焊接及表面安裝技術

1、第四章 焊接技術電子產品的電氣銜接，電子產業(yè)中簡單而脆弱的要素.本章內容44.1 焊 接 工 具 4.2 焊 接 材 料 4.3 電子工業(yè)消費中的焊接 4.4 外表組裝技術 .一、常用安裝工具 電子產品裝配過程都離不開常用安裝工具，正確有效地運用安裝工具可以提高產品組裝的效率。1. 尖嘴鉗 2. 斜口鉗 3. 平口鉗 4. 剝線鉗 5. 鑷子 6. 螺絲刀 焊接工具4.1.二、電烙鐵的種類 有25 W、45 W、75 W、100 W等。電烙鐵功率越大，烙鐵頭的溫度越高。外熱式電烙鐵 1. 外熱式電烙鐵焊接工具4.1.常用規(guī)格有20 W、30 W、50 W等幾種。烙鐵芯是用比較細的鎳鉻電阻絲繞在

2、瓷管上制成的，溫度可達350左右。內熱式 20 的電烙鐵就相當于外熱式 40 的電烙鐵。內熱式電烙鐵升溫快、分量輕、耗電省、體積小、熱效率高。 2. 內熱式電烙鐵焊接工具4.1.將活塞式吸錫器與電烙鐵熔為一體的拆焊工具。具有運用方便、靈敏、適用范圍寬等特點。缺乏之處是每次只能對一個焊點進展拆焊。3. 恒溫電烙鐵 恒溫電烙鐵頭內裝有帶磁鐵式的溫度控制器，控制通電時間而實現溫控，便到達了控制溫度的目的。4. 吸錫電烙鐵焊接工具4.1.感應式電烙鐵也叫速熱烙鐵，俗稱焊槍。內部有一個變壓器，這個變壓器的次級實踐只需一匝。通電時，變壓器的次級感應出大電流經過加熱體，使烙鐵頭迅速到達焊接所需求的溫度。這種

3、烙鐵加熱速度快，普統(tǒng)統(tǒng)電幾秒鐘，即可到達焊接溫度。 5. 感應式電烙鐵焊接工具4.1.感應式電烙鐵 基于感應式電烙鐵的內部特點，所以對一些電荷敏感器件，如絕緣柵MOS電路，常會因感應電荷的作用而損壞器件。因此，在焊接這類電路時，不能運用感應式電烙鐵。 焊接工具4.1.三、電烙鐵的選用 普通的焊接應首選內熱式電烙鐵。 對于焊接大型元器件或直徑較粗導線應選擇功率較大的外熱式電烙鐵。 當焊接集成電路、晶體管、受熱易損元器件或小型元器件時，應選用20 W內熱式電烙鐵或恒溫電烙鐵。焊接工具4.1. 當焊接導線及同軸電纜時，應先用45 W75 W外熱式電烙鐵，或50 W內熱式電烙鐵。 對于焊接一些較大的元

4、器件時，如變壓器的引線腳、大電解電容器的引線腳、金屬底盤接地焊片或照明電路的銜接時，應選用100 W以上的電烙鐵。 焊接工具4.1.四、電烙鐵的正確運用 (a) 反握式 (b) 正握式 (c) 握筆式 電烙鐵的握法 焊接工具4.1.一、焊料 電子電路的焊接是利用熔點比被焊件低的焊料與被焊件一同加熱，使焊料熔化(被焊件不熔化)，借助于接頭處的外表的潤濕作用，使熔融的焊料流布并充溢銜接處的縫隙凝固而焊合。焊接資料4.2.電子電路焊接主要運用錫鉛合金焊料，也稱焊錫。優(yōu)點：(1) 熔點低。 鉛的熔點為327，錫的熔點為232。而錫鉛合金在180時便可熔化，運用25 W外熱式或20 W內熱式電烙鐵便可進

