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SMT基礎(chǔ)培訓(xùn)資料

SMT(SurfaceMountTechnology)的英文縮寫(xiě),中文意思是表面貼裝技術(shù)

。是新一代電子組裝技術(shù),它將傳統(tǒng)的電子元器件壓縮成為體積只有幾十分之一的器件。SMT的含義

SMT的特點(diǎn)SurfacemountThrough-hole高密度高可靠小型化低成本生產(chǎn)的自動(dòng)化

印刷貼片光學(xué)檢測(cè)回流焊

錫膏的主要成分:成分焊料合金粉末助焊劑主要材料作用

Sn/PbSn/Ag/CU

活化劑增粘劑溶劑搖溶性附加劑零件與焊盤(pán)的連接松香,甘油硬脂酸脂鹽酸,聯(lián)氨,三乙醇酸

金屬表面的凈化松香,松香脂,聚丁烯凈化金屬表面,與零件保持粘性丙三醇,乙二醇對(duì)焊膏特性的適應(yīng)性Castor石臘(臘乳化液)軟膏基劑防離散,塌邊等焊接不良

1.錫膏保存在1--10℃冰箱中期限6個(gè)月。

2.錫膏依流水編號(hào)先進(jìn)先出。3.錫膏回溫4H以上才可以使用。4.使用前攪拌5分鐘,打開(kāi)錫膏12H內(nèi)使用完畢。5.24H未使用完須放回冰箱,并做好標(biāo)識(shí),再次剩余的應(yīng)做報(bào)廢處理。錫膏的管控

StencilPCBStencil的梯形開(kāi)口PCBStencilStencil的刀鋒形開(kāi)口激光切割鋼網(wǎng)和電鑄成行鋼網(wǎng)化學(xué)蝕刻鋼網(wǎng)Stencil(又叫鋼網(wǎng)):

鋼網(wǎng)(Stencil)制造技術(shù)模板制造技術(shù)

化學(xué)蝕刻模板電鑄成行模板激光切割模板簡(jiǎn)介優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)在金屬箔上涂抗蝕保護(hù)劑用銷(xiāo)釘定位感光工具將圖形曝光在金屬箔兩面,然后使用雙面工藝同時(shí)從兩面腐蝕金屬箔通過(guò)在一個(gè)要形成開(kāi)孔的基板上顯影刻膠,然后逐個(gè)原子,逐層地在光刻膠周?chē)婂兂瞿0逯苯訌目蛻?hù)的原始Gerber數(shù)據(jù)產(chǎn)生,在作必要修改后傳送到激光機(jī),由激光光束進(jìn)行切割成本最低周轉(zhuǎn)最快形成刀鋒或沙漏形狀下錫效果不好提供完美的工藝定位沒(méi)有幾何形狀的限制改進(jìn)錫膏的釋放要涉及一個(gè)感光工具電鍍工藝不均勻失去密封效果密封塊可能會(huì)去掉

錯(cuò)誤減少消除位置不正機(jī)會(huì)激光光束產(chǎn)生金屬熔渣造成孔壁粗糙

鋼網(wǎng)(Stencil)材料性能的比較:性能抗拉強(qiáng)度耐化學(xué)性吸水率網(wǎng)目范圍尺寸穩(wěn)定性耐磨性能彈性及延伸率連續(xù)印次數(shù)破壞點(diǎn)延伸率油量控制纖維粗細(xì)價(jià)格不銹鋼尼龍聚脂材質(zhì)極高極好不吸水30-500極佳差(0.1%)2萬(wàn)40-60%差細(xì)高中等好24%16-400差中等極佳(4%)4萬(wàn)20-24%好較粗低高好0.4%60-390中等中等佳(2%)4萬(wàn)10-14%好粗中極佳

表面貼裝對(duì)零件的要求:元件的形狀適合于自動(dòng)化表面貼裝尺寸,形狀在標(biāo)準(zhǔn)化后具有互換性有良好的尺寸精度適應(yīng)于流水或非流水作業(yè)有一定的機(jī)械強(qiáng)度可承受有機(jī)溶液的洗滌可執(zhí)行零散包裝又適應(yīng)編帶包裝具有電性能以及機(jī)械性能的互換性耐焊接熱應(yīng)符合相應(yīng)的規(guī)定

