锡钎焊操作工艺及故障分析

1锡钎焊操作工艺培训目的1.保证相关产品生产质量，确保产品品质一致性，使电烙铁焊锡工艺达至要求，保证工序质量稳定；2.提高员工的焊接技术，规范员工的操作规程，提高产品质量，确保生产任务的完成。23一、锡钎焊概念：锡钎焊：采用锡焊料作为钎料进行焊接称为锡钎焊；手工焊接：用电烙铁，助焊剂，焊锡丝，手工将被焊金属焊在一起。以下无特殊说明的，均为手工焊接。钎焊：被焊基体不熔化,利用加热或其它方法借助助焊剂的作用使钎料(焊锡)与被焊金属相互扩散牢固结合在一起的方法；波峰焊：是锡钎焊的一种方法。在PCB板上，涂上助焊剂，在熔化的锡槽中，用泵将熔锡在锡面形成向上的波峰，PCB板焊接面通过锡波峰时，熔锡与被焊金属熔接在一起。回流焊：是锡钎焊的一种方法。在PCB板或厚膜板上，涂上助焊剂与焊锡粉的混合焊料，贴上元器件，经过回流焊炉加热，使被焊元器件与线路熔焊在一起。4二、电烙铁的构造：发热部分。也叫加热部分或加热器，或者称为能量转换部分，俗称烙铁芯，这部分的作用是将电能转换成热能。储热部分。电烙铁的储热部分就是通常所说的烙铁头，它在得到发热部分传来的热量后，温度逐渐上升，并把热量积蓄起来。通常采用紫铜或铜合金作烙铁头。手柄部分。电烙铁的手柄部分是直接同操作人员接触的部分，它应便于操作人员灵活舒适地操作。手柄一般由木料、胶木或耐高温塑料加工而成，通常做成直式和手枪式两种。三、电烙铁的分类：1.外热式电烙铁芯子(发热元件)是用电阻丝绕在以薄云母片绝缘的筒子上，烙铁头安装在芯子里面，因而称为外热式电烙铁。如我们常用的45W、60W电烙铁62.内热式电烙铁芯子(发热元件)安装在烙铁头内，被烙铁头包起来，直接对烙铁头加热。3.恒温电烙铁在内热式电烙铁的基础上增加控温电路，使电烙铁的温度在一定范围内保持恒定。74.调温电烙铁普通的内热式烙铁增加一个功率、恒温控制器(常用可控硅电路调节)。使用时可以改变供电的输入功率，可调温度范围为100～400℃。8四、锡焊操作的正确姿势及操作要点：挺胸端正直坐，不要弯腰，鼻尖至烙铁头尖端至少应保持20cm以上的距离，通常以40cm时为宜，减少助焊剂挥发的化学物质吸入人体。1电烙铁的握法：一般握电烙铁的姿势如图示，像握钢笔那样，与焊接面约为45°。2焊锡丝的拿法93烙铁使用的注意事项104烙铁头的清洗114烙铁头的清洗124烙铁头的清洗135错误的焊接方法1415五、锡焊前准备：1.高温老化检验2.预热（Preheating）3.助焊剂（Flux）16电子产品在生产制造时，因设计不合理、原材料或工艺措施方面的原因引起产品的质量问题有两类，第一类是产品的性能参数不达标，生产的产品不符合使用要求；第二类是潜在的缺陷，这类缺陷不能用一般的测试手段发现，而需要在使用过程中逐渐地被暴露，如硅片表面污染、组织不稳定、焊接空洞、芯片和管壳热阻匹配不良等等。在厚膜电路及PCB电路组装前，先加热老化，然后检查性能。经此工序后，才能进入下道工序。1.高温老化检验：温度（℃）时间（hrs.）120℃4小时172.预热：(1)PCB板当用回流焊焊接印刷电路板时,电路板及待焊之诸多零件，在进入高温区（220℃以上）与熔融焊锡遭遇之前，整体組裝板必須先行预热，其功用如下：1)可赶走助焊剂中的挥发性的成份，減少后续輸送式快速量产焊接中的溅锡，或PTH孔中填锡的空洞，或锡膏填充点中的气洞等。2)提升板体与零件的温度，減少瞬間进入高温所造成热应力（ThermalStress）的各种危害，並可改善液态融锡进孔的能力。3)增加助焊剂的活性与能力，使更易于清除待焊表面的氧化物与污物，增加其焊锡性。18(2)焊接厚膜电路板时,厚膜电路板要在加热盘上进行预热，温度120℃±10℃，预热10S，每次放置厚膜电路板不要多于4块。其功用如下：1）避免焊接时骤热造成厚膜陶瓷开裂；2）减少焊接时间，避免时间过长，损坏银导带。3）提高焊锡与被焊金属的熔接质量，焊接牢固。193.