5、展焊接。焊接資料4.21. 焊料的優(yōu)點和組成.(2) 機械強度高。 錫鉛合金的各種機械強度均比純錫、純鉛的強度要高。(3) 外表張力小，黏性下降，增大液態(tài)流動性，有利焊接時構成可靠焊點。(4) 導電性好。(5) 抗氧化性好。 焊料在熔化時減少氧化量。焊接資料4.2. 由于錫鉛焊料是由兩種以上金屬按照不同的比例組成的。因此，錫鉛合金的性能要隨著錫鉛的配比變化而變化。常用的焊錫配比如下：(1) 錫60%、鉛40%，熔點182；(2) 錫50%、鉛32%、鎘18%，熔點為145；(3) 錫33%、鉛42%、鉍23%，熔點為150。焊接資料4.2.焊料的外形有圓片、帶狀、球狀、焊錫絲等幾種。1) 管狀

6、焊錫絲 常用的焊料是焊錫絲，內部夾有固體焊劑松香。這類焊錫適用于手工焊接。2) 焊膏 由焊料合金粉末和助焊劑組成，制成糊狀物。焊膏能方便地用絲網、模板或點膏機印涂在印刷電路板上，是外表安裝技術中的一種重要的貼裝資料。2. 常用的焊料分類焊接資料4.2.二、焊劑 焊劑又叫助焊劑，普通由活化劑、樹脂、分散劑、溶劑四部分組成。主要用于去除焊件外表的氧化膜，保證焊錫浸潤的一種化學劑。 焊接資料4.2.1) 除去氧化膜除去氧化物與雜質的方法通常有兩種，即機械方法和化學方法。機械方法是用砂紙、鑷子或刀子將其除掉；化學方法那么是用助焊劑去除，助焊劑中含有氯化物和酸類物質，它能同氧化物發(fā)生復原反響，從而除去工

7、件外表的氧化膜。1. 助焊劑的作用焊接資料4.2.2) 防止氧化 助焊劑能在整個金屬外表上構成一層薄膜，包住金屬使其同空氣隔絕，從而起到了加熱過程中防止氧化的作用。3) 添加焊料流動，減小外表張力的作用4) 使焊點更光亮、美觀焊接資料4.2.(1) 熔點應低于焊料。這樣才干發(fā)揚助焊劑的作用。(2) 外表張力、黏度、比重應小于焊料。(3) 殘渣應容易去除。焊劑都帶有酸性，會腐蝕金屬，而且殘渣影響美觀。(4) 不能腐蝕母材。(5) 不產生有害氣體和臭味。2. 對焊劑的要求焊接資料4.2.助焊劑大致可分為有機焊劑、無機焊劑和樹脂焊劑三大類。其中以松香為主要成分的樹脂焊劑在電子產品消費中占有重要位置，

8、成為公用型的助焊劑。3. 助焊劑的分類與選用焊接資料4.2.(1) 無機焊劑 活性最強，常溫下就能除去金屬外表的氧化膜。但這種強腐蝕作用很容易損傷金屬及焊點，電子焊接中是不用的。(2) 有機焊劑 具有較好的助焊作用，但也有一定的腐蝕性，不易去除殘渣，且揮發(fā)物污染空氣，普通不單獨運用，而是作為活化劑與松香一同運用。 焊接資料4.2.(3) 樹脂焊劑 主成分是松香。松香主成分是松香酸和松香酯酸酐。松香酒精焊劑是指用無水乙醇溶解純松香配制成25%30%的乙醇溶液。優(yōu)點沒有腐蝕性高絕緣性能長期的穩(wěn)定性及耐濕性焊接資料4.2.焊接后清洗容易，并構成膜層覆蓋焊點，使焊點不被氧化腐蝕。為提高其活性，常將松香

9、溶于酒精中再參與一定的活化劑。但在手工焊接中并非必要，只是在浸焊或波峰焊的情況下才運用。松香反復加熱后會被碳化(發(fā)黑)而失效，發(fā)黑的松香不起助焊作用。如今普遍運用氫化松香。焊接資料4.2.助焊劑的選用 應優(yōu)先思索被焊金屬的焊接性能及氧化、污染等情況。 鉑、金、銀、銅、錫等金屬的焊接性能較強，為減少助焊劑對金屬的腐蝕，多采用松香作為助焊劑，焊接時多采用松香焊錫絲。 鉛、黃銅、青銅、鈹青銅及帶有鎳層金屬資料的焊接性能較差，焊接時，應選用有機助焊劑，要留意焊后的清洗問題。焊接資料4.2.三、阻焊劑 焊接中，特別是在浸焊及波峰焊中，為提高焊接質量，需求耐高溫的阻焊涂料，使焊料只在需求的焊點上進展焊接，

