《电子产品工艺 第2版 教学课件 ppt 作者 樊会灵 主编 第三章 焊 接 工 艺》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子产品工艺 第2版 教学课件 ppt 作者 樊会灵 主编 第三章 焊 接 工 艺（72页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、电子产品工艺,第三章 焊 接 工 艺,第一节 焊接的基本知识 第二节 无 铅 焊 料 第三节 手工焊接技术 第四节 无铅助焊剂 第五节 自动焊接技术 第六节 无铅焊接的工艺技术与设备 第七节 表面安装技术,第一节 焊接的基本知识,一、焊接分类及特点 焊接一般分三大类：熔焊、接触焊和钎焊。 1.熔焊 2.接触焊 3.钎焊 二、焊接机理 焊接是将焊料、被焊金属同时加热到最佳温度，焊料熔入被焊接金属材料的缝隙，不同金属表面相互浸润、扩散，最后形成合金层，从而将被焊金属永久牢固地结合。 (一)润湿(横向流动),第一节 焊接的基本知识,图3-1 润湿好坏示意图,(二)扩散(纵向流动) (三)合金层(界面
2、层),第一节 焊接的基本知识,图3-2 锡铅焊料焊接紫铜组织说明图,三、形成合金层的条件,第一节 焊接的基本知识,1.焊接材料必须具有充分的可焊性 2.被焊物表面必须清洁这是形成合金层的绝对必要条件 3.选用合适的焊剂 4.焊接的温度和时间要适当,第二节 无 铅 焊 料,图3-3 Sn-Ag系合金的状态图,一、Sn-Ag系无铅焊料,第二节 无 铅 焊 料,用SnAg系无铅焊料合金替代SnPb共晶焊料，目前存在的最大问题是熔点偏高。如Sn35Ag共晶的熔点是221，通常依靠添加微量元素Bi、In、Cu和Zn等来降低熔点。SnAg系合金的状态图如图33所示。 二、Sn-Cu系无铅焊料 SnCu系合
3、金替代SnPb共晶焊料，目前存在的最大问题是熔点太高，并且在Cu占有量大的范围形成多种金属间化合物，比较复杂。但在Sn量超过60%，与共晶合金相近存在Sn和Cu6Sn5二元合金。共晶成分中Cu占075%时共晶温度为227。SnCu系合金的状态图如图34所示。,第二节 无 铅 焊 料,图3-4 Sn-Cu系合金的状态图,三、Sn-Zn系无铅焊料,第二节 无 铅 焊 料,图3-5 Sn-Zn系合金的状态图,第二节 无 铅 焊 料,图3-6 Sn-Bi系合金的状态图,四、Sn-Bi系无铅焊料,第二节 无 铅 焊 料,SnBi系无铅焊料熔点较低，可以作为低温焊料使用。如Sn57% Bi焊料共晶点是13
4、8。Sn40%Bi焊料熔点138170。图所示为SnBi系合金的状态图。,第三节 手工焊接技术,一、电烙铁的种类 1.外热式电烙铁 2.内热式电烙铁,图3-7 外热式电烙铁的外形和结构,第三节 手工焊接技术,图3-8 内热式电烙铁的外形和结构,3.恒温式电烙铁,第三节 手工焊接技术,图3-9 恒温式电烙铁结构示意图 1烙铁头 2加热器 3控温元件 4永久磁铁 5加热控制开关,4.吸锡电烙铁 5.热风枪,第三节 手工焊接技术,图3-10 热风枪外观图,二、电烙铁的选择和使用,第三节 手工焊接技术,电烙铁是手工焊接中的热源，它对焊料和被焊金属加热，在被焊金属表面生成合金层。 (一)烙铁的合理选用
5、1.电烙铁功率的选择,表3-1 选择电烙铁的依据,第三节 手工焊接技术,1)如果用小功率电烙铁焊接粗地线、粗电缆等大件，因其散热面积大，极易造成虚焊；如果用小功率烙铁焊接大功率晶体管，因为烙铁的功率较小，不能为被焊件提供足够的热量，需长时间加热，这样热量又会传到晶体管上，有可能损坏晶体管，所以要选择相应功率的电烙铁。 2)对普通小件焊接，如印制电路板等，应选用内热式20W左右的电烙铁为宜。 2.烙铁头的选用,图3-11 常用烙铁头的形状,第三节 手工焊接技术,(二)烙铁头的分类 1.合金头 2.纯铜头 (三)电烙铁的手握形式 (1)反握法(外热式) 适用于大功率电烙铁和热容量大的被焊件。 (2
