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1、第3章 焊接技术,31 焊接的基础知识,3.1.1焊接与锡焊 1.焊接分类 在生产中使用较多的焊接方法主要有熔焊、压焊和钎焊3大类。 2锡焊的特点 1）焊料的熔点低，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。,3锡焊形成的过程,锡焊必需将焊料、焊件同时加热到最佳焊接温度。从微观角度看锡焊是通过“润湿”、“扩散”、形成“合金层”3个过程来完成的。 焊接过程的本质是扩散，焊接不是“粘”，也不是“涂”而是“熔入”、“浸润”和“扩散”，它们最后是形成了“合金层”,4焊点形成的必要条件,要使焊接成功，必须形成合金层，应满足以下几个条件： (1)两金
2、属表面必须清洁。 (2)焊接的温度和时间要合适。 (3)冷却时，两个被焊物的位置必须相对固定。 在凝固时不允许有位移发生，以便熔融的金属在凝固时重新生成其特定的晶相结构，使焊接部位保持应有的机械强度。,3.1.2焊接工具,1电烙铁 1）外热式电烙铁 外热式电烙铁是由烙铁头、烙铁芯、外壳、手柄、电源引线等部分组成。如图3-1所示。这种电烙铁的烙铁头安装在烙铁芯内，故称为外热式电烙铁。,2）内热式电烙铁 内热式电烙铁是指烙铁芯装在烙铁头的内部，从烙铁头的内部向外传导热。它由烙铁芯、烙铁头、连接杆、手柄等几部分组成。 3）恒温式电烙铁 图3-3所示为一种常见的恒温式电烙铁，它是在普通电烙铁头上安装强
3、磁体传感器作为温控元件制成的。,4)吸锡式电烙 它是将普通电烙铁与活塞式电烙铁融为一体的拆焊工具。 5）热风枪 热风枪又称贴片元件拆焊台，它专门用于表面贴片安装电子元件的焊接和拆焊。,3其它焊接工具,焊接所用的工具还有吸锡器、尖嘴钳、斜口钳、剥线钳、镊子、放大镜、小刀和台灯等。 镊子和尖嘴钳用于夹持细小的零件，以及不便直接用手捏拿着进行操作的零件。镊子可选修钟表用的那种不锈钢镊子。尖嘴钳应选用较细长的那一种。斜口钳用来在焊接后修剪元器件过长的引脚，它也是安装焊接中使用得较为频繁的一件工具，一定要选购钳嘴密合、刀口锋利、坚韧耐用的一种。,3.2焊接材料,3.2.1焊料 1焊料的分类 根据其组成成
4、分，焊料可以分为锡铅焊料、银焊料及铜焊料；根据其熔点，焊料又可以分为软焊料(熔点在450以下)和硬焊料(熔点在450以上)。 2焊料的规格 根据需要可以将铅锡焊料的外形加工成焊锡条、焊锡带、焊锡丝、焊锡圈、焊锡片等不同形状。,3杂质金属对焊料的影响,1)铜(Cu)。铜的成分来源于印制电路板的焊盘和元器件的引线，并且铜的熔解速度随着焊料温度的提高而加快。 2)锑(Sb)。加入少量锑会使焊锡的机械强度增高，光泽变好，但润滑性变差，会对焊接质量产生影响。 3)锌(Zn)。锌是锡焊最有害的金属之一。 4)铝(Al)。铝也是有害的金属，即使熔进0.005的铝，也会使焊锡出现麻点，黏接性变坏，流动性变差。
5、 5)铋(Bi)。含铋的焊料熔点下降，当添加l0以上时，有使焊锡变脆的倾向，冷却时易产生龟裂。 6)铁(Fe)。铁难熔于焊料中。它使焊料熔点升高，难于熔接。 7）银（Ag）。银可以增加导电率，改善焊接性能。,3.2.2助焊剂与阻焊剂,1焊剂的功能 助焊剂的作用是清除金属表面氧化物、硫化物、油和其他污染物，并防止在加热过程中焊料继续氧化。同时，它还具有增强焊料与金属表面的活性，增加浸润的作用。 2对焊剂的要求 有清洗被焊金属和焊料表面的作用； 熔点要低于所有焊料的熔点； 在焊接温度下能形成液状，具有保护金属表面的作用； 有较低的表面张力，受热后能迅速均匀地流动； 熔化时不产生飞溅或飞沫； 不产生
