裝配與焊接工藝

裝配與焊接工藝電子產(chǎn)品的電氣連接，是通過對元器件、零部件的裝配與焊接來實現(xiàn)的。安裝與連接，電子產(chǎn)品的設計和研制、使用和維修都具有重要的意義。實際上，對于一個電子產(chǎn)品來說，也能夠判斷出生產(chǎn)企業(yè)的技術力量和工藝水平。裝配焊接操作，是考核以作為評價他的工作經(jīng)驗及其基本動手能力的依據(jù)。至關緊要的。任何疏忽都可能造成整機工作失常，甚至導致更為嚴重的后果。5.1.1安裝的基本要求5.1.1.1保證導通與絕緣的電氣性能電氣連接的通與斷，是安裝的核心。這里所說的通與斷，不僅是在安裝以后簡單地使用應措施。圖5.1是兩個安裝示例。圖5.1(a)表示一臺儀器機殼為接地保護螺釘設置的焊片組件。安裝中，靠緊固螺釘并個組件設置的接地保護作用就可能失效。會造成嚴重的安全事故。實際的電子產(chǎn)品千差萬別，有經(jīng)驗的工藝工程師應該根據(jù)不同情況采取相應的措施，保證可靠的電氣連接與絕緣。5.1.1.2保證機械強度在第4章關于印制電路板排版布局的有關內(nèi)容里，已經(jīng)考慮了對于那些大而重的元器件的裝配問題，這里還要對此做出進一步的說明。裝受到損害。外殼的損傷。所以，這種固定方法常常用在受力不大的場合。顯然，(b)圖的方法將大大提高機械強度，但安裝效率比前一種稍低，且成本也要略高一些。在印制電路板上，必須加裝卡子（見圖(a)或把電容器用螺釘安裝在機箱底板上（圖(b)、度，圖(d)所示的狀態(tài)是不可靠的。無論是電容器引線的焊接點，還是印制板上銅箔與基板（圖(f)）減緩沖擊；使用熱熔性粘合劑把電容器粘結在印制板上（圖(g)使兩者在振動簡單辦法。從近幾年國內(nèi)外電子新產(chǎn)品的工藝來看，采用熱熔性粘合劑固定電容器的比較多是把金屬外殼直接焊接在印制板上，如圖(j)所示。5.1.1.3保證傳熱的要求為散熱器的方法如圖5.4(a)所示。安裝時，既要保證絕緣的要求，又不能影響散熱的效果，即希望導熱而不導電。如果工作溫度較高，應該使用云母墊片；低于100℃時，可以采用沒正確的方法是把兩個（或多個）螺釘輪流逐漸擰緊，可使安裝貼合嚴密并減小內(nèi)應力。圖5.4功率器件散熱器在金屬機殼上的安裝5.1.1.4接地與屏蔽要充分利用三是減少產(chǎn)品內(nèi)部的相互電磁干擾。接地與屏蔽在設計中要認真考慮，在實際安裝中更要高出現(xiàn)，有時甚至不能正常工作，這絕大多數(shù)是由于接地、屏蔽設計安裝不合理所致。例如，圖5.5金屬屏蔽盒采用導電襯墊防止電磁泄漏5.1.2THT元器件在印制電路板上的安裝傳統(tǒng)元器件在印制板上的固定，可以分為臥式安裝與立式安裝兩種方式。關于這兩種方式的特點，已經(jīng)在第4章里進行了介紹，這里僅補充與裝配、焊接操作有關的內(nèi)容。5.1.2.1元器件引線的彎曲成形把元器件引線彎曲成一定的形狀——整形，如圖5.10所示。械整形和自動裝焊，特別是可以避免元器件在機械焊接過程中從印制板上脫落；圖(c)雖然對某些怕熱的元器件在焊接時散熱有利，但因為加工比較麻煩，焊設備進行焊接，焊接后用“剪腿機”剪短元器件的引腳?！伴L腳插焊”的特點是，元器件容易從板上脫落。這種生產(chǎn)工藝的優(yōu)點是設備的投入小，適合于生產(chǎn)那些安裝密度不高的電器件插裝到電路板上后進行彎腳，這樣可以避免電路板在以后的工序傳遞中脫落元器件。在點是生產(chǎn)效率高，但設備的投入大。圖5.7“長腳插焊”與“短腳插焊”⑴引線彎曲的最小半徑不得小于引線直徑的2倍，不能“打死彎”；⑵引線彎曲處距離元器件本體至少在2mm以上，絕對不能從引線的根部開始彎折。對于那些容易崩裂的玻璃封裝的元器件，引線整形時尤其要注意這一點。5.1.2.2元器件的插裝件的引線盡可能短一些。在單面印制板上臥式裝配時，小功率元器件總是平行地緊貼板面；在雙面板上，元器件則可以離開板面約1~2mm，避免因元器件發(fā)熱而減弱銅箔對基板的附著力，并防止元器件的裸露部分同印制導線短路。插裝元器件還要注意以下原則：⑴要根據(jù)產(chǎn)品的特點和企業(yè)的設備條件安排裝配的順序。