10、而把不需求焊接的部分維護起來，起到一種阻焊作用。焊接資料4.2.(1) 防止橋接、短路及虛焊等景象的出現，減少印制板的返修率，提高焊點的質量。(2) 印制板板面部分被阻焊劑覆蓋，焊接時遭到的熱沖擊小，降低了印制板的溫度，使板面不易起泡、分層，同時也起到維護元器件和集成電路的作用。(3) 除了焊盤外，其他部位均不上錫，這樣可以節(jié)約大量的焊料。 (4) 運用帶有顏色的阻焊劑，可使印制板的板面顯得整潔美觀。1. 阻焊劑的作用焊接資料4.2. 阻焊劑按成膜方法，分為熱固性和光固性兩大類，即所用的成膜資料是加熱固化還是光照固化。 目前熱固化阻焊劑被逐漸淘汰，光固化阻焊劑被大量采用。 熱固化阻焊劑具有價錢

11、廉價、黏接強度高的優(yōu)點，但也具有加熱溫度高，時間長，印制板容易變形，能源耗費大，不能實現延續(xù)化消費等缺陷。2. 阻焊劑的分類焊接資料4.2. 光固化阻焊劑在高壓汞燈下照射23分鐘即可固化，因此可節(jié)約大量能源，提高消費效率，便于自動化消費。焊 接工具焊 接資料焊接資料4.2.焊接要求 1. 必需具有充分的可焊性2. 焊件外表必需堅持清潔 3. 運用適宜的助焊劑，焊點外表要光滑、清潔4. 焊接時溫度要適當，加熱均勻5. 焊接時間適當6. 焊點要有足夠的機械強度7. 焊接必需可靠，保證導電性能 焊接資料4.2.質量好的焊點 焊點光亮，對稱、均勻且與焊盤大小比例適宜；無焊劑殘留物。手工焊接焊點質量分析

12、與規(guī)范焊接資料4.2.一、浸焊 浸焊是將裝好元器件的印制板在熔化的錫鍋內進展浸錫，一次完成印制線路板上眾多焊接點的焊接方法。要求先將印制板安裝在具有振動頭的公用設備上，然后再進入焊料中。 此法在焊接雙面印制電路板時，能使焊料浸潤到焊點的金屬化孔中，使焊接更加結實，并可振動掉多余焊料，焊接效果較好。 電子工業(yè)中的焊接4.3.需求留意的是: 錫鍋浸焊，要及時清理掉錫鍋內熔融焊料外表構成的氧化膜、雜質和焊渣。 焊料與印制板之間大面積接觸，時間長，溫度高，容易損壞元器件，還容易使印制板變形。通常，很少采用機器浸焊。 對于小體積的印制板假設要求不高時，可采用手工浸焊較為方便。電子工業(yè)中的焊接4.3.二、

13、波峰焊接技術 先進的有利于實現全自動化消費流水線的焊接方式，它適用于種類根本固定、產量較大、質量要求較高的產品;大、中型電子產品消費廠家在工業(yè)消費中所采用,特別是在家電消費廠家。波峰焊接分為兩種：一種是一次焊接工藝；另一種是兩次焊接工藝。電子工業(yè)中的焊接4.3. 在預焊過程中，將元件固定在印制板上，然后用刀切除多余的引線頭(稱為砍頭)，這樣從根本上處理了一次焊接中元器件容易歪斜和彈離景象。在一臺設備上能完成二次焊接工序全部動作，故又稱為順序焊接系統(tǒng)。 波峰焊接的主要設備是波峰焊機。兩者主要的區(qū)別在于兩次焊接中有一個預焊工序。電子工業(yè)中的焊接4.3. 傳送安裝、涂助焊劑安裝、預熱器、錫波噴嘴、錫

14、缸、冷卻風扇等組成。 波峰焊原理 1. 波峰焊機的組成及原理電子工業(yè)中的焊接4.3.2.波峰焊接的過程波峰焊根本工藝流程 電子工業(yè)中的焊接4.3.三、再流焊接技術 再流焊(亦稱回流焊)，是預先在PCB焊接部位(焊盤)施放適量和適當方式的焊料，然后貼放外表組裝元器件，經固化(在采用焊膏時)后，再利用外部熱源，使焊料再次流動，以到達焊接目的的一種成組或逐點焊接工藝。電子工業(yè)中的焊接4.3.與波峰焊接相比，再流焊接技術具有以下特征:(1) 元器件遭到的熱沖擊小。(2) 僅在需求部位施放焊料，能控制焊料施放量，能防止橋接等的產生。(3) 當元器件貼放位置有一定偏離時，由于熔融焊料外表張力的作用，只需焊

