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电子焊接工艺培训张维莉2011.8.15本次学习内容一、焊接基础知识二、烙铁结构知识及烙铁使用方法三、焊接工艺要求四、焊接后的检验方法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，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、焊接基本知识1、焊接的基本过程焊接就是利用比被焊金属熔点低的焊料，与被焊金属一同加热，在被焊金属不熔化的条件下，焊料润湿金属表面，并在接触面形成合金层,从而达到牢固连接的过程。一个焊点的形成要经过三个阶段的变化;（1）润湿阶段（2）扩散阶段（3）焊点形成阶段其中,润湿是最重要的阶段,没有润湿,焊接就无法进行.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。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。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。焊点的形成过程：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（合金化）。2、焊接的基本条件:完成锡焊并保证焊接质量，应同时满足以下几个基本条件：（1）被焊金属应具有良好的可焊性（2）被焊件应保持清洁（3）选择合适的焊料（4）选择合适的焊剂（5）保证合适的焊接温度3、助焊剂的作用：助焊剂是一种具有化学及物理活性的物质,能够除去被焊金属表面的氧化物或其他形成的表面膜层以及焊锡本身外表上所形成的氧化物;为达到被焊表面能够沾锡及焊牢的目的,助焊剂的功用还可以保护金属表面,使在焊接的高温环境中不再被氧化;第三个功能就是减少熔锡的表面张力(surfacetension),以及促进焊锡的分散和流动等.根据助焊剂的主要组成材料将其分为四大类:松香型(Rosin,RO);树脂型(Resin,RE);有机酸型(organic,OR),无机酸型（Inorganic,IN),括号中为缩写字母代号用于焊接的助焊剂可分为三种基本的型式：L=表示助焊剂本身或助焊剂残渣皆为低度活性者M=表示助焊剂本身或助焊剂残渣为中度活性者H=表示助焊剂本身或助焊剂残渣为高度活性者含有松香的助焊剂,则在L、M、H代字后加上“R”助焊剂的作用（1）清除焊接金属表面的氧化物.-------清除污物（2）在焊接物表面形成液态的保护膜﹐隔离高温时四周的空气﹐防止金属面的再氧化﹒------防止氧化（3）降低焊锡表面张力，增加流动性.-------增加焊锡流动性（4）焊接的瞬间可以让熔融状的焊锡取代，顺利完成焊接﹒-----快速焊接4、焊锡丝焊锡丝的作用：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。焊锡丝的分类按成份不同可分为：有铅焊锡丝和无铅焊锡丝有铅焊锡丝﹕Sn/Pb=63/3763%的锡﹐37%的铅无铅焊锡丝﹕Sn/Ag/Cu=96.5/3.0/0.596.5%的锡.3.0%的银.0.5%的铜有铅焊锡丝焊接温度为：260±15℃无铅焊锡丝焊接温度为：330±20℃无铅锡丝有铅锡丝有铅焊锡丝和无铅焊锡丝的区别1．有铅焊锡丝的熔点低于无铅焊锡丝的熔点。2．有铅焊锡丝Sn63-Pb37的焊点光滑、亮泽，无铅焊锡丝的焊点条纹较明显、暗淡，焊点看起来显得粗糙、不平整。3．无铅焊接导致发生焊接缺陷的几率增加，如易发生桥接、不润湿、反润湿以及焊料结球等缺陷。二、烙铁的结构知识及使用方法1、烙铁的结构2、烙铁使用的方法（１)电烙铁的握法电烙铁拿法有三种。反握法动作稳定，长时间操作不宜疲劳，适合于大功率烙铁的操作。