电子焊接工艺知识培训

电子焊接知识培训魏佳2010.7.15本次学习内容•一、焊接基础知识•二、烙铁结构知识及烙铁使用方法•三、焊接工艺要求•四、焊接后的检验方法一、焊接基本知识•1、焊接的含义•焊接就是利用比被焊金属熔点低的焊料，与被焊金属一同加热，在被焊金属不熔化的条件下，熔融焊料润湿金属表面，并在接触面形成和金层,从而达到牢固连接的过程。•一个焊点的形成要经过三个阶段的变化;•1）、熔融焊料在被焊金属表面的润湿阶段•2）、熔融焊料在被焊金属表面的扩展阶段•3）、熔融焊料通过毛细管作用渗透焊缝,于被焊金属在接触面上形成合金。其中,润湿是最重要的阶段,没有润湿,焊接就无法进行.2、焊接的润焊作用:•任何液体和固体接触时，都会有不同程度的润湿现象。焊接时，熔融焊料（液体状）会程度不同地粘附在各种金属表面，并能进行程度不同的扩展，这种粘附就是润湿；润湿的越牢扩展面越大，则润湿性越好。•焊接时降低熔融焊料的表面张力,可以提高焊料对被焊金属的润湿能力;而降低焊料表面张力最有效的手段就是,焊接时使用助焊剂.3、助焊剂的作用；•1、焊接的瞬间，可以让熔融状的焊料取代，顺利完成焊接，也就是我们常说的助焊作用；•2、清除焊接金属表面的氧化物；•3、在焊接物表面形成一液态的保护膜，隔绝高温时四周的空气，防止金属表面再氧化；•４、降低焊锡的表面张力，增加其扩散能力。二、烙铁的结构知识及使用方法•1）烙铁的结构2、烙铁使用的方法为了人体安全一般烙铁离开鼻子的距离通常以30cm为宜。１)、电烙铁的握法电烙铁拿法有三种。反握法动作稳定，长时间操作不宜疲劳，适合于大功率烙铁的操作。正握法适合于中等功率烙铁或带弯头电烙铁的操作。一般在工作台上焊印制板等焊件时，多采用握笔法。（a）反握法（b）正握法（c）握笔法２)、焊锡的基本拿法焊锡丝一般有两种拿法。焊接时，一般左手拿焊锡，右手拿电烙铁。图（a）所示的拿法是进行连续焊接时采用的拿法，这种拿法可以连续向前送焊锡丝。图（b）所示的拿法在只焊接几个焊点或断续焊接时适用，不适合连续焊接。（a）连续焊接时（b）只焊几个焊点时焊锡的基本拿法3）、烙铁使用时的注意事项必须要有零线不可以留长发200V以上半导体引脚(IC)在200V以上就会被击穿.4）烙铁取用时的注意事项（1）在使用前或更换烙铁心时，必须检查电源线与地线的接头是否正确。尽可能使用三芯的电源插头，注意接地线要正确地接在烙铁的壳体上。（2）使用电烙铁过程中，烙铁线不要被烫破，应随时检查电烙铁的插头、电线，发现破损老化应及时更换。（3）使用电烙铁的过程中，一定要轻拿轻放，不焊接时，要将烙铁放到烙铁架上，以免灼热的烙铁烫伤自己或他人、它物；若长时间不使用应切断电源，防止烙铁头氧化；不能用电烙铁敲击被焊工件；烙铁头上多余的焊锡不要随便乱甩。（4）使用合金烙铁头（长寿烙铁），切忌用挫刀修整。（5）操作者头部与烙铁头之间应保持30cm以上的距离，以避免过多的有害气体(铅，助焊剂加热挥发出的化学物质)被人体吸入。5）、电烙铁的使用温度•选择烙铁的功率和类型，一般是根据焊件大小与性质而定。6）、电烙铁的接触及加热方法（1）电烙铁的接触方法：用电烙铁加热被焊工件时，烙铁头上一定要粘有适量的焊锡，为使电烙铁传热迅速，要用烙铁的侧平面接触被焊工件表面。（2）电烙铁的加热方法：首先要在烙铁头表面挂有一层焊锡，然后用烙铁头的斜面加热待焊工件，同时应尽量使烙铁头同时接触印制板上焊盘和元器件引线.7）烙铁头的清洗•烙铁头清洗时海绵用水过量，烙铁温度会急速下降，锡渣就不容易落掉,•水量不足时海绵会被烧掉.•清洗的原理：水份适量时，烙铁头接触的瞬时，水会沸腾波动，达到清洗的目的。海绵浸湿的方法：1.泡在水里清洗2.轻轻挤压海绵，可挤出3~4滴水珠为宜3.2小时清洗一次海绵.烙铁清洗时海绵水份若过多烙铁头会急速冷却导致电气镀金层脱离，并且锡珠不易弄掉。海绵清洗时若无水，烙铁会熔化海绵，诱发焊锡不良.