如果是手工插裝、焊接，應后插裝，安裝散熱器、支架、卡子等，要靠近焊接工序，這樣不僅可以避免先裝的元器件妨礙插裝后裝的元器件，還有利于避免因為傳送系統(tǒng)振動丟失貴重元器件。⑵各種元器件的安裝，應該盡量使它們的標記（用色碼或字符標注的數(shù)值、精度等）朝上或朝著易于辨認的方向，并注意標記的讀數(shù)方向一致（從左到右或從上到下這樣有查安裝錯誤，上端的引線不要留得太長以免與其他元器件短路，如圖5.12所示。有極性的元器件，插裝時要保證方向正確。⑶當元器件在印制電路板上立式裝配時，單位面積上容納元器件的數(shù)量較多，適合于元器件傾斜，就有可能接觸臨近的元器件而造成短路。為使引線相互隔離，往往采用加套絕在檔次較高的電子產(chǎn)品中不會采用。⑷在非專業(yè)化條件下批量制作電子產(chǎn)品的時候，通常是手工安裝元器件與焊接操作同5.2手工焊接技術良的電子產(chǎn)品都難以達到設計要求。在科研開發(fā)、設計試制、技術革新的過程中制作一、兩控制的生產(chǎn)設備，在現(xiàn)代化的大規(guī)模電子產(chǎn)品生產(chǎn)中發(fā)揮了重要的作用，有利于保證工藝條5.2.1焊接分類與錫焊的條件5.2.1.1焊接的分類靠二者原子的擴散形成焊件的連接。其主要特征有以下三點：⑵焊接時將焊料與焊件共同加熱到錫焊溫度，焊料熔化而焊件不熔化；⑶焊接的形成依靠熔化狀態(tài)的焊料浸潤焊接面，由毛細作用使焊料進入焊件的間隙，形成一個合金層，從而實現(xiàn)焊件的結合。除了含有大量鉻、鋁等元素的一些合金材料不宜采用錫焊焊接外，其它金屬材料大都可以采用錫焊焊接。錫焊方法簡便，只需要使用簡單的工具（如電烙鐵）即可完成焊接、焊點5.2.1.2錫焊必須具備的條件⑴焊件必須具有良好的可焊性是所有的金屬都具有好的可焊性，有些金屬如鉻、鉬、鎢等的可焊性就非常差；有些金屬的可焊性又比較好，如紫銅、黃銅等。在焊接時，由于高溫使金屬表面產(chǎn)生氧化膜，影響材料的可焊性。為了提高可焊性，可以采用表面鍍錫、鍍銀等措施來防止材料表面的氧化。⑵焊件表面必須保持清潔氧化程度嚴重的金屬表面，則應采用機械或化學方法清除，例如進行刮除或酸⑶要使用合適的助焊劑香溶解成松香水使用。⑷焊件要加熱到適當?shù)臏囟缺缓附饘俦砻娴木Ц裰卸纬珊辖?。焊接溫度過低，對焊料原子滲透不利，無法形成合金，料品質(zhì)下降，嚴重時還會導致印制電路板上的焊盤脫落。⑸合適的焊接時間焊接時間是指在焊接全過程中，進行物理和化學變化所需要的時間。它包括被焊金屬達到焊接溫度的時間、焊錫的熔化時間、助焊劑發(fā)揮作用及生成金屬合金的時間幾個部分。當焊接溫度確定后，就應根據(jù)被焊件的形狀、性質(zhì)、特點等來確定合適的焊接時間。焊接時間過長，易損壞元器件或焊接部位；過短，則達不到焊接要求。一般，每個焊點焊接一次的時5.2.2焊接前的準備——鍍錫廠家都備有專門的設備進行可焊性處理。鍍錫也叫“搪錫”，實際就是液態(tài)焊錫對被焊金屬表面浸潤，形成一層既不同于被焊金料牢固連接起來。5.2.3手工烙鐵焊接的基本技能其中最主要的當然還是人的技能。沒有經(jīng)過相當時間的焊接實踐和用心體驗、領會，就的質(zhì)量完全一致。只有充分了解焊接原理再加上用心實踐，才有可能在較短的時間內(nèi)學會焊接的基本技能。下面介紹的一些具體方法和注意要點，都是實踐經(jīng)驗的總結，是初學者迅速掌握焊接技能的捷徑。初學者應該勤于練習，不斷提高操作技藝，不能把焊接質(zhì)量問題留到整機電路調(diào)試的時候再去解決。5.2.3.1焊接操作的正確姿勢掌握正確的操作姿勢，可以保證操作者的身心健康，減輕勞動傷害。為減少焊劑加熱時該不少于20cm，通常以30cm為宜。圖5.10握電烙鐵的手法示意焊錫絲一般有兩種拿法，如圖5.16所示。由于焊錫絲中含有一定比例的鉛，而鉛是對人體有害的一種重金屬，因此操作時應該戴手套或在操作后洗手，避免食入鉛塵。頭，以免燙傷導線，造成漏電等事故。5.2.3.2手工焊接操作的基本步驟好的焊點。正確的手工焊接操作過程可以分成五個步驟，如圖5.17所示。⑴步驟一：準備施焊（圖(a)）在表面鍍有一層焊錫。