焊錫原理培訓(xùn)素材

1、焊錫原理培訓(xùn)素材 焊接技術(shù)概要 利用加熱和其它方法借助助焊劑的作用使兩種金屬相互擴(kuò)散牢固結(jié)合在 一起的方法稱為焊接。電子行業(yè)所用的焊接均為釬接（焊料的熔點(diǎn)小于450 度）。釬焊中起連接作用的金屬材料稱為焊料。常用的焊料為錫鉛合金。由于 焊錫方法簡便，整修焊點(diǎn)、拆換元器件、重新焊接都不困難，使用簡單的工 具（電烙鐵）即可完成，且成本低，易實(shí)現(xiàn)自動化等特點(diǎn)，因此，它使用最 早，適用范圍最廣和當(dāng)前占比例最大的一種焊接方法。隨著電子行業(yè)的發(fā)展， 焊接技術(shù)也有了不少的更新和發(fā)展，例如：波峰焊、回流焊等。 電子產(chǎn)品中焊接點(diǎn)的數(shù)量有幾十個(gè)至上百萬個(gè)，這樣多的焊接點(diǎn)，不但 裝配過程中工程量大，而且每一個(gè)焊點(diǎn)質(zhì)

2、量都關(guān)系著整個(gè)產(chǎn)品的使用可靠性， 因引每個(gè)焊點(diǎn)都應(yīng)具有一定的機(jī)械強(qiáng)度和良好的電氣性能。焊接技術(shù)不僅關(guān) 系著整機(jī)裝配的勞動生產(chǎn)率的高低和生產(chǎn)成本的大小，而且也是電子產(chǎn)品質(zhì) 量的關(guān)鍵。 焊料 一、在焊接過程中起連接作用的金屬材料，稱為焊料。電子行業(yè)中所用的焊 料通常為錫鉛合金。其配比為：Sn63%,Pb37%該合金稱為錫鉛共晶合金。 二、共晶焊錫的特點(diǎn) 電子工業(yè)希望在最低溫度下完成焊錫工作，那就得利用熔點(diǎn)最低之錫鉛 合金。即共晶點(diǎn)合金，其配比：Sn:Pb=63: 37。共晶焊錫具有以下特點(diǎn)： 1. 不經(jīng)過半熔融狀態(tài)而迅速固化或液化，可以最快速度完成焊接。 2. 能在較低溫度下開始焊接作業(yè)，是錫鉛合

3、金中焊接性能最佳的一種。 3. 焊接后焊點(diǎn)的機(jī)械強(qiáng)度、導(dǎo)電性能好。 三 焊料中雜質(zhì)對焊料性能的影響 焊料中除錫、鉛外往往含有少量其它元素，如銅、銻、鉍等。另外，在 焊接作業(yè)中，PCB和元件腳上的雜質(zhì)也會帶入錫爐內(nèi)。這些元素對焊錫的性 能會有影響，下表中列出的為中國電子行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中雜質(zhì)允許范圍及對焊點(diǎn)性 能的影響。 雜 質(zhì) 最高容 限 雜質(zhì)超標(biāo)對焊點(diǎn)性能的影 響 銅 0. 300 焊料硬而脆，流動性差 金 0. 200 焊料呈顆粒狀 鎘 0. 005 焊料疏松易碎 鋅 0. 005 焊料粗糙和顆粒狀，起霜和多孔的樹狀結(jié)構(gòu) 鋁 0. 006 焊料粘滯，起霜多孔 銻 0. 500 焊料硬脆 鐵 0.

4、020 焊料熔點(diǎn)升高，流動性差 砷 0. 030 小氣孔，脆性增加 鉍 0. 250 熔點(diǎn)降低，變脆 銀 0. 100 失去自然光澤，出現(xiàn)白色顆粒狀物 鎳 0. 010 起泡，形成硬的不溶解化合物 助 焊 劑 助焊劑是在焊接過程中起助焊作用的液體，其作用如下： 一、助焊劑的作用 1. 清除焊接金屬表面的氧化膜。 2. 在焊接物物表面形成一液態(tài)保護(hù)膜，隔絕高溫時(shí)四周的空氣， 防止金屬表 面再氧化； 3. 降低焊錫的表面張力，增加其擴(kuò)散能力； 4. 焊接的瞬間，可以讓熔融狀的焊錫取代，順利完成焊接。 二、助焊劑的分類 助焊劑通常是依它們的成份分類，也有依它們的活性強(qiáng)弱而分類的。 按成份通常分為無機(jī)

