焊接及表面安装技术

SchoolofMatSci&Eng,CUMT·中国矿业大学材料科学与工程学院·第四章焊接技术电子产品的电气连接，电子产业中简单而脆弱的因素SchoolofMatSci&Eng,CUMT·中国矿业大学材料科学与工程学院·本章内容44.1焊接工具4.2焊接材料4.3电子工业生产中的焊接4.4表面组装技术SchoolofMatSci&Eng,CUMT·中国矿业大学材料科学与工程学院·一、常用安装工具电子产品装配过程都离不开常用安装工具，正确有效地使用安装工具能够提高产品组装的效率。1.尖嘴钳2.斜口钳3.平口钳4.剥线钳5.镊子6.螺丝刀焊接工具4.1SchoolofMatSci&Eng,CUMT·中国矿业大学材料科学与工程学院·二、电烙铁的种类有25W、45W、75W、100W等。电烙铁功率越大，烙铁头的温度越高。外热式电烙铁1.外热式电烙铁焊接工具4.1SchoolofMatSci&Eng,CUMT·中国矿业大学材料科学与工程学院·•常用规格有20W、30W、50W等几种。•烙铁芯是用比较细的镍铬电阻丝绕在瓷管上制成的，温度可达350℃左右。•内热式20Ｗ的电烙铁就相当于外热式40Ｗ的电烙铁。•内热式电烙铁升温快、重量轻、耗电省、体积小、热效率高。2.内热式电烙铁焊接工具4.1SchoolofMatSci&Eng,CUMT·中国矿业大学材料科学与工程学院·•将活塞式吸锡器与电烙铁熔为一体的拆焊工具。•具有使用方便、灵活、适用范围宽等特点。•不足之处是每次只能对一个焊点进行拆焊。3.恒温电烙铁恒温电烙铁头内装有带磁铁式的温度控制器，控制通电时间而实现温控，便达到了控制温度的目的。4.吸锡电烙铁焊接工具4.1SchoolofMatSci&Eng,CUMT·中国矿业大学材料科学与工程学院·•感应式电烙铁也叫速热烙铁，俗称焊枪。•内部有一个变压器，这个变压器的次级实际只有一匝。通电时，变压器的次级感应出大电流通过加热体，使烙铁头迅速达到焊接所需要的温度。•这种烙铁加热速度快，一般通电几秒钟，即可达到焊接温度。5.感应式电烙铁焊接工具4.1SchoolofMatSci&Eng,CUMT·中国矿业大学材料科学与工程学院·感应式电烙铁基于感应式电烙铁的内部特点，所以对一些电荷敏感器件，如绝缘栅MOS电路，常会因感应电荷的作用而损坏器件。因此，在焊接这类电路时，不能使用感应式电烙铁。焊接工具4.1SchoolofMatSci&Eng,CUMT·中国矿业大学材料科学与工程学院·三、电烙铁的选用•一般的焊接应首选内热式电烙铁。•对于焊接大型元器件或直径较粗导线应选择功率较大的外热式电烙铁。•当焊接集成电路、晶体管、受热易损元器件或小型元器件时，应选用20W内热式电烙铁或恒温电烙铁。焊接工具4.1SchoolofMatSci&Eng,CUMT·中国矿业大学材料科学与工程学院·•当焊接导线及同轴电缆时，应先用45W～75W外热式电烙铁，或50W内热式电烙铁。•对于焊接一些较大的元器件时，如变压器的引线脚、大电解电容器的引线脚、金属底盘接地焊片或照明电路的连接时，应选用100W以上的电烙铁。焊接工具4.1SchoolofMatSci&Eng,CUMT·中国矿业大学材料科学与工程学院·四、电烙铁的正确使用(a)反握式(b)正握式(c)握笔式电烙铁的握法焊接工具4.1SchoolofMatSci&Eng,CUMT·中国矿业大学材料科学与工程学院·一、焊料电子电路的焊接是利用熔点比被焊件低的焊料与被焊件一同加热，使焊料熔化(被焊件不熔化)，借助于接头处的表面的润湿作用，使熔融的焊料流布并充满连接处的缝隙凝固而焊合。焊接材料4.2SchoolofMatSci&Eng,CUMT·中国矿业大学材料科学与工程学院·电子电路焊接主要使用锡铅合金焊料，也称焊锡。优点：(1)熔点低。铅的熔点为327℃，锡的熔点为232℃。而锡铅合金在180℃时便可熔化，使用25W外热式或20W内热式电烙铁便可进行焊接。