手工焊接工藝

1、焊接工藝概述隨著電子元器件的封裝更新?lián)Q代加快，由原來(lái)的直插式改為了平貼式，連 接排線也由 fpc 軟板進(jìn)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(dāng)中稍有不慎就會(huì)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(duì)焊接原理，焊接過(guò)程，焊接方法， 焊接質(zhì)量的評(píng)定，及電子基礎(chǔ)有一定的了解。一、焊接原理：錫焊是一門科學(xué)，他的原理是通過(guò)加熱的烙鐵將固態(tài)焊錫絲加熱熔化，再借助于助焊劑的作用，使其流入被焊金屬之間，待冷卻后形成牢固可靠的 焊接點(diǎn)。當(dāng)焊料為錫鉛合金焊接面為銅時(shí)，焊料先對(duì)焊接表面產(chǎn)生潤(rùn)濕，伴隨著潤(rùn)濕現(xiàn)象的發(fā)生，焊料逐漸向金屬銅擴(kuò)散，在焊料與金屬銅的接觸面形成

2、附著層，使兩則牢固的結(jié)合起來(lái)。所以焊錫是通過(guò)潤(rùn)濕、擴(kuò)散和冶金結(jié)合這 三個(gè)物理 , 化學(xué)過(guò)程來(lái)完成的。1潤(rùn)濕：潤(rùn)濕過(guò)程是指已經(jīng)熔化了的焊料借助毛細(xì)管力沿著母材金屬表面 細(xì)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(dá)到原子引力起作用的距離。 引起潤(rùn)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。2擴(kuò)散：伴隨著潤(rùn)濕的進(jìn)行，焊料與母材金屬原子間的相互擴(kuò)散現(xiàn)象開始 發(fā)生。通常原子在晶格點(diǎn)陣中處于熱振動(dòng)狀態(tài)，一旦溫度升高。原子活動(dòng)加劇，使熔化的焊料與母材中的原子相互越過(guò)接觸面進(jìn)入對(duì)方的晶格點(diǎn)陣， 原子的移動(dòng)速度與數(shù)量決定于加熱的溫度與

3、時(shí)間。3. 冶金結(jié)合：由于焊料與母材相互擴(kuò)散，在 2 種金屬之間形成了一個(gè)中間 層 - 金屬化合物，要獲得良好的焊點(diǎn)，被焊母材與焊料之間必須形成金屬 化合物，從而使母材達(dá)到牢固的冶金結(jié)合狀態(tài)。二、助焊劑的作用助焊劑(flux這個(gè)字來(lái)自拉丁文是"流動(dòng)"(flow in soldering)。助焊劑主要功能為：1化學(xué)活性 (chemical activity) 要達(dá)到一個(gè)好的焊點(diǎn)，被焊物必須要有一個(gè)完全無(wú)氧化層的表面，但金屬 一旦曝露于空氣中回生成氧化層，這中氧化層無(wú)法用傳統(tǒng)溶劑清洗，此時(shí) 必須依賴助焊劑與氧化層起化學(xué)作用，當(dāng)助焊劑清除氧化層之后，干凈的 被焊物表面，才可與焊錫

4、結(jié)合。助焊劑與氧化物的化學(xué)放映有幾種：1、相互化學(xué)作用形成第三種物質(zhì)；2、氧化物直接被助焊劑剝離；3、上述兩種反應(yīng)并存。松香助焊劑去除氧化層， 即是第一種反應(yīng)， 松香主要成份為松香酸 (abietic acid )和異構(gòu)雙萜酸 (isomeric diterpene acids) ，當(dāng)助焊劑加熱后與氧 化銅反應(yīng)，形成銅松香( copper abiet )，是呈綠色透明狀物質(zhì)，易溶入未 反應(yīng)的松香內(nèi)與松香一起被清除，即使有殘留，也不會(huì)腐蝕金屬表面。 氧化物曝露在氫氣中的反應(yīng)，即是典型的第二種反應(yīng)，在高溫下氫與氧發(fā) 生反應(yīng)成水，減少氧化物，這種方式常用在半導(dǎo)體零件的焊接上。幾乎所有的有機(jī)酸或無(wú)機(jī)酸