15、料施放位置正確，就能自動校正偏離，使元器件固定在正常位置。(4) 采用部分加熱熱源，可在同一基板上，采用不同焊接工藝進展焊接。(5) 焊料中普通不會混入不純物。電子工業(yè)中的焊接4.3.四、高頻加熱焊 利用高頻感應電流，在變壓器次級回路將被焊的金屬進展加熱焊接的方法。高頻加熱焊安裝是由與被焊件外形根本順應的感應線圈和高頻電流發(fā)生器組成。五、脈沖加熱焊 以脈沖電流的方式經過加熱器在很短的時間內給焊點施加熱量完成焊接的。電子工業(yè)中的焊接4.3. 外表組裝技術(Surface Mount Technology, SMT)是現代電子產品先進制造技術的重要組成部分。 其技術內容包括外表組裝元器件、組裝基板

16、、組裝資料、組裝工藝、組裝設計、組裝測試與檢測技術、組裝及其測試和檢測設備等; 是一項綜合性工程科學技術; 在興隆國家SMT已部分或完全取代了傳統(tǒng)的通孔插焊技術。外表組裝技術4.4.SMT的本質 是指將片式化、微型化的無引線或短引線外表組裝元件/器件(簡稱SMC/SMD)直接貼、焊到印制電路板(PCB)外表或其他基板的外表上的一種電子組裝技術。外表組裝技術4.4.一、SMT的特點 與通孔插裝技術(Through Hole Packaging Technology, THT)比較，SMT的特點：1. 組裝密度高，體積小，分量輕 2. 電性能優(yōu)良3. 可靠性高，抗振性能強4. 消費效率高，易于實現

17、自動化5. 本錢降低外表組裝技術4.4.SMT技術也尚有一些待提高和處理的問題: SMC/SMD的種類、規(guī)格至今還不齊全，有些產量不大，故價錢比通孔插裝元器件要高； 在國際上，目前尚無SMC/SMD的一致規(guī)范;受熱后由于元器件與基板的熱膨脹系數(CTE)不一致，易引起焊處開裂；單位面積功能強，功率密度大，導致散熱問題復雜； PCB布線密，間距小，易呵斥信號交叉耦合; 塑封器件的吸潮問題。 SMT工藝外表組裝技術4.4.二、SMT組裝方式與組裝工藝流程 大體上可將SMA分成單面混裝、雙面混裝和全外表組裝三種類型共六種組裝方式 根據組裝產品的詳細要求和組裝設備的條件選擇適宜的組裝方式，是高效、低本

18、錢組裝消費的根底，也是SMT工藝設計的主要內容。 1. SMT組裝方式外表組裝技術4.4. 不同的組裝方式有不同的工藝流程，同一組裝方式也可以有不同的工藝流程，這主要取決于所用元器件的類型、SMA的組裝質量要求、組裝設備和組裝消費線的條件以及組裝消費的實踐條件等。 2. 組裝工藝流程外表組裝技術4.4. 1) 單面混合組裝工藝流程 單面混合組裝方式有兩種類型的工藝流程：一種采用SMC/SMD先貼法；另一種采用SMC/SMD后貼法。外表組裝技術4.4.這兩種工藝流程中都采用了波峰焊接工藝。外表組裝技術4.4. 粘接劑涂敷容易，操作簡單; 但需留下插裝THC時彎曲引線的操作空間，因此組裝密度較低; 插裝THC時容易碰到已貼裝好的SMD，引起SMD損壞或受機械振動零落。 為了防止這種景象，粘接劑應具有較高的粘接強度，以耐機械沖擊。 SMC/SMD先貼法的工藝持點:外表組裝技術4.4.2) 雙面混合組裝工藝流程 (略)。3) 全外表組裝工藝流程外表組裝技術4.4. 以上引見了幾種典型的外表組裝工藝流程, 在實踐組裝中必需根據S