第6章 焊接技術(2).ppt

1、第6章 焊接技術,一.焊接的分類 二.錫焊原理 三.手工烙鐵焊接的基本技能 四.拆焊 五.電子工業(yè)生產(chǎn)中的焊接方法 六.焊點質(zhì)量及檢查,一.焊接的分類,在電子產(chǎn)品制造過程中，使用最普遍、最有代表性的是錫焊方法。 錫焊是將焊件和熔點比焊件低的焊料共同加熱到錫焊溫度，在焊件不熔化的情況下，焊料熔化并浸潤焊接面，依靠二者原子的擴散形成焊件的連接。,二.錫焊原理,1.合金層的生成 2.浸潤與浸潤角 3.錫焊必須具備的條件,1.合金層的生成,焊接的物理基礎是“浸潤”，浸潤也叫“潤濕”。液體在與固體的接觸面上攤開，充分鋪展接觸，就叫做浸潤。,錫焊的過程，就是通過加熱，讓鉛錫焊料在焊接面上熔化、流動、浸潤，

2、使鉛錫原子滲透到銅母材（導線、焊盤）的表面內(nèi)，并在兩者的接觸面上形成Cu6Sn5的脆性合金層。,2.浸潤與浸潤角,在焊接過程中，焊料和母材接觸所形成的夾角叫做浸潤角。,3.錫焊必須具備的條件,（1）焊件必須具有良好的可焊性 可焊性是指在適當溫度下，被焊金屬材料與焊錫能形成良好結合的合金的性能。 （2）焊件表面必須保持清潔 （3）要使用合適的助焊劑 助焊劑的作用是輔助熱傳導、去除氧化物、降低表面張力、防止再氧化。通常采用以松香為主的助焊劑。,（4）焊件要加熱到適當?shù)臏囟?適當?shù)臏囟仁瑰a、鉛原子獲得足夠的能量滲透到被焊金屬表面的晶格中而形成合金。 （5）合適的焊接時間 焊接時間是指在焊接全過程中，

3、進行物理和化學變化所需要的時間。 一般23s，不超過5s。,三.手工烙鐵焊接的基本技能,1.焊接操作的正確姿勢 2.手工焊接操作的基本步驟 3.手工焊接技巧,1.焊接操作的正確姿勢,控溫烙鐵工作原理：,烙鐵頭組成：,掌握正確的操作姿勢，可以保證操作者的身心健康，減輕勞動傷害。 一般情況下，烙鐵到鼻子的距離應該不少于20cm，通常以30cm為宜。,電烙鐵的三種握法：,2.手工焊接操作的基本步驟,（1）焊接溫度與加熱時間 一般來說，焊錫是由錫（熔點232）和鉛（熔點327）組成的合金。其中由錫63和鉛37組成的焊錫被稱為共晶焊錫，這種焊錫熔點是183。 焊接作業(yè)時溫度的設定非常重要。焊接作業(yè)最適合

4、的溫度是使焊接點的焊錫溫度在焊錫熔點加50度。烙鐵頭的設定溫度，由于焊接部分的大小，電烙鐵的功率和性能，焊錫的種類和型號的不同，在上述溫度的基礎上還要增加100度為宜。,焊接以下元件時溫度設定為250270或25020； a:1206以下所有SMT電阻、電容、電感元件的拆除與焊接。 b：所有排阻、排感、排容元件的拆除與焊接。 c：面積在55mm（含pin長）以下并且少于8 Pin的SMD拆除與焊接,焊接除去以上規(guī)定的元件時溫度設定為350370或35020 注：烙鐵溫度設定應視具體情況而定，原則上是以滿足焊接要求的最低溫度為宜。 加熱時間視焊件的熱容量和烙鐵的功率而定。,過量的加熱，除有可能造

5、成元器件損壞以外，還有如下危害和外部特征： 焊點的外觀變差。,高溫造成所加松香助焊劑的分解炭化。 過量的受熱會破壞印制板上銅箔的粘合層，導致銅箔焊盤的剝落。 （2）手工焊接操作的具體手法 保持烙鐵頭的清潔,靠增加接觸面積來加快傳熱 選擇合適的烙鐵頭：,常見烙鐵頭的類型和適用范圍： B型/LB型（圓錐形） 特點：B型烙鐵頭無方向性，整個烙鐵頭前端均可進行焊接。 應用范圍：B型適合一般焊接。 LB型是B型的一種，形狀修長。,D型/LD型 特點：用扁平部分進行焊接。 適用范圍： 適合需要多錫量的焊接，例如焊接面積大、端子粗、焊墊大的焊接環(huán)境。,I型 特點：烙鐵頭尖端幼細。 適用范圍： 適合焊接空間狹