⑵步驟二：加熱焊件（圖(b)）烙鐵頭靠在兩焊件的連接處，加熱整個焊件全體，時間大約為1～2秒鐘。對于在印制板上焊接元器件來說，要注意使烙鐵頭同時接觸兩個被焊接物。例如，圖(b)中的導線與接線柱、元器件引線與焊盤要同時均勻受熱。⑶步驟三：送入焊絲（圖(c)）送到烙鐵頭上?、炔襟E四：移開焊絲（圖(d)）⑸步驟五：移開烙鐵（圖(e)）步開始到第五步結束，時間大約也是1~2s。對于熱容量小的焊件，例如印制板上較細導線的連接，可以簡化為三步操作。①準備：同以上步驟一；②加熱與送絲：烙鐵頭放在焊件上后即放入焊絲。并注意移去焊絲的時間不得滯后于移開烙鐵的時間。對于吸收低熱量的焊件而言，上述整個過程的時間不過2~4s，各步驟的節(jié)奏控制，順結出了在五步驟操作法中用數(shù)秒的辦法控制時間：烙鐵接觸焊點后數(shù)一、二（約2s送入還不能使焊錫熔化，焊接就無從談起。5.2.3.3焊接溫度與加熱時間可少的。這個溫度究竟如何掌握呢？當然，根據(jù)有關數(shù)據(jù)，可以很清楚地查出不同的焊件材的儀表來隨時檢測，而是希望用更直觀明確的方法來了解焊件溫度。散失的熱量。此外，為防止內(nèi)部過熱損壞，有些元器件也不允許長期加熱。⑴焊點的外觀變差。如果焊錫已經(jīng)浸潤焊件以后還繼續(xù)進行過量的加熱，將使助焊劑發(fā)白，出現(xiàn)粗糙顆粒，失去光澤。⑵高溫造成所加松香助焊劑的分解炭化。松香一般在210℃開始分解，不僅失去助焊劑的作用，而且在焊點內(nèi)形成炭渣而成為夾渣缺陷。如果在焊接過程中發(fā)現(xiàn)松香發(fā)黑，肯定是加熱時間過長所致。⑶過量的受熱會破壞印制板上銅箔的粘合層，導致銅箔焊盤的剝落。因此，在適當?shù)募訜釙r間里，準確掌握加熱火候是優(yōu)質(zhì)焊接的關鍵。5.2.3.4手工焊接操作的具體手法結的方法，對初學者的指導作用是不可忽略的。⑴保持烙鐵頭的清潔蝕并沾上一層黑色雜質(zhì)。這些雜質(zhì)形成隔熱層，妨礙了烙鐵頭與焊件之間的熱傳導。因此，要注意用一塊濕布或濕的木質(zhì)纖維海綿隨時擦拭烙鐵頭。對于普通烙鐵頭，在腐蝕污染嚴重時可以使用銼刀修去表面氧化層。對于長壽命烙鐵頭，就絕對不能使用這種方法了。⑵靠增加接觸面積來加快傳熱更不要采用烙鐵對焊件增加壓力的辦法，以免造成損壞或不易覺察的隱患。有些初學者用烙這樣，就能大大提高傳熱效率。⑶加熱要靠焊錫橋加熱的效率，需要有進行熱量傳遞的焊錫橋。所謂焊錫橋，就是靠烙鐵頭上保留少量焊錫，留在烙鐵頭上的焊料處于過熱狀態(tài)，實際已經(jīng)降低了質(zhì)量，還可能造成焊點之間誤連短路。⑷烙鐵撤離有講究烙鐵的撤離要及時，而且撤離時的角度和方向與焊點的形成有關。圖5.18所示為烙鐵不同的撤離方向對焊點錫量的影響。圖5.13烙鐵撤離方向和焊點錫量的關系⑸在焊錫凝固之前不能動⑹焊錫用量要適中手工焊接常使用的管狀焊錫絲，內(nèi)部已經(jīng)裝有由松香和活化劑制成的助焊劑。焊錫絲的直徑有0.5、0.8、1.0、…、5.0mm等多種規(guī)格，要根據(jù)焊點的絲的直徑略小于焊盤的直徑。見圖5.19，過量的焊錫不但無必要地消耗了焊錫，而且還增加焊接時間，降低工作速⑺焊劑用量要適中焊接開關、接插件的時候，過量的焊劑容易流到觸點上，會造成接觸不良。合適的焊劑量，過松香水噴涂處理，無需再加助焊劑。⑻不要使用烙鐵頭作為運送焊錫的工具有人習慣到焊接面上進行焊接，結果造成焊料的氧化。因為烙鐵尖的溫度一般都在300℃以上，焊錫絲中的助焊劑在高溫時容易分解失效，焊錫也處于過熱的低質(zhì)量狀態(tài)。特5.2.4焊點質(zhì)量及檢查對焊點的質(zhì)量要求，應該包括電氣接觸良好、機械結合牢固和美觀三個方面。保證焊點5.2.4.1虛焊產(chǎn)生的原因及其危害虛焊主要是由待焊金屬表面的氧化物和污垢造成的，它使焊點成為有接觸電阻的連接狀路的調(diào)試、使用和維護帶來重大隱患。此外，也有一部分虛焊點在電路開始工作的一段較長時間內(nèi)，保持接觸尚好，因此不容易發(fā)現(xiàn)。