助焊剂：助焊剂的主要功能即在对金属表面进行清洁，是一种化学反应。现将其重点整理如下：20(1)化学性：可將待焊金属表面進行化学清洁，並再以其強烈的还原性保护（即覆盖）已完成清洁的表面，使在高溫空气环境的短时间內不再生锈，此种能耐称之为助焊剂活性（FluxActivity）。(2)传热性：助焊剂还可协助热量的传送与分布，使不同区域的热量能更均勻的分佈。(3)物理性：可將氧化物或其他反应后无用的殘渣，排开到待焊区以外的空間去，以增強其待焊區之焊锡性。21(4)助焊剂的种类：A、无机焊剂B、有机焊剂C、松香焊剂（我们公司只适用）注意：松香助焊剂不能进入线圈22六、焊接操作基本步骤A、准备施焊B、加热焊件C、送入焊锡丝D、移开焊锡丝E、移开烙铁23A、准备施焊：准备好被焊工件，电烙铁加温到工作温度，烙铁头保持干净并吃好锡，一手握好电烙铁，一手抓好焊锡丝，电烙铁与焊锡丝分居于被焊工件两侧。24烙铁头接触被焊工件，包括工件端子和焊盘在内的整个焊件全体要均匀受热，不要施加压力或随意拖动烙铁，时间大概为1～2秒为宜。B、加热焊件：25当工件被焊部位升温到焊接温度时，送上焊锡丝并与工件焊点部位接触，熔化并润湿焊点。焊锡应从电烙铁对面接触焊件。送锡量要适量，一般以有均匀、薄薄的一层焊锡，能全面润湿整个焊点为佳。合格的焊点外形应呈圆锥状，没有拖尾，表面微凹，且有金属光泽，从焊点上面能隐隐约约分辨出引线轮廓。如果焊锡堆积过多，内部就可能掩盖着某种缺陷隐患，而且焊点的强度也不一定高；但焊锡如果填充得太少，就不能完全润湿整个焊点。C、送入锡焊丝：26D、移开锡焊丝：熔入适量焊锡(这时被焊件己充分吸收焊锡并形成一层薄薄的焊料层)后，迅速移去焊锡丝27E、移开烙铁：移去焊锡丝后，在助焊剂(锡丝内含有)还未挥发完之前，迅速移去电烙铁，否则将留下不良焊点。电烙铁撤离方向与焊锡留存量有关，一般以与轴向成45°的方向撤离。撤离电烙铁时，应往回收，回收动作要迅速、熟练，以免形成拉尖；收电烙铁的用时，应轻轻旋转一下，这样可以吸除多余的焊料。从烙铁接触工件到焊接完成时间＜4S28七、锡焊条件：1、焊件具有可焊性：锡焊取决于焊料润湿焊件表面的能力，即两种金属材料的可润性即可焊性，铜及其合金、金、银、锌等具有较好可焊性，而铝、不锈钢、铸铁等可焊性比较差；2、焊件表面应清洁：为了使焊锡和焊件表面打到良好的结合，焊件一定有保持清洁，焊件表面存在的氧化层、灰尘、油污等会影响焊件周围的合金层形成，从而无法保证焊接质量；293、合适助焊剂：助焊剂用量过多，助焊剂残余副作用也会随之增加，过少，助焊作用则差，松香助焊剂无腐蚀性，除去氧化层，增强焊锡流动性，有助于湿润焊面，使焊点光亮美观4、合适焊接温度：在锡焊时，热能的作用是使焊锡向元件扩散使温度上升到合适的焊接温度，以便与焊锡生成金属合金；5、合适焊接时间：焊接时间是指在焊接过程中，进行物理和化学变化所需要的时间，焊接时间要适当，过长易损坏焊接部位及器件，过短则达不到要求；30八、锡焊要点：1、焊件表面的处理：去除焊件表面的氧化层、透迹、油污、灰尘等影响焊接质量的杂质2、保持烙铁头的清洁：焊接时，烙铁长期处在高温状态，其表易氧化并沾上一层黑色杂质，这些杂质形成隔热层，防碍了烙铁头与焊件之间传热，因此，烙铁头要保持清洁；3、烙铁头上要保留少量的焊锡：烙铁头保留少量的焊锡，有利于烙铁头与焊件之间的传热，但不能保留过多，以免焊点间误连；314、控制好焊锡量：焊锡量过多易造成不易觉察的短路，焊料不足易造成元件脱落；5、温度的掌握：如果焊锡已经浸润焊件以后还继续过量加热，将使助焊剂全部挥发完，造成熔态焊锡过热；撤离时容易造成拉出锡尖，同事焊点表面发白，出现粗糙颗粒，失去光泽；烙铁头顶端温度应根据焊锡的熔点而定。通常烙铁头的顶端温度应比焊锡熔点高30°～80°C，而且不应包括烙铁头接触焊点时下降的温度。