表面貼裝元件的種類(lèi)

有源元件(陶瓷封裝)無(wú)源元件單片陶瓷電容鉭電容厚膜電阻器薄膜電阻器軸式電阻器CLCC(ceramicleadedchipcarrier)陶瓷密封帶引線(xiàn)芯片載體DIP(dual-in-linepackage)雙列直插封裝

SOP(smalloutlinepackage)小尺寸封裝QFP(quadflatpackage)四面引線(xiàn)扁平封裝BGA(ballgridarray)球柵陣列SMC泛指無(wú)源表面安裝元件總稱(chēng)SMD泛指有源表面安裝元件

阻容元件識(shí)別方法公英制換算1英寸=2.54mmChip阻容元件IC集成電路英制名稱(chēng)公制mm英制名稱(chēng)公制mm120608050603040202013.2×1.650302520121.270.80.650.50.32.0×1.251.6×0.81.0×0.50.6×0.3

IC第一腳的的辨認(rèn)方法OB36HC081132412廠標(biāo)型號(hào)OB36HC081132412廠標(biāo)型號(hào)OB36HC081132412廠標(biāo)型號(hào)T93151—1HC02A1132412廠標(biāo)型號(hào)①I(mǎi)C有缺口標(biāo)志②以圓點(diǎn)作標(biāo)識(shí)③以橫杠作標(biāo)識(shí)④以文字作標(biāo)識(shí)(正看IC下排引腳的左邊第一個(gè)腳為“1”)

來(lái)料檢測(cè)貼片機(jī)的介紹拱架型元件送料器、基板(PCB)是固定的,貼片頭(安裝多個(gè)真空吸料嘴)在送料器與基板之間來(lái)回移動(dòng),將元件從送料器取出,經(jīng)過(guò)對(duì)元件位置與方向的調(diào)整,然后貼放于基板上。由于貼片頭是安裝于拱架型的X/Y坐標(biāo)移動(dòng)橫梁上,所以得名。優(yōu)勢(shì):系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,可實(shí)現(xiàn)高精度,適于各種大小、形狀的元件,甚至異型元件,送料器有帶狀、管狀、托盤(pán)形式。適于中小批量生產(chǎn),也可多臺(tái)機(jī)組合用于大批量生產(chǎn)。

缺點(diǎn):貼片頭來(lái)回移動(dòng)的距離長(zhǎng),所以速度受到限制?;亓骱傅姆绞剑杭t外線(xiàn)焊接紅外+熱風(fēng)(組合)氣相焊(VPS)熱風(fēng)焊接(常用)熱型芯板(很少采用)

基本回流工藝TemperatureTime(BGABottom)1-3℃/Sec200℃Peak225℃±5℃60-90Sec140-170℃

60-120Sec

PreheatDryoutReflowcooling熱風(fēng)回流焊過(guò)程中,焊膏需經(jīng)過(guò)以下幾個(gè)階段,溶劑揮發(fā);焊劑清除焊件表面的氧化物;焊膏的熔融、再流動(dòng)以及焊膏的冷卻、凝固。

工藝分區(qū)(一)預(yù)熱區(qū)目的:使PCB和元器件預(yù)熱,達(dá)到平衡,同時(shí)除去焊膏中的水份、溶劑,以防焊膏發(fā)生塌落和焊料飛濺。要保證升溫比較緩慢,溶劑揮發(fā)。較溫和,對(duì)元器件的熱沖擊盡可能小,升溫過(guò)快會(huì)造成對(duì)元器件的傷害,如會(huì)引起多層陶瓷電容器開(kāi)裂。同時(shí)還會(huì)造成焊料飛濺,使在整個(gè)PCB的非焊接區(qū)域形成焊料球以及焊料不足的焊點(diǎn)。

工藝分區(qū)目的:焊膏中的焊料使金粉開(kāi)始熔化,再次呈流動(dòng)狀態(tài),替代液態(tài)焊劑潤(rùn)濕焊盤(pán)和元器件,這種潤(rùn)濕作用導(dǎo)致焊料進(jìn)一步擴(kuò)展,對(duì)大多數(shù)焊料潤(rùn)濕時(shí)間為60~90秒。再流焊的溫度要高于焊膏的熔點(diǎn)溫度,一般要超過(guò)熔點(diǎn)溫度20度才能保證再流焊的質(zhì)量。(四)冷卻區(qū)