但在溫度、濕度和振動等環(huán)境條件的作用下，接溫度升高又促使不完全接觸的焊點情況進一步惡化，最終甚至使焊點脫落，電潮使水汽滲入間隙后，水分子溶解金屬氧化物和污垢形成電解液，虛焊點兩側的銅和鉛錫焊要從一臺有成千上萬個焊點的電子設備里，找出引起故障的虛焊點來，實在5.2.4.2對焊點的要求⑴可靠的電氣連接過程形成的牢固連接的合金層達到電氣連接的目的。如果焊錫僅僅是堆在焊件的表面或只有⑵足夠的機械強度實行鉤接、絞合、網(wǎng)繞后再焊，也是增加機械強度的有效措施。造成強度較低的常見缺陷是因為焊錫未流滿焊點或焊錫量過少，還可能因為焊接時焊料⑶光潔整齊的外觀良好的焊點要求焊料用量恰到好處，表面圓潤，有金屬光澤。外表是焊接質(zhì)量的反映，還包括從以下幾個方面對整塊印制電路板進行焊接質(zhì)量的檢查：?沒有焊料引起導線間短路（即所謂“橋接”?不損傷導線及元器件的絕緣層；缺陷。5.2.4.3典型焊點的形成及其外觀在單面和雙面（多層）印制電路板上，焊點的形成是有區(qū)別的：見圖5.20(a)，在單面化孔內(nèi)和元件面上的部分焊盤，如圖5.20(b)所示。無論采用設備焊接還是手工焊接雙面印制電路板，焊料都可能通過金屬化孔流向元件①形狀為近似圓錐而表面稍微凹陷，呈漫坡狀，以焊接導線為中心，對稱成裙形展虛焊點的表面往往向外凸出，可以鑒別出來。②焊點上，焊料的連接面呈凹形自然過渡，焊錫和焊件的交界處平滑，接觸角盡可能③表面平滑，有金屬光澤。5.2.4.4通電檢查在外觀檢查結束以后認為連線無誤，才可進行通電檢查，這是檢驗電路性能的關鍵。如通電檢查焊接質(zhì)量的結果及原因分析如表5.2所示。表5.2通電檢查焊接質(zhì)量的結果及原因分析通電檢查結果通電檢查結果原因分析元器件損失效過熱損壞、烙鐵漏電壞性能降低烙鐵漏電短路橋接、焊料飛濺導通不良斷路焊錫開裂、松香夾渣、虛焊、插座接觸不時通時斷導線斷絲、焊盤剝落等5.2.4.5常見焊點缺陷及其分析情況下，采用什么樣的操作方法、操作者是否有責任心，就是決定性的因素了了印制電路板上各種焊點缺陷的外觀、特點及危害，并分析了產(chǎn)生的原因；在接線端子上焊表5.1印制電路板上各種焊點缺陷及分析焊點缺陷表5.3插圖“虛焊”表5.3插圖“焊料堆積”外觀特點焊錫與元器件引線和銅箔之間有明顯黑色界限，焊錫向界限凹陷結構松散不能正常工作機械強度不足，可能虛焊原因分析好、未鍍好錫或錫氧化噴涂的助焊劑質(zhì)量不好1、焊料質(zhì)量不好2、焊接溫度不夠表5.3插圖“焊料過多”表5.3插圖“焊料過少”表5.3插圖“松香焊”表5.3插圖“過熱”表5.3插圖“冷焊”表5.3插圖“浸潤不良”表5.3插圖“不對稱”表5.3插圖“松動”焊點表面向外凸出焊點面積小于焊盤的焊縫中夾有松香渣焊點發(fā)白，表面較粗糙，無金屬光澤表面呈豆腐渣狀顆粒，可能有裂紋焊料與焊件交界面接觸過大，不平滑焊錫未流滿焊盤導線或元器件引線課移動浪費焊料，可能包藏缺陷機械強度不足可能時通時斷焊盤強度降低，容易強度低，導電性能不好強度低，不通或時通強度不足不導通或導通不良件引線松動焊絲撤離過遲錫撤離過早2、助焊劑不足3、焊接時間太短效烙鐵功率過大，加熱焊料未凝固前焊件抖動1、焊件未清理干凈差3、焊件未充分加熱差移動造成間隙表5.3插圖“拉尖”表5.3插圖“橋接”表5.3插圖“針孔”表5.3插圖“氣泡”表5.3插圖“銅箔翹起”表5.3插圖“剝離”焊點出現(xiàn)尖端相鄰導線連接目測或低倍放大鏡可見焊點有孔引線根部有噴火式焊料隆起，內(nèi)部藏有空洞銅箔從印制板上剝離焊點從銅箔上剝落（不是銅箔與印制板外觀不佳，容易造成橋接短路強度不足，焊點容易腐蝕暫時導通，但長時間容易引起導通不良印制板已被損壞浸潤或浸潤差）引線與焊盤孔的間隙過大大2、引線浸潤性不良時間長，孔內(nèi)空氣膨脹焊接時間太長，溫度過高焊盤上金屬鍍層不良圖5.17導線端子焊接缺陷示例5.2.4.6SMT印制板上的焊點元件的焊點，焊點主要產(chǎn)生在電極焊端外側的焊盤上；(b)圖是翼形電極引腳器件5.2.5手工焊接技巧5.2.5.1有機注塑元件的焊接對這類元件的電氣接點施焊時，如果不注意控制加熱時間，極容易造成有機材料的熱塑性變形，導致零件失效或降低性能，造成故障隱患。圖5.24是鈕子開關結構示意圖以及由于焊接技術不當造成失效的例子，圖中所示的失效原因為：①圖(a)為施焊時側向加力，造成接線片變形，導致開關不通。