•1、每次在焊接开始前都要清洗烙铁头烙铁头在空气中暴露时，烙铁头表面被氧化形成氧化层表面的氧化物与锡珠没有亲合性，焊锡时焊锡强度弱.海绵孔及边都可以清洗烙铁头要轻轻的均匀的擦动海绵面上不要被清洗的异物覆盖,否则异物会再次粘在烙铁头上碰击时不会把锡珠弄掉反而会把烙铁头碰坏8、烙铁头的保养•焊锡作业结束后烙铁头必须预热.•防止烙铁头氧化，与锡保持亲合性，•可以方便作业并且延长烙铁寿命。焊锡作业结束后烙铁头必须均匀留有余锡这样锡会承担一部分热并且保证烙铁头不被空气氧化对延长烙铁寿命有好处.电源Off电源Off不留余锡而把电源关掉时，温度慢慢下降，会发生热氧化减少烙铁寿命三、焊接工艺及要求•工艺：使各种原材料、半成品加工成为产品的方法和过程1、手工焊锡方法手工焊锡5步骤法准备接触烙铁头放置锡丝取回锡丝取回烙铁头确认焊锡位置同时准备焊锡轻握烙铁头母材与引脚同时大面积加热按正确的角度将锡丝放在母材及烙铁之间，不要放在烙铁上面确认焊锡量后按正确的角度正确方向取回锡丝要注意取回烙铁的速度和方向必须确认焊锡扩散状态45o30o30o3±1秒手焊锡作业方法原则：不遵守以下原则会发生焊锡不良。开始学5步骤法，熟练后3步骤法自然就会了手工焊锡3步骤法准备放烙铁头放锡丝（同时）30o45o取回锡丝取回烙铁头（同时）30o2.手工焊锡的5个知识点•1.加热的方法:最适合的温度加热（根据焊接的器件）烙铁头接触的方法(同时，大面积)•2.锡条供应的时间:加热后1~2秒焊锡部位大小判断•3.焊锡供应量的判断:焊锡部位大小不同锡量特别判断•4.加热终止的时间:焊锡扩散状态确认判断•5.焊锡是一次性结束3.错误的焊锡方法烙铁头不清洗就使用锡丝放到烙铁头前面锡丝直接接触烙铁头(FIUX扩散)烙铁头上有余锡（诱发焊锡不良）刮动烙铁头(铜箔断线Short)烙铁头连续不断的取、放（受热不均）4、一般器件焊锡方法•必须将焊盘和被焊器件的焊接端同时加热•焊盘和被焊器件的焊接端要同时大面积受热•注意烙铁头和焊锡投入及取出角度PCBPCBPCB(×)(○)(○)(×)PCBPCBPCBPCB只有被焊端加热只有焊盘加热被焊端与焊盘一起加热(×)铜箔加热引脚少锡(×)引脚加热铜箔少锡(×)烙铁重直方向提升(×)修正追加焊锡热量不足PCBPCB加热方法,加热时间,焊锡投入方法不好，引脚脏污染，会发生不良铜箔铜箔铜箔PCB(×)烙铁水平方向提升PCB(○)良好的焊锡铜箔铜箔铜箔铜箔铜箔铜箔铜箔铜箔铜箔铜箔铜箔铜箔铜箔铜箔铜箔铜箔铜箔铜箔铜箔(×)先抽出烙铁5、薄片类器件焊接方法•薄的器件应在焊盘上焊锡.•薄片类器件不能受热，所以烙铁不能直接接触•而应在焊盘上加热，避免发生破损、裂纹铜箔PCBChipPCBChip(○)(×)PCBChip(×)直接接触引脚时热气传到对面使受热不均，造成电极部均裂裂纹热移动裂纹力移动力移动时，锡量少的部位被锡量多的部位拉动产生裂纹良好的焊锡PCBPCBPCB铜箔铜箔铜箔铜箔铜箔铜箔铜箔铜箔铜箔铜箔铜箔6、(IC)类器件焊锡方法(1)IC类器件有连续的端子，焊锡时是烙铁头拉动焊锡.IC种类（SOP,QFP)由于焊锡间距太小，所以要使用拉动焊锡的方法进行焊接。1阶段:IC焊锡开始时要对角线定位.IC不加焊锡定位点不可以焊锡(不然会偏位)2阶段:拉动焊锡烙铁头是刀尖形(必要时加少量FIUX)注意:要注意周围有碰撞的部位加焊锡拉动焊锡.铜箔PCB烙铁头拉力IC端子拉力时IC端子与烙头拉力的结果是SHORT发生→:烙铁头拉动方向IC端子拉力烙头拉力时就不会发生SHORT有其他引脚时要“L”性取回虚拟端子(DummyLand):在最合适位置假想一个虚拟的端子就不容易发生SHORT现象7、常见的不良类型PCB铜箔铜箔铜箔铜箔PCBPCB铜箔铜箔冷焊1.焊锡扩散不良(炭化)2.热不足3.母材(铜箔,焊脚)的氧化4.焊锡的氧化5.烙铁头不良(氧化)6.焊锡活性力弱导通不良强度弱焊脚裂纹1.焊锡气体飞出2.加热方法(热不足)3.设计不良(孔大,孔和焊盘偏位)4.