6、小的情況，也可以修正焊接芯片時產(chǎn)生的錫橋。,C型/CF型（斜切直柱形） 特點：用烙鐵頭前端斜面部分進行焊接，適合需要多錫量的焊接。 適用范圍： C型烙鐵頭應用范圍與D型烙鐵頭相似，例如焊接面積大，粗端子，焊墊大的情況適用。,特點：鍍錫層在烙鐵頭的底部。 適用范圍：適用于拉焊式；焊接管腳距離較大的芯片，如SOP，QFP封裝。,烙鐵撤離有講究（見圖1、2）,在焊錫凝固之前不能動 切勿使焊件移動或受到振動，特別是用鑷子夾住焊件時，一定要等焊錫凝固后再移走鑷子，否則極易造成焊點結構疏松或虛焊。 焊錫用量要適中,助焊劑用量要適中 合適的焊劑量，應該是松香水僅能浸濕將要形成焊點的部位，不會透過印制板上的通

7、孔流走。 不適宜使用助焊接焊接的元件： 高靈敏度元件：對微電流、電壓敏感元件。 易被腐蝕元件：助焊劑腐蝕元件。,非密封性元件：助焊劑可能滲透到元件內(nèi)部，破壞元件特性。 連接器類元件：助焊劑滲到觸點造成導電性能不良。 不要使用烙鐵頭作為運送焊錫的工具,3.手工焊接技巧 （1）有機注塑元件的焊接有機材料包括有機玻璃、聚氯乙烯、聚乙烯、酚醛樹脂等，不能承受高溫，焊接時如不注意控制加熱時間，極容易造成有機材料的熱塑性變形，導致零件失效或降低性能，造成故障隱患。,鈕子開關焊接技術不當示意圖：,圖（b）為焊接時垂直施力，使接線片1垂直位移，造成閉合時接線片2不能導通。,圖（c）為焊接時加焊劑過多，沿接線片

8、浸潤到接點上，造成接點絕緣或接觸電阻過大。,圖（d）為鍍錫時間過長，造成開關下部塑殼軟化，接線片因自重移位，簧片無法接通。,（2）焊接簧片類元件的接點 這類元件如繼電器、波段開關等。 簧片類元件的焊接要領是： 可焊性預處理； 加熱時間要短； 不可對焊點任何方向加力； 焊錫用量宜少而不宜多。,（3）MOSFET及集成電路的焊接 焊接這類器件時應該注意： 引線如果采用鍍金處理或已經(jīng)鍍錫的，可以直接焊接。 對于CMOS電路，如果事先已將各引線短路，焊前不要拿掉短路線，對使用的電烙鐵，最好采用防靜電措施。,在保證浸潤的前提下，盡可能縮短焊接時間，一般不要超過2秒鐘。 注意保證電烙鐵良好接地。 使用低熔

9、點的焊料，熔點一般不要高于180。 工作臺上如果鋪有橡膠、塑料等易于積累靜電的材料，則器件及印制板等不宜放在臺面上，以免靜電損傷。,使用電烙鐵，內(nèi)熱式的功率不超過20W，外熱式的功率不超過30W，且烙鐵頭應該尖一些，防止焊接一個端點時碰到相鄰端點。 集成電路若不使用插座直接焊到印制板上，安全焊接的順序是：地端輸出端電源端輸入端。,（4）導線連接方式 導線同接線端子、導線同導線之間的連接有三種基本形式：,導線與導線的連接以繞焊為主，操作步驟如下; a.去掉導線端部一定長度的絕緣皮； b.導線端頭鍍錫，并穿上合適的熱縮套管； c.兩條導線絞合，焊接； d.趁熱把套管推倒接頭焊點上，用熱風或用電烙鐵