②圖(b)為焊接時垂直施力，使接線片1垂直位移，造成閉合時接線片2不能導通。圖5.19鈕子開關結構以及焊接不當導致失效的示意圖更要掌握好浸入深度及時間。⑶非必要時，盡量不使用助焊劑；必需添加時，要盡可能少用助焊劑，以防止浸入機5.2.5.2焊接簧片類元件的接點免破壞接觸點的彈力，造成元件失效。所以，簧片類元件的焊接要領是：⑴可焊性預處理；⑶不可對焊點任何方向加力；⑷焊錫用量宜少而不宜多。5.2.5.3MOSFET及集成電路的焊接MOSFET，特別是絕緣柵型場效應器件，由于輸入阻抗很高，如果不按規(guī)定程序操作，很可能使內(nèi)部電路擊穿而失效。⑴引線如果采用鍍金處理或已經(jīng)鍍錫的，可以直接焊接。不要用刀刮引線，最多只需要用酒精擦洗或用繪圖橡皮擦干凈就可以了。最好采用防靜電措施。⑶在保證浸潤的前提下，盡可能縮短焊接時間，一般不要超過2秒鐘。⑸使用低熔點的焊料，熔點一般不要高于180℃。⑹工作臺上如果鋪有橡膠、塑料等易于積累靜電的材料，則器件及印制板等不宜放在臺面上，以免靜電損傷。工作臺最好鋪上防靜電膠墊。⑺使用電烙鐵，內(nèi)熱式的功率不超過20W，外熱式的功率不超過30W，且烙鐵頭應該尖一些，防止焊接一個端點時碰到相鄰端點。⑻集成電路若不使用插座直接焊到印制板上，安全焊接的順序是：地端→輸出端→電源端→輸入端。5.2.5.4導線連接方式導線同接線端子、導線同導線之間的連接有三種基本形式：導線和接線端子的繞焊，是把經(jīng)過鍍錫的導線端頭在接線端子上繞一圈，然后用鉗子拉緊纏牢后進行焊接，如圖5.25所示。在纏繞時，導線一圖5.20導線和端子的繞焊圖5.21導線與導線的連接以繞焊為主，如圖5.26所示。操作步驟如下：①去掉導線端部一定長度的絕緣皮；②導線端頭鍍錫，并穿上合適的熱縮套管；④趁熱把套管推倒接頭焊點上，用熱風或用電烙鐵烘烤熱縮套管，套管冷卻后應該固這種連接的可靠性最好，在要求可靠性高的地方常常采用。將導線彎成鉤形鉤在接線端子上，用鉗子夾緊后再焊接，如圖5.27。其端頭的處理方法與繞焊相同。這種方法的強度低于繞焊，但操作簡便。導線搭到接線端子上進行焊接，僅用在臨時連接或不便于纏、鉤的地方以及某些接插件上。對調(diào)試或維修中導線的臨時連接，也可以采用如圖(b)所示的搭接辦法。這種搭焊連接5.2.5.5杯形焊件焊接法這種焊件一般是和多股軟線連接，焊前要對導線進行處理，先絞緊各股軟線，然后鍍錫，對杯形件也要進行處理。操作方法見圖5.29。圖5.24杯形接線柱焊接方法①往杯形孔內(nèi)滴助焊劑。若孔較大，用脫脂棉蘸助焊劑在孔內(nèi)均勻擦一層。②用烙鐵加熱并將錫熔化，靠浸潤作用流滿內(nèi)孔。④完全凝固后立即套上套管。5.2.5.6平板件和導線的焊接如果要使焊點更可靠，可以先在焊區(qū)用力劃出一些刀痕再鍍錫。焊錫。但事實上，鋁及其合金本身卻是很容易“吃錫”的，鍍錫的關鍵是破壞鋁的氧化層。板鍍上錫后，焊接就比較容易了。當然，也可以使用酸性助焊劑（如焊油），只是焊接后要再流焊設備以及錫膏印刷機、貼片機等組成的焊接流水線。自動焊接的工藝流程如圖5.45所示。除了有預熱的工序以外，基本上同手工焊接過程類似。預熱，是在電路板進入焊錫槽前的加熱工序，可以使助焊劑達到活化點。可以是熱風加或泡沫化后均勻地噴涂或蘸敷在印制板上；冷卻一般采用風扇強迫降溫。清洗設備，有機械式及超聲波式的兩類。超聲波清洗機由超聲波發(fā)生器、換能器及清洗槽三部分組成，主要適合于使用一般方法難于清洗干凈或形狀復雜、清洗不便的元器件清除油類等污物。其主要效應是利用了超聲波復變壓力的峰值大于大氣壓力時產(chǎn)生的空化現(xiàn)象，浸焊（Dipsoldering）是最早應用在電子產(chǎn)品批量生產(chǎn)中的焊接方法，浸焊設備的焊錫槽如圖5.46所示。圖5.27浸焊設備的焊錫槽示意圖⑴浸焊機工作原理浸焊設備的工作原理是讓插好元器件的印制電路板水平接觸熔融的鉛錫焊料，使整塊電路板上的全部元器件同時完成焊接。印制板上的導線被阻焊層阻隔，不需要焊接的焊點和部位，要用特制的阻焊膜（或膠布）貼住，防止焊錫不必要的堆積。