電子焊接工藝培訓(xùn)教材課件

1、電子焊接工藝培訓(xùn)張維莉2011.8.15第1頁，共51頁。本次學(xué)習內(nèi)容一、焊接基礎(chǔ)知識二、烙鐵結(jié)構(gòu)知識及烙鐵使用方法三、焊接工藝要求四、焊接后的檢驗方法第2頁，共51頁。概述 隨著電子元器件的封裝更新?lián)Q代加快，由原來的直插式改為了平貼式，連接排線也由FPC軟板進行替代，電子發(fā)展已朝向小型化、微型化發(fā)展，手工焊接難度也隨之增加，在焊接當中稍有不慎就會損傷元器件，或引起焊接不良，所以一線手工焊接人員必須對焊接原理，焊接過程，焊接方法，焊接質(zhì)量的評定，及電子基礎(chǔ)有一定的了解。 第3頁，共51頁。一、焊接基本知識1、焊接的基本過程 焊接就是利用比被焊金屬熔點低的焊料，與被焊金屬一同加熱，在被焊金屬不熔

2、化的條件下，焊料潤濕金屬表面，并在接觸面形成合金層,從而達到牢固連接的過程。 一個焊點的形成要經(jīng)過三個階段的變化;（1）潤濕階段（2）擴散階段（3）焊點形成階段 其中,潤濕是最重要的階段,沒有潤濕,焊接就無法進行.第4頁，共51頁。 潤濕：潤濕過程是指已經(jīng)熔化了的焊料借助毛細管力沿著母材金屬表面細微的凹凸和結(jié)晶的間隙向四周漫流，從而在被焊母材表面形成附著層，使焊料與母材金屬的原子相互接近，達到原子引力起作用的距離。 潤濕的環(huán)境條件：被焊母材的表面必須是清潔的，不能有氧化物或污染物。 第5頁，共51頁。 擴散：伴隨著潤濕的進行，焊料與母材金屬原子間的相互擴散現(xiàn)象開始發(fā)生。通常原子在晶格點陣中處于

3、熱振動狀態(tài)，一旦溫度升高。原子活動加劇，使熔化的焊料與母材中的原子相互越過接觸面進入對方的晶格點陣，原子的移動速度與數(shù)量決定于加熱的溫度與時間。 第6頁，共51頁。 焊點的形成過程：由于焊料與母材相互擴散，在2種金屬之間形成了一個中間層-金屬化合物，要獲得良好的焊點，被焊母材與焊料之間必須形成金屬化合物，從而使母材達到牢固的冶金結(jié)合狀態(tài)（合金化）。 第7頁，共51頁。2、 焊接的基本條件 : 完成錫焊并保證焊接質(zhì)量，應(yīng)同時滿足以下幾個基本條件： （1）被焊金屬應(yīng)具有良好的可焊性 （2）被焊件應(yīng)保持清潔 （3）選擇合適的焊料 （4）選擇合適的焊劑 （5）保證合適的焊接溫度第8頁，共51頁。3、助

4、焊劑的作用： 助焊劑是一種具有化學(xué)及物理活性的物質(zhì),能夠除去被焊金屬表面的氧化物或其他形成的表面膜層以及焊錫本身外表上所形成的氧化物;為達到被焊表面能夠沾錫及焊牢的目的,助焊劑的功用還可以保護金屬表面,使在焊接的高溫環(huán)境中不再被氧化;第三個功能就是減少熔錫的表面張力(surface tension),以及促進焊錫的分散和流動等.第9頁，共51頁。 根據(jù)助焊劑的主要組成材料將其分為四大類:松香 型(Rosin,RO);樹脂型(Resin,RE);有機酸型(organic,OR),無機酸型（Inorganic,IN),括號中為縮寫字母代號 用于焊接的助焊劑可分為三種基本的型式： L=表示助焊劑本身