10、烘熱縮套管，套管冷卻后應該固定并緊裹在接頭上。,鉤焊,搭焊,（5）杯形焊件焊接法 這類接點多見于接線柱和接插件，一般尺寸較大，如果焊接時間不足，容易造成“冷焊”。,（6）平板件和導線的焊接,四.拆焊,1.拆焊要點 2.拆焊的常用方法,1.拆焊要點,烙鐵頭加熱被拆焊點，焊料熔化后，要及時按垂直印制電路板的方向拔出元器件的引線。不管元器件的安裝位置如何，是否容易取出，都不能強拉或扭轉(zhuǎn)元器件。 在插裝新的元器件之前，必須把焊盤插線孔內(nèi)的焊料清除干凈。否則，在插裝新元器件引線時，將造成印制電路板的焊盤翹起。,2.拆焊的常用方法,（1）采用拆焊專用工具,操作步驟： 1）.涂助焊劑于欲拆除元件兩邊終端。

11、2）.用濕海綿清潔鑷烙鐵頭的殘渣。 3）.于烙鐵頭的底部及內(nèi)側(cè)邊緣上錫。（如圖1）,4）.置放烙鐵頭跨過元件，壓緊手柄，烙鐵頭接觸所有焊接點的腳。（如圖2） 5）.確認兩端的結合點完全熔錫后，提起元件離開板面。（如圖3）,Foursided IC拆除（四邊加熱法） 設備：焊接系統(tǒng)（烙鐵），用于移除芯片的烙鐵頭，助焊劑，清潔劑（刷子）。,操作步驟： 1）.清除拆除元件周圍的覆蓋物、氧化物、助焊劑殘余物。 2）.安裝方形烙鐵頭插入手柄。 3）.加熱烙鐵至315，并根據(jù)需要調(diào)到合適的溫度。 4）.在方形烙鐵頭內(nèi)部四周與元件接觸的部位上錫。（如圖1）,5）.涂助焊劑于欲拆除元件所有pin腳。（如圖2）

12、 6）.用方形烙鐵頭罩住元件正上方并接觸所有pin腳。（如圖3）,7）.確定所有pin的焊錫熔化后，將元件輕微的向一邊移動或轉(zhuǎn)動，并垂直提起。（如圖4） 8）.在海綿上用擦除的方式立即除去元件。 9）.將烙鐵頭再上錫。 10）.清潔焊墊準備安裝更換新元件。,熱風熔錫法： 注：此方法考慮到熱風對周邊元件的傷害及控制難度較大，除特殊情況不建議使用。 設備：熱風槍，熱風槍噴嘴，鑷子，助焊劑，清潔劑（刷子）,操作步驟： 1）.移除表面的覆蓋物并清潔工作區(qū)的污染物、氧化物或殘余物。 2）.調(diào)節(jié)熱空氣的輸出壓力及溫度（以熱空氣能燒焦約0.5厘米遠的綿紙為使用標準）（見圖1）,3）.在元件的端部加助焊劑。

13、4）.把熱風頭放置在元件上方約0.5厘米處加熱，注意觀察直到焊錫融化。（見圖2）,5）.從母板上提起元件（見圖3）； 6）.在耐熱的堅硬物體表面上放下元件； 7）.清理焊墊。,（2）采用吸錫泵、吸錫烙鐵或吸錫器,（3）用吸錫材料 可用作吸錫材料的有屏蔽線編織層、細銅網(wǎng)以及多股銅導線等。 方法：將吸錫材料浸上松香水貼到待焊點上，用烙鐵頭加熱吸錫材料，通過吸錫材料將熱傳到焊點上熔化焊錫。,清除焊盤插線孔內(nèi)的焊料 方法：用合適的縫衣針或鋼絲，從印制電路板的非焊盤面插入孔內(nèi)，然后用電烙鐵對準焊盤插線孔加熱，待焊料熔化時，縫衣針便從中穿出，從而清除了孔內(nèi)焊料。,在可能需要多次拆換元器件的情況下，可以采用