焊料隨溫度的降低而凝固,使元器件與焊膏形成良好的電接觸,冷卻速度要求小于5度/秒。(三)回流區(qū)

常見(jiàn)焊接缺陷及解決措施錫球/錫珠

回流焊接中出的錫球,常常藏于矩形片式元件兩端之間的側(cè)面或細(xì)距引腳之間。在元件貼裝過(guò)程中,焊膏被置于片式元件的引腳與焊盤(pán)之間,隨著印制板過(guò)回焊爐,焊膏熔化變成液體,如果與焊盤(pán)和器件引腳等潤(rùn)濕不良,液態(tài)焊錫會(huì)因收縮而使焊縫填充不充分,所有焊料顆粒不能聚合成一個(gè)焊點(diǎn)。部分液態(tài)焊錫會(huì)從焊縫流出,形成錫球。因此,焊錫與焊盤(pán)和器件引腳潤(rùn)濕性差是導(dǎo)致錫球形成的根本原因。

原因分析與控制方法a)回流溫度曲線(xiàn)設(shè)置不當(dāng)。焊膏的回流是溫度與時(shí)間的函數(shù),如果未到達(dá)足夠的溫度或時(shí)間,焊膏就不會(huì)回流。預(yù)熱區(qū)溫度上升速度過(guò)快,達(dá)到平頂溫度的時(shí)間過(guò)短,使焊膏內(nèi)部的水分、溶劑未完全揮發(fā)出來(lái),到達(dá)回流焊溫區(qū)時(shí),引起水分、溶劑沸騰,濺出焊錫球。實(shí)踐證明,將預(yù)熱區(qū)溫度的上升速度控制在1~4°C/s是較理想的。

b)如果總在同一位置上出現(xiàn)焊球,就有必要檢查金屬板設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。模板開(kāi)口尺寸腐蝕精度達(dá)不到要求,對(duì)于焊盤(pán)大小偏大,以及表面材質(zhì)較軟(如銅模板),造成漏印焊膏的外形輪廓不清晰,互相橋連,這種情況多出現(xiàn)在對(duì)細(xì)間距器件的焊盤(pán)漏印時(shí),回流焊后必然造成引腳間大量錫珠的產(chǎn)生。因此,應(yīng)針對(duì)焊盤(pán)圖形的不同形狀和中心距,選擇適宜的模板材料及模板制作工藝來(lái)保證焊膏印刷質(zhì)量。

常見(jiàn)焊接缺陷及解決措施立碑(曼哈頓現(xiàn)象)矩形片式元件的一端焊接在焊盤(pán)上,而另一端則翹立,這種現(xiàn)象就稱(chēng)為曼哈頓現(xiàn)象。引起該種現(xiàn)象主要原因是元件兩端受熱不均勻,焊膏熔化有先后所致。

立碑原理示意圖

如何造成元件兩端熱不均勻:a)有缺陷的元件排列方向設(shè)計(jì)。片式矩形元件的一個(gè)端頭先通過(guò)再流焊限線(xiàn),焊膏先熔化,完全浸潤(rùn)元件的金屬表面,具有液態(tài)表面張力;而另一端未達(dá)到183°C,焊膏未熔化,只有焊劑的粘接力,該力遠(yuǎn)小于再流焊焊膏的表面張力,因而,使未熔化端的元件端頭向上直立。因此,保持元件兩端同時(shí)進(jìn)入再流焊限線(xiàn),使兩端焊盤(pán)上的焊膏同時(shí)熔化,形成均衡的液態(tài)表面張力,保持元件位置不變。b)

焊盤(pán)設(shè)計(jì)質(zhì)量的影響。

若片式元件的一對(duì)焊盤(pán)大小不同或不對(duì)稱(chēng),也會(huì)引起漏印的焊膏量不一致,小焊盤(pán)對(duì)溫度響應(yīng)快,其上的焊膏易熔化,大焊盤(pán)則相反,所以,當(dāng)小焊盤(pán)上的焊膏熔化后,在焊膏表面張力作用下,將元件拉直豎起。焊盤(pán)的寬度或間隙過(guò)大,也都可能出現(xiàn)立片現(xiàn)象。嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行焊盤(pán)設(shè)計(jì)是解決該缺陷的先決條件。