5、或助焊劑殘渣皆為低度活性者 M=表示助焊劑本身或助焊劑殘渣為中度活性者 H=表示助焊劑本身或助焊劑殘渣為高度活性者 含有松香的助焊劑,則在L、M、H代字后加上“R”第10頁，共51頁。助焊劑的作用（1）清除焊接金屬表面的氧化物.-清除污物（2） 在焊接物表面形成液態(tài)的保護膜隔離高溫時四周的空氣防止金屬面的再氧化-防止氧化（3） 降低焊錫表面張力，增加流動性.-增加焊錫流動性（4） 焊接的瞬間可以讓熔融狀的焊錫取代，順利完成焊接-快速焊接 第11頁，共51頁。4、焊錫絲 焊錫絲的作用：達到元件在電路上的導(dǎo)電要求和元件在PCB板上的固定要求。第12頁，共51頁。焊錫絲的分類 按成份不同可分為：有鉛

6、焊錫絲和無鉛焊錫絲有鉛焊錫絲Sn/Pb=63/37 63%的錫37%的鉛無鉛焊錫絲Sn/Ag/Cu=96.5/3.0/0.5 96.5%的錫.3.0%的銀.0.5%的銅有鉛焊錫絲 焊接溫度為：26015 無鉛焊錫絲 焊接溫度為：33020 無鉛錫絲有鉛錫絲第13頁，共51頁。有鉛焊錫絲和無鉛焊錫絲的區(qū)別1有鉛焊錫絲的熔點低于無鉛焊錫絲的熔點。2有鉛焊錫絲Sn63-Pb37的焊點光滑、亮澤，無鉛焊錫絲的焊點條紋較明顯、暗淡，焊點看起來顯得粗糙、不平整。3無鉛焊接導(dǎo)致發(fā)生焊接缺陷的幾率增加，如易發(fā)生橋接、不潤濕、反潤濕以及焊料結(jié)球等缺陷。第14頁，共51頁。二、烙鐵的結(jié)構(gòu)知識及使用方法1、 烙鐵的

7、結(jié)構(gòu) 第15頁，共51頁。2、烙鐵使用的方法（)電烙鐵的握法 電烙鐵拿法有三種。 反握法動作穩(wěn)定，長時間操作不宜疲勞，適合于大功率烙鐵的操作。 正握法適合于中等功率烙鐵或帶彎頭電烙鐵的操作。 一般在工作臺上焊印制板等焊件時，多采用握筆法。（a）反握法 （b） 正握法 （c）握筆法第16頁，共51頁。（）焊錫的基本拿法 焊錫絲一般有兩種拿法。 焊接時，一般左手拿焊錫，右手拿電烙鐵。 圖（a）所示的拿法是進行連續(xù)焊接時采用的拿法，這種拿法可以連續(xù)向前送焊錫絲。 圖（b）所示的拿法在只焊接幾個焊點或斷續(xù)焊接時適用，不適合連續(xù)焊接。 （a）連續(xù)焊接時 （b）只焊幾個焊點時 焊錫的基本拿法第17頁，共5

8、1頁。3、烙鐵使用時的注意事項 必須要有零線200V以上半導(dǎo)體引腳(IC)在 200V 以上就會被擊穿.（1）在使用前或更換烙鐵心時，必須檢查電源線與地線的接頭是否正確。盡可能使用三芯的電源插頭，注意接地線要正確地接在烙鐵的殼體上。第18頁，共51頁。（2）使用電烙鐵過程中，烙鐵線不要被燙破，應(yīng)隨時檢查電烙鐵的插頭、電線，發(fā)現(xiàn)破損老化應(yīng)及時更換。（3）使用電烙鐵的過程中，一定要輕拿輕放，不能用電烙鐵敲擊被焊工件；烙鐵頭上多余的焊錫不要隨便亂甩。 不焊接時，要將烙鐵放到烙鐵架上，以免灼熱的烙鐵燙傷自己或他人、它物；若長時間不使用應(yīng)切斷電源，防止烙鐵頭氧化。（4）使用合金烙鐵頭（長壽烙鐵），切忌用