浸焊設備價格低廉，現(xiàn)在還在一些小型企業(yè)中使用，有經(jīng)驗的操作者同樣可以保證焊接的質(zhì)量。⑵操作浸焊機，應該注意以下幾點：既防止由于溫度過高加速焊料氧化，保證浸焊質(zhì)量，也節(jié)省了電力消耗。最好使用發(fā)泡裝置，有利于助焊劑涂敷。接的時間應該控制在3s左右。電路板浸入錫液的時候，應該使板面水平地接觸錫液平面，點，還能讓多余的焊錫流下來。質(zhì)和焊料廢渣，避免廢渣進入焊點造成夾渣焊。⑶浸焊機種類①普通浸焊機普通浸焊機是在錫鍋的基礎上增加滾動裝置和溫度調(diào)節(jié)裝置構成的。先將待焊工件浸蘸②超聲波浸焊機超聲波浸焊機是通過向錫鍋內(nèi)輻射超聲波來增強浸錫效果的，適于一般浸錫較困難的元器件焊接。超聲波浸焊機一般由超聲波發(fā)生器、換能器、水箱、焊料槽、加溫設備等幾部分組成。有些浸焊機還配有帶振動頭的夾持印制板的專用裝置，振動裝置使電路板在浸錫時振動，讓焊料能與焊接面更好地接觸浸潤。超聲波浸焊機和帶振動頭的浸焊機在焊接雙面印制⑴波峰焊機結構及其工作原理波峰焊機是在浸焊機的基礎上發(fā)展起來的自動焊接設備，兩者最主要的區(qū)別在于設備的焊錫槽。波峰焊（WaveSoldering）是利用焊錫槽內(nèi)的機械式或電磁式離心泵，將熔融焊料壓向噴嘴，形成一股向上平穩(wěn)噴涌的焊料波峰，并源源不斷地從噴嘴中溢出。裝有元器件的印制電路板以直線平面運動的方式通過焊料波峰，在焊接面上形成浸潤焊點而完成焊接。圖5.47是波峰焊機的焊錫槽示意圖。圖5.28波峰焊機焊錫槽示意圖法。這種方法適宜成批、大量地焊接一面裝有分立元件和集成電路的印制線路板。凡與焊接質(zhì)量有關的重要因素，如焊料與焊劑的化學成分、焊接溫度、速度、時間等，在波峰焊機上均能得到比較完善的控制。圖5.48是一般波峰焊機的內(nèi)部結構示意圖。圖5.29波峰焊機的內(nèi)部結構示意圖錫槽。機械泵根據(jù)焊接要求，連續(xù)不斷地泵出平穩(wěn)的液態(tài)錫波，焊錫熔液通過噴口，以波峰形式溢出至焊接板面進行焊接。為了獲得良好的焊接質(zhì)量，焊接前應做好充分的準備工作，波峰焊機的焊料液在錫槽內(nèi)始終處于流動狀態(tài)，使工作區(qū)域內(nèi)的焊料表面無氧化層。由于印制板和波峰之間處于相對運動狀態(tài)，所以助焊劑容易揮發(fā)，焊點內(nèi)不會出現(xiàn)氣泡。⑵波峰焊工藝材料的調(diào)整在波峰焊機工作的過程中，焊料和助焊劑被不斷消耗，需要經(jīng)常對這些焊接材料進行監(jiān)測與調(diào)整。金屬雜質(zhì)金屬雜質(zhì)最大含量范圍1質(zhì)含量。如果不符合要求，可以更換焊料或采取其他措施。例如當Sn的含量低于標準時，②助焊劑一般助焊劑的比重在0.82~0.84g/ml，可以用相應的溶劑來稀釋調(diào)整，焊接后容易清洗。假如采用免清洗助焊劑，要求比重<0.8g/ml，固體含量<2.0wt%，不含鹵化物，焊接后劑，焊接后不必清洗，當然也可以使用免清洗助焊劑。③焊料添加劑還原能力強，在焊接溫度下不會碳化。錫渣減除劑能讓熔融的鉛錫焊料與錫渣分離，起到防止錫渣混入焊點、節(jié)省焊料的作用。⑶幾種波峰焊機以前，舊式波峰焊機在焊接時容易造成焊料堆積、焊點短路等現(xiàn)象，修補焊點的工作量不易排出，遮蔽在焊點上，可能造成焊料無法接觸焊接面而形成漏焊；進型的波峰焊設備，有效地排除了原有的缺陷，創(chuàng)造出空心波、組合空心波、紊亂波、旋轉①斜坡式波峰焊機5.49(a)所示。這樣的好處是，增加了電路板焊接面與焊錫波峰接觸的長度。假如電路板以效率；不僅有利于焊點內(nèi)的助焊劑揮發(fā)，避免形成夾氣焊點，還能讓多余的焊錫流下來。圖5.30斜坡式波峰焊機和高波峰焊機②高波峰焊機用來剪短元器件的引腳。③雙波峰焊機合元器件的電路板。雙波峰焊機的焊料波型如圖5.50所示，使用這種設備焊接印制電路板時，THT元器件要采用“短腳插焊”工藝。電路板的焊接面要經(jīng)過兩個熔融的鉛錫焊料形成過波峰的時間和速度這些工藝參數(shù)，都可以通過計算機伺服控制系統(tǒng)進行調(diào)整。圖5.31雙波峰焊機的焊料波型兩邊焊料熔液噴流的方向相反。