電子裝配焊接工藝

1、電子裝配焊接工藝及表面裝配技術(shù) 培訓(xùn)教程包國(guó)雄 編 杭州金宇電子有限公司2006-11-18電子產(chǎn)品的電氣連接，是通過(guò)對(duì)元器件的裝配與焊接來(lái)實(shí)現(xiàn)的，安裝與連接是按照設(shè)計(jì)要求制造電子產(chǎn)品的主要生產(chǎn)操作環(huán)節(jié)。和電子工程技術(shù)的其它內(nèi)容相比，安裝和連接技術(shù)并不復(fù)雜，因此往往不受重視。但是產(chǎn)品的裝配過(guò)程是否合理，焊接質(zhì)量是否可靠，對(duì)整機(jī)性能指標(biāo)的影響是很大的。經(jīng)?？梢月?tīng)到，一些精密儀器因?yàn)橐粋€(gè)焊點(diǎn)的虛焊、一個(gè)螺釘?shù)乃蓜?dòng)而不能正常工作，甚至由于搬運(yùn)、振動(dòng)使某個(gè)部件脫落造成整機(jī)報(bào)廢。實(shí)際上，對(duì)于一個(gè)電子產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，通常只要打開(kāi)外殼，看它的裝配焊接質(zhì)量，就可以立即判斷它的性能優(yōu)劣，也能判斷出制造單位的技術(shù)力量和

2、工藝水平。焊接操作，是考核電子裝配人員的主要項(xiàng)目之一。和傳統(tǒng)通孔插裝技術(shù)（TMT）不同，表面裝配技術(shù)（SMT）是一門(mén)包括電子元器件、裝配設(shè)備、焊接方法和裝配輔助材料等內(nèi)容的系統(tǒng)性綜合技術(shù)。由于SMT元器件（也稱(chēng)貼片元器件）的體積比傳統(tǒng)的元器件小很多，SMT的不斷發(fā)展和應(yīng)用，使電子產(chǎn)品有效實(shí)現(xiàn)“輕、薄、短、小”，多功能、高可靠、優(yōu)質(zhì)量、低成本，成為可能。應(yīng)該明白怎樣才是好的：電子裝配焊接和貼片焊接，在印制電路板設(shè)計(jì)合理、制作質(zhì)量合格的基礎(chǔ)上，關(guān)鍵是查看焊點(diǎn)外觀狀態(tài)，作為操作人員，你首先要知道怎樣才是好的，不是嗎？表1列出了傳統(tǒng)通孔插裝和表面貼裝正常典型焊點(diǎn)外觀特性。表1 正常典型焊點(diǎn)外觀特性外觀

3、示意半弓形凹面平滑過(guò)度TMT通孔插裝半弓形凹面平滑過(guò)度SMT表面貼裝特性要求形狀近似圓錐而表面微呈緩坡?tīng)睿ê附右€為中心，對(duì)稱(chēng)成裙形拉開(kāi)）；焊料連接面呈半弓形凹面，焊料與焊件交界處平滑，接觸角盡可能小；表面有光澤且平滑；無(wú)裂紋、針孔、夾渣。外觀檢查除了用目測(cè)（或借助放大器、顯微鏡觀測(cè)）焊點(diǎn)是否合乎特性要求以外，還要對(duì)整塊印制電路板進(jìn)行以下幾方面焊接質(zhì)量的檢查：漏焊、焊料拉尖、焊料引起引線間短路（即“橋接”）、引線及元器件絕緣的損傷、焊料飛濺等。應(yīng)該知道什么是不好的：在大批量制造過(guò)程中，難免會(huì)出現(xiàn)各種缺陷焊點(diǎn)，操作人員應(yīng)該知道什么是有缺陷的，并且要努力避免缺陷焊點(diǎn)產(chǎn)生，或者萬(wàn)一出錯(cuò)就應(yīng)采取有效措

