手工焊接工艺培训教材

1/54培训教材手工焊接工艺2/54目录1．基本焊接材料知识页码1.1焊锡1.1.1焊锡特点11.1.2焊锡构成21.1.3两种元素的图表（铅/锡）31.1.4各种类型及形状的焊锡及其用处41.2松香1.2.1松香的功能61.2.2松香的构成及类型71.2.3如何使用松香81.3锡膏(锡浆)1.3.1锡膏的构成及特点91.3.2如何使用锡膏102．焊接基本知识2.1焊接原则2.1.1焊接基本原理122.2焊接的可湿性2.2.1湿润和焊锡的蔓延132.2.2焊接的湿润状态142.2.3焊接各种元件以及焊接面153．焊接质量3.1焊接缺陷3.1.1焊接缺陷的名称和分类184．焊接程序4.1手工焊接4.1.1手工焊接的工具及材料204.1.2烙铁244.1.3烙铁的处理254.1.4清洁烙铁烙铁嘴314.1.5焊接SMT元件元件354.1.6如何焊锡404.1.7导线和集成电路的焊接424.2其他焊接方法4.2.1焊接机器人445．焊接检查5.1目的5.1.1焊接检查的目的475.1.2焊接缺陷检查的例子485.2检查方法及维修5.2.1目检495.2.2使用自动检查设备505.2.3生产线上的焊接维修516．焊接工作的环境、安全以及卫生6.1与焊接有关的安全及卫生6.1.1焊接工作中的安全523/541．基本焊接材料知识1．1焊锡1.1.1焊锡特点（1）焊锡特点焊锡作为一种用于焊接电路元件的材料，有着相对较低的熔点。大约200摄氏度它即可熔化。熔化的焊锡容易打湿构成电极的原材料，比如用于印刷电路板上的铜。焊锡，快速流过金属之间的空隙，比如印刷电路板和元件之间巨大的电极差，冷却后就变的相当坚固，将金属牢固地连接起来。一种用来连接金属的合金叫做铜锌合金。铜锌合金可以分为两类：在450摄氏度以下熔化的叫软焊锡，在450摄氏度以上熔化的叫硬焊锡。通常所用的焊锡归为软焊锡。（2）焊接目的焊接必须达到以下目标：1）电路连接将两块金属焊连起来以便电流可以通过。2）机械连接将两块金属焊连起来以确保其安全稳固。3）有效密封焊接一块金属以防止水、空气和油泄露以及防止他们渗入金属内部。4）防止腐蚀焊接覆盖了金属表面从而防止他们氧化（或者被侵蚀）。4/541．基本焊接材料知识1．1焊锡1.1.2焊锡构成(1)锡-铅易熔焊锡焊接中最常用的焊锡是由锡或铅构成的，或者由二者混合而成。锡-铅焊锡中由63%的锡和37%的铅混合而成的被称做锡-铅易熔焊锡有着所有此类焊锡中最底的熔点183摄氏度。锡-铅易熔焊锡在相同的温度条件下会在固态和液态状况之间相互转化。即：所有的固态锡-铅易熔焊锡在被加热到183摄氏度时均会转变为液态。相反地，当温度低于183摄氏度时它又会变回固态。与其他锡-铅焊锡不同，锡-铅易熔焊锡不存在半熔化期，固体和液体的状态是同时存在的。固态液态加热至183摄氏度易熔焊锡（63%锡，37%铅）固态半熔化状态液态加热至183摄氏度加热至220摄氏度普通焊锡（55%锡，45%铅）图画1.1.1焊锡的状态5/541．基本焊接材料知识1．1焊锡1.1.3铅锡合金状态图铅锡合金状态图Liquidus液相线Liquid液态Solid固态Halfmelted半熔化Solidus固相线Eutecticcrystalpoint易熔结晶点Sn锡Pb铅1．基本焊接材料知识1．1焊锡1.1.4各种类型及形状的焊锡及其用处焊接中用到了多种类别及形状的焊锡，焊接中所用到的具体类别或形状的焊锡取决于实际采用的焊接方式。1）焊条和焊线焊锡在熔解后被筑成狭长的形状。这类的焊锡在流体焊接（浸焊）中与液态松香同时使用。1。1。1焊条和焊线2）含松香的焊线焊线的中心含有松香以方便焊接。这类的焊锡在将零件逐个焊接起来时与烙铁同时使用。1。1。2含松香的焊线1．基本焊接材料知识1．1焊锡1．1．4各种类型及形状的焊锡及其用处3）焊锡膏也叫做锡浆。含有焊锡粉微粒的焊锡与松香结合在一起。这类焊锡用于回流焊接。图1。1。