14、下土所示的斷線法。,五.電子工業(yè)生產(chǎn)中的焊接方法,1.浸焊 2.波峰焊 3.再流焊,THT工藝常用的自動焊接設備有浸焊機、波峰焊機以及清洗設備、助焊劑自動涂敷設備等其它輔助裝置， SMT工藝采用的典型焊接設備是再流焊設備以及錫膏印刷機、貼片機等組成的焊接流水線。,元器件安裝：人工插件,元器件安裝：自動插件,1.浸焊,浸焊設備的工作原理是讓插好元器件的印制電路板水平接觸熔融的鉛錫焊料，使整塊電路板上的全部元器件同時完成焊接。 印制板上的導線被阻焊層阻隔，不需要焊接的焊點和部位，要用特制的阻焊膜（或膠布）貼住，防止焊錫不必要的堆積。 浸焊機種類： 普通浸焊機 超聲波浸焊機,2.波峰焊,波峰焊工藝材

15、料的調(diào)整：,焊料 波峰焊一般采用Sn63/Pb37的共晶焊料，熔點為183。Sn的含量應該保持在61.5以上，并且Sn/Pb兩者的含量比例誤差不得超過1。 主要金屬雜質(zhì)的最大含量范圍見下表,助焊劑 波峰焊使用的助焊劑，要求表面張力小，擴展率85；粘度小于熔融焊料，容易被置換；一般助焊劑的比重在0.820.84g/ml，可以用相應的溶劑來稀釋調(diào)整，焊接后容易清洗。 假如采用免清洗助焊劑，要求比重11011。,焊料添加劑 防氧化劑：可以減少高溫焊接時焊料的氧化，不僅可以節(jié)約焊料，還能提高焊接質(zhì)量。 （3）幾種波峰焊機 一般的波峰焊機焊接SMT電路板時存在以下問題： 氣泡遮蔽效應。 陰影效應。,斜坡

16、式波峰焊機 特點：增加了電路板焊接面與焊錫波峰接觸的長度； 有利于焊點內(nèi)的助焊劑揮發(fā)，避免形成夾氣焊點，還能讓多余的焊錫流下來。,高波峰焊機,適用于THT元器件“長腳插焊”工藝，一般，在高波峰焊機的后面配置剪腿機，用來剪短元器件的引腳。,雙波峰焊機,特別適合焊接那些THTSMT混合元器件的電路板。最常見的波型組合是“紊亂波”“寬平波”。,選擇性波峰焊設備 工作原理是：為保護承受高溫的能力較差的SMD集成電路，在由電路板設計文件轉(zhuǎn)換的程序控制下，小型波峰焊錫槽和噴嘴移動到電路板需要補焊的位置，順序、定量噴涂助焊劑并噴涌焊料波峰，進行局部焊接。,（4）波峰焊的溫度曲線及工藝參數(shù)控制 理想的雙波峰焊

17、的焊接溫度曲線如下圖所示：,不同印制電路板在波峰焊時的預熱溫度,3.再流焊,再流焊應用于各類表面安裝元器件（SMD）的焊接。焊料是焊錫膏。,（2）再流焊工藝的特點與要求： 元件不直接浸漬在熔融的焊料中，所以元件受到的熱沖擊小。 能在前導工序里控制焊料的施加量，減少了虛焊、橋接等焊接缺陷，所以焊接質(zhì)量好，可靠性高。 假如貼片元件位置時有一些偏差，當焊盤浸潤時，由于熔融焊料表面張力的作用，產(chǎn)生自定位效應，能夠自動校正偏差。,再流焊的焊料是能夠保證正確組分的焊錫膏，一般不會混入雜質(zhì)。 可以采用局部加熱的熱源，因此能在同一基板上采用不同的焊接方法進行焊接。 工藝簡單，返修的工作量很小。,再流焊的工藝要求： 要設置合理的溫度曲線。,SMT電路板在設計時就要確定焊接方向，應當按照設計方向進行焊接。 在焊接過程中，要嚴格防止傳送帶震動。 必須對第一塊印制電路板的焊接效果進行判斷，適當調(diào)整焊接溫度曲線。,（3）再流焊爐的結構和主要加熱方法 再流焊爐主要由爐體、上下加熱源、PCB傳送裝置、空氣循環(huán)裝置、冷卻裝置、排風裝置、溫度控制裝置以及計算機控制系統(tǒng)組成。 按熱量傳導分類：主要有輻射和對流兩種方式； 按照加熱區(qū)域分類：整體加熱和局部加熱。 整體加熱方法：紅外線加熱法、氣相加熱法、熱