锡焊原理及手焊工艺

1锡焊原理及手工焊接工艺2大纲一.锡焊的原理二.手工锡焊的材料三.手工锡焊的工具四.电烙铁的使用方法五.手工锡焊的四要素六.焊点质量要求七.烙铁的保养及维护八.手工锡焊的注意事项九.常见焊接缺陷及原因分析3一.锡焊的原理何为锡焊?润湿(Wetting)—锡焊的重要因素锡焊另两个重要因素润湿、表面张力和毛细管作用焊点的形成可焊性焊接必须具备的条件4何为锡焊(Soldering)？用锡（Sn）为主体的合金材料来连接金属的一种工艺.这种合金的熔点一般在427℃以下.有铅焊料Sn63/Pb37合金熔点为183℃,无铅焊料Sn/Ag/Cu熔点217℃.定义:一种通常加温到427℃以下而产生金属接合的程序.同时用的是一种熔点低于基础材料又不含铁的填料.这金属填料是由毛细管的作用分布到配好的组件中间.（美国焊接协会）注:在锡焊过程中，基础材料不会熔化.5润湿(Wetting)—锡焊的重要因素液体对基础材料形成一层相对来说均匀、光滑、连续和粘着的薄膜。因为材料间自然的性质，有些液体能以不同的程度润湿到不同的材料上。而有些液体就不能润湿到某些材料上。液体润湿到基础材料上的程度与其表面张力有直接的关系。6锡焊另两个重要因素7润湿、表面张力和毛细管作用8润湿、表面张力和毛细管作用9焊点的形成10焊点的形成11焊点的形成12可焊性13焊接必须具备的条件焊件必须具有良好的可焊性（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，一般采用表面镀锡、镀铜等措施来防止表面的氧化）.焊件表面必须保持清洁（即使可焊性良好的焊件，由于储存或被污染，都可能在焊件表面产生有害的氧化膜和油污）.要使用合适的助焊剂（不同的焊接工艺，应选择不同的助焊剂）焊件要加热到适当的温度（不但焊锡要加热到熔化，而且应该同时将焊件加热到能够熔化焊锡的温度）14二.手工锡焊的材料PCB及组件锡线助焊剂清洁剂15PCB及组件PCB及组件：焊接前应检查PCB及其它将要焊接的组件是否氧化、脏污、金属镀层脱落等.16锡线成份：锡线分有铅锡线及无铅锡线两大类.有铅:Sn(63%)Pb(37%);Sn(60%)Pb(40%);（当锡铅比例发生变化时，焊锡熔点都会相应变化。锡的比例升高会导致焊接熔点温度下降.）无铅:SnAgCu;SnAg;SnCu;SnAgBi等等;直径：通常有∮0.6MM、∮0.8MM、∮1.0MM、∮1.2MM等，应视焊接面及焊接元件等采用合适的锡线.锡线通常含有一定含量的松香.17助焊剂18助焊剂19助焊剂特性：具有低腐蚀性、高绝缘性、长期安定性、耐湿性、无毒性等特性.助焊剂的负作用：助焊剂为活性材料，焊接后就不需要了，正常用量焊后就挥发掉，如有存留则会造成质量不稳定，会慢慢腐蚀电路，使之短路。使用助焊剂应适量；由于锡线通常已含有助焊剂，因此焊接时应尽量避免额外添加助焊剂、助焊膏等.20清洁剂21清洁剂22三.手工锡焊的工具电烙铁―――焊锡作业之工具;烙铁头―――焊接时用以传热于焊件;烙铁座―――用以架放烙铁的支架;湿水海棉―――用以清洁烙铁嘴上的杂物.热风筒、电热钳、尖嘴钳、镊子等23烙铁手柄剖面图24电烙铁的选用电烙铁的种类：普通烙铁、恒温烙铁、数显无铅恒温烙铁等；电烙铁的功率：60W、40W、30W、20W等，应根据焊接面大小及焊接元件耐温能力等因素选用不同功率的烙铁25烙铁头的形状选择烙铁头的形状各异，我们应根据作业的目的、要求，选择合适的烙铁头。一般小的或不耐高温的元件，选用较细较尖的烙铁头；焊接相对较大及耐高温的部件则宜选择较粗的烙铁头；根据焊接部位的形状，可以选择诸如尖头、圆头、扁平、椭圆、斜口等形状的烙铁头。26烙铁头的形状27四.电烙铁的使用方法反握法：是用五指把电烙铁的柄握在掌中。此法适用于大功率电烙铁，焊接散热量较大的被焊件。