正握法适合于中等功率烙铁或带弯头电烙铁的操作。一般在工作台上焊印制板等焊件时，多采用握笔法。（a）反握法（b）正握法（c）握笔法（２）焊锡的基本拿法焊锡丝一般有两种拿法。焊接时，一般左手拿焊锡，右手拿电烙铁。图（a）所示的拿法是进行连续焊接时采用的拿法，这种拿法可以连续向前送焊锡丝。图（b）所示的拿法在只焊接几个焊点或断续焊接时适用，不适合连续焊接。（a）连续焊接时（b）只焊几个焊点时焊锡的基本拿法3、烙铁使用时的注意事项必须要有零线200V以上半导体引脚(IC)在200V以上就会被击穿.（1）在使用前或更换烙铁心时，必须检查电源线与地线的接头是否正确。尽可能使用三芯的电源插头，注意接地线要正确地接在烙铁的壳体上。（2）使用电烙铁过程中，烙铁线不要被烫破，应随时检查电烙铁的插头、电线，发现破损老化应及时更换。（3）使用电烙铁的过程中，一定要轻拿轻放，不能用电烙铁敲击被焊工件；烙铁头上多余的焊锡不要随便乱甩。不焊接时，要将烙铁放到烙铁架上，以免灼热的烙铁烫伤自己或他人、它物；若长时间不使用应切断电源，防止烙铁头氧化。（4）使用合金烙铁头（长寿烙铁），切忌用挫刀修整。（5）操作者头部与烙铁头之间应保持30cm以上的距离，以避免过多的有害气体(铅，助焊剂加热挥发出的化学物质)被人体吸入。4、电烙铁的使用温度选择烙铁的功率和类型，一般是根据焊件大小与性质而定。5、电烙铁的接触及加热方法（1）电烙铁的接触方法：用电烙铁加热被焊工件时，烙铁头上一定要粘有适量的焊锡，为使电烙铁传热迅速，要用烙铁的侧平面接触被焊工件表面。（2）电烙铁的加热方法：首先要在烙铁头表面挂有一层焊锡，然后用烙铁头的斜面加热待焊工件，同时应尽量使烙铁头同时接触印制板上焊盘和元器件引线.6、烙铁头的清洗烙铁头清洗时海绵用水过量，烙铁温度会急速下降，锡渣就不容易落掉,水量不足时海绵会被烧焦.清洗的原理：水份适量时，烙铁头接触的瞬时，水会沸腾波动，达到清洗的目的。海绵浸湿的方法：1.泡在水里清洗2.轻轻挤压海绵，可挤出3~4滴水珠为宜3.2小时清洗一次海绵.烙铁清洗时海绵水份若过多烙铁头会急速冷却导致电气镀金层脱离，并且锡珠不易弄掉。海绵清洗时若无水，烙铁会熔化海绵，诱发焊锡不良.每次在焊接开始前都要清洗烙铁头烙铁头在空气中暴露时，烙铁头表面被氧化形成氧化层表面的氧化物与锡珠没有亲合性，焊锡时焊锡强度弱.海绵孔及边都可以清洗烙铁头要轻轻的均匀的擦动海绵面上不要被清洗的异物覆盖,否则异物会再次粘在烙铁头上碰击时不会把锡珠弄掉反而会把烙铁头碰坏7、烙铁头的保养焊锡作业结束后烙铁头必须预热.防止烙铁头氧化，与锡保持亲合性，可以方便作业并且延长烙铁寿命。焊锡作业结束后烙铁头必须均匀留有余锡这样锡会承担一部分热并且保证烙铁头不被空气氧化对延长烙铁寿命有好处.电源Off电源Off不留余锡而把电源关掉时，温度慢慢下降，会发生热氧化减少烙铁寿命三、焊接工艺及要求工艺：使各种原材料、半成品加工成为产品的方法和过程手工焊接适合于产品试制、电子产品的小批量生产、电子产品的调试与维修以及某些不适合自动焊接的场合。手工焊接的要点是：保证正确的焊接姿势熟练掌握焊接的基本操作步骤掌握手工焊接的基本要领1、手工焊锡方法手工焊锡5步骤法准备接触烙铁头放置锡丝取回锡丝取回烙铁头确认焊锡位置同时准备焊锡轻握烙铁使烙铁头与母材及引脚同时大面积加热按正确的角度将锡丝放在母材及烙铁之间，不要放在烙铁上面确认焊锡量后按正确的角度正确方向取回锡丝要注意取回烙铁的速度和方向必须确认焊锡扩散状态45o30o30o3±1秒手焊锡作业方法原则：不遵守以下原则会发生焊锡不良。开始学5步骤法，熟练后3步骤法自然就会了手工焊锡3步骤法准备放烙铁头放锡丝（同时）30o45o取回锡丝取回烙铁头（同时）30o2.手工焊锡的5个知识点1.加热的方法:最适合的温度加热（根据焊接的器件）烙铁头接触的方法(同时，大面积)2.