4、施將缺陷焊點(diǎn)修正良好，保證到客戶手中的是無(wú)缺陷產(chǎn)品。造成焊接缺陷的原因較多，在材料（焊料及焊劑）與工具（電烙鐵、夾具）一定的情況下，采用什么樣的方式以及操作者的熟練程度、責(zé)任心等是決定性的因素。表2列出了常見(jiàn)焊點(diǎn)缺陷及原因分析。表2 常見(jiàn)焊點(diǎn)缺陷及分析焊點(diǎn)缺陷外觀特點(diǎn)危害原因分析虛焊焊錫與元器件引腳或與銅箔之間有明顯黑色界線，焊錫向界線凹陷不能正常工作元器件引腳不清潔、未鍍好錫或錫被氧化；印制板未清潔好，噴涂的助焊劑質(zhì)量不好；焊錫凝固前焊件抖動(dòng)。焊料過(guò)少焊接面積小于焊盤(pán)的80%，焊料未形成平滑的過(guò)渡面機(jī)械強(qiáng)度不夠焊錫流動(dòng)性差或焊絲撤離過(guò)早；助焊劑不足；焊接時(shí)間太短。焊料過(guò)多焊料面呈球形浪費(fèi)焊料

5、，外觀不好，且可能包藏缺陷焊絲撤離過(guò)遲；焊絲送料過(guò)多。松香焊焊縫中夾有松香渣強(qiáng)度不足，導(dǎo)通不良，有可能時(shí)斷時(shí)通助焊劑過(guò)多或已失效；焊接時(shí)間不足，加熱不足；表面氧化膜未去除。有氣泡引線根部有噴火式焊料隆起，內(nèi)部藏有空洞暫時(shí)導(dǎo)通，但長(zhǎng)時(shí)間容易引起導(dǎo)通不良引線與焊盤(pán)孔間隙大；引線浸潤(rùn)性不良；雙面板堵通孔焊接時(shí)間長(zhǎng)，孔內(nèi)空氣膨脹。橋接相鄰引線有錫連接電氣短路焊錫過(guò)多；電烙鐵撤離方向不當(dāng)。銅箔翹起銅箔從印制板上剝離印制板受損壞焊接時(shí)間太長(zhǎng)；電烙鐵溫度過(guò)高；印制板銅箔附著力不合格。拉尖(毛刺灶點(diǎn))焊點(diǎn)出現(xiàn)錫尖外觀不良，易造成橋接助焊劑過(guò)少，而加熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)；電烙鐵溫度過(guò)高；電烙鐵撤離方向不當(dāng)針孔目測(cè)或低倍放

6、大鏡可看見(jiàn)小孔強(qiáng)度不足，焊點(diǎn)容易腐蝕引線與焊盤(pán)的間隙過(guò)大；焊盤(pán)受污。焊料堆積焊點(diǎn)結(jié)構(gòu)松散，白色、無(wú)光澤機(jī)械強(qiáng)度不足，可能虛焊焊料質(zhì)量不好；烙鐵溫度不夠；焊錫未凝固時(shí)，元器件引線松動(dòng)。不對(duì)稱(chēng)焊錫未流滿整個(gè)焊盤(pán)強(qiáng)度不足焊料流動(dòng)性好；助焊劑不足或質(zhì)量差；加熱不足。過(guò)熱焊點(diǎn)發(fā)白，無(wú)金屬光澤，表面較粗糙焊盤(pán)易剝落，強(qiáng)度降低電烙鐵功率過(guò)大，加熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。冷焊表面呈豆腐渣狀顆粒，有時(shí)可能有裂紋強(qiáng)度低，導(dǎo)電性不好焊錫凝固前焊件抖動(dòng)。剝離焊點(diǎn)從銅箔上剝落（不是銅箔與印制板剝離）斷路焊盤(pán)上金屬鍍層不良。應(yīng)該如何做：1印制電路板上元器件的安裝準(zhǔn)備元器件在印制板上的固定，分為臥式安裝與立式安裝兩種方式。在電子產(chǎn)品開(kāi)始

7、裝配、焊接以前，除了要事先做好對(duì)于全部元器件的測(cè)試篩選以外,還要進(jìn)行兩項(xiàng)準(zhǔn)備工作：一是要檢查元器件引線的可焊性，若可焊性不好，就必須進(jìn)行鍍錫處理；二是要根據(jù)元器件在印制板一的安裝形式，對(duì)元器件的引線進(jìn)行整型，使之符合在印制板上的安裝孔位。如果沒(méi)有完成這兩項(xiàng)準(zhǔn)備工作就匆忙開(kāi)始裝焊，很可能造成虛焊或安裝錯(cuò)誤，出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，帶來(lái)得不償失的麻煩。2元器件引線的彎曲成型為使元器件在印制上的裝配排列整齊并便于焊接，在安裝前通常采用手工或?qū)Ｓ脵C(jī)械把元器件引線彎曲成一定的形狀，如圖所示：元器件的成型，應(yīng)該按照元器件在印制板上孔位的尺寸要求，使其彎曲成型的引線能夠方便地插入孔內(nèi)。為了避免損壞元器件，成型時(shí)必須注

