焊接基礎(chǔ)知識(shí)

焊接基礎(chǔ)知識(shí)第1頁(yè)，共30頁(yè)。連接兩種或兩種以上金屬面的金屬填料，其熔化溫度低于450℃,并能潤(rùn)濕母材金屬。這種填料與母材金屬表面

原子間的相互潤(rùn)濕作用，在低于母材金屬熔點(diǎn)的溫度下

把兩種金屬連接到一起，這個(gè)過程稱為軟釬焊。軟釬焊第2頁(yè)，共30頁(yè)。金屬熔點(diǎn)在450℃以上的稱為硬焊料，金屬熔點(diǎn)在

450℃以下的稱為軟焊料。軟釬焊料合金常用的是錫、鉛及其合金。錫是

銀白色有光澤的金屬，錫耐氧化性能好，暴露在

空氣中時(shí)仍保持其光澤，且延展性好。錫是一種

質(zhì)軟、第熔點(diǎn)金屬，相變點(diǎn)為132℃,低于這個(gè)溫度

時(shí)變成粉末狀的灰白色錫，通常稱為α錫，當(dāng)溫度高于

132℃時(shí)變成白色錫，通常稱為β錫。錫在大氣中耐腐

蝕性好，不失金屬光澤，但不能抗氯、碘、苛性鈉、苛性鉀等物質(zhì)的腐蝕。焊料第3頁(yè)，共30頁(yè)。1導(dǎo)電性好2可得到足夠的機(jī)械強(qiáng)度3助焊劑殘?jiān)梢圆挥们逑?，不影響使?民用產(chǎn)品)4可一次焊接多個(gè)點(diǎn)5象鐵和銅那樣，兩種金屬可連接起來6焊錫來源多，價(jià)格便宜7焊接設(shè)備簡(jiǎn)單，與它有關(guān)的技術(shù)也具備8短時(shí)間就能培養(yǎng)出熟練的人員9操作溫度低、簡(jiǎn)單10不會(huì)出現(xiàn)大的災(zāi)害錫焊料的特點(diǎn)第4頁(yè)，共30頁(yè)。釬料中雜質(zhì)對(duì)錫鉛合金的影響鋅

(Zn)

含量達(dá)0.001%左右就會(huì)表現(xiàn)出來，如達(dá)到0.01%,就會(huì)對(duì)焊點(diǎn)外觀、焊料流動(dòng)性及潤(rùn)濕性造成不良影響，如生產(chǎn)

采用波峰焊接工藝，這就是最忌諱的雜質(zhì)之一。鋁

(Al)

含量達(dá)0.001%左右時(shí)，就會(huì)明顯地造成焊料流動(dòng)

性及潤(rùn)濕性造成不良影響，如生產(chǎn)采用波峰焊接工藝，

這就是最忌諱的雜質(zhì)之一。鎘

(Cd)

降低釬料的熔點(diǎn)，并使釬料晶粒變得粗大而失去光

澤，含量超過0.001%,就會(huì)使流動(dòng)性降低，釬料變脆。第5頁(yè)，共30頁(yè)。鉍

(Bi)

可使釬料熔點(diǎn)下降，變脆。砷

(As)

即使含量很少，也會(huì)影響焊點(diǎn)外觀，使硬度和脆性增大，但流動(dòng)性卻略有提高。鐵

(Fe)

熔點(diǎn)增高，不易操作，是釬料帶磁性。銅

(Cu)

熔點(diǎn)增高，增大結(jié)合強(qiáng)度。釬料中雜質(zhì)對(duì)錫鉛合金的影響第6頁(yè)，共30頁(yè)?；厥这F料在工業(yè)上，往往對(duì)一些廢料進(jìn)行回收或精煉后重新出售。由于精煉的費(fèi)用高，因此對(duì)象僅含銅、鋅和鐵這類雜質(zhì)的低品

