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1、第5章 电子产品焊接工艺,学习要点 1. 了解焊接的概念、常见类型、锡焊的基本过程及基本条件； 2. 学习手工焊接技术，掌握手工焊接的工艺要求； 3. 学习自动焊接技术、无铅焊接技术； 4. 了解接触焊接的常见类型、特点及使用场合。,一、焊接的分类和焊锡原理 二、手工焊接的基本技能 三、焊点检验及焊接质量判断 四、拆焊 五、SMT元器件的手工焊接与返修 六、电子工业生产中的自动焊接方法,焊接是使金属连接的一种方法，是将导线、元器件引脚与印制电路板连接在一起的过程。 焊接过程要满足机械连接和电气连接两个目的，其中，机械连接是起固定作用，而电气连接是起电气导通的作用。,5.1 焊接的分类和焊锡原理
2、,焊接概念,电子产品焊接工艺的目的与特征,在电子产品制造过程中，使用最普遍、最有代表性的是锡焊方法。 锡焊是将焊件和熔点比焊件低的焊料共同加热到锡焊温度，在焊件不熔化的情况下，焊料熔化并浸润焊接面，依靠二者原子的扩散形成焊件的连接。,锡焊的机理可分为下列三个阶段： 1润湿阶段 2扩散阶段 3焊点的形成阶段,1. 合金层的生成 焊接的物理基础是“浸润”，浸润也叫“润湿”。液体在与固体的接触面上摊开，充分铺展接触，就叫做浸润。,2.锡焊原理,锡焊的过程，就是通过加热，让铅锡焊料在焊接面上熔化、流动、浸润，使铅锡原子渗透到铜母材（导线、焊盘）的表面内，并在两者的接触面上形成Cu6-Sn5的脆性合金层
3、。,2. 浸润与浸润角 在焊接过程中，焊料和母材接触所形成的夹角叫做浸润角 。,浸润角90O时，才能形成良好的焊点,不浸润焊点,3 .锡焊的条件 焊件必须具有良好的可焊性 可焊性是指在适当温度下，被焊金属材料与焊锡能形成良好结合的合金的性能。不是所有的金属都具有好的可焊性，有些金属如铬、钼、钨等的可焊性就非常差；有些金属的可焊性又比较好，如紫铜、黄铜等。在焊接时，由于高温使金属表面产生氧化膜，影响材料的可焊性。为了提高可焊性，可以采用表面镀锡、镀银等措施来防止材料表面的氧化。, 焊件表面必须保持清洁 即使是可焊性良好的焊件，由于储存或被污染，都可能在焊件表面产生对浸润有害的氧化膜和油污。在焊接
4、前务必把污膜清除干净，否则无法保证焊接质量。金属表面轻度的氧化层可以通过焊剂作用来清除，氧化程度严重的金属表面，则应采用机械或化学方法清除，例如进行刮除或酸洗等。, 要使用合适的助焊剂 助焊剂的作用是辅助热传导、去除氧化物、降低表面张力、防止再氧化。 通常采用以松香为主的助焊剂。一般是用酒精将松香溶解成松香水使用。,松香,免清洗助焊剂, 焊件要加热到适当的温度 焊接温度过低，极易形成虚焊；焊接温度过高，会加速焊剂分解和挥发速度，使焊料品质下降，严重时还会导致印制电路板上的焊盘脱落。 合适的焊接时间 当焊接温度确定后，就应根据被焊件的形状、性质、特点等来确定合适的焊接时间。焊接时间过长，易损坏元
5、器件或焊接部位；过短，则达不到焊接要求。 一般23s，不超过5s。,（6）焊接前的准备镀锡 为了提高焊接的质量和速度，避免虚焊等缺陷，应该在装配以前对焊接表面进行可焊性处理镀锡。在电子元器件的待焊面（引线或其它需要焊接的地方）镀上焊锡，是焊接之前一道十分重要的工序，尤其是对于一些可焊性差的元器件，镀锡更是至关紧要的。专业电子生产厂家都备有专门的设备进行可焊性处理。,5.2 手工烙铁焊接的基本技能,手工焊接是电子产品装配中的一项基本操作技能。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。,1. 焊接操作的正确姿势 掌握正确的操作姿势，可以保证操作
