线路板焊接基础知识

线路板焊接基础知识来源：pcbdown.cn作者：admin发布时间：2007-09-21电子产品的功能取决于电子元器件正确的相互连接，这些元器件的相互连接大都依据于线路板焊接。线路板焊接在电子产品的装配中，一直起着重要的作用。即使当前有许多连接技术，但线路板焊接仍然保持着主导地位。关健字：线路板焊接,焊接线路板,线路板焊接设备线路板焊接是电子技术的重要组成部分。进行正确的焊点设计和良好的加工工艺(即线路板焊接工艺)，是获得可靠焊接的关键因素。所谓“可靠”是指焊点不仅在产品刚生产出来时具有所要求的一切性质，而且在电子产品的整个使用寿命中，都应保证工作无误。尽管所有焊接过程的物理一化学原理是相同的，但电子电路的焊接又具有它自身的特点，即高可靠与微型化，这是与电子产品的特点相一致的。线路板焊接质量的优劣是受多方面因素影响的。例如基金属材料的种类及其表层、镀层的种类和厚度、加工工艺和方式、焊接前的表面状态、焊接成分，焊接方式、焊接温度和时间、被焊接基金属的间隙大小、助焊剂种类与性能、焊接工具等等。不仅被焊元器件引线表面的氧化物及引线内部结构的金属间化合物状况是影响引线可焊性的重要原因，而且印制板表面的氧化物也是影响焊盘可焊性的主要原因。线路板焊接机理采用锡铅焊料进行焊接的称为锡铅焊，简称锡焊，其机理是：在锡焊的过程中将焊料、焊件与铜箔在焊接热的作用下，焊件与铜箔不熔化，焊料熔化并湿润焊接面，依靠焊件、铜箔两者问原子分子的移动，从而引起金属之间的扩散形成在铜箔与焊件之间的金属合金层，并使铜箔与焊件连接在一起，就得到牢固可靠的焊接点，以上过程为相互间的物理一化学作用过程。线路板焊接特点焊料熔点低于焊件。焊接时将焊料与焊件共同加热到焊接温度，焊料熔化而焊件不熔化。焊接的形成依靠熔化状态的焊料浸润焊接面，从而产生冶金、化学反应形成结合层，实现焊件的结合。铅锡焊料熔点低于200℃，适合半导体等电子材料的连接。只需简单的加热工具和材料即可加工，投资少。焊点有足够强度和电气性能。锡焊过程可逆，易于拆焊。线路板锡接条件一、焊件具有可焊性锡焊的质量主要取决于焊料润湿焊件表面的能力，即两种金属材料的可润性即可焊性。如果焊件的可焊性差，就不可能焊出合格的焊点。可焊性是指焊件与焊锡在适当的温度和焊剂的作用下，形成良好结合的性能。不是所有的材料都可以用锡焊实现连接的，只有部分金属有较好可焊性，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。一般需要特殊焊剂及方法才能锡焊。二、焊件表面应清洁为了使焊锡和焊件达到良好的结合，焊件表面一定要保持清洁。即使是可焊性良好的焊件，如果焊件表面存在氧化层、灰尘和油污。在焊接前务必清除干净，否则影响焊件周围合金层的形成，从而无法保证焊接质量。三、合适助焊剂助焊剂的种类很多，其效果也不一样，使用时应根据不同的焊接工艺、焊件的材料来选择不同的助焊剂。助焊剂用量过多，助焊剂残余的副作用也会随之增加。助焊剂用量太少，助焊作用则较差。焊接电子产品使用的助焊剂通常采用松香助焊剂。松香助焊剂无腐蚀，除去氧化、增强焊锡的流动性，有助于湿润焊面，使焊点光亮美观。四、合适焊接温度热能是进行焊接不可缺少的条件。在锡焊时，热能的作用是使焊锡向元件扩散并使焊件温度上升到合适的焊接温度，以便与焊锡生成金属合金。五、合适焊接时间焊接时间，是指在焊接过程中，进行物理和化学变化所需要的时间。它包括焊件达到焊接温度时间，焊锡的熔化时间，焊剂发挥作用及形成金属合金的时间几个部分。线路板焊接时间要适当，过长易损坏焊接部位及器件，过短则达不到要求。线路板焊接方式关于线路板的焊接方法，小批量的焊接方法，多采用手工焊接方式,对于大批量的电子产品生产，则采用浸焊与波峰焊的办法.