(jī)焊劑活性最大，腐蝕性最強(qiáng)，常溫下即能清除金屬表面的氧化層。但這種很強(qiáng)的腐蝕作用極容易損壞金屬和焊點(diǎn)，焊后必須用溶劑清洗。否則，殘留下來(lái)的焊劑具有很強(qiáng)的吸濕性和腐蝕性，會(huì)引起嚴(yán)重的區(qū)域性斑點(diǎn)，甚至造成二次故障。無(wú)機(jī)焊劑一般不用于電子元器件的焊接。因?yàn)楹更c(diǎn)中象接線柱空隙，導(dǎo)線絕緣皮內(nèi)，元件根部等很難用溶劑清洗干凈，留下隱患。無(wú)機(jī)焊劑中最常用的是焊油，它是將無(wú)機(jī)焊劑用機(jī)油乳化后，制成的一種膏狀物質(zhì)。四、有機(jī)焊劑

大部分有機(jī)焊劑是由有機(jī)酸、堿或它們的衍生物組成的。其活性次于無(wú)機(jī)焊劑，有較好的助焊作用，但也有一定的腐蝕性，殘?jiān)灰浊謇恚覔]發(fā)物對(duì)操作者有害。同時(shí)，熱穩(wěn)定性差，呈活化的時(shí)間短，即一經(jīng)加熱，便急速分解，其結(jié)果就有可能留下無(wú)活性的殘留物。因此，對(duì)熱穩(wěn)定性要求高的地方不適于用這種焊劑。五、樹脂焊劑

1．松香焊劑將松樹、杉樹和針葉樹的樹脂進(jìn)行水蒸氣蒸餾，去掉松節(jié)油后剩下的不揮發(fā)物質(zhì)便是松香。松香主要由80的松香或希爾畢克酸、10~15%的海松酸或L—培爾美利克酸、松脂油組成。在常溫下幾乎沒(méi)有任何化學(xué)活力，呈中性。當(dāng)加熱至74℃時(shí)便開始熔化，被封閉在內(nèi)部的松香酸呈活性，開始發(fā)揮酸的作用。隨著溫度的不斷升高，使金屬表面的氧化物以金屬皂的形式熔解游離（氧化銅→松香銅）。當(dāng)溫度高達(dá)300℃左右時(shí)，就變?yōu)椴换钴S的新松香酸或焦松香酸，失去焊劑的作用。焊接完畢恢復(fù)常溫后，松香就又變成固體，固有的非腐蝕性，高絕緣性不變，而且呈穩(wěn)定狀態(tài)。目前，在使用過(guò)程中通常將松香溶于酒精中制成“松香水”，松香同酒精的比例一般為1：3為宜。也可根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)增減，但不能過(guò)濃，否則流動(dòng)性能變差。2．活性焊劑由于松香清洗力不強(qiáng)，為增強(qiáng)其活性，一般加入活化劑。如三乙醇氨等。焊接時(shí)活化劑根據(jù)加熱溫度分解或蒸發(fā)，只有松香殘留下來(lái)，恢復(fù)原來(lái)的狀態(tài)，保持固有的特性。常用國(guó)產(chǎn)樹脂焊劑見(jiàn)表所示10.5

阻焊劑

一、阻焊劑的作用在焊接時(shí)，尤其是在浸焊和波峰焊中，為提高焊接質(zhì)量，需采用耐高溫的阻焊涂料，使焊料只在需要的焊點(diǎn)上進(jìn)行焊接，而把不需要焊接的部位保護(hù)起來(lái)，起到一定的阻焊作用。這種阻焊涂料稱為阻焊劑。阻焊劑的主要功能有以下幾點(diǎn)：（1）防止橋接、拉尖、短路以及虛焊等情況的發(fā)生，提高焊接質(zhì)量，減小印制電路板的返修率。（2）因部分印制電路板面被阻焊劑所涂覆，焊接時(shí)受到的熱沖擊小，降低了印制電路板的溫度，使板面不易氣泡、分層。同時(shí)，也起到了保護(hù)元器件和和集成電路的作用。（3）除了焊盤外，其他部分均不上錫，節(jié)省了大量的焊料。（4）使用帶有顏色的阻焊劑，如深綠色和淺綠色等，可使印制電路板的板面顯得整潔美觀。二、阻焊劑的分類