正握法：就是除大拇指外四指握住电烙铁柄，大拇指顺着电烙铁方向压紧，此法使用的电烙铁也比较大，且多为弯型烙铁头。握笔法：握电烙铁如握钢笔，适用于小功率电烙铁，焊接小的被焊件。本公司采用握笔法。2829手焊操作的正确姿势正确的操作姿势，可以保证操作者的身心健康，减少劳动伤害。焊接时姿势应端正，背脊挺直，双眼视线与工作台面保持约60度的交角.为减少焊剂加热时挥发出的化学物质对人体的危害，减少有害气体的吸入量，一般情况下，烙铁到人体的距离应不少于20cm，通常以30cm为宜。30更换烙铁头的具体步骤a、首先将烙铁头冷却至200℃以下b、用尖嘴钳将固定烙铁头的螺帽套取下放置在清洗海绵上。（注意：是夹住烙铁头固定螺帽的扁平部分）c、用尖嘴钳将需更换的烙铁头取下放置在清洗海绵上。d、用尖嘴钳将新的同型号的烙铁头安装在电烙铁的陶瓷加热器上。（套住电烙铁的内部陶瓷加热器）e、用尖嘴钳将固定烙铁头的螺帽套装置在电烙铁上并扭紧螺帽。f、待温度达到200℃以上后，在新装置的烙铁头上镀一层焊锡，以防止新的烙铁头骤遇高温而氧化。g、待温度达到规定温度范围后可进行焊接作业。（清洗——加热——焊接——退出）31五.手工锡焊的四要素焊接温度焊接时间焊接角度焊接步骤32焊接温度有铅焊锡的熔点一般在180-1900C，烙铁的温度一般应增加30-800C，应使焊接温度大约为230-2700C（这个温度为焊接点及焊接物的温度）。当部件比较大，导热性能较差时烙铁的温度则要相应增加。烙铁温度过高、焊接时间过长，均有使PCB焊盘脱落、导线胶皮收缩、元件损坏等；烙铁温度低，又可能造成虚焊等现象.常用无铅焊锡的熔点比有铅高约20~500C,因此焊接温度应相应提高20~500C.33焊接时间合金层厚度在2-5um最结实焊接时间过长，则焊接点上的焊剂完全挥发，就失去了助焊作用。合金层将加厚，使焊点变脆，变硬且易折断，光洁度变白，不发亮。焊接时间过短，则焊接点的热量不能使焊料充分熔化，容易造成虚假焊。同时，合金层过薄，使焊接变得力度不够。所以焊接时间应选择适当，一般应控制在1S～3S以内。34焊接角度烙铁头与焊接面的交角一般情况下应保持在45℃左右;有时焊接位置旁有较高的元件遮挡,其交角不能保持在45℃,但通常应不超过30~75℃的范围.锡线也应与焊接面保持45℃左右的交角为宜.45℃左右的交角传热较快,焊锡及松香熔化后能顺利润湿焊接面.35手工锡焊的焊接步骤36手工锡焊的焊接步骤步骤1:将烙铁头在含水分的海绵上清理干净，左手拿锡丝，右手握烙铁，进入备焊状态。海绵的作用是清除烙铁头部的焊锡屑及氧化物等.海棉含水量要适当,含水量过少不能完全清除掉烙铁头部的焊锡屑及氧化物;含水量过多不仅不能完全除掉烙铁头上的焊锡屑及氧化物，还会因烙铁头的温度急剧下降而产生漏焊，虚焊等焊接不良，烙铁头上的水粘到线路板上也会造成腐蚀及短路等.37步骤2:将烙铁头放在要焊接的两个部件之间，同时对两部件进行加热。步骤3:在加热了的位置上供给适量的焊锡丝，因焊锡、焊剂的活性作用，焊锡伸展，适当的加热会使其（例如零件端子和印刷电路板的焊盘间融合）焊接上，并且，由于表面张力和适量的焊锡，可以使其呈现光滑的有光泽的焊锡流动曲线。手工锡焊的焊接步骤38步骤4:移走焊锡丝---当锡线熔化一定量后，立即向左上45°方向移开锡线.步骤5:移走烙铁头。注意：在焊锡冷却凝固之前，焊接的部件不能有晃动，否则将影响焊接质量。对一些较难焊接的焊接点，为了增强焊接效果，可加涂一些焊剂，并可适当增加焊接时间。手工锡焊的焊接步骤39a.是否有漏焊。b.焊点是否光滑饱满,有光泽.c.焊点的周围是否有残留的焊剂。d.有无连锡。e.焊盘有无脱落。f.焊点有无裂纹。g.焊点是否有拉尖现象。焊接后自检事项40快速焊接法在连续焊接时，为了加快焊接速度，可将焊接步骤简化如下：将电烙铁与焊锡丝同时移向焊接点。在快要接触焊接点时，用烙铁头熔化一段焊锡丝，然后迅速将烙铁头接触焊接点。