由于空心波的伯努利效應（BernoulliEffect，一種流體動面積小，使PCB基板與焊料熔液的接觸面減小，不僅有利于助焊劑熱分解氣體的排放，克服寬平波（也叫片波）。逆著印制板前進方向的寬平波的流速較大，對電路板有很好的擦洗作④選擇性波峰焊設備—集成電路承受高溫的能力較差，可能因波峰焊導致?lián)p壞；假如用手工焊接的辦法對少量THT元件實施焊接，又感覺一致性難以保證。為此，國外廠商推出了選擇性波峰焊設備。這到電路板需要補焊的位置，順序、定量噴涂助焊劑并噴涌焊料波峰，進行局部焊接。⑷波峰焊的溫度曲線及工藝參數(shù)控制理想的雙波峰焊的焊接溫度曲線如圖5.51所示。從圖中可以看出，整個焊接過程被分圖5.32理想的雙波峰焊的焊接溫度曲線松香和活化劑開始分解活化，去除焊接面上的氧化層和其他污染物，并且防止金屬表面在高溫下再次氧化。印制電路板和元器件被充分預熱，可以有效地避免焊接時急劇升溫產(chǎn)生的熱應力損壞。電路板的預熱溫度及時間，要根據(jù)印制板的大小、厚度、元器件的尺寸和數(shù)量，以及貼裝元器件的多少而確定。在PCB表面測量的預熱溫度應該在90~130℃之間，多層板或貼片元器件較多時，預熱溫度取上限。預熱時間由傳送帶的速度來控制。如果預熱溫度偏低或預熱時間過短，助焊劑中的溶劑揮發(fā)不充分，焊接時就會產(chǎn)生氣體引起氣孔、錫珠等焊毛刺、橋接等焊接缺陷。為恰當控制預熱溫度和時間，達到最佳的預熱溫度，可以參考表5.5內(nèi)的數(shù)據(jù)，也可以從波峰焊前涂覆在PCB底面的助焊劑是否有粘性來進行判斷。表5.3不同印制電路板在波峰焊時的預熱溫度PCB類型元器件種預熱溫度(℃)類類THC+SMDTHC+SMDTHC+SMD90~10090~110單面板雙面板雙面板散，就容易產(chǎn)生拉尖和橋接、焊點表面粗糙等缺陷；如焊接溫度過高，容易損壞元器件，還下，焊點和元件的受熱量隨時間而增加。波峰焊的焊接時間可以通過調(diào)整傳送系統(tǒng)的速度來度都有關系。雙波峰焊的第一波峰一般調(diào)整為235~240℃/1s左右，第二波峰一般設置在240~260℃/3s左右。⑴再流焊工藝概述再流焊（Re-flowSoldering也叫做回流焊，是伴隨微型化電子產(chǎn)品的出現(xiàn)而發(fā)展起來的錫焊技術，主要應用于各類表面安裝元器件的焊接。這種焊接技術的焊料是焊錫膏。預到印制板上。很薄的一層焊料是一種適合自動化生產(chǎn)的電子產(chǎn)品裝配技術。再流焊工藝目前已經(jīng)成為再流焊技術的一般工藝流程如圖5.52所示。5.33再流焊技術的一般工藝流程⑵再流焊工藝的特點與要求與波峰焊技術相比，再流焊工藝具有以下技術特點：的作用，產(chǎn)生自定位效應（self-alignment能夠自動校正偏差，把元器件拉回到近似準·再流焊的焊料是能夠保證正確組分的焊錫膏，一般不會混入雜質(zhì)?！た梢圆捎镁植考訜岬臒嵩?，因此能在同一基板上采用不同的焊接方法進行焊接。印制板上，可以使用自動或半自動絲網(wǎng)印刷機，如同油墨印刷一樣將焊膏漏印到印制板上，上。將焊膏加熱到再流溫度，可以在再流焊爐中進行，少量電路板也可以用手工熱風設備加熱焊接。當然，加熱的溫度必須根據(jù)焊膏的熔化溫度準確控制（有些合金焊膏的熔點為223℃,則必須加熱到這個溫度）。加熱過程可以分成預熱區(qū)、焊接區(qū)（再流區(qū)）和冷卻區(qū)三圖5.34理想的再流焊的焊接溫度曲線③在焊接過程中，要嚴格防止傳送帶震動。④必須對第一塊印制電路板的焊接效果進行判斷，是否完全、有無焊膏熔化不充分或虛焊和橋接的痕跡、焊點表面是否光亮、焊點形狀是否向內(nèi)凹陷、是否有錫珠飛濺和殘留物等現(xiàn)象，還要檢查PCB的表面顏色是否改變。在批量生產(chǎn)過程中，要定時檢查焊接質(zhì)量，及時對溫度曲線進行修正。⑶再流焊爐的結構和主要加熱方法置、溫度控制裝置以及計算機控制系統(tǒng)組成。①紅外線再流焊（InfraRedRayRe-flow）覆蓋了焊盤和元器件的焊端或引腳，使它們與氧氣隔離；并且，電路板和元器件得到充分預點高20~50℃,漏印在印制板焊盤上的膏狀焊料在熱空氣中再次熔融，浸潤焊接面，約30~90s。