电路焊接工艺

电路焊接工艺什么是焊接？1焊接的基本知识焊接是使金属连接的一种方法。它利用加热手段，在两种金属的接触面，通过焊接材料的原子或分子的相互扩散作用，使两种金属间形成一种永久的牢固结合。利用焊接的方法进行连接而形成的接点叫焊点。1熔焊：利用加热被焊件，使其熔化产生合金而焊接在一起的焊接技术，如气焊、电弧焊、超声波焊等。焊接分类2接触焊：不用焊料与焊剂就可获得可靠连接的焊接技术，如点焊，碰焊等3钎焊：用加热熔化成液态的金属把固体金属连接在一起的方法。起连接作用的金属材料称为焊料。焊料溶点必须低于被焊接金属溶点。硬钎焊：焊料溶点高于4500C软钎焊:焊料溶点低于4500C锡焊属于软钎焊，焊料为铅锡合金。锡焊的特点：1、焊料的熔点低1830C，适用范围广。2、易于形成焊点，焊接方法简便。3、成本低廉、操作方便。4、容易实现焊接自动化。焊接方法1手工焊接:采用手工操作的传统焊接方式绕焊钩焊搭焊插焊:将被焊元器件的引线或导线插入洞形或孔形节点进行焊接。适用于元器件带有引线、插针或插孔及印刷板的常规焊接2机器焊接:采用手工操作的传统焊接方式浸焊波峰焊再流焊：2机器焊接:采用手工操作的传统焊接方式浸焊：将装好元器件的印制板在熔化的锡锅内浸锡，一次完成印制板上全部焊接点的焊接。主要用于小型印制板电路的焊接波峰焊：采用波峰焊机一次完成印制板上全部焊点的焊接。是印制电路板焊接的主要方法。再流焊：利用锡膏将元器件粘在印制板上，加热印制板后使得焊膏中的焊料熔化，一次完成全部焊接点的焊接。目前主要应用于表面安装片状元器件的焊接。1、电烙铁2焊接工具原理：电流通过电热丝加热电烙铁电烙铁的构造烙铁芯（发热部件）烙铁头（储热部分）手柄（操作部分）电烙铁的种类：内热式、外热式、恒温式、吸焊式、感应式内热式电烙铁外热式电烙铁电池供电烙铁常寿命烙铁头电烙铁外热式电烙铁手动送锡电烙铁温控式电烙铁热风拔焊台常用焊接工具新烙铁在使用前的处理接上电源，当烙铁头的温度升至能熔化焊锡时，将松香涂在烙铁头上，然后在烙铁头上均匀地涂上一层焊锡普通烙铁头的修整和镀锡烙铁头经使用一段时间后，会发生表面凹凸不平，而且氧化层严重，这种情况下需要修整。一般将烙铁头拿下来，夹到台钳上粗锉，修整为自己要求的形状，然后再用细锉修平，最后用细砂纸打磨光。修整后的烙铁应立即镀锡，方法是将烙铁头装好通电，在木板上放些松香并放一段焊锡，烙铁沾上锡后在松香中来回摩擦；直到整个烙铁修整面均匀镀上一层锡为止。注意：烙铁通电后一定要立刻蘸上松香，否则表面会生成难镀锡的氧化层。其他辅助工具1、尖咀钳：头部较细，适用于夹小型金属器件。2、斜口钳：主要用于剪切导线。3、剥线钳：专用于剥有绝缘层的导线。4、镊子：用途是夹持导线和元器件，在焊接时夹持器件兼有散热作用。5、起子：又称螺丝刀。有“一”字和“十”字两种，专用于拧螺钉。6、吸锡器：吸除焊锡，便于元器件取下。吸锡器3焊接材料与焊接机理焊接材料：焊料和焊剂焊料为易熔金属，是用来连接两种或多种金属表面，同时在被连接金属的表面之间起冶金学桥梁作用的金属材料。手工焊接所使用的焊料为锡铅合金。焊料要求：熔点低、凝固快、良好的导电性、机械强度高、表面张力小、良好的浸润作用和抗氧化能力强、抗腐蚀性要强等优点。含锡61.9％、铅38.1％的焊锡为共晶合金，也称为锡铅共晶焊料。此成分的合金熔点最低（183℃），共晶成分合金在焊接技术中的工艺性能是其它各种成分合金中最好的，它具有熔点低、机械强度高、表面张力小、抗氧化性好等优点。常用的焊料是带焊剂芯的焊锡丝。它的腔体内充以焊剂，焊剂在常温下是因态的，但当焊丝熔化时，焊剂以液态流出，起到清洗氧化层，增加焊接润湿的作用，并在焊点表面固化。（2）锡铅合金的特性5010015020025030032735001020304050607080901001009080706050403020100232183CTD液态液相线液相线半半熔融状固相线共晶点EF固态锡19%锡61.9%铅38.1%锡97.5%锡%铅%温度(C)0半凝固状态熔BA最佳焊接温度线含锡61.9％、铅38.1％的焊锡为共晶合金，也称为锡铅共晶焊料。