常見(jiàn)焊接缺陷及解決措施細(xì)間距引腳短路導(dǎo)致細(xì)間距元器件引腳短路缺陷的主要因素有:

a)漏印的焊膏成型不佳;

b)印制板上有缺陷的細(xì)間距引線(xiàn)制作;

c)不恰當(dāng)?shù)幕亓骱笢囟惹€(xiàn)設(shè)置等。

因而,應(yīng)從模板的制作、絲印工藝、回流焊工藝等關(guān)鍵工序的質(zhì)量控制入手,盡可能避免短路隱患。

自動(dòng)光學(xué)檢查(AOI,AutomatedOpticalInspection)運(yùn)用高速高精度視覺(jué)處理技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)PCB板上各種不同帖裝錯(cuò)誤及焊接缺陷.PCB板的范圍可從細(xì)間距高密度板到低密度大尺寸板,并可提供在線(xiàn)檢測(cè)方案,以提高生產(chǎn)效率,及焊接質(zhì)量.通過(guò)使用AOI作為減少缺陷的工具,在裝配工藝過(guò)程的早期查找和消除錯(cuò)誤,以實(shí)現(xiàn)良好的過(guò)程控制.早期發(fā)現(xiàn)缺陷將避免將壞板送到隨后的裝配階段,AOI將減少修理成本將避免報(bào)廢不可修理的電路板.

主要特點(diǎn)1)高速檢測(cè)系統(tǒng)與PCB板帖裝密度無(wú)關(guān)2)快速便捷的編程系統(tǒng)圖形界面下進(jìn)行運(yùn)用帖裝數(shù)據(jù)自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測(cè)運(yùn)用元件數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢測(cè)數(shù)據(jù)的快速編輯4)根據(jù)被檢測(cè)元件位置的瞬間變化進(jìn)行檢測(cè)窗口的自動(dòng)化校正,達(dá)到高精度檢測(cè)5)通過(guò)用墨水直接標(biāo)記于PCB板上或在操作顯示器上用圖形錯(cuò)誤表示來(lái)進(jìn)行檢測(cè)電的核對(duì)3)運(yùn)用豐富的專(zhuān)用多功能檢測(cè)算法和二元或灰度水平光學(xué)成像處理技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)

AOI檢

什么是波峰焊

波峰焊是將熔融的液態(tài)焊料﹐借助泵的作用﹐在焊料槽液面形成特定形狀的焊料波﹐插裝了元器件的PCB置與傳送鏈上﹐經(jīng)過(guò)某一特定的角度以及一定的浸入深度穿過(guò)焊料波峰而實(shí)現(xiàn)焊點(diǎn)焊接的過(guò)程。泵

移動(dòng)方向

焊料

波峰焊的預(yù)熱方法1﹐空氣對(duì)流加熱(常用)2﹐紅外加熱器加熱3﹐熱空氣和輻射相結(jié)合的方法加熱

波峰焊的工作流程裝板涂布焊劑

預(yù)熱

焊接

熱風(fēng)刀

冷卻

卸板

焊點(diǎn)成型沿深板焊料AB1B2vvPCB離開(kāi)焊料波時(shí)﹐分離點(diǎn)位與B1和B2之間的某個(gè)地方﹐分離后形成焊點(diǎn)當(dāng)PCB進(jìn)入波峰面前端(A)時(shí)﹐基板與引腳被加熱﹐并在未離開(kāi)波峰面(B)之前﹐整個(gè)PCB浸在焊料中﹐即被焊料所橋聯(lián)﹐但在離開(kāi)波峰尾端的瞬間﹐少量的焊料由于潤(rùn)濕力的作用﹐粘附在焊盤(pán)上﹐并由于表面張力的原因﹐會(huì)出現(xiàn)以引線(xiàn)為中心收縮至最小狀態(tài)﹐此時(shí)焊料與焊盤(pán)之間的潤(rùn)濕力大于兩焊盤(pán)之間的焊料的內(nèi)聚力。因此會(huì)形成飽滿(mǎn)﹐圓整的焊點(diǎn)﹐離開(kāi)波峰尾部的多余焊料﹐由于重力的原因﹐回落到錫鍋中