线路板焊接设备在整个焊接过程中，使用手工焊接方法，使用的工具多为电烙铁，电烙铁分为外热式电烙铁和内热式烙铁.在批量的线路板焊接过程中，使用的设备为：波峰焊机.电子元件手工焊接基础及过程概述【来源:《现代表面贴装资讯》】【编辑:包惠民】【时间:2007-1-109:47:59】【点击:3073】摘要：本文主要介绍了手工焊接基础知识以及在焊接过程中需要注意的各项问题，旨在帮助操作手工焊接的技术人员有效掌握并理解手工焊接的基础。关键词：贴装元件、手工焊接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。一、焊接原理：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。1．润湿：润湿过程是指已经熔化了的焊料借助毛细管力沿着母材金属表面细微的凹凸和结晶的间隙向四周漫流，从而在被焊母材表面形成附着层，使焊料与母材金属的原子相互接近，达到原子引力起作用的距离。(图1所示)。引起润湿的环境条件：被焊母材的表面必须是清洁的，不能有氧化物或污染物。形象比喻：把水滴到荷花叶上形成水珠，就是水不能润湿荷花。把水滴到棉花上，水就渗透到棉花里面去了，就是水能润湿棉花。2．扩散：伴随着润湿的进行，焊料与母材金属原子间的相互扩散现象开始发生。通常原子在晶格点阵中处于热振动状态，一旦温度升高。原子活动加剧，使熔化的焊料与母材中的原子相互越过接触面进入对方的晶格点阵，原子的移动速度与数量决定于加热的温度与时间。(图二所示)。3.冶金结合：由于焊料与母材相互扩散，在2种金属之间形成了一个中间层---金属化合物，要获得良好的焊点，被焊母材与焊料之间必须形成金属化合物，从而使母材达到牢固的冶金结合状态。(图三所示)二、助焊剂的作用助焊剂（FLUX）這個字来自拉丁文是流动（FlowinSoldering）。助焊剂主要功能为：1．化学活性(ChemicalActivity)要达到一个好的焊点，被焊物必须要有一个完全无氧化层的表面，但金属一旦曝露于空气中回生成氧化层，这中氧化层无法用传统溶剂清洗，此时必须依赖助焊剂与氧化层起化学作用，当助焊剂清除氧化层之后，干净的被焊物表面，才可与焊锡结合。助焊剂与氧化物的化学放映有几种：1、相互化学作用形成第三种物质；2、氧化物直接被助焊剂剥离；3、上述两种反应并存。松香助焊剂去除氧化层，即是第一种反应，松香主要成份为松香酸（AbieticAcid）和异构双萜酸(Isomericditerpeneacids)，当助焊剂加热后与氧化铜反应，形成铜松香（Copperabiet），是呈绿色透明状物质，易溶入未反应的松香内与松香一起被清除，即使有残留，也不会腐蚀金属表面。氧化物曝露在氢气中的反应，即是典型的第二种反应，在高温下氢与氧发生反应成水，减少氧化物，这种方式常用在半导体零件的焊接上。几乎所有的有机酸或无机酸都有能力去除氧化物，但大部分都不能用来焊锡，助焊剂被使用除了去除氧化物的功能外，还有其他功能，这些功能是焊锡作业时，必不可免考虑的。2．热稳定性（ThermalStability）当助焊剂在去除氧化物反应的同时，必须还要形成一个保护膜，防止被焊物表面再度氧化，直到接触焊锡为止。所以助焊剂必须能承受高温，在焊锡作业的温度下不会分解或蒸发，如果分解则会形成溶剂不溶物，难以用溶剂清洗，W/W级的纯松香在280℃左右会分解，此应特别注意。3．助焊剂在不同温度下的活性好的助焊剂不只是要求热稳定性，在不同温度下的活性亦应考虑。助焊剂的功能即是去除氧化物，通常在某一温度下效果较佳，例如RA的助焊剂，除非温度达到某一程度，氯离子不会解析出来清理氧化物，当然此温度必须在焊锡作业的温度范围内。