當焊接對象從爐膛內(nèi)的冷卻區(qū)通過，使焊料冷卻凝固以后，全部焊點同時完成當元器件的顏色和體積不同時，受熱溫度就會不同，為使深顏色的和體積大的元器件同時完的企業(yè)里，已經(jīng)能夠見到7~10個溫區(qū)的再流焊圖5.35紅外線再流焊機的外觀和工作原理示意圖還可以對印制板進行熱風整平、烘干，對電子產(chǎn)品進行烘烤、加熱或固化粘合劑。紅外線再流焊設備既能夠單機操作，也可以連入電子裝配生產(chǎn)線配套使用。紅外線再流焊設備還可以用來焊接電路板的兩面：先在電路板的A面漏印焊膏，粘貼SMT元器件后入爐完成焊接；然后在B面漏印焊膏，粘貼元器件后再次入爐焊接。這時，電器件不會從板上脫落下來。這種工作狀態(tài)如圖5.55所示。圖5.36再流焊時電路板兩面的溫度不同②氣相再流焊（VaporPhaseRe-flow）這是美國西屋公司于1974年首創(chuàng)的焊接方法，在美國的SMT焊接中占有很高比例。其膏狀焊料熔融浸潤，從而使電路板上的所有焊點同時完成焊接。這種焊接方法的介質(zhì)液體要有較高的沸點（高于鉛錫焊料的熔點有良好的熱穩(wěn)定性，不自燃。美國3質(zhì)液體見表5.6。表5.43M公司配制的介質(zhì)液體用途Sn/Pb焊料的再流焊胺焊注：為了減少焊接時介質(zhì)蒸汽的耗散，還要采用二次保護蒸汽FC113等。氣相再流焊的優(yōu)點是焊接溫度均勻、精度高、不會氧化。其缺點是介質(zhì)液體及設備的價格高，工作時介質(zhì)液體會產(chǎn)生少量有毒的全氟異丁烯（PFIB）氣體。圖5.56是氣相再流焊圖5.37氣相再流焊的工作原理示意圖③熱板傳導再流焊利用熱板傳導來加熱的焊接方法稱為熱板再流焊。熱板再流焊的工作原理見圖5.57。圖5.38熱板再流焊的工作原理于300℃,適用于高純度氧化鋁基板、陶瓷基板等導熱性好的電路板單面焊接，對普通覆銅④熱風對流再流焊與紅外熱風再流焊熱風對流再流焊是利用加熱器與風扇，使爐膛內(nèi)的空氣或氮氣不斷加熱并強制循環(huán)流成本低，是SMT大批量生產(chǎn)中的主要焊接設備之一。圖5.59是簡易的紅外熱風再流焊設備的照片。它是內(nèi)部只有一個溫區(qū)的小加熱爐，能夠焊接的電路板最大面積為400×400mm2（小型設備的有效焊接面積會小一些）。爐內(nèi)的加熱器和風扇受計算機控制，溫度隨時間變化，電路板在爐內(nèi)處于靜止狀態(tài)，連續(xù)經(jīng)歷預熱、再流和冷卻的溫度過程，完成焊接。這種簡易設備的價格比隧道爐膛式紅外熱風再流焊設備低很多，適用于生產(chǎn)批量不大的小型企業(yè)。圖5.40簡易的紅外熱風再流焊設備⑤激光加熱再流焊CO2和YAG兩種。圖5.60是激光加熱再流焊的工作原理示意圖。件不易損壞。但是設備投資大，維護成本高。⑷各種再流焊工藝主要加熱方法的優(yōu)缺點見表5.7。表5.5再流焊主要加熱方法的優(yōu)缺點式優(yōu)點吸收紅外線輻射加熱1、連續(xù)，同時成組焊接2、加熱效果好，溫度可調(diào)范3、減少焊料飛濺、虛焊及橋接1、材料、顏色與體積不同，熱吸收不同，溫度控制不夠均勻利用惰性溶劑的蒸氣凝聚時放出的潛熱加熱2、升溫快，溫度控制準確3、同時成組焊接4、可在無氧環(huán)境下焊接1、設備和介質(zhì)費用高2、容易出現(xiàn)吊橋和芯吸現(xiàn)象高溫加熱的氣體在爐內(nèi)循環(huán)加熱2、溫度控制容易1、容易產(chǎn)生氧化2、強風會使元器件產(chǎn)生位移利用熱板的熱傳導加熱1、減少對元器件的熱沖擊2、設備結構簡單，價格低1、受基板熱傳導性能影響大2、不適用于大型基板、大型元器件3、溫度分布不均勻激光利用激光的熱能加熱焊接2、非接觸加熱3、用光纖傳送能量1、激光在焊接面上反射率大2、設備昂貴⑸再流焊設備的主要技術指標溫度控制精度（指傳感器靈敏度應該達到±0.1~0.2℃;傳輸帶橫向溫差：要求±5℃以下；溫度曲線調(diào)試功能：如果設備無此裝置，要外購溫度曲線采集器；最高加熱溫度：一般為300~350℃,如果考慮溫度更高的無鉛焊