9、挫刀修整。（5）操作者頭部與烙鐵頭之間應(yīng)保持30cm以上的距離，以避免過多的有害氣體(鉛，助焊劑加熱揮發(fā)出的化學(xué)物質(zhì))被人體吸入。第19頁，共51頁。4、電烙鐵的使用溫度 選擇烙鐵的功率和類型，一般是根據(jù)焊件大小與性質(zhì)而定。第20頁，共51頁。5、電烙鐵的接觸及加熱方法（1）電烙鐵的接觸方法：用電烙鐵加熱被焊工件時，烙鐵 頭上一定要粘有適量的焊錫，為使電烙鐵傳熱迅速， 要用烙鐵的側(cè)平面接觸被焊工件表面。（2）電烙鐵的加熱方法：首先要在烙鐵頭表面掛有一層焊 錫，然后用烙鐵頭的斜面加熱待焊工件，同時應(yīng)盡量 使烙鐵頭同時接觸印制板上焊盤和元器件引線. 第21頁，共51頁。6、烙鐵頭的清洗 烙鐵頭清洗

10、時海綿用水過量，烙鐵溫度會急速下降，錫渣就不容易落掉, 水量不足時海綿會被燒焦. 清洗的原理：水份適量時，烙鐵頭接觸的瞬時，水會沸騰波動，達到清洗的目的。海綿浸濕的方法：1. 泡在水里清洗2. 輕輕擠壓海綿，可擠出34滴水珠為宜 3. 2小時清洗一次海綿.烙鐵清洗時海綿水份若過多烙鐵頭會急速冷卻導(dǎo)致電氣鍍金層脫離，并且錫珠不易弄掉。海綿清洗時若無水，烙鐵會熔化海綿，誘發(fā)焊錫不良.第22頁，共51頁。 每次在焊接開始前都要清洗烙鐵頭 烙鐵頭在空氣中暴露時，烙鐵頭表面被氧化形成氧化層 表面的氧化物與錫珠沒有親合性，焊錫時焊錫強度弱.海綿孔及邊都可以清洗烙鐵頭要輕輕的均勻的擦動海綿面上不要被清洗的異

11、物覆蓋,否則異物會再次粘在烙鐵頭上碰擊時不會把錫珠弄掉反而會把烙鐵頭碰壞第23頁，共51頁。7、烙鐵頭的保養(yǎng) 焊錫作業(yè)結(jié)束后烙鐵頭必須預(yù)熱. 防止烙鐵頭氧化，與錫保持親合性， 可以方便作業(yè)并且延長烙鐵壽命。焊錫作業(yè)結(jié)束后烙鐵頭必須均勻留有余錫這樣錫會承擔一部分熱并且保證烙鐵頭不被空氣氧化對延長烙鐵壽命有好處.電源Off電源Off不留余錫而把電源關(guān)掉時，溫度慢慢下降，會發(fā)生熱氧化減少烙鐵壽命 第24頁，共51頁。三、焊接工藝及要求 工藝：使各種原材料、半成品加工成為產(chǎn)品的方法和過程 手工焊接適合于產(chǎn)品試制、電子產(chǎn)品的小批量生產(chǎn)、電子產(chǎn)品的調(diào)試與維修以及某些不適合自動焊接的場合。 手工焊接的要點是

12、： 保證正確的焊接姿勢 熟練掌握焊接的基本操作步驟 掌握手工焊接的基本要領(lǐng) 第25頁，共51頁。1、手工焊錫方法手工焊錫 5步驟法準備接觸烙鐵頭放置錫絲取回錫絲取回烙鐵頭確認焊錫位置同時準備焊錫輕握烙鐵使烙鐵頭與母材及引腳同時大面積加熱按正確的角度將錫絲放在母材及烙鐵之間，不要放在烙鐵上面確認焊錫量后按正確的角度正確方向取回錫絲要注意取回烙鐵的速度和方向必須確認焊錫擴散狀態(tài) 45o30o30o31秒手焊錫作業(yè)方法原則：不遵守以下原則會發(fā)生焊錫不良。開始學(xué)5步驟法，熟練后3步驟法自然就會了手工焊錫3步驟法準備 放烙鐵頭放錫絲（同時）30o 45o取回錫絲 取回烙鐵頭（同時）30o第26頁，共51