接着将烙铁头在焊接点上移动，使熔化的焊料流布焊接点并渗入被焊物面的缝隙。最后迅速拿开烙铁头，完成焊接。41在采用这种快速焊接法时，操作者要熟练掌握焊料的用量及焊接的时间，要在焊剂未完全挥发之前就完成烙铁头在焊接点上的移动及拿开步骤，才能获得满意的效果.此方法适用于焊接排线及集成块等.快速焊接法42六.焊点质量要求1.防止假焊、虚焊及漏焊：*假焊是指焊锡与被焊金属之间被氧化层或焊剂的未挥发物及污物隔离，未真正焊接在一起。*虚焊是指焊锡只是简单地依附于被焊金属表面，没有形成金属合金。2.焊点不应有毛刺，砂眼及气泡，毛刺会发生尖端放电。3.焊点的焊锡要适量，焊锡过多，易造成接点相碰或掩盖焊接缺陷，焊锡太少，不仅机械强度低，而且由于表面氧化层随时间逐渐加深，容易导致焊点失效。434.焊点要有足够的强度，应适当增大焊接面积。5.焊点表面要光滑，良好的焊点有特殊光泽和良好的颜色，不应有凹凸不平和波纹状以及光泽不均匀的现象。6.引线头必须包围在焊点内部，如线头裸露在空气中易氧化侵蚀焊点内部，影响焊接质量，造成隐患。7.焊点表面要清洗，助焊剂的残留会吸收潮气，慢慢腐蚀电路.因此，焊接后要对焊点进行清洗，如使用免洗助焊剂，且焊点要求不高，也可不清洗。六.焊点质量要求448.典型焊点的外观六.焊点质量要求45七.烙铁的保养及维护焊接前点检:1.检查插头线路处有无短路现象，检查电烙铁接线处螺丝松紧，检查烙铁嘴是否氧化，是否凹凸不平影响受热；2.检查清洁海绵含水量是否适当（半干状态为佳），是否脏污，否则进行处理；3.检查烙铁架上是否有锡渣,若有及时清除；4.检查烙铁温度设置是否合理46工作中:要按照规定的焊接顺序来进行焊接，从而使烙铁头得到焊锡的保护而减低它的氧化速度。顺序如下(a,b,c为一个循环)：a、焊接前先清洁烙铁嘴上的旧锡b、进行焊接c、无须清洗烙铁嘴，让残留的焊锡留在烙铁嘴上，直接将烙铁嘴放回烙铁架上七.烙铁的保养及维护47工作后:1.暂时不用时,先把温度调到约250℃，然后清洁烙铁头，再加上一层新锡（起保护作用）。2.较长时间不用时,先按第1项加锡保护烙铁头,然后关闭电源.清洁烙铁架及海绵等。七.烙铁的保养及维护48烙铁头要经常保持清洁，经常用湿布、浸水海绵擦拭烙铁头，以保持烙铁头良好的挂锡，并可防止残留助焊剂对烙铁头的腐蚀。焊接完毕时，烙铁头上的残留焊锡应该继续保留，以防止再次加热时出现氧化层。不焊接时应及时将烙铁嘴放回烙铁架中，并且注意轻拿轻放；操作中不得敲击或甩动烙铁嘴，以免发热芯受损及锡珠乱溅。七.烙铁的保养及维护49八.手工锡焊的注意事项1.必须带静电环操作，人体可产生10000伏以上的静电，而IC在300伏以上电压时就会损坏，因此人体静电需通过地线放电。2.戴手套或指套操作,裸手不能直接接触机板及元器件金手指.3.以正确的焊接温度，焊接角度，焊接顺序进行焊接，保持适当的焊接时间。504.正确地拿取PCB:拿取PCB时手持PCB的边缘，手不要碰到板上的元件。5.尽量使用低温焊接:高温焊接会使烙铁头加速氧化，降低烙铁头寿命。如果烙铁头温度超过470℃。它的氧化速度是380℃的两倍。6.焊接时勿施压过大:焊接时，请勿施压过大，否则会使烙铁头受损、变形。只要烙铁头能充分接触焊点，热量就可以传递。（根据焊点的大小来选择不同的烙铁头，这样也可使烙铁头更好的传热）。八.手工锡焊的注意事项517.焊锡时不得敲击或甩动烙铁嘴:敲击或甩动烙铁嘴会使发热芯受损及锡珠乱溅，缩短发热芯使用寿命，锡珠如果溅到PCBA上可能形成短路，引起电性能不良。8.使用湿水海绵去除烙铁头氧化物及多余锡渣.清洁海棉含水量要适当，含水量多不仅不能完全除去烙铁头上的焊锡屑，还会因为烙铁头温度的急剧下降（这种热冲击对烙铁头和烙铁内部的加热元件，损伤很大）而产生漏焊、虚焊等焊接不良，烙铁头上的水粘到线路板也会造成线路板的腐蚀及短路等不良，如果水量过少或未进行湿水处理，则会使烙铁头受损、