位廢料，

一般采取向回收廢料中添加新的原生金屬，以使其

雜質(zhì)含量降低到釬料污染允許水平之下。在重要的產(chǎn)品應(yīng)用中不鼓勵(lì)采用回收利用的釬料，因此在

自動(dòng)化大生產(chǎn)中，釬料的不可預(yù)見的雜質(zhì)會(huì)使釬料性能增

加不可預(yù)測(cè)的變化因素，就有可能產(chǎn)生嚴(yán)重的問題。釬料的品位第7頁(yè)，共30頁(yè)。釬料的品位原生釬料原生釬料利用從礦石中提煉的錫和鉛配制成的釬

料。原生級(jí)釬料是電子工業(yè)生產(chǎn)中非常標(biāo)準(zhǔn)的材

料，特別是在大量生產(chǎn)的自動(dòng)化軟釬料的情況下，這種品級(jí)釬料雜質(zhì)含量的一致性相對(duì)來說是可以

預(yù)測(cè)的，因而是能足以防止由于采用回收利用的

釬料而產(chǎn)生的潛在危害。第8頁(yè)，共30頁(yè)。被焊對(duì)象焊錫絲直徑/mm1印制板焊接點(diǎn)0.8~1.22小型端子與導(dǎo)線焊接1.0~1.23大型端子與導(dǎo)線焊接1.2~2.0焊錫絲焊錫絲的芯里灌注了助焊劑，灌注一般的稱單絲焊料，灌注兩股的

是雙芯焊料，最多是三股。焊錫絲的選擇見表第9頁(yè)，共30頁(yè)?！?/p>

除去氧化膜●

金屬表面大多覆蓋氧化膜，很少有金屬以表面非氧化狀態(tài)存在，為使焊錫

在母材表面充分?jǐn)U散有必要除去氧化膜?！?/p>

為此，需要使用Flux。Flux的主要作用是使母材表面的氧化膜發(fā)生化學(xué)反

應(yīng)溶解?！?/p>

Flux

除去氧化膜的原理，因母材種類及Flux種類不同而不同。下面簡(jiǎn)單

介紹一下松脂除去氧化膜的原理。●

松脂的主要成份是松香酸，這種酸是除去氧化膜的主要化學(xué)成分。,松香酸也稱

作鉀鹽酸，溶點(diǎn)為174℃,當(dāng)溫度達(dá)到或超過300℃

時(shí)，就開始分解與炭

化。冷卻后可再次固化、再次失去活性。松香銅是一種綠色透明的物質(zhì)，容易和焊錫發(fā)生置換促進(jìn)焊錫的潤(rùn)濕過程

。松香酸在常溫時(shí)不和氧化膜Cu2O反

應(yīng)

，

在

溫

度

達(dá)

到1

7

0

℃

時(shí)，

松

香

酸

開

始呈現(xiàn)活性發(fā)生反應(yīng)，除去氧化膜，呈現(xiàn)活性時(shí)的溫度，接近Sn-Pb

焊

錫的溶點(diǎn)，適合做焊接用Flux。助焊劑第10頁(yè)，共30頁(yè)。一滴液體與固體表面接觸后，接觸面自動(dòng)增大的

過程。液體的浸潤(rùn)是由表面張力引起的。當(dāng)熔融

錫-鉛焊料與銅箔表面接觸時(shí)，銅箔的表面張力力

圖使錫鉛焊料鋪張；而錫鉛焊料液滴的表面張力

則使液滴收縮。焊錫充分?jǐn)傞_，與結(jié)合金屬表面

熔為一體的過程叫做"潤(rùn)濕"。浸潤(rùn)第11頁(yè)，共30頁(yè)。潤(rùn)濕角是指金屬表面和熔融焊料交界面與熔融焊料表面在其交點(diǎn)處切線和金屬表面間的夾角用θ表示。

θ角的起始點(diǎn)

應(yīng)是固相(被焊工件)液相(熔融焊料)和空氣的交點(diǎn)，

由

交點(diǎn)做液面的切線，切線內(nèi)液面的夾角為θ角。(b)部分潤(rùn)濕(θ=90°)(a)潤(rùn)濕好(θ<45°)潤(rùn)濕角(c)潤(rùn)濕差(180°>

θ>90°)第12頁(yè)，共30頁(yè)?？山邮艿暮更c(diǎn)必須是當(dāng)焊錫與待焊表面，形成一個(gè)小于或等于90°的連接角時(shí)能明確表現(xiàn)出浸潤(rùn)和