13、頁。 2.手工焊錫的 5 個知識點1. 加熱的方法: 最適合的溫度加熱（根據(jù)焊接的器件） 烙鐵頭接觸的方法(同時，大面積)2. 焊錫絲供應(yīng)的時間: 加熱后 12秒 焊錫部位大小判斷3. 焊錫供應(yīng)量的判斷: 焊錫部位大小不同 錫量特別判斷4. 加熱終止的時間: 焊錫擴散狀態(tài)確認判斷5. 焊錫是一次性結(jié)束第27頁，共51頁。3、焊點合格的標準 1、焊點有足夠的機械強度：為保證被焊件在受到振動或沖擊時不至脫落、松動，因此要求焊點要有足夠的機械強度。 2、焊接可靠，保證導(dǎo)電性能：焊點應(yīng)具有良好的導(dǎo)電性能，必須要焊接可靠，防止出現(xiàn)虛焊。 3、焊點表面整齊、美觀：焊點的外觀應(yīng)光滑、圓潤、清潔、均勻、對稱、

14、整齊、美觀、充滿整個焊盤并與焊盤大小比例合適。 滿足上述三個條件的焊點，才算是合格的焊點。第28頁，共51頁。4. 錯誤的焊錫方法烙鐵頭不清洗就使用錫絲放到烙鐵頭前面錫絲直接接觸烙鐵頭(FIUX擴散)烙鐵頭上有余錫（誘發(fā)焊錫不良）刮動烙鐵頭(銅箔斷線 Short)烙鐵頭連續(xù)不斷的取、放（受熱不均）第29頁，共51頁。5、 一般器件焊錫方法必須將焊盤和被焊器件的焊接端同時加熱焊盤和被焊器件的焊接端要同時大面積受熱注意烙鐵頭和焊錫投入及取出角度PCBPCBPCB()()()()PCBPCBPCBPCB只有被焊端加熱只有焊盤加熱被焊端與焊盤一起加熱 ()銅箔加熱引腳少錫 ()引腳加熱銅箔少錫 ()烙

15、鐵垂直方向提升 ()修正追加焊錫熱量不足PCBPCB加熱方法,加熱時間,焊錫投入方法不好，引腳臟污染，會發(fā)生不良銅箔銅箔銅箔PCB ()烙鐵水平方向提升PCB ()良好的焊錫銅箔銅箔銅箔銅箔銅箔銅箔銅箔銅箔銅箔銅箔銅箔銅箔銅箔銅箔銅箔銅箔銅箔銅箔銅箔 ()先抽出烙鐵第30頁，共51頁。6、 薄片類器件焊接方法薄的器件應(yīng)在焊盤上焊錫. 薄片類器件不能受熱，所以烙鐵不能直接接觸而應(yīng)在焊盤上加熱，避免發(fā)生破損、裂紋銅箔PCBChipPCBChip()()PCBChip()直接接觸引腳時熱氣傳到對面使受熱不均，造成電極部均裂裂紋熱移動裂紋力移動力移動時，錫量少的部位被錫量多的部位拉動產(chǎn)生裂紋良好的焊錫

16、PCBPCBPCB銅箔銅箔銅箔銅箔銅箔銅箔銅箔銅箔銅箔銅箔銅箔第31頁，共51頁。7、 (IC) 類器件焊錫方法(1) IC 類器件有連續(xù)的端子，焊錫時是烙鐵頭拉動焊錫.IC 種類（SOP,QFP)由于焊錫間距太小，所以要使用拉動焊錫的方法進行焊接。1階段: IC焊錫開始時要對角線定位. IC不加焊錫定位點不可以焊錫(不然會偏位)2階段: 拉動焊錫 烙鐵頭是刀尖形 (必要時加少量FIUX) 注意:要注意周圍有碰撞的部位加焊錫拉動焊錫.烙鐵頭銅箔PCB烙鐵頭拉力 IC端子拉力時IC端子與烙頭拉力的結(jié)果是SHORT發(fā)生:烙鐵頭拉動方向IC端子拉力烙頭拉力時就不會發(fā)生SHORT有其他引腳時要“L”性