3焊锡膏4）其他焊锡模型焊锡有时被筑成各种各样的形状，如环状，球状和带状并用于特殊的目的。6/54图1。1。4其他焊锡模型1．基本焊接材料知识1．2松香1．2．1松香的功能金属表面通常都覆盖有氧化层和灰尘，而这些都是不利于焊接的。为了达到合理焊接的目的，松香就起到了清除氧化层的作用。松香也可以提高焊接中的一个重要因素--焊锡的混合程度。焊锡有着以下三个主要功能：（1）清洁将要焊接的金属表层松香用化学方法清除金属表面覆盖的氧化层和灰尘以达到合理焊接、清洁金属的目的。但是，松香并不能清除油污和外来杂质。松香氧化表层清洁后的表层氧气氧化表层图1。2。1清除表面氧化层（2）防止金属在焊接时被氧化高温情况下焊接时，金属（基本材料）和焊锡比在室温情况时氧化的更快。涂在金属上的松香将金属盖住并将金属与空气隔离，因此在加热时可以避免金属被氧化。图1。2。2防止金属被氧化（3）降低焊锡的表面张力松香会降低已融化的焊锡的表面张力，以便焊锡迅速将金属变湿。图1。2。3焊锡迅速将金属变湿润1．基本焊接材料知识1．2松香1．2．1松香的构成和功能（1）松香的构成以下各类型的松香用于电子设备：树脂松香：（构成及功能）1）树脂：覆盖在用催化剂清理过的金属表面以防止表面被氧化，直至焊接完成。2）催化剂：清除金属表面氧化层。3）添加剂：要求提高焊接特性。4）溶剂：溶解1、2、3这三种成分。用于电子设备金属（基础原材料）金属（基础原材料）金属（基础原材料）7/54无机松香（水溶松香）高侵蚀性药品。在遗留的无机松香不能被完整地转移时，不可以分开使用。不能被用于电子设备。有机松香与无机松香相比，有机松香在高温时不稳定而且加热时容易分解。因为它的活化期短，在温度稳定性有要求时，有机松香是不被使用的。它用于一些电子设备，比如那些美国制造的产品。表格1。2。1松香（2）松香类型松香被分为以下几种类型。1）预涂松香用来覆盖在印刷电路板的铜箔上以防止铜箔氧化。不用于焊接。2）后涂松香液态的用于流体焊接设备的松香。3）用于焊线的松香固态松香置于焊线中心的。4）用于焊锡膏的松香包含在焊锡膏中的松香。1．基本焊接材料知识1．2松香1．2．3如何使用松香(1)流体焊接泡沫搅拌机通常用于将液态松香涂抹在印刷电路板上。涂抹上去的松香的量很容易控制。图1。2。4泡沫搅拌机图1。2。1泡沫松香(2)手工焊接松香是用刷子来涂抹的。图1。2。2用刷子来涂抹松香(3)使用说明如果皮肤沾到松香，立即用酒精擦掉。涂抹松香时严禁烟火。8/54每次用完松香之后必须漱口并且洗手。切记在存放松香的罐子上加盖盖子，千万不要将其敞口放置，并且将罐子存放于阴暗处。1．基本焊接材料知识1．3焊锡膏1．3．1焊锡膏的构成和特点（1）焊锡膏的构成焊锡粉是由焊锡粉末和松香混合而成的。灰色，乳状。1）焊锡粉筛选焊锡粉以便获得大小适中的焊锡颗粒。2）松香粘性很强，因此在与焊锡粉混合时不会分开。生产焊锡粉过滤、筛选焊锡粉融和焊锡粉和松香生产松香图1。3。1焊锡膏的生产流程（2）焊锡膏的特点焊锡膏由焊锡和松香组成，是一种粘性和很强的油状物。1）优点焊锡膏可以只用于需要焊接的部分，总量可以控制。可以通过很多方法用于印刷线路板，如挤押、流出和转移。它可用于多种焊接。由于焊锡膏的粘性，焊锡膏的各种成分在焊锡膏用于印刷线路板之后在特殊位置时可以暂时被保护。在焊锡膏用于印刷线路板以及各种成分置于板上之后，通过加热即可将他们简单地焊接起来。焊接方法很简单。2）缺点焊锡膏会很快变质。（必须存放在凉爽的位置。）焊球可能会残存于焊接部位。1．基本焊接材料知识1．3焊锡膏1．3．2如何使用焊锡膏（1）如何使用焊锡膏1）将焊锡膏印刷印刷线路板上印刷焊锡膏是最通常用的将焊锡膏涂抹于印刷线路板上的方法。此法适用于大规模生产。以下步骤9/54展示了如何挤押：A．准备印刷电路板和钢网/模板。B．将在印刷电路板上焊接部位和钢网的开口对齐。C．备刮刀以及焊锡膏。D．用刮刀将焊锡膏印刷于线路板上E．将钢网拿起。