6、)正握法(外热式) 使用弯头电烙铁时采用此法。 (3)握笔法(内热式) 适用于小功率电烙铁和热容量小的被焊件。,图3-12 电烙铁的握法,第三节 手工焊接技术,三、焊接操作方法 (一)焊接步骤 1)将烙铁头的刃口置于引线底盘交界处。 2)用另一只手拿着焊锡丝触到被焊件上烙铁头对称的一侧，而不是直接加在烙铁头上。 3)当焊锡丝熔化一定量之后迅速移开焊锡丝。 4)当焊锡流量适中后，迅速移开烙铁。 (二)焊接注意事项 1)焊接时间一般为25s，一次焊成。 2)焊点没有凝固时引线不能晃动，否则焊点结构将有间隙，造成虚焊。,第三节 手工焊接技术,3)对于易热损坏元器件应该用镊子夹着引线焊，如小功率晶体管
7、、电。 4)焊接时，不允许将焊锡滴溅在元器件上或其他部位，以免烫伤元器件或造成电路板短路。 5)焊接高压电路时应注意： 为避免高压尖端放电，焊接点应无锡刺。 为防止高压辉光放电，焊点之间、导线之间应无残存的焊剂和脏物，焊点周围应干净，以提高绝缘强度。 焊接地线要牢固，防止高压电场感应电压。 高压部分要加绝缘套管，防止操作触电。 高压部分电路紧固部分要紧固，无松动现象，防止高压打火，损坏元器件。,第三节 手工焊接技术,6)高频电路焊接工艺要求如下： 防止噪声干扰，地线需短而粗，且接地面积大，使地线阻抗极小，严防虚焊。 高频电路中元器件引线有分布参数影响，要求引线最短为佳。 高频电路中导线应按实际
8、要求，横平竖直都会产生互感或分布电容。 由于高频集肤效应，各点的连线应最短为好，用粗导线宽铜箔连接，减少电压传输损耗。为防止高频介质损耗，要求焊接部位干净。 7)CMOS电路输入阻抗极高，可达109M，人体的感应电荷足以将其击穿。 四、焊接前的准备,第三节 手工焊接技术,见第五章第一节相关部分。 五、焊接后的检验 焊接完成以后，目测直观（或靠放大镜）检查焊点是否有缺陷，是判断焊点质量的一个重要手段。表32列出了可能出现的有缺陷焊点的外观、危害、原因。,第三节 手工焊接技术,表3-2 可能出现的有缺陷焊点的外观、危害、原因,第三节 手工焊接技术,表3-2 可能出现的有缺陷焊点的外观、危害、原因,
9、第三节 手工焊接技术,B301011.TIF,1.助焊剂过少，而加热时间过长,第三节 手工焊接技术,2.烙铁撤离角度不当,B301012.TIF,1.焊锡过多 2.烙铁撤离方向不当,第三节 手工焊接技术,B301013.TIF,第三节 手工焊接技术,B301014.TIF,1.引线与焊盘孔的间隙过大,第三节 手工焊接技术,2.引线浸润性不良 3.双面板堵通孔时间长，孔内空气膨胀,B301015.TIF,第三节 手工焊接技术,B301016.TIF,六、拆焊,第三节 手工焊接技术,图3-13 分点拆焊示意图,(1)使用吸锡器或吸锡烙铁 前面已介绍了吸锡烙铁的使用，,第三节 手工焊接技术,它既能完
10、好拆下旧的元器件，又使焊盘不致堵塞。 (2)使用专用工具 采用图3-14所示的专用烙铁头，它可同时加热多个焊点，拆焊效率高。 (3)使用吸锡材料 吸锡材料包括屏蔽编织层、细铜网以及多股铜导线等。,图3-14 专用烙铁头,第三节 手工焊接技术,图3-15 用吸锡材料拆焊,第四节 无铅助焊剂,一、无铅助焊剂概念 传统助焊剂用在无铅焊料的焊接时，表现出来的耐高温性能较差，很多在经过较高的预热及较高的炉温时会失去部分活性，造成上锡不好的状况；另外，传统助焊剂在无铅焊接中表现出来的润湿性能不够，造成焊接不良的状况较多。所以在无铅化焊接过程中助焊剂的选择成了首要问题。 二、无铅助焊剂的工作原理、组成及基本
11、要求 助焊剂就是在整个焊接过程中，通过自身的活性物质作用，去除焊接材质表面的氧化层，同时使锡液及被焊材质之间的表面张力减小，增强锡液流动、浸润的性能，帮助焊接完成，所以它的名字叫“助焊剂”。 (一)助焊剂的作用,第四节 无铅助焊剂,1.去除氧化物 2.防止继续氧化 3.提高焊锡的流动性 (二)无铅助焊剂的组成 1)溶剂：它能够使助焊剂中的各种组成均匀有效地混合在一起；目前常用溶剂主要以醇类为主，如乙醇、异丙醇等，甲醇虽然价格成本较低，但因其对人体具有较强的毒害作用，所以目前甲醇已很少被正规的助焊剂生产企业使用。 2)活化剂：以有机酸或有机酸盐类为主，无机酸或无机酸盐类在电子装配助焊剂中基本不用