5、都有能力去除氧化物，但大部分都不能用來(lái)焊 錫，助焊劑被使用除了去除氧化物的功能外，還有其他功能，這些功能是 焊錫作業(yè)時(shí)，必不可免考慮的。2熱穩(wěn)定性( thermal stability ) 當(dāng)助焊劑在去除氧化物反應(yīng)的同時(shí)，必須還要形成一個(gè)保護(hù)膜，防止被焊 物表面再度氧化，直到接觸焊錫為止。所以助焊劑必須能承受高溫，在焊 錫作業(yè)的溫度下不會(huì)分解或蒸發(fā)，如果分解則會(huì)形成溶劑不溶物，難以用 溶劑清洗，w/w級(jí)的純松香在280c左右會(huì)分解，此應(yīng)特別注意。3助焊劑在不同溫度下的活性 好的助焊劑不只是要求熱穩(wěn)定性，在不同溫度下的活性亦應(yīng)考慮。助焊劑 的功能即是去除氧化物，通常在某一溫度下效果較佳，例如ra

6、的助焊劑，除非溫度達(dá)到某一程度，氯離子不會(huì)解析出來(lái)清理氧化物，當(dāng)然此溫度必 須在焊錫作業(yè)的溫度范圍內(nèi)。當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)，亦可能降低其活性，如松香在超過(guò) 600 7( 315c )時(shí)，幾 乎無(wú)任何反應(yīng)，也可以利用此一特性，將助焊劑活性純化以防止腐蝕現(xiàn)象， 但在應(yīng)用上要特別注意受熱時(shí)間與溫度，以確?；钚约兓?。三、焊錫絲的組成與結(jié)構(gòu)我們使用的有鉛 snpb(sn63%pb37%)焊錫絲和無(wú)鉛 sac ( 96.5%sn 3.0%ag0.5%qu的焊錫絲里面是空心的，這個(gè)設(shè)計(jì)是為了存儲(chǔ)助焊劑(松 香)，使在加焊錫的同時(shí)能均勻的加上助焊劑。當(dāng)然就有鉛錫絲來(lái)說(shuō)，根據(jù) snpb的成分比率不同有更多中成份，其主要

7、用途也不同。焊錫絲的作用：達(dá)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。四、焊接工具1、電烙鐵 外熱式電烙鐵 一般由烙鐵頭、烙鐵芯、外殼、手柄、插頭等部分所組成。烙鐵頭安裝在 烙鐵芯內(nèi)，用以熱傳導(dǎo)性好的銅為基體的銅合金材料制成。烙鐵頭的長(zhǎng)短 可以調(diào)整（烙鐵頭越短，烙鐵頭的溫度就越高） ，且有鑿式、尖錐形、圓面 形、圓、尖錐形和半圓溝形等不同的形狀，以適應(yīng)不同焊接面的需要。 內(nèi)熱式電烙鐵 由連接桿、手柄、彈簧夾、烙鐵芯、烙鐵頭（也稱銅頭）五個(gè)部分組成。烙鐵芯安裝在烙鐵頭的里面（發(fā)熱快，熱效率高達(dá) 85 %以上）。烙 鐵芯采用鎳鉻電阻絲繞在瓷管上制成，一般20w電烙鐵其電阻為2.4

8、k q左右，35w電烙鐵其電阻為1.6k q左右。一般來(lái)說(shuō)電烙鐵的功率越大， 熱量越大，烙鐵頭的溫度越高。焊接集成電路、印制線路板、cmos電路一般選用 20w 內(nèi)熱式電烙鐵。使用的烙鐵功率過(guò)大，容易燙壞元器件（一 般二、三極管結(jié)點(diǎn)溫度超過(guò)200 °c時(shí)就會(huì)燒壞）和使印制導(dǎo)線從基板上脫 落；使用的烙鐵功率太小，焊錫不能充分熔化，焊劑不能揮發(fā)出來(lái)，焊點(diǎn) 不光滑、不牢固，易產(chǎn)生虛焊。焊接時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，也會(huì)燒壞器件，一般每個(gè) 焊點(diǎn)在 1.5 4s 內(nèi)完成。其他烙鐵1 ）恒溫電烙鐵 恒溫電烙鐵的烙鐵頭內(nèi)，裝有磁鐵式的溫度控制器，來(lái)控制通電時(shí)間，實(shí) 現(xiàn)恒溫的目的。在焊接溫度不宜過(guò)高、焊接時(shí)間不宜過(guò)