阻焊劑按照成膜方式可分為熱固化型阻焊劑和光固化型阻焊劑兩種。1．熱固化型阻焊劑熱固化型阻焊劑使用的成膜材料是酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、氨基樹脂、醇酸樹脂、聚脂、聚氨脂、丙烯酸脂等。這些材料一般需要在130~150℃溫度下加熱固化。其特點(diǎn)是價(jià)格便宜，粘接強(qiáng)度高。不足是加熱溫度高，時(shí)間長(zhǎng)，能源消耗大，印制電路板易變形?，F(xiàn)已被逐步淘汰。2．光固化型阻焊劑光固化型阻焊劑使用的成膜材料是含有不飽和雙鍵的乙烯樹脂、不飽和聚脂樹脂、丙烯酸（甲基丙烯酸）、環(huán)氧樹脂、丙烯酸聚氨酸、不飽和聚脂、聚氨脂、丙烯酸脂等。它們?cè)诟邏汗療粝抡丈?~3min即可固化。因而可以節(jié)省大量能源，提高生產(chǎn)效率，便于自動(dòng)化生產(chǎn)。目前已被大量使用。10.6表面組裝設(shè)備表面組裝設(shè)備是完成表面組裝工藝不可缺少的組成部分。一般來(lái)說(shuō)，表面組裝設(shè)備中，貼片機(jī)決定SMT(SurfaceMountingTechnology)生產(chǎn)線的效率和精度，焊接設(shè)備決定產(chǎn)品的質(zhì)量，絲網(wǎng)印刷機(jī)決定精度和質(zhì)量，檢測(cè)設(shè)備則保證產(chǎn)品的質(zhì)量。故表面組裝生產(chǎn)線中，一般以貼片機(jī)為重點(diǎn)，同時(shí)不可忽視印刷、焊接、測(cè)試等設(shè)備。根據(jù)組裝產(chǎn)品和組裝工藝的需要，還可以配置多臺(tái)貼片機(jī)；配置點(diǎn)膠機(jī)、上下料裝置(常稱為上、下板機(jī))、轉(zhuǎn)板機(jī)(改變PCB在傳輸線上傳輸方向)和翻板機(jī)(雙面組裝時(shí)使PCB翻轉(zhuǎn)換面)等各種選擇；當(dāng)組裝產(chǎn)品焊接后需要清洗時(shí)，還需配置清洗設(shè)備。根據(jù)組裝對(duì)象、組裝工藝和組裝方式的不同，SMT生產(chǎn)線有多種組線方式。采用再流焊接技術(shù)的成套SMT生產(chǎn)線基本組成如圖所示。SMT的主要設(shè)備有3大類：涂布設(shè)備、貼片設(shè)備和焊接設(shè)備，下面簡(jiǎn)要介紹幾種最主要的表面組裝設(shè)備。10.6.1涂布設(shè)備涂布設(shè)備用于焊膏和貼裝膠的涂敷，它直接影響表面組裝組件的功能和可靠性。焊膏涂敷通常采用絲網(wǎng)印刷機(jī)，貼裝膠涂敷則通常采用自動(dòng)點(diǎn)膠機(jī)，下面簡(jiǎn)要介紹這兩種設(shè)備。1．絲網(wǎng)印刷機(jī)焊膏的涂敷一般采用絲網(wǎng)印刷機(jī)。絲網(wǎng)印刷技術(shù)是采用已經(jīng)制好的網(wǎng)板，用一定的方法使絲網(wǎng)和印刷機(jī)直接接觸，并使焊膏在網(wǎng)板上均勻流動(dòng)，由掩膜圖形注入網(wǎng)孔。當(dāng)絲網(wǎng)脫開印刷板時(shí)，焊膏就以掩膜圖形的形狀從網(wǎng)孔脫落到印刷板的相應(yīng)焊盤圖形上，從而完成了焊膏在印刷板上的印刷。新型自動(dòng)絲網(wǎng)印刷機(jī)采用電腦圖像識(shí)別系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)高精度印刷，刮刀由步進(jìn)電機(jī)無(wú)聲驅(qū)動(dòng)，容易控制刮刀壓力和印層厚度。如圖所示為DEK260自動(dòng)絲網(wǎng)印刷機(jī)。2．自動(dòng)點(diǎn)膠機(jī)在表面組裝的某些情況下，為了使元器件牢固地粘在印制板上，并在焊接時(shí)不會(huì)脫落，需要在被焊電路板的貼片元器件安裝處涂敷貼裝膠。目前的生產(chǎn)中，普遍采用點(diǎn)膠機(jī)分配貼裝膠。圖所示為CDS6700自動(dòng)點(diǎn)膠機(jī)。10.6.2貼片設(shè)備貼片機(jī)是指各類能將SMT元件正確地貼裝在印制電路板上的專用設(shè)備的總稱。自動(dòng)貼裝機(jī)是SMT生產(chǎn)線中最關(guān)鍵的設(shè)備，它是一種由計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)拾取和貼裝SMC/SMD(SurfaceMountedComponents/SurfaceMountedDevices)的機(jī)器人系統(tǒng)。它將SMC/SMD從料盒中取出，經(jīng)過(guò)判定整形后，將SMC/SMD傳遞到印制板上的精確位置，并可靠粘接和固定。圖所示為松下Panasertmpa3高精度、高速貼片機(jī)。貼片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)各部分的功能簡(jiǎn)述如下：(1)基座用來(lái)安裝和支撐貼片機(jī)的全部部件，應(yīng)具有足夠的剛性。(2)送料器用來(lái)容納各種包裝形式的元器件，并把元器件傳送到取料部位。(3)印制電路板傳輸裝置(導(dǎo)軌)目前大多數(shù)采用導(dǎo)軌傳輸，也有采用工作臺(tái)傳輸?shù)摹?4)貼裝頭相當(dāng)于機(jī)器人的機(jī)械手，從送料器中拾取元器件，并