8、意以下兩點(diǎn)：引線彎曲的最小半徑不得小于引線直徑的2倍，即不能“打死彎”；引線彎曲處距離元器件本體至少在1mm以上，不能從引線的根部開(kāi)彎折。對(duì)于容易崩裂的玻璃封裝的元器件，引線成型尤其要注意這一點(diǎn)。3.表面貼裝粘合劑點(diǎn)滴貼片元器件省去了成型步驟，但要增加點(diǎn)膠工序。點(diǎn)膠方法常用如下：粘合劑注射法：靠壓縮空氣通過(guò)針管把粘合劑從容器中擠出來(lái)，膠量由針管的大小、加壓的時(shí)間和壓力決定。膠量太少則固定強(qiáng)度不夠，在固化、焊接時(shí)元器件易移位或脫落。膠量太多，不僅會(huì)影響電路板外觀，而且粘合劑易污染焊接面，使元器件不易焊接，甚至出現(xiàn)虛焊等現(xiàn)象，操作人員在生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)該特別重視。粘合劑絲網(wǎng)印刷法：用絲網(wǎng)漏印工具把粘合

9、劑印刷到印制上，成本低、效率高，比較適用于元器件的密度不太高，生產(chǎn)批量較大的情況。這種方法關(guān)鍵是印制電路板在絲網(wǎng)印刷機(jī)上定位必須準(zhǔn)確，保證粘合劑涂敷到指定位置。自動(dòng)化設(shè)備陣列點(diǎn)膠。這種方法點(diǎn)膠、貼片、固化三步驟由全自動(dòng)設(shè)備自動(dòng)完成，效率極高。4元器件的插裝元器件插裝到印制電路板上，無(wú)論是臥式安裝還是立式安裝，都應(yīng)該使元器件的引線盡可能短一些。在單面印制板上臥式裝配是，小功率元器件總是平等地緊貼板面；在雙面板上，元器件則可離開(kāi)板面約12mm，避免因元器件發(fā)熱而減弱銅箔對(duì)基板的附著力，并防止元器件的裸露部分同印制導(dǎo)線短路。元器件的色碼或字符標(biāo)注易于辨認(rèn)，方向一致。臥式安裝的元器件盡量使兩端引線的長(zhǎng)

10、度相等對(duì)稱(chēng)，把元器件放在兩孔中間，排列整齊。a.良好,插裝整齊b.不好，插裝不齊有些元器件是有方向性的，如二極管、三極管、電解電容器等，在插裝或裝貼過(guò)程中要注意元器件的極性與印制電路板上標(biāo)示方向一致，否則將導(dǎo)致產(chǎn)品失效或留下嚴(yán)重的質(zhì)量隱患。5焊接操作的正確姿勢(shì)：正確的操作姿勢(shì)，可以保證操作者的身心健康，減輕勞動(dòng)傷害。為減少焊劑加熱時(shí)揮發(fā)的化學(xué)物質(zhì)對(duì)人的危害，減少有害氣體的吸入，一般情況下，烙鐵到鼻子的距離應(yīng)不少于20cm，通常以30cm為宜。電烙鐵有三種握法：1握筆法一般在操作臺(tái)上焊接印制板等焊件時(shí)，多采用握筆法2正握法適于中功率烙鐵或帶彎頭電烙鐵的操作3反握法動(dòng)作穩(wěn)定，長(zhǎng)時(shí)間操作不易疲勞，適