17、取回虛擬端子(Dummy Land):在最合適位置假想一個虛擬的端子就不容易發(fā)生SHORT現(xiàn)象第32頁，共51頁。 焊點的常見缺陷有虛焊、拉尖、橋接、球焊、印制電路板銅箔起翹、焊盤脫落、導(dǎo)線焊接不當?shù)取?造成焊點缺陷的原因很多，在材料（焊料與焊劑）和工具（烙鐵、夾具）一定的情況下，采用什么樣的焊接方法，以及操作者是否有責任心就起決定性的因素了。8、常見的不良類型第33頁，共51頁。虛焊（假焊） 指焊接時焊點內(nèi)部沒有形成金屬合金的現(xiàn)象。 造成虛焊的主要原因是：焊接面氧化或有雜質(zhì)，焊錫質(zhì)量差，焊劑性能不好或用量不當，焊接溫度掌握不當，焊接結(jié)束但焊錫尚未凝固時焊接元件移動等。 虛焊造成的后果：信號時

18、有時無，噪聲增加，電路工作不正常等“軟故障”。 焊點的常見缺陷及原因分析（一） 第34頁，共51頁。焊點的常見缺陷及原因分析（二）拉尖 拉尖是指焊點表面有尖角、毛刺的現(xiàn)象。 造成拉尖的主要原因是：烙鐵頭離開焊點的方向不對、電烙鐵離開焊點太慢、焊料質(zhì)量不好、焊料中雜質(zhì)太多、焊接時的溫度過低等。 拉尖造成的后果：外觀不佳、易造成橋接現(xiàn)象；對于高壓電路，有時會出現(xiàn)尖端放電的現(xiàn)象。第35頁，共51頁。焊點的常見缺陷及原因分析（三）橋接 橋接是指焊錫將電路之間不應(yīng)連接的地方誤焊接起來的現(xiàn)象。 造成橋接的主要原因是：焊錫用量過多、電烙鐵使用不當、溫度過高或過低等。 橋接造成的后果：導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)電氣短路、有

19、可能使相關(guān)電路的元器件損壞。第36頁，共51頁。焊點的常見缺陷及原因分析（四）球焊 是指焊點形狀象球形、與印制板只有少量連接的現(xiàn)象。 球焊的主要原因：印制板面有氧化物或雜質(zhì)造成的。 球焊造成的后果：由于被焊部件只有少量連接，因而其機械強度差，略微振動就會使連接點脫落，造成虛焊或斷路故障。第37頁，共51頁。焊點的常見缺陷及原因分析（五）印制板銅箔起翹、焊盤脫落 主要原因：焊接時間過長、溫度過高、反復(fù)焊接造成的；或在拆焊時，焊料沒有完全熔化就拔取元器件造成的。 后果：使電路出現(xiàn)斷路、或元器件無法安裝的情況，甚至整個印制板損壞。第38頁，共51頁。焊點的常見缺陷及原因分析（六） 導(dǎo)線焊接不當芯線過

20、長 (b) 焊料浸過導(dǎo)線外皮 (c) 外皮燒焦 (d) 摔線 (e) 芯線散開 圖 導(dǎo)線的焊接缺陷第39頁，共51頁。9、整體焊接的注意事項： 一般焊接的順序是：先小后大、先輕后重、先里后外、先低后高、先普通后特殊的次序焊裝。即先焊分立元件，后焊集成塊。對外聯(lián)線要最后焊接。（1）電烙鐵，一般應(yīng)選內(nèi)熱式2035W恒溫230的烙鐵，但溫度不要超過300的為宜。接地線應(yīng)保證接觸良好。（2）焊接時間在保證潤濕的前提下，盡可能短，一般不超過3秒。（3）耐熱性差的元器件應(yīng)使用工具輔助散熱。如微型開關(guān)、CMOS集成電路、瓷片電容，發(fā)光二極管，中周等元件，焊接前一定要處理好焊點，施焊時注意控制加熱時間，焊接一

21、定要快。還要適當采用輔助散熱措施，以避免過熱失效。第40頁，共51頁。（4）焊接時不要用烙鐵頭摩擦焊盤。（5）集成電路若不使用插座，直接焊到印制板上、安全焊接順序為：地端輸出端電源端輸入端。（6）焊接時應(yīng)防止鄰近元器件、印制板等受到過熱影響，對熱敏元器件要采取必要的散熱措施。（7）焊接時絕緣材料不不允許出現(xiàn)燙傷、燒焦、變形、裂痕等現(xiàn)象。（8）在焊料冷卻和凝固前，被焊部位必須可靠固定，可采用散熱措施以加快冷卻。（9）焊接完畢，必須及時對板面進行徹底清潔（必要時進行清洗），去除殘留的焊劑、油污和灰塵等贓物。第41頁，共51頁。四、焊接后的檢驗方法1、焊點檢驗要求 電氣接觸良好：良好的焊點應(yīng)該具有可