焊接材料4.21.焊料的优点和组成SchoolofMatSci&Eng,CUMT·中国矿业大学材料科学与工程学院·(2)机械强度高。锡铅合金的各种机械强度均比纯锡、纯铅的强度要高。(3)表面张力小，黏性下降，增大液态流动性，有利焊接时形成可靠焊点。(4)导电性好。(5)抗氧化性好。焊料在熔化时减少氧化量。焊接材料4.2SchoolofMatSci&Eng,CUMT·中国矿业大学材料科学与工程学院·由于锡铅焊料是由两种以上金属按照不同的比例组成的。因此，锡铅合金的性能要随着锡铅的配比变化而变化。常用的焊锡配比如下：(1)锡60%、铅40%，熔点182℃；(2)锡50%、铅32%、镉18%，熔点为145℃；(3)锡33%、铅42%、铋23%，熔点为150℃。焊接材料4.2SchoolofMatSci&Eng,CUMT·中国矿业大学材料科学与工程学院·焊料的形状有圆片、带状、球状、焊锡丝等几种。1)管状焊锡丝常用的焊料是焊锡丝，内部夹有固体焊剂松香。这类焊锡适用于手工焊接。2)焊膏由焊料合金粉末和助焊剂组成，制成糊状物。焊膏能方便地用丝网、模板或点膏机印涂在印刷电路板上，是表面安装技术中的一种重要的贴装材料。2.常用的焊料分类焊接材料4.2SchoolofMatSci&Eng,CUMT·中国矿业大学材料科学与工程学院·二、焊剂焊剂又叫助焊剂，一般由活化剂、树脂、扩散剂、溶剂四部分组成。主要用于清除焊件表面的氧化膜，保证焊锡浸润的一种化学剂。焊接材料4.2SchoolofMatSci&Eng,CUMT·中国矿业大学材料科学与工程学院·1)除去氧化膜除去氧化物与杂质的方法通常有两种，即机械方法和化学方法。机械方法是用砂纸、镊子或刀子将其除掉；化学方法则是用助焊剂清除，助焊剂中含有氯化物和酸类物质，它能同氧化物发生还原反应，从而除去工件表面的氧化膜。1.助焊剂的作用焊接材料4.2SchoolofMatSci&Eng,CUMT·中国矿业大学材料科学与工程学院·2)防止氧化助焊剂能在整个金属表面上形成一层薄膜，包住金属使其同空气隔绝，从而起到了加热过程中防止氧化的作用。3)增加焊料流动，减小表面张力的作用4)使焊点更光亮、美观焊接材料4.2SchoolofMatSci&Eng,CUMT·中国矿业大学材料科学与工程学院·(1)熔点应低于焊料。这样才能发挥助焊剂的作用。(2)表面张力、黏度、比重应小于焊料。(3)残渣应容易清除。焊剂都带有酸性，会腐蚀金属，而且残渣影响美观。(4)不能腐蚀母材。(5)不产生有害气体和臭味。2.对焊剂的要求焊接材料4.2SchoolofMatSci&Eng,CUMT·中国矿业大学材料科学与工程学院·•助焊剂大致可分为有机焊剂、无机焊剂和树脂焊剂三大类。•其中以松香为主要成分的树脂焊剂在电子产品生产中占有重要地位，成为专用型的助焊剂。3.助焊剂的分类与选用焊接材料4.2SchoolofMatSci&Eng,CUMT·中国矿业大学材料科学与工程学院·(1)无机焊剂活性最强，常温下就能除去金属表面的氧化膜。但这种强腐蚀作用很容易损伤金属及焊点，电子焊接中是不用的。(2)有机焊剂具有较好的助焊作用，但也有一定的腐蚀性，不易清除残渣，且挥发物污染空气，一般不单独使用，而是作为活化剂与松香一起使用。焊接材料4.2SchoolofMatSci&Eng,CUMT·中国矿业大学材料科学与工程学院·(3)树脂焊剂主成分是松香。松香主成分是松香酸和松香酯酸酐。松香酒精焊剂是指用无水乙醇溶解纯松香配制成25%～30%的乙醇溶液。优点•没有腐蚀性•高绝缘性能•长期的稳定性及耐湿性焊接材料4.2SchoolofMatSci&Eng,CUMT·中国矿业大学材料科学与工程学院·•焊接后清洗容易，并形成膜层覆盖焊点，使焊点不被氧化腐蚀。•为提高其活性，常将松香溶于酒精中再加入一定的活化剂。但在手工焊接中并非必要，只是在浸焊或波峰焊的情况下才使用。•松香反复加热后会被碳化(发黑)而失效，发黑的松香不起助焊作用。