11、于大功率烙鐵的操作焊錫絲一般有兩種拿法，如圖所示：1連續(xù)錫焊時(shí)錫絲的拿法2斷續(xù)錫焊時(shí)錫絲的拿法由于焊錫絲中含有一定比例的鉛，而鉛是對(duì)人體有害的一種重金屬，因此操作臺(tái)要設(shè)置抽風(fēng)設(shè)備，操作時(shí)應(yīng)該戴手套或在操作后洗手，避免食入鉛塵?，F(xiàn)在許多產(chǎn)品必須滿足RoHS指令要求，采用無(wú)鉛焊錫絲，在一定程度減輕了危害。電烙鐵使用后，一定要穩(wěn)妥地放在烙鐵架上，并注意導(dǎo)線等物件不要碰到烙鐵頭，以免燙傷導(dǎo)線，造成漏電等事故。6焊接操作的基本步驟：掌握好電烙鐵的溫度和焊接時(shí)間，選擇恰當(dāng)?shù)睦予F頭和焊點(diǎn)的接觸位置，才可能得到良好的焊點(diǎn)。正確的焊接操作過(guò)程可以分成五個(gè)步驟：a.準(zhǔn)備b.加熱c.送焊絲d.移開(kāi)焊絲e.移開(kāi)烙鐵

12、a.準(zhǔn)備施焊：左手拿焊絲，右手握烙鐵，進(jìn)入備焊狀態(tài)。要求烙鐵頭保持干凈，無(wú)焊渣等氧化物，并在表面鍍一層焊錫（俗稱(chēng)“吃錫” ）。b.加熱焊件：烙鐵頭靠在兩焊件的連接處，加熱整個(gè)焊件全體，時(shí)間大約為12秒鐘。對(duì)于在印制板上焊接元器件來(lái)說(shuō)，要注意使烙鐵頭同時(shí)接觸焊盤(pán)和元器件的引線。c.送入焊絲：焊件的焊接面被加熱到一定溫度時(shí)，焊錫絲從烙鐵對(duì)面接觸焊件，焊絲開(kāi)始熔化并潤(rùn)濕焊點(diǎn)。注意：不要把焊錫絲送到烙鐵頭上！d.移開(kāi)焊絲：當(dāng)焊絲熔化一定量后，立即向左上45°方向移開(kāi)焊絲。e.移開(kāi)烙鐵：焊錫浸潤(rùn)焊盤(pán)和焊件的施焊部件以后，向右上45°方向移開(kāi)烙鐵，結(jié)束焊接。從第三步開(kāi)始到第五步結(jié)束，時(shí)

13、間大約也是12秒鐘。對(duì)于熱容量小的焊件，例如印制板上較細(xì)導(dǎo)線的連接，可以簡(jiǎn)化為三步操作：a.準(zhǔn)備：同上步驟a。b.加熱與送絲：烙鐵頭放在焊件上后即放入焊絲。c.去絲移烙鐵：焊錫在焊接面上擴(kuò)散達(dá)到預(yù)期范圍后，立即拿開(kāi)焊絲并移開(kāi)烙鐵，并注意移去焊絲的時(shí)間不得滯后于移開(kāi)烙鐵的時(shí)間。對(duì)于吸收低熱量的焊件而言，上述整個(gè)過(guò)程不過(guò)24秒鐘，各步驟時(shí)間的節(jié)奏控制，順序的準(zhǔn)確掌握，動(dòng)作的熟練協(xié)調(diào)，對(duì)保證焊接質(zhì)量至關(guān)重要，要通過(guò)大量實(shí)踐并用心體會(huì)才能掌握。焊接時(shí)，烙鐵長(zhǎng)期處于高溫狀態(tài)，又接觸焊劑等弱酸性物質(zhì)，其表面很容易氧化并沾上一些黑色雜質(zhì)。這些雜質(zhì)形成隔熱層，妨礙了烙鐵頭與焊件之間的熱傳導(dǎo)，因此要隨時(shí)在烙鐵架