当温度过高时，亦可能降低其活性，如松香在超过600℉（315℃）时，几乎无任何反应，也可以利用此一特性，将助焊剂活性纯化以防止腐蚀现象，但在应用上要特别注意受热时间与温度，以确保活性纯化。三、焊锡丝的组成与结构我们使用的有铅SnPb(Sn63%Pb37%)的焊锡丝和无铅SAC（96.5%SN3.0%AG0.5%CU）的焊锡丝里面是空心的，这个设计是为了存储助焊剂（松香），使在加焊锡的同时能均匀的加上助焊剂。当然就有铅锡丝来说，根据SNPB的成分比率不同有更多中成份，其主要用途也不同：如下表：同样目前主流的无铅锡丝成份也有多种，单从SC和SAC成份来看：焊锡丝的作用：达到元件在电路上的导电要求和元件在PCB板上的固定要求。四、电烙铁的基本结构烙铁：(1)手柄、(2)发热丝、(3)烙铁头、(4)电源线、(5)恒温控制器、(6)烙铁头清洗架(图四所示)电烙铁的作用：用来焊接电子原件、五金线材及其它一些金属物体的工具。五、手工焊接过程1、操作前检查（1）每天上班前3-5分钟把电烙铁插头插入规定的插座上，检查烙铁是否发热，如发觉不热，先检查插座是否插好，如插好，若还不发热，应立即向管理员汇报，不能自随意拆开烙铁，更不能用手直接接触烙铁头.（2）已经氧化凹凸不平的或带钩的烙铁头应更新的：1、可以保证良好的热传导效果；2、保证被焊接物的品质。如果换上新的烙铁嘴，受热后应将保养漆擦掉，立即加上锡保养。烙铁的清洗要在焊锡作业前实施，如果5分钟以上不使用烙铁，需关闭电源。海绵要清洗干净不干净的海绵中含有金属颗粒，或含硫的海绵都会损坏烙铁头。（3）检查吸锡海绵是否有水和清洁，若没水，请加入适量的水（适量是指把海绵按到常态的一半厚时有水渗出，具体操作为：湿度要求海绵全部湿润后，握在手掌心，五指自然合拢即可），海绵要清洗干净，不干净的海绵中含有金属颗粒，或含硫的海绵都会损坏烙铁头。（4）人体与烙铁是否可靠接地，人体是否佩带静电环。2、焊接步骤烙铁焊接的具体操作步骤可分为五步，称为五步工程法，要获得良好的焊接质量必须严格的按下图五操作。按上述步骤进行焊接是获得良好焊点的关键之一。在实际生产中，最容易出现的一种违反操作步骤的做法就是烙铁头不是先与被焊件接触，而是先与焊锡丝接触，熔化的焊锡滴落在尚末预热的被焊部位，这样很容易产生焊点虚焊，所以烙铁头必须与被焊件接触，对被焊件进行预热是防止产生虚焊的重要手段。3、焊接要领（1）烙铁头与两被焊件的接触方式(图六所示)接触位置：烙铁头应同时接触要相互连接的2个被焊件（如焊脚与焊盘），烙铁一般倾斜45度，应避免只与其中一个被焊件接触。当两个被焊件热容量悬殊时，应适当调整烙铁倾斜角度，烙铁与焊接面的倾斜角越小，使热容量较大的被焊件与烙铁的接触面积增大，热传导能力加强。如LCD拉焊时倾斜角在30度左右，焊麦克风、马达、喇叭等倾斜角可在40度左右。两个被焊件能在相同的时间里达到相同的温度，被视为加热理想状态。接触压力：烙铁头与被焊件接触时应略施压力，热传导强弱与施加压力大小成正比，但以对被焊件表面不造成损伤为原则。（2）焊丝的供给方法焊丝的供给应掌握3个要领，既供给时间，位置和数量。供给时间：原则上是被焊件升温达到焊料的熔化温度是立即送上焊锡丝。供给位置：应是在烙铁与被焊件之间并尽量靠近焊盘。供给数量：应看被焊件与焊盘的大小，焊锡盖住焊盘后焊锡高于焊盘直径的1/3既可。（3）焊接时间及温度设置A、温度由实际使用决定，以焊接一个锡点4秒最为合适，最大不超过8秒，平时观察烙铁头，当其发紫时候，温度设置过高。B、一般直插电子料，将烙铁头的实际温度设置为（350~370度）；表面贴装物料（SMC）物料，将烙铁头的实际温度设置为（330~350度）C、特殊物料，需要特别设置烙铁温度。FPC，LCD连接器等要用含银锡线，温