9、長(zhǎng)的元器件時(shí)，應(yīng) 選用恒溫電烙鐵，但它價(jià)格高。2 ）吸錫電烙鐵 吸錫電烙鐵是將活塞式吸錫器與電烙鐵溶于一體的拆焊工具，它具有使用 方便、靈活、適用范圍寬等特點(diǎn)。不足之處是每次只能對(duì)一個(gè)焊點(diǎn)進(jìn)行拆 焊。3 ）汽焊烙鐵 一種用液化氣、甲烷等可燃?xì)怏w燃燒加熱烙鐵頭的烙鐵。適用于供電不便 或無(wú)法供給交流電的場(chǎng)合。2、其它工具尖嘴鉗 它的主要作用是在連接點(diǎn)上網(wǎng)饒導(dǎo)線、元件引線及對(duì)元件引腳成 型。 偏口鉗 又稱斜口鉗、剪線鉗，主要用于剪切導(dǎo)線，剪掉元器件多余的引 線。不要用偏口鉗剪切螺釘、較粗的鋼絲，以免損壞鉗口。 鑷子 主要用途是攝取微小器件；在焊接時(shí)夾持被焊件以防止其移動(dòng)和幫 助散熱。 旋具 又稱改錐

10、或螺絲刀。分為十字旋具、一字旋具。主要用于擰動(dòng)螺釘 及調(diào)整可調(diào)元器件的可調(diào)部分。 小刀 主要用來(lái)刮去導(dǎo)線和元件引線上的絕緣物和氧化物，使之易于上 錫。五、手工焊接過(guò)程1、操作前檢查（ 1）每天上班前 3-5 分鐘把電烙鐵插頭插入規(guī)定的插座上，檢查烙鐵是否 發(fā)熱，如發(fā)覺不熱，先檢查插座是否插好，如插好，若還不發(fā)熱，應(yīng)立即 向管理員匯報(bào)，不能自隨意拆開烙鐵，更不能用手直接接觸烙鐵頭 .（ 2）已經(jīng)氧化凹凸不平的或帶鉤的烙鐵頭應(yīng)更新的： 1、可以保證良好的 熱傳導(dǎo)效果； 2、保證被焊接物的品質(zhì)。如果換上新的烙鐵嘴，受熱后應(yīng)將 保養(yǎng)漆擦掉，立即加上錫保養(yǎng)。烙鐵的清洗要在焊錫作業(yè)前實(shí)施，如果 5 分鐘以

11、上不使用烙鐵，需關(guān)閉電源。海綿要清洗干凈不干凈的海綿中含有 金屬顆粒，或含硫的海綿都會(huì)損壞烙鐵頭。（3）檢查吸錫海綿是否有水和清潔，若沒(méi)水，請(qǐng)加入適量的水（適量是指 把海綿按到常態(tài)的一半厚時(shí)有水滲出，具體操作為：濕度要求海綿全部濕 潤(rùn)后，握在手掌心，五指自然合攏即可） ，海綿要清洗干凈，不干凈的海綿 中含有金屬顆粒，或含硫的海綿都會(huì)損壞烙鐵頭。（4）人體與烙鐵是否可靠接地，人體是否佩帶靜電環(huán)。2、焊接步驟烙鐵焊接的具體操作步驟可分為五步，步驟 1：準(zhǔn)備合適烙鐵頭；步驟 2：烙鐵頭接觸被焊件；步驟 3：送上焊錫絲；步驟 4：焊錫絲脫離焊點(diǎn)；步驟 5：烙鐵頭脫離焊點(diǎn)。 要獲得良好的焊接質(zhì)量必須嚴(yán)格

12、的按上述五步驟操作。 按上述步驟進(jìn)行焊接是獲得良好焊點(diǎn)的關(guān)鍵之一。在實(shí)際生產(chǎn)中，最容易 出現(xiàn)的一種違反操作步驟的做法就是烙鐵頭不是先與被焊件接觸，而是先 與焊錫絲接觸，熔化的焊錫滴落在尚末預(yù)熱的被焊部位，這樣很容易產(chǎn)生 焊點(diǎn)虛焊，所以烙鐵頭必須與被焊件接觸，對(duì)被焊件進(jìn)行預(yù)熱是防止產(chǎn)生 虛焊的重要手段。3、焊接要領(lǐng)（1）烙鐵頭與兩被焊件的接觸方式 接觸位置：烙鐵頭應(yīng)同時(shí)接觸要相互連接的 2 個(gè)被焊件（如焊腳與焊盤） ， 烙鐵一般傾斜 45 度，應(yīng)避免只與其中一個(gè)被焊件接觸。當(dāng)兩個(gè)被焊件熱容 量懸殊時(shí)，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整烙鐵傾斜角度，烙鐵與焊接面的傾斜角越小，使熱 容量較大的被焊件與烙鐵的接觸面積增大，熱