6、者的身心健康，减轻劳动伤害。 一般情况下，烙铁到鼻子的距离应该不少于20cm，通常以30cm为宜。,1.焊接操作准备知识,电烙铁的三种握法：,反握法的动作稳定，适于大功率烙铁的操作；正握法适于中功率烙铁或带弯头电烙铁的操作；一般在操作台上焊接印制板等焊件时，多采用握笔法。,1 .手工焊接操作的基本步骤 五步操作法,第一步 第二步 第三步 第四步 第五步,准备焊接,加热部件,送入焊丝,移开焊丝,移开烙铁,2.手工焊接操作, 步骤一：准备施焊 左手拿焊丝，右手握烙铁，进入备焊状态。要求烙铁头保持干净，无焊渣等氧化物，并在表面镀有一层焊锡。 步骤二：加热焊件 烙铁头靠在两焊件的连接处，加热整个焊件全
7、体，时间大约为12秒钟。对于在印制板上焊接元器件来说，要注意使烙铁头同时接触两个被焊接物。导线与接线柱或元器件引线与焊盘要同时均匀受热。, 步骤三：送入焊丝 焊件的焊接面被加热到一定温度时，焊锡丝从烙铁对面接触焊件。注意：不要把焊锡丝送到烙铁头上！ 步骤四：移开焊丝 当焊丝熔化一定量后，立即向左上45方向移开焊丝。 步骤五：移开烙铁 焊锡浸润焊盘和焊件的施焊部位以后，向右上45方向移开烙铁，结束焊接。从第三步开始到第五步结束，时间大约也是12s。,对于热容量小的焊件，例如印制板上较细导线的连接，可以简化为三步操作。 准备：同以上步骤一； 加热与送丝：烙铁头放在焊件上后即放入焊丝。 去丝移烙铁：
8、焊锡在焊接面上浸润扩散达到预期范围后，立即拿开焊丝并移开烙铁，并注意移去焊丝的时间不得滞后于移开烙铁的时间。, 三步操作法,第一步 第二步 第三步,准备焊接,加热、送焊锡丝同时进行,焊锡丝、烙铁同时移开,焊接注意事项,（1） 焊接温度与加热时间 一般来说，焊锡是由锡（熔点232）和铅（熔点327）组成的合金。其中由锡63和铅37组成的焊锡被称为共晶焊锡，这种焊锡熔点是183。 焊接作业时温度的设定非常重要。焊接作业最适合的温度是使焊接点的焊锡温度在焊锡熔点加50度。烙铁头的设定温度，由于焊接部分的大小，电烙铁的功率和性能，焊锡的种类和型号的不同，在上述温度的基础上还要增加100度为宜。,：焊接
9、以下元件时温度设定为250270或25020； a：1206以下所有SMT电阻、电容、电感元件的拆除与焊接. b：所有阻排、排感、排容元件的拆除与焊接。 c：面积在5*5mm(含pin长)以下并且少于8 Pin 的SMD拆除与焊接,：焊接除去以上规定的元件时温度设定为350370或35020 注：烙铁温度设定应视具体情况而定，原则上是以满足焊接要求的最低温度为宜。 加热时间视焊件的热容量和烙铁的功率而定。,过量受热产生的影响,过量的加热，除有可能造成元器件损坏以外，还有如下危害和外部特征：,光洁度差,如果焊锡已经浸润焊件以后还继续进行过量的加热，将使助焊剂全部挥发，造成熔态焊锡过热，降低浸润性
10、能；当烙铁离开时容易拉出锡尖，同时焊点表面发白，出现粗糙颗粒，失去光泽。, 高温造成所加松香助焊剂的分解炭化。 松香一般在210开始分解，不仅失去助焊剂的作用，而且在焊点内形成炭渣而成为夹渣缺陷。如果在焊接过程中发现松香发黑，肯定是加热时间过长所致。 过量的受热会破坏印制板上铜箔的粘合层，导致铜箔焊盘的剥落。,（2）手工焊接要领,1保持烙铁头的清洁 焊接时，烙铁头长期处于高温状态，又接触助焊剂等弱酸性物质，其表面很容易氧化腐蚀并沾上一层黑色杂质。这些杂质形成隔热层，妨碍了烙铁头与焊件之间的热传导。因此，要注意用一块湿布或湿的木质纤维海绵随时擦拭烙铁头。对于普通烙铁头，在腐蚀污染严重时可以使用锉
11、刀修去表面氧化层。对于长寿命烙铁头，就绝对不能使用这种方法了。,2采用正确的加热方式 加热时，应该让焊件上需要焊锡浸润的各部分均匀受热，而不是仅仅加热焊件的一部分，更不要采用烙铁对焊件增加压力的办法，以免造成损坏或不易觉察的隐患。, 选择正确的加热方式（靠增加接触面积来加快传热 ） 选择合适的烙铁头:,过小,合适,过大,3焊料、焊剂的用量要适中 在非流水线作业中，焊接的焊点形状是多种多样的，不大可能不断更换烙铁头。要提高加热的效率，需要有进行热量传递的焊锡桥。所谓焊锡桥，就是靠烙铁头上保留少量焊锡，作为加热时烙铁头与焊件之间传热的桥梁。由于金属熔液的导热效率远远高于空气，使焊件很快就被加热到焊