14、的濕布或濕海棉上蹭去雜質(zhì)。對(duì)于普通烙鐵頭，在污染嚴(yán)重時(shí)可以使用銼刀銼去表面氧化層，但對(duì)于長(zhǎng)壽命烙鐵頭，這種方法是不可取的。加熱時(shí)，應(yīng)該讓焊件上需要焊錫浸潤(rùn)的各部分均勻受熱，而不是僅僅加熱焊件的一部分，更不要采用烙鐵對(duì)焊件增加壓力，以免造成損壞或不易覺(jué)察的隱患。要提高加熱的效率，可以在烙鐵頭上保留少量的焊錫（俗稱(chēng)“錫橋” ），作為加熱時(shí)烙鐵頭與焊件之間傳熱的橋梁。這是由于金屬熔液的導(dǎo)熱效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于空氣，使焊件很快就被加熱到焊接溫度。但應(yīng)注意作為錫橋的錫量不可保留過(guò)多，以免造成焊點(diǎn)誤連。烙鐵的撤離要及時(shí)，且撤離的角度和方向?qū)⒂绊懞更c(diǎn)的形成。在焊錫凝固之前，切勿使焊件移動(dòng)或振動(dòng)，否則極易造成虛焊。7

15、拆焊在調(diào)試、維修電子產(chǎn)品時(shí)，經(jīng)常需要更換一些元器件。更換元器件的前提，當(dāng)然是要把原先的元器件拆焊下來(lái)。如果拆焊的方法不當(dāng)，就會(huì)破壞印制板，也會(huì)使換下來(lái)但并未失效的元器件無(wú)法重新使用。對(duì)于一般電阻器、電容器、二極管、晶體管這樣管腳不多，且每個(gè)引線能夠相對(duì)活動(dòng)的元器件，可以借助吸錫器；有時(shí)也可以用電烙鐵直接拆焊，方法是先將印制板豎起來(lái)固定，一邊用烙鐵加熱能夠相對(duì)活動(dòng)的焊點(diǎn)，同時(shí)用鑷子或尖嘴鉗夾住元器件的引線，輕輕地拉出來(lái)。重新焊接時(shí)，必須在用烙鐵加熱熔化焊錫的情況下，使用錐子將焊孔再次扎通，然后才能進(jìn)行焊接。需要指出的是，這種方法不宜在一個(gè)焊點(diǎn)上多次使用，原因在于印制導(dǎo)線和焊盤(pán)經(jīng)過(guò)反復(fù)加熱以后很容

16、易脫落，印制板將被損壞。在可能需要多次更換的情況下，可以采用圖示的方法。剪斷搭焊或細(xì)導(dǎo)線繞焊圖示：斷線法更換元件當(dāng)需要拆下有多個(gè)焊點(diǎn)且引線較硬的元器件時(shí)，以上方法就不行了。例如拆卸多個(gè)引腳的振蕩變壓器、排阻或集成電路等，一般有以下三種方法：采用專(zhuān)用工具：采用專(zhuān)用烙鐵頭等專(zhuān)用工具，可將所有焊點(diǎn)同時(shí)加熱熔化后取出插孔。這種方法速度快，但需要制作專(zhuān)用工具，并要使用較大功率的烙鐵；同時(shí)，拆焊后的焊孔容易堵死，重新焊接時(shí)還須清理；對(duì)于不同的元器件，需要不同種類(lèi)的專(zhuān)用工具，有時(shí)并不是很方便。采用吸錫烙鐵或吸錫器：吸錫烙鐵既可以拆下待換的元器件，又能夠不受元器件種類(lèi)的限制。但它必須逐個(gè)焊點(diǎn)除錫，效率較低，而且應(yīng)該及時(shí)清除吸入的錫渣。在對(duì)金屬化孔中的元件進(jìn)行拆焊時(shí)，這種工具也并不方便，有時(shí)甚至無(wú)法使用。這種情況可以用烙鐵將焊點(diǎn)充分加熱，然后使用吹瓶對(duì)準(zhǔn)焊孔，將焊錫吹出來(lái)。用吸錫材料：可用作吸錫材料的有屏蔽線編織層、細(xì)銅網(wǎng)以及多股銅導(dǎo)線等。將吸錫材料浸上松香水貼到待焊點(diǎn)上，用烙鐵頭加熱吸錫材料，通過(guò)吸錫材料將熱傳到焊點(diǎn)上熔化焊錫。熔化的錫沿著吸錫材料上升，吸錫材料將焊點(diǎn)的焊錫吸附后，焊點(diǎn)被拆開(kāi)。這種方法簡(jiǎn)便易行，且不易燙壞印制電路板，在沒(méi)有專(zhuān)用工具和吸錫器時(shí)，這是一種好辦法。其缺點(diǎn)是拆焊后的板面較臟，需要用酒精等溶劑擦拭