粘附，當(dāng)焊錫的量過多導(dǎo)致蔓延出焊盤或阻焊層

的輪廓時(shí)除外。不潤(rùn)濕，導(dǎo)致焊點(diǎn)形成表面的球狀或珠粒狀物，頗似蠟層面上的水珠。表層凸?fàn)?，無順暢連接的邊

緣。潤(rùn)濕第13頁(yè)，共30頁(yè)。潤(rùn)濕角潤(rùn)

濕

條

件

判

別0°<θ≤30°良好30<θ≤40°好40<θ≤55°可接收55<θ≤70°不良θ>70°差不能接收錫鉛合金焊接潤(rùn)濕角的判定第14頁(yè)，共30頁(yè)。上述情況是針對(duì)鉛錫合金(Sn63/Pb37)

而言，目前無鉛焊接在電子消費(fèi)品的組裝中已經(jīng)越來越廣泛的被應(yīng)用，但必須

指出，由于無鉛焊料的可焊性差，潤(rùn)濕差，焊接溫度高，對(duì)大

部分元器件及焊接設(shè)備留下的溫度空間十分狹窄，無鉛焊點(diǎn)的

形態(tài)(θ角)也將由鉛錫合金時(shí)的15°<0<40°的要求，發(fā)生了較

大的變化。過去被認(rèn)為是不能允許的90°>0>75°潤(rùn)濕角及焊點(diǎn)

灰白、不光亮等焊接缺陷，在無鉛焊接中就可能被認(rèn)為屬于可

接受的。因此，即使在發(fā)起無鉛焊接的美國(guó)，至今還沒有看到無鉛焊接的MIL

軍標(biāo)出現(xiàn)，在航天航空等高可靠性電子設(shè)備中對(duì)無

鉛焊接的應(yīng)用需慎重!第15頁(yè)，共30頁(yè)。最后冷卻凝固形成焊Copper點(diǎn)以63Sn/37Pb

焊料為例,共晶點(diǎn)為183℃焊接后Solder(210-230℃)生成金屬間結(jié)合層：CopperCu?Sn?

和Cu?Sn金屬間結(jié)合層Cu3Sn

和Cu6Sn5金屬間結(jié)合層Cu3Sn

和Cu6Sn5t冶金結(jié)合，形成結(jié)合層放大1,000倍的QFP引腳焊點(diǎn)橫截面圖第16頁(yè)，共30頁(yè)。焊錫狀態(tài)220℃以下20～280℃300℃以上擴(kuò)散不足，焊不上

抗拉強(qiáng)度大生成金屬化合物助焊劑(松香)210℃以上開始分解印制電路板260℃以上焊盤有剝離的危險(xiǎn)烙鐵功率小，則焊接溫度過低，造成焊接強(qiáng)度及外觀質(zhì)量的不合格。不要認(rèn)為烙鐵功率越小，越不會(huì)燙壞元器件。如果

烙鐵的功率太大，則使過多的熱量傳送到被焊工件上面，或致

使PCB的銅箔脫落。電烙鐵第17頁(yè)，共30頁(yè)。焊件及工作性質(zhì)烙鐵頭溫度(室溫220V

電壓)選用電烙鐵一般印制電路板安裝導(dǎo)線20W內(nèi)熱式，30W外熱式，恒溫式集成電路250℃~400℃20W內(nèi)熱式，恒溫式，儲(chǔ)能式焊片、電位器、2～8W電阻、

大功率管350℃~450℃35～50W內(nèi)熱式，調(diào)溫式

50～75W外熱式8W以上大電阻2A以上導(dǎo)線較

大元器件400℃~550℃100W內(nèi)熱式，150～200W

外熱式金屬板等500℃~630℃300W以上外熱式或火焰錫焊維修、調(diào)試一般電子產(chǎn)品20W內(nèi)熱式，恒溫式，感

應(yīng)式，儲(chǔ)能式，兩用式電烙鐵第18頁(yè)，共30頁(yè)。觀察現(xiàn)象煙細(xì)長(zhǎng)，持續(xù)

時(shí)間長(zhǎng)，>20s煙稍大，持

續(xù)時(shí)間約10～15s煙大，持續(xù)時(shí)間

短約7～8s煙很大，持

續(xù)時(shí)間短約3～5s估計(jì)溫度<200℃230

℃250℃300℃~350℃>350℃焊接達(dá)不到焊接

溫度PCB及小型

焊點(diǎn)導(dǎo)線焊接，較大

焊點(diǎn)等粗導(dǎo)線，大

焊點(diǎn)觀察法估計(jì)電烙鐵的溫度第19頁(yè)，共30頁(yè)。電烙鐵烙鐵頭圓斜面，通用?