波峰焊工藝曲線(xiàn)解析預(yù)熱開(kāi)始與焊料接觸達(dá)到潤(rùn)濕與焊料脫離焊料開(kāi)始凝固凝固結(jié)束預(yù)熱時(shí)間潤(rùn)濕時(shí)間停留/焊接時(shí)間冷卻時(shí)間工藝時(shí)間

波峰焊工藝曲線(xiàn)解析

1﹐潤(rùn)濕時(shí)間指焊點(diǎn)與焊料相接觸后潤(rùn)濕開(kāi)始的時(shí)間2﹐停留時(shí)間

PCB上某一個(gè)焊點(diǎn)從接觸波峰面到離開(kāi)波峰面的時(shí)間停留/焊接時(shí)間的計(jì)算方式是﹕

停留/焊接時(shí)間=波峰寬/速度3﹐預(yù)熱溫度預(yù)熱溫度是指PCB與波峰面接觸前達(dá)到的溫度(見(jiàn)右表)4﹐焊接溫度焊接溫度是非常重要的焊接參數(shù)﹐通常高于焊料熔點(diǎn)(183°C)50°C~60°C大多數(shù)情況是指焊錫爐的溫度實(shí)際運(yùn)行時(shí)﹐所焊接的PCB

焊點(diǎn)溫度要低于爐溫﹐這是因?yàn)镻CB吸熱的結(jié)果

波峰焊工藝參數(shù)調(diào)節(jié)

1﹐波峰高度波峰高度是指波峰焊接中的PCB吃錫高度。其數(shù)值通常控制在PCB板厚度的1/2~2/3,過(guò)大會(huì)導(dǎo)致熔融的焊料流到PCB的表面﹐形成“橋連”2﹐傳送傾角波峰焊機(jī)在安裝時(shí)除了使機(jī)器水平外﹐還應(yīng)調(diào)節(jié)傳送裝置的傾角﹐通過(guò)傾角的調(diào)節(jié)﹐可以調(diào)控PCB與波峰面的焊接時(shí)間﹐適當(dāng)?shù)膬A角﹐會(huì)有助于焊料液與PCB更快的剝離﹐使之返回錫鍋內(nèi)3﹐熱風(fēng)刀所謂熱風(fēng)刀﹐是PCB剛離開(kāi)焊接波峰后﹐在PCB的下方放置一個(gè)窄長(zhǎng)的帶開(kāi)口的“腔體”﹐窄長(zhǎng)的腔體能吹出熱氣流﹐尤如刀狀﹐故稱(chēng)“熱風(fēng)刀”4﹐焊料純度的影響波峰焊接過(guò)程中﹐焊料的雜質(zhì)主要是來(lái)源于PCB上焊盤(pán)的銅浸析﹐過(guò)量的銅會(huì)導(dǎo)致焊接缺陷增多5﹐助焊劑6﹐工藝參數(shù)的協(xié)調(diào)波峰焊機(jī)的工藝參數(shù)帶速﹐預(yù)熱時(shí)間﹐焊接時(shí)間和傾角之間需要互相協(xié)調(diào)﹐

反復(fù)調(diào)整。

波峰焊接缺陷分析

1.沾錫不良這種情況是不可接受的缺點(diǎn),在焊點(diǎn)上只有部分沾錫.分析其原因及改善方式如下:

1-1.外界的污染物如油,脂,臘等,此類(lèi)污染物通??捎萌軇┣逑?此類(lèi)油污有時(shí)是在印刷防焊劑時(shí)沾上的.

1-2.硅油通常用于脫模及潤(rùn)滑之用,通常會(huì)在基板及零件腳上發(fā)現(xiàn),而硅油不易清理,因之使用它要非常小心尤其是當(dāng)它做抗氧化油常會(huì)發(fā)生問(wèn)題,因它會(huì)蒸發(fā)沾在基板上而造成沾錫不良.