22、靠的電氣連接性能，不允許出現(xiàn)虛焊、橋接等現(xiàn)象。 機械強度可靠：保證使用過程中，不會因正常的振動 而導(dǎo)致焊點脫落。 外形美觀：一個良好的焊點應(yīng)該是明亮、清潔、平滑， 焊錫量適中并呈裙狀拉開，焊錫與被焊件之間沒有明顯的分界，這樣的焊點才是合格、美觀的。(a)插焊 (b)彎焊 (c)繞焊 (d)搭焊第42頁，共51頁。2、 目視檢查：就是從外觀上檢查焊接質(zhì)量是否合格，有條件的情況下，建議用310倍放大鏡進行目檢，目視檢查的主要內(nèi)容有：（1）是否有錯焊、漏焊、虛焊。（2）有沒有連焊、焊點是否有拉尖現(xiàn)象。（3）焊盤有沒有脫落、焊點有沒有裂紋。（4）焊點外形潤濕是否良好，焊點表面是不是光亮、圓潤。（5）焊

23、點周圍是否有殘留的焊劑。（6）焊接部位有無熱損傷和機械損傷現(xiàn)象。第43頁，共51頁。3、手觸檢查：在外觀檢查中發(fā)現(xiàn)有可疑現(xiàn)象 時，采用手觸檢查。主要是用手指觸摸元器件有無松動、焊接不牢的現(xiàn)象，用鑷子輕輕撥動焊接部或夾住元器件引線，輕輕拉動觀察有無松動現(xiàn)象。4、上電檢測 ，通過萬用表、示波器、信號發(fā)生器等儀器對板子的功能特性進行檢測。第44頁，共51頁。焊點缺陷產(chǎn)生的原因（1）橋接：橋接是指焊錫將相鄰的印制導(dǎo)線連接起來。時間過長、焊錫溫度過高、烙鐵撤離角度不當造成的。 （2）拉尖：焊點出現(xiàn)尖端或毛刺。原因是焊料過多、助焊劑少、加熱時間過長、焊接時間過長、烙鐵撤離角度不當。（3）虛焊：焊錫與元器件

24、引線或與銅箔之間有明顯黑色界線，焊錫向界線凹陷。原因是印制板和元器件引線未清潔好、助焊劑質(zhì)量差、加熱不夠充分、焊料中雜質(zhì)過多。（4）松香焊：焊縫中還將夾有松香渣。主要是焊劑過多或已失效、焊劑未充分揮發(fā)作用、焊接時間不夠、加熱不足、表面氧化膜未去除。第45頁，共51頁。（5）銅箔翹起或剝離：銅箔從印制電路板上翹起，甚至脫落。主要原因是焊接溫度過高，焊接時間過長、焊盤上金屬鍍層不良。（6）不對稱：焊錫末流滿焊盤。主要是焊料流動性差、助焊劑不足或質(zhì)量差、加熱不足。（7）汽泡和針孔：引線根部有噴火式焊料隆起，內(nèi)部藏有空洞，目測或低倍放大鏡可見有孔。主要是引線與焊盤孔間隙大、引線浸潤性不良、焊接時間長，孔內(nèi)空氣膨脹。（8）焊料過多：焊料面呈凸形。主要是焊料撤離過遲。第46頁，共51頁。（9）焊料過少：焊接面積小于焊盤的80，焊料未形成平滑的過渡面。主要是焊錫流動性差或焊絲撤離過早、助焊劑不足、焊接時間太短。（10）過熱：焊點發(fā)白，無金屬光澤，表面較粗糙，呈霜斑或顆粒狀。主要是烙鐵功率過大，加熱時間過長、焊接溫度過高過熱。（11）松動：外觀粗糙，似豆腐渣一般，且焊角不勻稱， 導(dǎo)線或元器件引線可移動。主要是焊錫未凝固前引線移動造成空隙、引線未處理好（浸潤差或不浸潤）。（12）焊錫從過孔流出：焊錫從過孔流出。主要原因是過孔太