6、有害气体和有强烈刺激性的气味； 不导电，无腐蚀性，残留物无副作用； 助焊剂的膜要光亮、致密、干燥快、不吸潮、热稳定性好。,3焊剂的品种与特点,(1)无机系列助焊剂 无机助焊剂包括无机酸和无机盐。无机酸有盐酸、氟化氢酸、溴化氢酸、磷酸等。 (2)有机系列助焊剂 有机助焊剂由有机酸、有机类卤化物以及各种胺盐树脂类等合成。 (3)树脂系列助焊剂 树脂系列助焊剂其主要成分是松香。,3.3 手工焊接技术,3.3.1 手工焊接的过程 1.焊接前的准备 焊接开始前必须清理工作台面，准备好焊料、焊剂和镊子等必备的工具，选择合适功率的电烙铁，检查电烙铁电源线是否完好，根据被焊工件表面的要求和产品的装配密度选用合
7、适的烙铁头 2操作姿势 正确的操作姿势是：挺胸端正直坐，鼻尖至烙铁尖端至少应保持20 cm以上的距离，通常以40cm时为宜(根据各国卫生部门的规定，距烙铁头2030cm处的有害化学气体、烟尘的浓度是卫生标准所允许的)。,3.电烙铁握法 电烙铁的握法有反握法、正握法和握笔法三种，如图3-8所示。 反握法：适合于较大功率的电烙铁（75W）对大焊点的焊接操作。 正握法：适用于中功率的电烙铁及带弯头的电烙铁的操作，或直烙铁头在大型机架上的焊接。 笔握法：适用于小功率的电烙铁焊接印制板上的元器件。,4.焊锡丝的拿法 手工操作时常用的焊料是焊锡丝。根据连续锡焊和断续锡焊的需要，焊锡丝的拿法有连续焊锡丝拿法
8、和断续焊锡丝拿法两种，如图所示。,5 手工焊接的步骤,焊接操作一般分为准备焊接、加热焊件、熔化焊料、移开焊料和移开电烙铁等五个步骤，称为手工焊接“五步法”。,6手工锡焊技术要领,(1)焊锡量要合适。 (2)正确的加热方法和合适的加热时间 (3)固定焊件，靠焊锡桥传热 (4)烙铁撤离方式要正确,7常见元器件的焊接,导线焊接方法因焊接点的连接方式而定，通常有3种基本方式：绕焊、钩焊和搭焊，如图所示。,3.3.2焊接的质量检验,1.焊接的质量要求 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。 2）机械强度可靠。保证使用过程中，不会因正常的振动而导致焊点脱落。
9、3）外形美观。一个良好的焊点其表面应该光洁、明亮，不得有拉尖、起皱、鼓气泡、夹渣、出现麻点等现象；其焊料到被焊金属的过渡处应呈现圆滑流畅的浸润状凹曲面。,2. 焊接的质量检查方法,1）目视检查 目视检查是指从外观上检查焊接质量是否合格，焊点是否有缺陷。 2）手触检查 手触检查主要是用手指触摸元器件，看元器件的焊点有无松动、焊接不牢的现象。用镊子夹住元器件引线轻轻拉动，有无松动现象。 3）通电检查 通电检查必须在目视检查和手触检查无错误的情况之后进行，这是检验电路性能的关键步骤。,3.焊点缺陷及质量分析,1)桥接,2）拉尖,3）堆焊,4)空洞,3.3.3 手工拆焊技术,1拆焊的基本原则 拆焊的步
10、骤一般是与焊接的步骤相反的，拆焊前要清楚原焊点的特点，不要轻易动手。 不损坏拆除的原器件、导线、原焊接部位的结构件。 在拆焊时不损坏印制电路板上的焊盘与印制导线。 对已判断为损坏的元器件可先将引线剪断后再拆除，这样可减少其他损伤。 在拆焊的过程中，应尽量避免拆动其他元器件或变动其他元器件的位置，如确实需要，应做好复原工作。,2拆焊工具 常用的拆焊工具除普通电烙铁还有以下几种 (1)镊子 以端头较尖、硬度较高的不锈钢为佳，用以夹持元器件或借助电烙铁恢复焊孔。 (2)吸锡绳 用以吸取焊接点上的焊锡，也可用镀锡的编织套浸以助焊剂代用，效果也较好。 (3)吸锡器 用于吸去熔化的焊锡，使焊盘与元器件引线
11、或导线分离，达到接触焊接的目的。,3拆焊的操作要点,(1)严格控制加热的温度和时间 因拆焊的加热时间和温度较焊接时要长、要高，所以要严格控制温度和加热时间、以免将元器件烫坏或使焊盘翘起、断裂。宜采用间隔加热法来进行拆焊。 (2)在拆焊时不要用力过猛 在高温状态下，元器件封装的强度都会下降，尤其是塑封器件、陶瓷器件、玻璃端于等，过分地用力拉、摇、扭易损坏元器件和焊盘。 (3)吸去拆焊元件上的焊锡 拆焊前，用吸锡工具吸去焊锡，有时可以直接将元器件拔下。,4印制电路板上元器件的拆焊方法,(1)分点拆焊法,(2)集中折焊法,3.4自动焊接技术,3.4.1 浸焊 1、手工浸焊 （1）手工浸焊步骤 1)锡