焊接工艺规定如下：焊接厚膜电路，烙铁头温度：恒温290℃±10℃厚膜电路预热温度：120℃±10℃焊接PCB电路，烙铁头温度：恒温320℃±10℃32无铅焊锡及其特性：无铅焊锡化学成份熔点范围说明48Sn/52In118℃低熔点、昂贵、强度低42Sn/58Bi138℃91Sn/9Zn199℃渣多、潜在腐蚀性93.5Sn/3Sb/2Bi/1.5Cu218℃高强度、很好的温度疲劳特性95.5Sn/3.5Ag/1Zn218-221℃高强度、好的温度疲劳特性99.3Sn/0.7Cu227℃高强度、高熔点95Sn/5Sb232-240℃好的剪切强度和温度疲劳特性65Sn/25Ag/10Sb233℃摩托罗拉专利、高强度97Sn/2Cu/0.8Sb/0.2Ag226-228℃高熔点96.5Sn/3.5Ag221℃高强度、高熔点336、时间的掌握：松香一般在210℃开始分解，不仅失去助焊剂的作用，而且造成焊点夹渣而形成缺陷。如果在焊接中发现松香发黑，焊锡出现氧化渣，肯定是加热时间过长所造成的。焊厚膜电路时，如时间过长，会造成银基焊盘脱落，银导带变窄或断开，使电路丧失功能。工艺规定焊接时间如下：焊接厚膜电路时间：＜4S厚膜电路预热时间：10S以上焊接PCB板电路时间：＜4S焊接母体较大、热容量大的零部件：按需延长时间347、烙铁撤离焊点使要注意方法：1、烙铁以45度撤离，焊点比较圆滑；（正确方法）2、烙铁垂直向上撤离，焊点易拉尖；3、烙铁以水平方向撤离，烙铁头带走大部分焊料8、合格焊点的要求：合格焊点一般要求：锡与基体及联接件溶接，焊点光滑，无尖刺、夹渣、裂纹，锡量适中。对厚膜电路：除符合一般要求外，要无短接、厚膜无裂纹、无漏焊、银导带无熔蚀。对PCB板：除符合一般要求外，要无短接、无翘皮、无漏焊、无气孔、零件凸出腿长适中。3536九、锡焊缺陷与补救方法：一冷焊OKNG1、特点：焊点呈不平滑之外表，严重时线脚四周产生裂缝。2、影响：焊点寿命较短，容易适用一段后，开始产生焊接不良等现象，导致功能失效。373、造成原因：（1）焊点凝固时，受到不当震动；（2）焊接物氧化；（3）润焊时间不足。4、补救措施：（1）排除焊接时震动之来源；（2）检查线脚与焊垫氧化情况，如氧化过重，可事先用洗板水去氧化处理；（3）调节焊接速度，加长润焊时间。洗板水：三氯甲烷、丙酮38二针孔OKNG1、特点：於焊点产生如针孔般大小之孔洞。2、影响：外观不良且焊点强度太差。393、造成原因：（1）PCB板含水气；（2）零件焊脚受污染，（如矽油）。4、补救措施：（1）厚膜电路板焊接前在烘箱120℃以加热3-4小时，PCB板加热60-80℃；（2）严格要求PCB板任何时间任何人都不得用手接触PCB板表面，以避免污染。PCBprintedcircuitboard(印刷电路板)40三短路OKNG1、特点：在不同线路上两个或两个以上之相邻焊点间，其焊脚上之焊锡产生相连现象。2、影响：严重影响电气特性，并造成零件严重损害。413、造成原因：（1）板面预热温度不够；（2）润焊时间不足；（3）板面吃锡高度过高；（4）烙铁尖太钝，操作不稳；（4）焊点间距近。4、补救措施：（1）调高预热温度；（2）对波峰焊，消除锡槽表面氧化物；（3）变更设计加大焊点间距。42四漏焊OKNG1、特点：零件焊脚四周未与焊锡熔接及包裹。2、影响：电路无法导通，电气功能无法实现，偶尔出现焊接不良，电气测试无法检测。433、造成原因：（1）PCB变形；（2）零件脚受污染；（3）PCB板氧化、受污染或防焊漆粘附；（4）操作疏忽大意。4、补救措施：（1）更换零件或增加侵锡时间；（2）调整锡焊速度；（3）去除防焊漆；（4）焊接后，要检查，防止漏焊。44五线脚长OKNG1、特点：零件线脚吃锡后，其焊点线脚长度超过规定之高度。φ≦0.8mm→线脚长度小于2.5MMφ＞0.8mm→线脚长度小于3.5MM2、影响：易造成锡裂，吃锡量易不足。453、造成原因：（1）插件时零件倾斜，造成一长一短；（2）加工时裁切过长。4、补救措施：（1）确保插件时零件直立；（2）加工时必须确保线脚长度达到规定之长度；（3）注意组装时偏上