此成分的合金熔点最低（183℃），在焊接技术中的工艺性能是其它各种成分合金中最好的，它具有熔点低、机械强度高、表面张力小、抗氧化性好等优点。焊剂焊剂是用来增加润湿，以帮助和加速焊接的进程，故焊剂又称助焊剂。焊剂的作用除去氧化膜防止氧化减小表面张力使焊点美观助焊剂（松香）由于焊丝成分中，铅占一定比例，众所周知铅是对人体有害的重金属，因此操作时应戴手套或操作后洗手，避免食入。焊剂加热挥发出的化学物质对人体是有害的，如果操作时鼻子距离烙铁头太近，则很容易将有害气体吸入。一般烙铁离开鼻子的距离应至少不少于30厘米，通常以40厘米时为宜。注意焊料与焊剂结合——手工焊锡丝带焊剂芯的焊锡丝，腔体内充以焊剂，焊剂在常温下是固态的，但当焊丝熔化时，焊剂以液态流出，起到清洗氧化层，增加焊接润湿的作用，并在焊点表面固化。阻焊剂焊接中，特别使浸焊及波峰焊中，为提高焊接质量，需要耐高温的阻焊涂料，使焊料只在需要的焊点上进行焊接，而把不需要焊接的部分包含起来，起到一种阻焊的作用，这种阻焊材料叫阻焊剂分类加热固化光固化阻焊剂（光固树脂）焊接机理采用锡铅焊料进行焊接的称为锡铅焊，简称锡焊。其机理是焊料母材（焊件与铜箔）在焊接热的作用下，焊件不熔化、焊料熔化并浸润焊面，依靠二者的相互扩散形成焊件的连接，在铜箔与焊件之间形成合金结合层，上述过程为物理-化学作用的过程。焊接机理二、锡焊条件1、焊件必须具有充分的可焊性金属表面被熔融润湿焊料的特性称为可焊性，只有能被焊锡浸润的金属格具有可焊性。铜及其合金、金、银、铁可焊性好，铝、不锈钢、铸铁可焊性差。2、焊件表面必须保持清洁为了使焊锡和锡件达到原子间相互作用的目的，焊件表面任何污垢杂质都应清除。3、加热到适当的温度只有在足够高的温度下，焊料才能充分浸润，并充分扩散形成合金结合层，但过高的温度是有害的。4、使用合适的焊剂焊剂（松香）的作用是除去氧化膜和防止氧化。助焊剂中含有氯化物、酸类，它们与氧化物发生还原反应，从而除去氧化膜。助焊剂在熔化后，漂浮在焊件表面上形成隔离层，因而可防止焊点表面层的氧化。另外焊剂还可以减小焊料熔化后的表面张力，增加焊锡流动性，有助于焊锡浸润焊件，使焊点美观。5、适当的焊接时间焊接时间过长易损坏焊接部位及元件性能，过短易出现虚焊。4手工焊接技术握笔法：适合在操作台上进行印制板的焊接：反握法：适于大功率烙铁的操作正握法：适于中等功率烙铁的操作电烙铁的握法手工焊接的基本操作1.清除元器件表面的氧化层2.元件脚的弯制成形3.元件的插放卧式插法立式插法4.加热焊接（五步法）准备预热送焊丝移焊丝移开烙铁准备：烙铁头保持干净，表面渡有一层锡预热：烙铁头放在焊盘和元器件引线的处1-2秒，使焊件受热均匀送焊丝：焊丝从烙铁对面接触焊件移焊丝：焊丝熔化一定量后，立即将焊丝向左上450C方向移开移烙铁：焊锡浸润焊片或焊件后，向右上450C方向移开焊接三步法电烙铁撤离方向的图片最佳角度：斜上方约45°合格焊点及质量检查合格焊点要求：可靠的电气连接、机械强度足够强、光洁整齐的外观典型焊点外观：1.形状为近似圆椎而表面微凹呈表面状。虚焊点表面往往呈凸形。2.焊料的连接面呈半弓形凹面3.表面光泽平滑4.无裂纹、针孔、夹渣常见焊点的缺陷与分析虚焊和假焊虚焊是由于焊接前没有将引线上锡而造成。虚焊看起来好象是有锡在引线和焊盘上，但焊锡与引线没有焊好，接触不良，电子产品震荡后，容易出现信号时有时无的情况。这就是虚焊。假焊是由于被焊接的焊盘氧化而没有处理造成的，假焊看起来好象有锡在引线和焊盘上，但焊盘上没有锡焊的浸润，此焊点根本就没焊上去，是假的，此电路没有接通，严重时元器件的引线可以从印刷电路板上拨下来，这就是假焊。造成元器件虚焊和假焊的主要原因有：1、焊接的金属引线没有上锡或没有不好。2、没有清除焊盘的氧化层和污垢，或者清除不彻底。