焊锡丝供应的时间:加热后1~2秒焊锡部位大小判断3.焊锡供应量的判断:焊锡部位大小不同锡量特别判断4.加热终止的时间:焊锡扩散状态确认判断5.焊锡是一次性结束3、焊点合格的标准1、焊点有足够的机械强度：为保证被焊件在受到振动或冲击时不至脱落、松动，因此要求焊点要有足够的机械强度。2、焊接可靠，保证导电性能：焊点应具有良好的导电性能，必须要焊接可靠，防止出现虚焊。3、焊点表面整齐、美观：焊点的外观应光滑、圆润、清洁、均匀、对称、整齐、美观、充满整个焊盘并与焊盘大小比例合适。满足上述三个条件的焊点，才算是合格的焊点。4.错误的焊锡方法烙铁头不清洗就使用锡丝放到烙铁头前面锡丝直接接触烙铁头(FIUX扩散)烙铁头上有余锡（诱发焊锡不良）刮动烙铁头(铜箔断线Short)烙铁头连续不断的取、放（受热不均）5、一般器件焊锡方法必须将焊盘和被焊器件的焊接端同时加热焊盘和被焊器件的焊接端要同时大面积受热注意烙铁头和焊锡投入及取出角度PCBPCBPCB(×)(○)(○)(×)PCBPCBPCBPCB只有被焊端加热只有焊盘加热被焊端与焊盘一起加热(×)铜箔加热引脚少锡(×)引脚加热铜箔少锡(×)烙铁垂直方向提升(×)修正追加焊锡热量不足PCBPCB加热方法,加热时间,焊锡投入方法不好，引脚脏污染，会发生不良铜箔铜箔铜箔PCB(×)烙铁水平方向提升PCB(○)良好的焊锡铜箔铜箔铜箔铜箔铜箔铜箔铜箔铜箔铜箔铜箔铜箔铜箔铜箔铜箔铜箔铜箔铜箔铜箔铜箔(×)先抽出烙铁6、薄片类器件焊接方法薄的器件应在焊盘上焊锡.薄片类器件不能受热，所以烙铁不能直接接触而应在焊盘上加热，避免发生破损、裂纹铜箔PCBChipPCBChip(○)(×)PCBChip(×)直接接触引脚时热气传到对面使受热不均，造成电极部均裂裂纹热移动裂纹力移动力移动时，锡量少的部位被锡量多的部位拉动产生裂纹良好的焊锡PCBPCBPCB铜箔铜箔铜箔铜箔铜箔铜箔铜箔铜箔铜箔铜箔铜箔7、(IC)类器件焊锡方法(1)IC类器件有连续的端子，焊锡时是烙铁头拉动焊锡.IC种类（SOP,QFP)由于焊锡间距太小，所以要使用拉动焊锡的方法进行焊接。1阶段:IC焊锡开始时要对角线定位.IC不加焊锡定位点不可以焊锡(不然会偏位)2阶段:拉动焊锡烙铁头是刀尖形(必要时加少量FIUX)注意:要注意周围有碰撞的部位加焊锡拉动焊锡.铜箔PCB烙铁头拉力IC端子拉力时IC端子与烙头拉力的结果是SHORT发生→:烙铁头拉动方向IC端子拉力烙头拉力时就不会发生SHORT有其他引脚时要“L”性取回虚拟端子(DummyLand):在最合适位置假想一个虚拟的端子就不容易发生SHORT现象焊点的常见缺陷有虚焊、拉尖、桥接、球焊、印制电路板铜箔起翘、焊盘脱落、导线焊接不当等。造成焊点缺陷的原因很多，在材料（焊料与焊剂）和工具（烙铁、夹具）一定的情况下，采用什么样的焊接方法，以及操作者是否有责任心就起决定性的因素了。8、常见的不良类型虚焊（假焊）指焊接时焊点内部没有形成金属合金的现象。造成虚焊的主要原因是：焊接面氧化或有杂质，焊锡质量差，焊剂性能不好或用量不当，焊接温度掌握不当，焊接结束但焊锡尚未凝固时焊接元件移动等。虚焊造成的后果：信号时有时无，噪声增加，电路工作不正常等“软故障”。焊点的常见缺陷及原因分析（一）焊点的常见缺陷及原因分析（二）拉尖拉尖是指焊点表面有尖角、毛刺的现象。造成拉尖的主要原因是：烙铁头离开焊点的方向不对、电烙铁离开焊点太慢、焊料质量不好、焊料中杂质太多、焊接时的温度过低等。拉尖造成的后果：外观不佳、易造成桥接现象；对于高压电路，有时会出现尖端放电的现象。焊点的常见缺陷及原因分析（三）桥接桥接是指焊锡将电路之间不应连接的地方误焊接起来的现象。造成桥接的主要原因是：焊锡用量过多、电烙铁使用不当、温度过高或过低等。桥接造成的后果：导致产品出现电气短路、有可能使相关电路的元器件损坏。焊点的常见缺陷及原因分析（四）球焊是