5、系列和有機(jī)系列。有機(jī)系列又可分為松香型和非 松香型。 1. 無機(jī)系列：主要由無機(jī)酸和無機(jī)鹽組成，有很強(qiáng)的活性，腐蝕性大，揮發(fā) 氣體對元件有破壞作用，焊后必須清洗，電子行業(yè)一般禁止使用。 2. 有機(jī)系列：主要由有機(jī)酸、有機(jī)的胺鹽、鹵素化合物等組成。焊錫作用及 腐蝕性中性，大部分為水溶性，無法用一般溶劑清洗。 3. 樹脂系列：主要由松香、松香加活性劑、松香系列合成樹脂加活性劑，消 光劑等組成。松香的絕緣性能比較好，但是活性差，為提高其活性，往往 加入少量有機(jī)酸、有機(jī)胺類等活性物質(zhì)。 實(shí)際上，隨著電子行業(yè)對焊接質(zhì)量的要求提高，化工行業(yè)已將有機(jī)系列 與樹脂系列綜合起來調(diào)配，以滿足不同的焊接要求。 三、

6、助焊劑的選擇 隨著電子行業(yè)的發(fā)展，助焊劑的種類也隨之增多，選擇合適的助焊劑對 于保證生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量非常重要。選擇時(shí)主要考慮下列因素： 1. 被焊金屬材料及清潔程度； 2. 焊后清洗或免清洗（水洗或有機(jī)溶劑清洗） 3. 助焊劑本身的穩(wěn)定性； 4. 絕緣阻抗及腐蝕程度； 5. 消光型或光亮型； 6. 比重使用范圍； 7. 對環(huán)境衛(wèi)生的影響。 占 八、 將被焊金屬通過焊接連接在一起的連接點(diǎn)叫焊點(diǎn)。 一、焊點(diǎn)的形成過程及必要條件 1焊點(diǎn)的形成 熔化的焊錫借助助焊劑的作用，與被焊接的金屬材料相互接觸時(shí)，如果 在結(jié)合界面上不存在其他任何雜質(zhì)，那么焊錫中的錫和鉛的任何一種原子會 進(jìn)入被焊接的金屬材料的晶格而

7、生成合金，這樣就形成了牢固可靠的焊點(diǎn)。 2. 焊點(diǎn)形成的條件： 1）被焊接金屬材料應(yīng)具有良好的可焊性； 2） 被焊接金屬材料表面要清潔；（無氧化、無雜質(zhì)） 3）助焊劑選擇要適當(dāng)； 4）焊料的成份與性能要適應(yīng)焊接要求； 5）焊接要具有一定的溫度。在焊接時(shí)，熱能的作用是使焊錫向被焊接金屬材 料擴(kuò)散并使焊接金屬材料上升到焊接溫度，以便與焊錫生成金屬合金； 6） 焊接時(shí)間：焊接時(shí)間是指在焊接全過程中，進(jìn)行物理和化學(xué)變化所需要的 時(shí)間。它包括被焊接金屬材料達(dá)到焊接溫度時(shí)間，焊錫的熔化時(shí)間，助焊 劑發(fā)揮作用及生成金屬合金的時(shí)間幾個(gè)部分。 二、對焊點(diǎn)的要求 1. 具有良好的導(dǎo)電性，即焊料與被焊金屬物面相互擴(kuò)

8、散形成合金屬。 2. 具有一定的強(qiáng)度，即焊點(diǎn)必須具有一定的抗拉強(qiáng)度和抗沖擊韌性。 3. 焊料要適當(dāng)，過少機(jī)械強(qiáng)度低，易造成虛焊，過多會浪費(fèi)焊料，并造 成焊點(diǎn)相碰和掩蓋焊接缺陷。一般焊點(diǎn)與PCB板面所呈的角度所 允許的范圍為15 9 30o（如圖） 4. 焊點(diǎn)表面應(yīng)有良好的光澤。 5. 焊點(diǎn)不應(yīng)有毛刺、空隙、氣泡。 6. 焊點(diǎn)表面要清潔，有殘留物或污穢，會給焊點(diǎn)帶來隱患。 三、不良焊點(diǎn) 生產(chǎn)中由于PCB線路設(shè)計(jì)，生產(chǎn)中工藝控制以及助焊劑的選擇等因素影 響，均會出現(xiàn)不良焊點(diǎn)，所出現(xiàn)的不良焊點(diǎn)主要有以下幾種： 1. 焊點(diǎn)短路（邊焊），即不同線路上的焊點(diǎn)連在一起；如圖 A 2. 偏錫或虛焊，即焊點(diǎn)偏孔