12、锅准备 将锡锅加热，控制锡锅熔化焊锡的温度在230250，对于较大的元器件和印制板可将焊锡的温度提高到260左右。为了及时去除焊锡层表面的氧化层应随时加入松香助焊剂。 2)涂覆助焊剂 将装好元器件的印制板涂上助焊剂。通常是在松香助焊剂中浸渍，使焊盘上充满助焊剂。 3)浸锡,4)冷却 刚焊接完成的印制板上有大量余热未散，如不及时冷却，可能会损坏印制板上的元器件，可采用风冷或其他方法降温。 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。如果大部分未焊好，应检查原因，重复浸焊。但印制电路板只能浸焊两次，否则，会造成印制电路板变形，铜箔脱落，元器件性能变差。,2.自动浸焊 自
13、动浸焊一般是利用具有震动头或是超声波的浸焊机进行浸焊。将插装好元器件的印制电路板用专用夹具安装在传送带上，由传动机构自动导入锡锅，浸焊时间一般25s。 ()工艺流程 首先喷上泡沫助焊剂，再用加热器烘干，然后放入熔化的锡锅内进行浸锡，待焊锡冷却凝固后再送到切头机剪去过长的引脚。,3.4.2波峰焊,1.波峰焊设备关键部件及功能,2波峰焊接的工艺,波峰焊的工艺流程与设备规模、自动化焊接程度有关，但基本工艺流程是一致的，一般过程是：涂助焊剂预热波峰焊接冷却清洗检验。 波峰焊是将装有元件的印制板与熔融焊料的波峰相接触从而实现焊接的一种方法。波峰焊接工艺是目前应用最广泛的自动化焊接工艺，不但生产效率高，而
14、且焊接质量可以得到保证，焊点的合格率可达9997以上，因而在工厂里它取代了大部分传统的焊接工艺。波峰焊不仅用于焊接通孔元器件，还广泛用于STM。,3.4.3 再流焊,1.再流焊技术的特点 1）再流焊工艺不需要把元器件直接浸渍在溶融的焊料中，所以元器件受到的热冲击小。但由于其加热方法不同，有时会施加给器件较大的热应力。 2）仅在需要部位施放焊料，能控制焊料施放量，避免桥接等缺陷的产生。 3）当元器件贴放位置有一定偏离时，由于溶融焊料表面张力的作用，只要焊料施放位置正确，就能自动校正偏离，使元器件固定在正常位置。 4）可以采用局部加热热源，从而可在同一基板上，采用不同焊接工艺进行焊接。 5）焊料中
15、一般不会混入不纯物。使用焊膏时，能正确地保持焊料的组成。,2几种再流焊简介,再流焊根据传热方式的不同，可分为：用于印制电路板整体加热的红外再流焊、气相再流焊、热风加热法、热板加热法等；用于印制电路板局部加热的激光再流焊、红外光束再流焊、热气流再流焊等。 激光再流焊是一种先进的焊接技术，它是对其他焊接方法的补充，不是代替、不能用于批量自动化生产。,3.4.4焊接技术的发展趋势,1焊件微型化 现代电子产品不断向微型化发展促进了微型焊件焊接技术的发展。印制电路板最小导线间距已小于0.1mm，最小线宽达0.06mm，最小孔径0.08mm。微电子器件轴向尺寸最小达0.01mm，厚度0.01mm。显然，这
16、种微型的焊件已很难用传统方法焊接了。 2焊接方法多样化 (1)锡焊新技术 目前，焊接技术正在向自动化、智能化发展，波峰焊、再流焊技术日臻完善，发展迅速，共他焊接方法也随着微组装技术发展而不断涌现，已用于生产实践的就有丝球焊、TAB焊、倒装焊、真空焊等。,(2)特种焊接 锡焊以外的焊接方法，主要有高频焊、超声焊、电子束焊、激光焊、摩擦焊、爆炸焊、扩散焊等。 (3)无铅焊接 由于铅是有害金属人们已经在探讨非铅焊料实现锡焊。目前已成功用于代替铅的有铟(In)、铋(Bi)以及镓基汞剂等。 (4)无加热焊接 用导电粘接剂将焊件粘起来，如同普通粘合剂粘接物品一样。,3设计生产计算机化 现代计算机及相关工业技术的发展，使制造业从对各个工序的自动控制发展到集中控制，即从设计、试验到制造，从原材料筛选、测试到整件装配检测，由计算机系统进行控制，组成计算机集成制造系统。 4生产过程绿色化 绿色是环境保护的象征。目前电子焊接中使用的焊剂、焊料及焊接过程、焊后清洗不可避免地影响环境和人