1-3.常因貯存狀況不良或基板制程上的問(wèn)題發(fā)生氧化,而助焊劑無(wú)法去除時(shí)會(huì)造成沾錫不良,過(guò)二次錫或可解決此問(wèn)題.

1-4.沾助焊劑方式不正確,造成原因?yàn)榘l(fā)泡氣壓不穩(wěn)定或不足,致使泡沫高度不穩(wěn)或不均勻而使基板部分沒(méi)有沾到助焊劑.

1-5.吃錫時(shí)間不足或錫溫不足會(huì)造成沾錫不良,因?yàn)槿坼a需要足夠的溫度及時(shí)間,通常焊錫溫度應(yīng)高于熔點(diǎn)溫度50℃至80℃之間,沾錫總時(shí)間約3秒.調(diào)整錫膏粘度。問(wèn)題原因?qū)Σ?/p>

波峰焊接缺陷分析

2.局部沾錫不良

此一情形與沾錫不良相似,不同的是局部沾錫不良不會(huì)露出銅箔面,只有薄薄的一層錫無(wú)法形成飽滿(mǎn)的焊點(diǎn).

問(wèn)題原因?qū)Σ?/p>

3.冷焊或焊點(diǎn)不亮焊點(diǎn)看似碎裂,不平,大部分原因是零件在焊錫正要冷卻形成焊點(diǎn)時(shí)振動(dòng)而造成,注意錫爐輸送是否有異常振動(dòng).

4.焊點(diǎn)破裂此一情形通常是焊錫,基板,導(dǎo)通孔,及零件腳之間膨脹系數(shù),未配合而造成,應(yīng)在基板材質(zhì),零件材料及設(shè)計(jì)上去改善.

波峰焊接缺陷分析

5.焊點(diǎn)錫量太大

通常在評(píng)定一個(gè)焊點(diǎn),希望能又大又圓又胖的焊點(diǎn),但事實(shí)上過(guò)大的焊點(diǎn)對(duì)導(dǎo)電性及抗拉強(qiáng)度未必有所幫助.

5-1.錫爐輸送角度不正確會(huì)造成焊點(diǎn)過(guò)大,傾斜角度由1到7度依基板設(shè)計(jì)方式調(diào)整,一般角度約3.5度角,角度越大沾錫越薄角度越小沾錫越厚.

5-2.提高錫槽溫度,加長(zhǎng)焊錫時(shí)間,使多余的錫再回流到錫槽.

5-3.提高預(yù)熱溫度,可減少基板沾錫所需熱量,曾加助焊效果.

5-4.改變助焊劑比重,略為降低助焊劑比重,通常比重越高吃錫越厚也越易短路,比重越低吃錫越薄但越易造成錫橋,錫尖.

問(wèn)題原因?qū)Σ?/p>

波峰焊接缺陷分析

6.錫尖(冰柱)此一問(wèn)題通常發(fā)生在DIP或WIVE的焊接制程上,在零件腳頂端或焊點(diǎn)上發(fā)現(xiàn)有冰尖般的錫.

6-1.基板的可焊性差,此一問(wèn)題通常伴隨著沾錫不良,此問(wèn)題應(yīng)由基板可焊性去探討,可試由提升助焊劑比重來(lái)改善.

6-2.基板上金道(PAD)面積過(guò)大,可用綠(防焊)漆線(xiàn)將金道分隔來(lái)改善,原則上用綠(防焊)漆線(xiàn)在大金道面分隔成5mm乘10mm區(qū)塊.

6-3.錫槽溫度不足沾錫時(shí)間太短,可用提高錫槽溫度加長(zhǎng)焊錫時(shí)間,使多余的錫再回流到錫槽來(lái)改善.

6-4.出波峰后之冷卻風(fēng)流角度不對(duì),不可朝錫槽方向吹,會(huì)造成錫點(diǎn)急速,多余焊錫無(wú)法受重力與內(nèi)聚力拉回錫槽.

6-5.手焊時(shí)產(chǎn)生錫尖,通常為烙鐵溫度太低,致焊錫溫度不足無(wú)法立即因內(nèi)聚力回縮形成焊點(diǎn),改用較大瓦特?cái)?shù)烙鐵,加長(zhǎng)烙鐵在被焊對(duì)象的預(yù)熱時(shí)間.

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