9、或元件腳松動；如圖 B1、B2 3. 晶粒粗化或拉尖，即麻點(diǎn)狀或毛刺焊點(diǎn)；如圖 C 4. 包焊，即紡錘型、球形焊點(diǎn)；如圖 D 5. 翹銅皮，即焊點(diǎn)與板面脫離。如圖E 焊錫工藝 焊錫工藝依據(jù)作業(yè)方式的不同而分為：手工焊、浸焊、波峰焊、回流焊等。 手工焊 靠手工作業(yè)的方式，用電烙鐵和焊錫線所完成的焊接叫手工焊。 、手工焊的用途 手工焊主要應(yīng)用于以下幾個(gè)方面： 1）小批量手產(chǎn)的小型化產(chǎn)品，具有特殊要求的高可靠產(chǎn)品； 2）不便使用機(jī)器焊接、復(fù)雜多變形的線路結(jié)構(gòu)； 3）對溫度敏感的元器件及維修中需要更換的元器件； 4) 對機(jī)器焊接出現(xiàn)的不良焊點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)焊。 二、焊接前的準(zhǔn)備 為了得到良好的焊接點(diǎn)， PCB

10、 的焊盤與元器件的引線一定要保持清潔， PCB的保存時(shí)間不宜過長，以防焊盤氧化，影響焊接質(zhì)量，切勿用油手、汗 手及其他油脂物弄臟 PCB板焊盤，如果弄臟了，要用無水酒精擦干凈。 三、焊接步驟 1 對準(zhǔn)焊接點(diǎn)： 電烙鐵與焊錫面同時(shí)對準(zhǔn)焊接點(diǎn)，并在烙鐵頭上先熔化少量 的焊錫絲或松香。 2 接觸焊接點(diǎn)： 在烙鐵頭的焊劑尚未揮發(fā)完時(shí)，將烙鐵頭與焊錫絲同時(shí)接觸 焊接點(diǎn)，在較小的焊接點(diǎn)上，同于加熱時(shí)間很短，所以在焊錫絲放在焊接 點(diǎn)上的同時(shí)就可充分熔化焊錫。 3 移開焊錫絲和烙鐵頭： 在焊錫熔化夠量和焊接點(diǎn)吃錫充分的情況下，要迅 速移開焊錫絲和拿開烙鐵頭。這幾乎是同時(shí)完成的，但要注意移開焊錫絲 的時(shí)間不遲于

11、離開烙鐵頭的時(shí)間。 連續(xù)焊接時(shí)，因每焊完一個(gè)焊點(diǎn)時(shí)烙鐵頭上尚余下少量的焊錫和焊劑， 所以可以取消上述第一步驟，直接一個(gè)一個(gè)地用烙鐵頭和焊錫絲接觸焊接點(diǎn) 完成焊接。 四、注意事項(xiàng) 手工焊接的主要特點(diǎn)是操作要準(zhǔn)而快，要特別注意以下幾點(diǎn)： 1溫度要適當(dāng)，加溫時(shí)間要短。 由于PCB焊盤很小，銅箔簿，每個(gè)焊點(diǎn)能承受的熱量很少，只要烙鐵頭 稍一接觸，焊接點(diǎn)即可達(dá)到焊接溫度，烙鐵頭的溫度下降也不多，接觸時(shí)間 一長，焊盤很容易損壞，所以焊接時(shí)間一定要短，一般以23 秒為宜。 2焊料與焊劑要適量 PCB 的焊盤有助焊劑，連同焊錫絲的焊劑已夠焊接使用，如果再用助 焊劑，則會造成焊劑在焊接過程中不能充分揮發(fā)而影響焊接質(zhì)量，增加清洗 焊劑殘留物的工作量。 浸焊是將插好元器件的 PCB板在熔化的錫爐內(nèi)浸錫， 一次完成多焊點(diǎn)焊 接的方法。 一、手工浸焊 手工浸焊是由人工手持夾具夾住插裝好的PCB完成浸錫的方法，其操作 過程如下： 1. 加熱錫爐使錫溫度控制在 250 C -280 C左右； 2. 在PCB板上涂一層（或浸一層）助焊劑； 3. 用夾具夾住PCB浸入錫