12、接温度。应该注意，作为焊锡桥的锡量不可保留过多。如果焊锡过多，不仅因为长时间存留在烙铁头上的焊料处于过热状态，实际已经降低了质量，还可能造成焊点之间误连短路。,不适宜使用助焊剂焊接的元件： 高灵敏度元件：对微电流、电压敏感元件。 易被腐蚀元件：助焊剂腐蚀元件。 非密封性元件：助焊剂可能渗透到元件内部，破坏元件特性。 连接器类元件：助焊剂渗到触点造成导电性能不良。,4烙铁撤离方法的选择,正确,正确,5焊点的凝固过程 切勿使焊件移动或受到振动，特别是用镊子夹住焊件时，一定要等焊锡凝固后再移走镊子，否则极易造成焊点结构疏松或虚焊。 6焊点的清洗 7.不要使用烙铁头作为运送焊锡的工具 （不能先把焊锡融
13、化在烙铁头上，然后再送到焊接面上。烙铁尖的温度一般在350度以上，这样做，会导致助焊剂分解失效，降低焊接质量）,（1） 有机注塑元件的焊接 有机材料包括有机玻璃、聚氯乙烯、聚乙烯、酚醛树脂等，不能承受高温，焊接时如不注意控制加热时间，极容易造成有机材料的热塑性变形，导致零件失效或降低性能，造成故障隐患。,3. 手工焊接技巧,钮子开关焊接技术不当示意图：,图(a)为施焊时侧向加力，造成接线片变形，导致开关不通。,图(b)为焊接时垂直施力，使接线片1垂直位移，造成闭合时接线片2不能导通。,图(c)为焊接时加焊剂过多，沿接线片浸润到接点上，造成接点绝缘或接触电阻过大。,图(d)为镀锡时间过长，造成开
14、关下部塑壳软化，接线片因自重移位，簧片无法接通。,1.焊前处理，在元件预处理时清理好焊接点，一次镀锡成功，特别是元件放在锡锅中浸镀时，更要掌握好浸入深度及时间。 2.焊接时，选择尖一些的烙铁头，以便在焊接时不碰到相邻的接点。 3.非必要时，尽量不使用或少用助焊剂，防止助焊剂浸入机电元件的触点。 4.烙铁头在任何方向上都不要对接线片施加压力，避免接线片变形。 5.在保证润湿的情况下，焊接时间越短越好。,正确的焊接方法,（2） 焊接簧片类元件的要领 这类元件如继电器、波段开关等。 簧片类元件的焊接要领是： 可焊性预处理； 加热时间要短； 不可对焊点任何方向加力； 焊锡用量宜少而不宜多。,（3） M
15、OSFET及集成电路的焊接 焊接这类器件时应该注意： 引线如果采用镀金处理或已经镀锡的，可以直接焊接。 对于CMOS电路，如果事先已将各引线短路，焊前不要拿掉短路线，对使用的电烙铁，最好采用防静电措施。, 在保证浸润的前提下，尽可能缩短焊接时间，一般不要超过2秒钟。 注意保证电烙铁良好接地。 使用低熔点的焊料，熔点一般不要高于180。 工作台上如果铺有橡胶、塑料等易于积累静电的材料，则器件及印制板等不宜放在台面上，以免静电损伤。, 使用电烙铁，内热式的功率不超过20W，外热式的功率不超过30W，且烙铁头应该尖一些，防止焊接一个端点时碰到相邻端点。 集成电路若不使用插座直接焊到印制板上，安全焊接
16、的顺序是：地端输出端电源端输入端。,（4） 导线连接方式 导线同接线端子、导线同导线之间的连接有三种基本形式： 绕焊,导线和端子的绕焊,导线与导线的绕焊,导线与导线的连接以绕焊为主 ，操作步骤如下： a. 去掉导线端部一定长度的绝缘皮； b. 导线端头镀锡，并穿上合适的热缩套管； c. 两条导线绞合，焊接； d. 趁热把套管推倒接头焊点上，用热风或用电烙铁烘烤热缩套管，套管冷却后应该固定并紧裹在接头上。, 钩焊,将导线弯成钩形钩在接线端子上，用钳子夹紧后再焊接，如左图所示。其端子的处理方法与绕焊相同。这种方法的强度低于绕焊，但操作简便。, 搭焊,这种连接最方便，但强度及可靠性最差。把经过镀锡的导线搭到接线端子上进行焊接，仅用于在临时连接或不便于缠、钩的地方已经某些接插件上。,（5）杯形焊件焊接法 这类接点多见于接线柱和接插件，一般尺寸较大，如果焊接时间不足，容易造成“冷焊”。,（6） 平板件和导线的焊接,5.3 焊点检验及焊接质量判断,焊点的质量要求,1电气接触良好 良好的焊点应该具有可靠的电气连接性能，不允许出现虚焊、桥接等现象。