母材(焊盘、器件的焊点)的氧化导通不良强度弱锡渣1.焊锡的氧化2.锡量过多3.锡投入方法(直接放在烙铁上)4.烙铁取出角度错误5.烙铁取出速度太快.6.烙铁头未清洗定期的电火花铜箔铜箔PCB铜箔PCBPCB锡角1.热过大.2.烙铁抽取速度大.외관불량冷焊1.热不足追加焊锡及修整时基准焊锡追加焊锡没有确认完全熔化导通不良强度弱均裂(裂纹)1.热不足2.母材(焊盘,被焊端)的氧化3.凝固时移动4.凝固时振动5.冷却不充份6.焊锡中有不纯物导通不良强度弱铜箔铜箔동박铜箔外观不良8、整体焊接的注意事项：一般焊接的顺序是：是先小后大、先轻后重、先里后外、先低后高、先普通后特殊的次序焊装。即先焊分立元件，后焊集成块。对外联线要最后焊接。•（1）电烙铁，一般应选内热式20～35W恒温230℃的烙铁，但温度不要超过300℃的为宜。接地线应保证接触良好。•（2）焊接时间在保证润湿的前提下，尽可能短，一般不超过3秒。•（3）耐热性差的元器件应使用工具辅助散热。如微型开关、CMOS集成电路、瓷片电容，发光二极管，中周等元件，焊接前一定要处理好焊点，施焊时注意控制加热时间，焊接一定要快。还要适当采用辅助散热措施，以避免过热失效。•（4）焊接时不要用烙铁头摩擦焊盘。•（5）集成电路若不使用插座，直接焊到印制板上、安全焊接顺序为：地端→输出端→电源端→输入端。•（6）焊接时应防止邻近元器件、印制板等受到过热影响，对热敏元器件要采取必要的散热措施。•（7）焊接时绝缘材料不不允许出现烫伤、烧焦、变形、裂痕等现象。•（8）在焊料冷却和凝固前，被焊部位必须可靠固定，可采用散热措施以加快冷却。•（9）焊接完毕，必须及时对板面进行彻底清洗，以便残留的焊剂、油污和灰尘等赃物。9、焊点合格的标准•1、焊点有足够的机械强度：为保证被焊件在受到振动或冲击时不至脱落、松动，因此要求焊点要有足够的机械强度。•2、焊接可靠，保证导电性能：焊点应具有良好的导电性能，必须要焊接可靠，防止出现虚焊。•3、焊点表面整齐、美观：焊点的外观应光滑、圆润、清洁、均匀、对称、整齐、美观、充满整个焊盘并与焊盘大小比例合适。•满足上述三个条件的焊点，才算是合格的焊点。四、焊接后的检验方法•1、目视检查：就是从外观上检查焊接质量是否合格，有条件的情况下，建议用3～10倍放大镜进行目检，目视检查的主要内容有：•（1）是否有错焊、漏焊、虚焊。•（2）有没有连焊、焊点是否有拉尖现象。•（3）焊盘有没有脱落、焊点有没有裂纹。•（4）焊点外形润湿应良好，焊点表面是不是光亮、圆润。•（5）焊点周围是无有残留的焊剂。•（6）焊接部位有无热损伤和机械损伤现象。•2、手触检查：在外观检查中发现有可疑现象时，采用手触检查。主要是用手指触摸元器件有无松动、焊接不牢的现象，用镊子轻轻拨动焊接部或夹住元器件引线，轻轻拉动观察有无松动现象。•3、上电检测，通过万用表、示波器、信号发生器能仪器对板子的功能特性进行检测。焊点缺陷产生的原因（1）桥接：桥接是指焊锡将相邻的印制导线连接起来。时间过长、焊锡温度过高、烙铁撤离角度不当造成的。（2）拉尖：焊点出现尖端或毛刺。原因是焊料过多、助焊剂少、加热时间过长、焊接时间过长、烙铁撤离角度不当。（3）虚焊：焊锡与元器件引线或与铜箔之间有明显黑色界线，焊锡向界线凹陷。原因是印制板和元器件引线未清洁好、助焊剂质量差、加热不够充分、焊料中杂质过多。（4）松香焊：焊缝中还将夹有松香渣。主要是焊剂过多或已失效、焊剂未充分挥发作用、焊接时间不够、加热不足、表面氧化膜未去除。•（5）铜箔翘起或剥离：铜箔从印制电路板上翘起，甚至脱落。主要原因是焊接温度过高，焊接时间过长、焊盘上金属镀层不良。•（6）不对称：焊锡末流满焊盘。主要是焊料流动性差、助焊剂不足或质量差、加热不足。•（7）汽泡和针孔：引线根部有喷火式焊料隆起，内部藏有空洞，目测或低倍放大镜可见有孔。主要是引线与焊盘孔间隙大、引线浸润性不良、焊接时间长，孔内空气膨胀。•（8）焊料过多：焊料面呈凸形。主要是焊料撤离过