13、傳導(dǎo)能力加強(qiáng)。如lcd 拉焊時(shí)傾斜角在 30 度左右，焊麥克風(fēng)、馬達(dá)、喇叭等傾斜角可在 40 度左右。 兩個(gè)被焊件能在相同的時(shí)間里達(dá)到相同的溫度，被視為加熱理想狀態(tài)。 接觸壓力：烙鐵頭與被焊件接觸時(shí)應(yīng)略施壓力，熱傳導(dǎo)強(qiáng)弱與施加壓力大 小成正比，但以對(duì)被焊件表面不造成損傷為原則。（2）焊絲的供給方法焊絲的供給應(yīng)掌握 3 個(gè)要領(lǐng)，既供給時(shí)間，位置和數(shù)量。 供給時(shí)間：原則上是被焊件升溫達(dá)到焊料的熔化溫度是立即送上焊錫絲。 供給位置：應(yīng)是在烙鐵與被焊件之間并盡量靠近焊盤。供給數(shù)量：應(yīng)看被焊件與焊盤的大小，焊錫蓋住焊盤后焊錫高于焊盤直徑 的 1/3 既可。（3）焊接時(shí)間及溫度設(shè)置a、 溫度由實(shí)際使用決定

14、，以焊接一個(gè)錫點(diǎn)4秒最為合適，最大不超過(guò)8秒, 平時(shí)觀察烙鐵頭，當(dāng)其發(fā)紫時(shí)候，溫度設(shè)置過(guò)高。b、一般直插電子料，將烙鐵頭的實(shí)際溫度設(shè)置為（350370度）；表面貼裝 物料（smc物料，將烙鐵頭的實(shí)際溫度設(shè)置為（330350度）c、 特殊物料，需要特別設(shè)置烙鐵溫度。fpc lcd連接器等要用含銀錫線， 溫度一般在 290 度到 310 度之間。d焊接大的元件腳，溫度不要超過(guò) 380度，但可以增大烙鐵功率。（4）焊接注意事項(xiàng)a、焊接前應(yīng)觀察各個(gè)焊點(diǎn)（銅皮）是否光潔、氧化等。b、在焊接物品時(shí)，要看準(zhǔn)焊接點(diǎn)，以免線路焊接不良引起的短路4、操作后檢查：（1）用完烙鐵后應(yīng)將烙鐵頭的余錫在海綿上擦凈。（2）

15、每天下班后必須將烙鐵座上的錫珠、錫渣、灰塵等物清除干凈，然后把烙鐵放在烙鐵架上。（3）將清理好的電烙鐵放在工作臺(tái)右上角。六、錫點(diǎn)質(zhì)量的評(píng)定：1、標(biāo)準(zhǔn)的錫點(diǎn) :（1）錫點(diǎn)成內(nèi)弧形（2）錫點(diǎn)要圓滿、光滑、無(wú)針孔、無(wú)松香漬（3）要有線腳，而且線腳的長(zhǎng)度要在 1-1.2mm之間。（ 4）零件腳外形可見錫的流散性好。（ 5）錫將整個(gè)上錫位及零件腳包圍。2、不標(biāo)準(zhǔn)錫點(diǎn)的判定：（ 1 ）虛焊：看似焊住其實(shí)沒(méi)有焊住，主要有焊盤和引腳臟污或助焊劑和加熱時(shí)間不夠。（ 2）短路：有腳零件在腳與腳之間被多余的焊錫所連接短路，另一種現(xiàn)象 則因檢驗(yàn)人員使用鑷子、竹簽等操作不當(dāng)而導(dǎo)致腳與腳碰觸短路，亦包括 殘余錫渣使腳與腳短路（ 3）偏位：由于器件在焊前定位不準(zhǔn)，或在焊接時(shí)造成失誤導(dǎo)致引腳不在規(guī)定的焊盤區(qū)域內(nèi)(4) 少錫：少錫是指錫點(diǎn)太薄，不能將零件銅皮充分覆蓋，影響連接固定 作用。(5) 多錫：零件腳完全被錫覆蓋，及形成外弧形，使零件外形及焊盤位不 能見到 , 不能確定零件及焊盤是否上錫良好 .(6) 錯(cuò)件：零件放置的規(guī)格或種類與作業(yè)規(guī)定或 bom ecn不符者，即為 錯(cuò)件。( 7)缺件：應(yīng)放置零件的位置，因不正常的原因而產(chǎn)生空缺。(8)錫球、錫渣：pcb板表面附著多余的焊錫球、錫渣，會(huì)導(dǎo)致細(xì)小管腳 短路。( 9)極性