鑿式，長(zhǎng)焊點(diǎn)?

口半鑿式，較長(zhǎng)焊點(diǎn)尖錐式，密集焊點(diǎn)斜面復(fù)合式，通用彎形，大功率圓錐第20頁(yè)，共30頁(yè)。(a)連續(xù)焊接時(shí)電烙鐵(a)

反

握

法

(b)

正

握

法

(c)

筆

握

法(b)斷續(xù)焊接時(shí)第21頁(yè)，共30頁(yè)。手工焊接方法手工焊接的工藝流程如下：準(zhǔn)備→加熱→加焊料→冷

卻→清洗→檢驗(yàn)。三工序操作方法五工序操作方法烙鐵頭切不可作為運(yùn)載焊錫的

工具來使用。因?yàn)楝F(xiàn)在用的焊

料都是焊錫絲，其內(nèi)都帶有助焊劑，焊接前助焊劑一旦分解，焊錫就徹底氧化了。手工焊接方法第23頁(yè)，共30頁(yè)。對(duì)焊點(diǎn)質(zhì)量的要求·所有的焊點(diǎn)都要求有光澤、無毛刺、無拉尖、無空洞等?！?/p>

通常，物體和焊料之間有一個(gè)凹形彎月形的光滑外形，并且呈現(xiàn)出浸

潤(rùn)的焊點(diǎn)?！?/p>

無光澤的焊點(diǎn)說明焊料溫度高了，這樣的焊點(diǎn)應(yīng)重焊。第24頁(yè)，共30頁(yè)。焊點(diǎn)外形外觀特點(diǎn)原因分析結(jié)果以焊接導(dǎo)線為中焊料適當(dāng)、溫度合外形美觀、導(dǎo)電良心，勻稱、成裙形適，焊點(diǎn)自然成圓錐好，連接可靠拉開，外觀光潔、狀平滑a=(1～1.2)bc～

1mm焊料過多，焊料面

呈凸形到焊絲撤離過遲浪費(fèi)焊料，可能包藏

缺陷焊料過少到焊絲撤離過早機(jī)械強(qiáng)度不足焊料未流滿焊盤焊料流動(dòng)性不好；助焊劑不足或質(zhì)量差強(qiáng)度不夠出現(xiàn)拉尖烙鐵撤離角度不當(dāng)；助焊劑過多；加熱時(shí)間過長(zhǎng)外觀不佳，易造成橋

接松動(dòng)第25頁(yè)，共焊料未凝固前引線移

動(dòng)

；引線氧化層未處理好導(dǎo)通不良或不導(dǎo)通焊點(diǎn)質(zhì)量3

0

頁(yè)

。導(dǎo)線焊接要求(f)斷絲

(h)芯線散開(c)焊錫浸過外皮(d)外皮燒焦(b)芯線過長(zhǎng)(a)虛焊(g)甩絲第26頁(yè)，共30頁(yè)。金屬化孔透錫率問題通孔中的焊錫，焊接面圍繞引線360°應(yīng)是100%的呈浸潤(rùn)狀，除非另有規(guī)定，引腳柱體底部到引腳至上面焊盤的錫量占通孔深度的75%或75%以上；軍品100%透錫第27頁(yè)，共30頁(yè)。對(duì)于連接散熱面的金屬化孔，表6-2的要求可以例外，只要在焊接面起從穿孔內(nèi)壁到引腳的周圍360°、100%浸潤(rùn)、50%的垂直填充即是可接受的。第28頁(yè)，共30頁(yè)。金屬化孔透錫率問題注1:對(duì)于單面板的引腳或?qū)Ь€凸出

(L),

1

級(jí)和2級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為至少