12、，在其他特殊助焊剂中有时会使用。 3)表面活性剂：以烷烃类或氟碳类等高效表面活性剂为主。,第四节 无铅助焊剂,4)松香(树脂)：松香本身具有一定的活化性，但在助焊剂中添加时一般作为载体使用，它能够帮助其他组分有效发挥其应有作用。 5)其他添加剂：除以上组成外，助焊剂往往根据具体的要求而添加不同的添加剂，如光亮剂、消光剂、阻燃剂等。 (三)无铅助焊剂的一些基本要求 1)具有一定的化学活性(保证去除氧化层的能力)。 2)具有良好的热稳定性(与普通助焊剂相比要求更高，无铅工艺温度较高的工作环境要求无铅助焊剂在较高的焊锡温度下不分解、失效)。 3)具有良好的润湿性、对焊料的扩展具有促进作用(保证较好的
13、焊接。,第四节 无铅助焊剂,4)留存于基板的助焊剂残渣，对焊后材质无腐蚀性(基于安全性能考虑，水清洗类或明示为清洗型的助焊剂应考虑在延缓清洗的过程中有较低的腐蚀性，或保证较长延缓期内的腐蚀性是较弱的)。 5)需具备良好的清洗性(不论是何类助焊剂，不论是否是清洗型助焊剂，都应具有良好的清洗性，如果在切实需要清洗的时候，都能够保证有适当的溶剂或清洗剂进行彻底的清洗；因为助焊剂的根本目的只是帮助焊接完成，而不是要在被焊接材质表面做一个不可去除的涂层)。 6)各类型助焊剂应基本达到或超过相关国标、行标或其他标准对相关助焊剂一些基本参数的规范要求(达不到相关标准要求的助焊剂，严格意义上讲是不合格的助焊剂
14、)。,第四节 无铅助焊剂,7)助焊剂的基本组成应对人体、环境无明显公害或已知的潜在危害(环保是当前一个世界性的课题，它关系到人体、环境的健康、安全，也关系到行业持续性发展的可能性)。 三、目前常见无铅助焊剂的种类 根据无铅助焊剂的用途来分，目前常见的种类大概有以下几种： (一)电子装配用无铅助焊剂 (二)搪锡用助焊剂 (三)电路板预涂层助焊剂 (四)电路板热风整平助焊剂,第五节 自动焊接技术,一、浸焊 浸焊是将插好元器件的印制电路板浸入熔融状态的锡锅中，一次完成印制电路板上所有焊点的焊接。它比手工焊接生产效率高，操作简单，适于批量生产。浸焊包括手工浸焊和机器自动焊接两种形式。 (一)手工浸焊
15、()锡锅准备 锡锅熔化焊锡的温度在230250为宜，但有些元器件和印制电路板较大，可将焊锡温度提高到260左右。 ()涂覆助焊剂 将插装好元器件的印制电路板浸渍松香助焊剂。 ()浸锡,第五节 自动焊接技术,图3-16 浸焊示意图,(4)冷却 刚焊接完成的印制电路板上有大量余热未散，,第五节 自动焊接技术,如不及时冷却，可能会损坏印制电路板上的元器件。 (5)检查焊接质量 焊接后可能会出现连焊、虚焊、假焊等，可用手工焊接补焊。 (二)自动浸焊 ()工艺流程 图3-17是自动浸焊的工艺流程图。,图3-17 自动浸焊的工艺流程图,()自动浸锡设备 1)普通浸锡机。,第五节 自动焊接技术,2)超声波焊
16、接机。 (三)浸焊的优缺点 二、波峰焊 波峰焊是目前应用最广泛的自动焊接工艺。波峰焊采用波峰焊机进行焊接。波峰焊机的主要结构是一个温度能自动控制的熔锡缸，缸内装有机械泵和具有特殊结构的喷嘴。机械泵能根据焊接的要求，连续不断地从喷嘴压出液态锡波。当置于传送机构上的印制电路板以一定速度进入时，焊锡以波峰的形式溢出至印制板面进行焊接。 (一)波峰焊设备主要部分的功能 1.泡沫助焊剂发生槽 2.气刀,第五节 自动焊接技术,3.热风器和两块预热板,图3-18 泡沫助焊剂发生槽,第五节 自动焊接技术,图3-19 热风器示意图,4.波峰焊锡槽,第五节 自动焊接技术,图3-20 波峰焊锡槽结构及焊接方式示意图,(二)波峰焊设备操作要点,第五节 自动焊接技术,()焊接温度 焊接温度是指喷嘴出口处焊料波峰的温度。 ()按时清除锡渣 锡槽中锡料长时间与空气接触容易形成氧化物，氧化物积累多了会在泵的作用下随锡喷到印制电路板上，使焊点无光泽，造成渣孔和桥连等缺陷，所以要定时(一般