图1.3.2焊锡膏印刷程序1．基本焊接材料知识1．3焊锡膏1．3．2如何使用焊锡膏2）在印刷线路板上将焊锡膏流出这种方法仅仅适合在有限区域内供给焊锡膏。图1。3。3焊锡膏流出程序3）转移焊锡膏很多方法，比如大头针转移，都可以使用。最合适程序的转移方法已经使用了。（2）如何加热焊锡膏回炉（用于远红外辐射或热空气循环）通常用来加热焊锡膏。虽然取决于条件，但是其他的加热方法，比如局部热空气加热，光束加热，激光加热和热压缩法等也可以使用。（3）使用说明因为松香是一种极为危险的化学材料，并且焊锡是铅合金，焊锡膏是有毒的，如果焊锡膏接触到你的皮肤，立即用酒精将其擦去。切勿口服焊锡膏。使用焊锡膏时严禁烟火。用完焊锡膏后务必漱口、洗手。焊锡膏必须保存于冰箱内。2．基本焊接知识2．1焊接原则2．1．1焊接基本原理（1）焊接要求一个电气产品由内含电子元件的电路联接而成。联接各个元件有许多种方法，比如焊接、粘连、螺旋式连接。一种联接电子元件的方法必须：1）具备所要求的电特性2）有足够的机械强度10/543）良好的可靠性4）节约，经济5）易于操作6）安全焊接满足了所有的这些要求，因此被广泛地使用。焊接有着以下的一些特征：1）完成电气连接（*1）2）足够的强度3）焊接相关设备简易而且并不昂贵4）焊锡易于提供而且廉价5）工人可以在短时间内被培训*1：不同的金属同样可以被连接。（2）何谓焊接？在焊接中，热能被用来熔化焊锡，焊锡在需要焊接的金属表面形成了一层合金层，然后，焊锡开始变硬，将金属牢固地连接在一起。这种连接必须能永久保持。（3）焊接的三大主要功能焊接有以下三大主要功能：1）清洁：将要焊接的金属表面得到清洁。（氧化层和其他化学制品被清除。）2）加热：将要被焊接的金属在合适的时间段与合适的温度下被加热。3）形成一层合金层：熔化的焊锡接触到将要被焊接的金属，焊锡在将要被焊接的金属表面形成了一层合金层并扩散开来。焊接中这些功能必须达到。如果其中有一项完成效果很差，就有可能会导致焊接缺陷。图2。1。1形成一层合金层2．基本焊接知识2．2焊接的可润湿性2．2．1焊接的湿润及伸展程度在焊接中，松香是最先扩散的，然后焊锡熔化后沿着松香扩散的路径传播。下面描述的三个步骤发生在焊接中。这只需要三秒钟。1）湿润：湿润意味着熔化的焊锡在将被焊接的金属表面充分地蔓延。因为金属有无数的刮痕以及表面不平坦的地方。由于毛细作用焊锡沿着这些刮痕以及不平坦的位置蔓延。没有湿润部分湿润完美湿润图2。2。1湿润状态2）扩散：这是一种两种不同类型的相互接触的金属的原子在金属间来回移动的现象。焊锡接触11/54到将被加热的金属并且被加热后，产生了界面上焊锡中的锡原子和金属中的铜原子浓度上的不同。然后锡原子进入金属而铜原子转移到焊锡中。2。2。2扩散3）形成合金：两种或多种金属在扩散中混合后形成了另一种有着不同特性的金属（合金）。这个步骤产生很强的焊接。图2。2。3合金层2．基本焊接知识2．2焊接的可润湿性2．2．2焊接的湿润程度湿润、扩散和形成合金层是焊接的三个步骤，正如我们在2。2。1中描述的那样发生。若有其中任何一项未能发生，焊接效果必然不好。检测这些程序是否在焊接中适当地被采用是完全可能的。湿润取决于熔化的焊锡的扩散程度。扩散和形成合金层可以通过测量金属焊接后的牢固程度来检测。下图展示了焊接中发现的一个阶段。图2。2。4焊接中发现的阶段焊接的一个先决条件是被焊接部分必须和焊锡一起湿润。下图展示了理想焊接状态。焊锡必须覆盖一根引线。另外，浸润角（#）比必须要小，而焊锡脊必须平滑。图2.2.5理想焊接状态浸润角（接触角）是由焊锡表层和需焊接金属表层所形成的，演示如下：角度越小，湿润程度越好。当要焊接的部分被加热到一个合适的温度且焊接部位的表面是清洁的之时，表面通常与焊锡一起在三秒钟内变的湿润。良好焊接状态的例子不良焊接状态的例子焊锡焊锡图画2。2。6浸润角（接触角）2．基本焊接知识2．2焊接的可润湿性12/542．2．2焊接各种元件和表