3、焊接时间过短，焊锡没有达到足够高的温度。4、焊锡还未完全凝固就晃动了元件。常见焊点缺陷及分析焊点缺陷外观特点危害原因分析针孔目测或放大镜可见有孔焊点容易腐蚀焊盘孔与引线间隙太大气泡引线根部有时有焊料隆起，内部有空洞暂时导通但长时间容易引起导通不良引线与孔间隙过大或引线润湿性不良剥离焊点剥落（不是铜箔剥落）断路焊盘镀层不良松香焊焊点中夹有松香渣强度不足，导通不良，有可能时通时断1、加焊剂过多，或已失效。2、焊接时间不足，加热不足。3、表面氧化膜未去除过热焊点发白，无金属光泽，表面较粗糙1、焊盘容易剥落强度降低。2、造成元器件损坏烙铁功率过大加热时间过长冷焊表面呈豆腐渣状颗粒，有时可有裂文强度低，导电性不好焊料未凝固时焊料抖动虚焊焊料与焊件交界面接触角大，不平滑强度低，不通或时通时断1、焊料清理不干净。2、助焊剂不足或质量差。3、焊件未充分加热拉尖出现尖端出现尖端1、加热不足。2、焊料不合格桥接相邻导线搭接电气短路1、焊锡过多。2、烙铁施焊撤离方向拆焊加热焊点吸焊点焊锡移去电烙铁和吸锡器用镊子拆去元器件吸锡器焊后清理在完成焊接操作后，要对焊点进行清洗，避免焊点周围的杂质腐蚀焊点。清洗的方法包括液相法和汽相法两种。要求所用清洗剂对焊点没有腐蚀，对助焊剂残留物有较强的溶解能力和去污能力清洗剂：工业酒精、60＃、120＃航空汽油，氟利昂，洗板水5实用的焊接技艺一、印制板与元器件的检查与预焊1、焊装前的检查印制板：线、焊盘、焊孔是否与图纸相符，有无断线、缺孔等，表面是否清洁，有无氧化、锈蚀。元器件：品种、规格及外封装是否与图纸吻合，元器件引线有无氧化、锈蚀。2、清除表面氧化膜、镀锡二、元器件引线的成型元器件成型大部分需在插装前弯曲成型。弯曲成型的要求取决于元器件本身的封装外形和在印制板上的安装位置。图2.11所示是印制板上的部分元器件成型插装实例。图2.11印制板上的部分元器件成型插装实例1、元器件引线成型时均不得从根部弯曲。因为根部受力容易折断。一般应离元件根部1.5㎜以上，如下图所示。元器件引线弯曲成型2、弯曲一般不要成死角，圆弧半径应大于引线直径的1～2倍。3、引线成型时应尽量将元器件有字符的面向上置于容易观察的位置元器件成型及标志位置三、元器件的插装1、贴板插装优点：稳定性好，插装简单；缺点：不利于散热，且对某些安装位置不适应。２、悬空插装，优点:适应范围广,有利散热;缺点：插装时需控制一定高度以保持壮一致。悬空高度一般取2～6㎜。插装时具体要求应首先保证图纸中安装工艺要求，其次按实际安装位置确定。一般无特殊要求时，只要位置允许，采用贴板插装较为常用。四、印制电路板上元件的焊接印制板上的元件焊接，除遵循锡焊要领外，需注意以下几点。1、烙铁一般应选20～35W烙铁，烙铁头形状应根据印制板焊般大小确定。目前印制板上器件发展趋势是小型密集化，因此，应选用小型圆锥烙铁头。2、烙铁加热时应尽量使烙铁头同时接触印制板上铜箔和元器件引线（见图2.19）。对较大的焊盘（直径大于5㎜）焊接时可移动烙铁，即烙铁绕焊盘转动以免长时间停留一点，导致局部过热。烙铁对焊点加热3、对于金属化孔的焊接，焊接时不仅要让焊料润湿焊盘，而且孔内也要润湿填充。因此，金属化孔加热时间应比单面板长。4、耐热性差的元器件应使用工具辅助散热五、焊接处理1、剪去元件上的多余引线，注意不要对焊点施加剪切力以外的其它力。2、检查印印制板上所有元器件引线焊点，修补焊点缺陷。辅助散热示意图6电子工业生产中的焊接简介1.浸焊浸焊是指：将插装好元器件的印制电路板浸入有熔融状焊料的锡锅内，一次完成印制电路板上所有焊点的自动焊接过程。2波峰焊波峰焊接（WaveSoldering）是利用波峰焊机内的机械泵或电磁泵，将熔融钎料压向波峰喷嘴，形成一股平稳的钎料波峰，并源源不断地从喷嘴中溢出。装有元器件的印制电路板以直线平面运动的方式通过钎料波峰面而完成焊接的一种成组焊接工艺技术。3再流焊再流焊（ReflowSolder