现在普遍使用氢化松香。焊接材料4.2SchoolofMatSci&Eng,CUMT·中国矿业大学材料科学与工程学院·助焊剂的选用应优先考虑被焊金属的焊接性能及氧化、污染等情况。•铂、金、银、铜、锡等金属的焊接性能较强，为减少助焊剂对金属的腐蚀，多采用松香作为助焊剂，焊接时多采用松香焊锡丝。•铅、黄铜、青铜、铍青铜及带有镍层金属材料的焊接性能较差，焊接时，应选用有机助焊剂，要注意焊后的清洗问题。焊接材料4.2SchoolofMatSci&Eng,CUMT·中国矿业大学材料科学与工程学院·三、阻焊剂焊接中，特别是在浸焊及波峰焊中，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保护起来，起到一种阻焊作用。焊接材料4.2SchoolofMatSci&Eng,CUMT·中国矿业大学材料科学与工程学院·(1)防止桥接、短路及虚焊等现象的出现，减少印制板的返修率，提高焊点的质量。(2)印制板板面部分被阻焊剂覆盖，焊接时受到的热冲击小，降低了印制板的温度，使板面不易起泡、分层，同时也起到保护元器件和集成电路的作用。(3)除了焊盘外，其他部位均不上锡，这样可以节约大量的焊料。(4)使用带有色彩的阻焊剂，可使印制板的板面显得整洁美观。1.阻焊剂的作用焊接材料4.2SchoolofMatSci&Eng,CUMT·中国矿业大学材料科学与工程学院·阻焊剂按成膜方法，分为热固性和光固性两大类，即所用的成膜材料是加热固化还是光照固化。•目前热固化阻焊剂被逐步淘汰，光固化阻焊剂被大量采用。•热固化阻焊剂具有价格便宜、黏接强度高的优点，但也具有加热温度高，时间长，印制板容易变形，能源消耗大，不能实现连续化生产等缺点。2.阻焊剂的分类焊接材料4.2SchoolofMatSci&Eng,CUMT·中国矿业大学材料科学与工程学院·•光固化阻焊剂在高压汞灯下照射2～3分钟即可固化，因而可节约大量能源，提高生产效率，便于自动化生产。焊接工具焊接材料焊接材料4.2SchoolofMatSci&Eng,CUMT·中国矿业大学材料科学与工程学院·焊接要求1.必须具有充分的可焊性2.焊件表面必须保持清洁3.使用合适的助焊剂，焊点表面要光滑、清洁4.焊接时温度要适当，加热均匀5.焊接时间适当6.焊点要有足够的机械强度7.焊接必须可靠，保证导电性能焊接材料4.2SchoolofMatSci&Eng,CUMT·中国矿业大学材料科学与工程学院·质量好的焊点焊点光亮，对称、均匀且与焊盘大小比例合适；无焊剂残留物。手工焊接焊点质量分析与标准焊接材料4.2SchoolofMatSci&Eng,CUMT·中国矿业大学材料科学与工程学院·一、浸焊浸焊是将装好元器件的印制板在熔化的锡锅内进行浸锡，一次完成印制线路板上众多焊接点的焊接方法。•要求先将印制板安装在具有振动头的专用设备上，然后再进入焊料中。•此法在焊接双面印制电路板时，能使焊料浸润到焊点的金属化孔中，使焊接更加牢固，并可振动掉多余焊料，焊接效果较好。电子工业中的焊接4.3SchoolofMatSci&Eng,CUMT·中国矿业大学材料科学与工程学院·需要注意的是:•锡锅浸焊，要及时清理掉锡锅内熔融焊料表面形成的氧化膜、杂质和焊渣。•焊料与印制板之间大面积接触，时间长，温度高，容易损坏元器件，还容易使印制板变形。通常，很少采用机器浸焊。•对于小体积的印制板如果要求不高时，可采用手工浸焊较为方便。电子工业中的焊接4.3SchoolofMatSci&Eng,CUMT·中国矿业大学材料科学与工程学院·二、波峰焊接技术•先进的有利于实现全自动化生产流水线的焊接方式，它适用于品种基本固定、产量较大、质量要求较高的产品;•大、中型电子产品生产厂家在工业生产中所采用,特别是在家电生产厂家。•波峰焊接分为两种：一种是一次焊接工艺；另一种是两次焊接工艺。电子工业中的焊接4.3SchoolofMatSci&Eng,CUMT·中国矿业大学材料科学与工程学院·在