电子产品焊接知识(电装)

电子产品焊接知识,电装车间现场工艺,课程目标,1、了解电子产品焊接原理 2、了解SMT元器件及回流焊 3、了解插件元器件及波峰焊 4、熟悉手工焊接操作方法及不良习惯 5、掌握辩别元器件极性及焊接工具的使用,一、 电子产品焊接原理,1、随着电子元器件的封装更新换代的加快，由原来的直插式改为了平贴式，连接排线也由FPC软板进行替代，贴片器件愈来愈小。这些都说明了电子发展已经朝向小型化、微型化发展。在焊接过程中稍有不慎就会损伤元器件，或引起焊接不良。所以我们的一线手工焊接人员必须对焊接原理、焊接质量的评定以及电子基础有一定的了解。 2、焊锡是一门科学，他的原理是通过加热的烙铁将固态焊锡丝加热融化，再借助于助焊剂的作用，由於铅锡一部份铅锡份子进入基体中，铅锡和基体（铜镀层）在焊接物（即PCB板）表面形成 一层铜铅锡合金，這样锡同基体就会连 接在 一起，松香在锡表面开成一层保护 膜。 3、现在常见的电子产品焊接方式为： 回流焊接、波峰焊接、手工焊接,3,1.1 概述及焊接原理,一、 电子产品焊接原理,为了保证焊接质量，必须注意掌握焊锡的条件： 1、 被焊件必须具备可焊性； 2、 被焊金属表面应保持清洁； 3、 使用合适的焊接材料： （锡膏、助焊剂、焊锡丝）； 4、 具有适当的焊接温度； 5、 具有合适的焊接时间。,4,1.2 焊接的条件,无引脚,有引脚,插件技术,表面贴装技术,二、回流焊接与波峰焊接,2.1 表面贴装与插件波峰的图解,元件直接贴焊在基板表面而不需要穿过通孔，元件和焊点在同一面上,元件插装在基板表面引脚需要穿过通孔焊接，元件和焊点不在同一面上,二、回流焊接与波峰焊接,2.2 零件外型与极性,电阻,SOT类,电容,极性标记,IC,IC极性标记一般以圆点为一脚，逆时针读数,插座,二极管,二、回流焊接与波峰焊接,2.3 公司回流焊接与波峰焊接工艺流程图,印刷锡膏与回流焊接为质量关键控制点,波峰焊接为质量关键控制点,二、回流焊接与波峰焊接,2.4 回流焊接条件及焊接效果,合格的炉温曲线,1、无尘防静电环境； 2、炉前检验完成的印制板； 3、明确使用锡膏的规格参数； 4、测试合格的回流焊炉温曲线； 5、性能稳定的回流焊设备。,回流焊焊接效果,二、回流焊接与波峰焊接,2.5 回流焊接不良图示,二、回流焊接与波峰焊接,2.6 波峰焊接条件及焊接效果,合格的炉温曲线,1、无尘防静电环境； 2、波峰焊前检验完成的印制板； 3、测试合格的波峰焊炉温曲线； 4、性能稳定的波峰焊设备。,回流焊焊接效果,二、回流焊接与波峰焊接,2.7 波峰焊接不良图示,1、随着元器件技术的发展，高密度互联技术成为组装技术发展的潮流，因此通孔插装器件的使用会逐步随着表面贴装器件的普及而逐步减少，但是由于通孔插装器件的连接强度以及散热性能的优良性，因此在一定时期内通孔器件还必将存在。虽然电子装联技术在不断发展，DPMO（百万机会的缺陷数）不断降低，但是器件的返修在一定时期内还必将存在，因此手工焊接技术在一定时期内必然存在。 2、手工焊接技术相对于SMT和波峰焊接技术，其自动化程度较低，因此手工焊接的技术熟练度和人为因素是焊接性能及效果的根本因素。要保证焊接的质量就必须培养专业的手工焊接技术人才。,三、手工焊接技术,3.1 手工焊接发展趋势,1、焊接时挥发出的化学物质对人体是有害，如果操作时鼻子距离烙铁头太近，则很容易将有害气体吸入。一般烙铁离鼻子的距离应不小于30cm，通常以40cm为宜。 H30cm,三、手工焊接技术,3.2 手工焊接焊接姿势,养成良好的习惯不仅有利于身体健康，而且有利于产量的提升、质量保证,2、电烙铁拿法有三种，即：反握法、正握法、握笔法；电子工业制造中我们一般常采用握笔法。 图像即握笔法的拿法。,3、焊锡丝一般有两种拿法，即：单点锡焊拿法、连续锡焊拿法；电子工业制造中多采用连续锡焊拿法。操作过程中应注意拇指、食指与无名指、小指的配合送料。操作时应带手套，避免食入而造成铅中毒。,三、手工焊接技术,3.2 手工焊接焊接姿势,养成良好的习惯不仅有利于身体健康，而且有利于产量的提升、质量保证,4、烙铁架一般放置在工作台右前方，电烙铁用后一定要稳妥放于烙铁架上，并注意导线等物不要碰烙铁头，且锡渣应放入指定位置。,1、准备焊接：准备好焊锡丝和电烙铁。烙铁头部要保持干净，可以沾上焊锡（俗称吃锡）。左手拿焊锡丝，右手拿电烙铁。,三、手工焊接技术,3.3 手工焊接操作步骤,2、加热焊件：将烙铁头接触焊接点，注意保持烙铁加热焊件的各部分（印制板上引线和焊盘）都使之受热，让烙铁头的扁平部分（较大部分）接触热容量较大的焊件，烙铁头的侧面或边缘部分接触容量较小的焊件，以保持均匀受热。,3、熔化焊料：当焊件加热到能够熔化焊料的温度后将焊锡丝置于焊盘、焊件上，焊料开始熔化并润湿焊点。,三、手工焊接技术,3.3 手工焊接操作步骤,4、移开锡丝：当熔化适量的焊锡后将焊锡丝以45度角迅速移开。,三、手工焊接技术,3.3 手工焊接操作步骤,5、移开烙铁：当焊锡完全润湿焊点后移开烙铁，注意移开烙铁的方向应该是大致45的方向或沿着焊料流动的方向。,上述过程，对一般焊点而言大约二三秒。对于热容量较小的焊点，如印制电路板上的小焊盘，有时用三步概括操作方法，即将上述步骤2、3点合为一步，4、5点合为一步。实际上细微区分还是五步。特别是各步骤之间停留时间，对保证焊接质量至关重要。,1、掌握好加热及焊接时间，一般大约二三秒，较大焊点（如：PT变压器）可适当延长。 2、保持合适的温度，烙铁头温度不易过高或过低，过高则容易烧毁元器件、电路板焊盘等，过低则容易造成假焊、虚焊等焊接质量不过关。 3、不得对焊点施加外力，施加外力易损坏元器件及电路板焊盘等。严禁采用摩擦方式进行焊接操作。 4、助焊剂要适当，由于公司使用的焊锡丝中含有适量的焊剂，焊接操作时可以省略。 5、保持烙铁头的清洁，焊接前可适当对烙铁头进行擦拭掉表面氧化物，焊接后要对烙铁头进行上锡保护；擦拭采用湿海绵或湿布进行，加水量以不滴出为准。 6、焊接前烙铁头要有适当的上锡用来传递热量，上锡后的烙铁头应为焊锡的白色色泽。,三、手工焊接技术,3.4 手工焊接注意要领,7、加锡要适量，合格的焊点为光亮均匀的锥形。 8、元器件要固定到位，元器件的焊接安装要符合电气性能要求，在焊接凝固前不要使焊件移动或振动。 9、烙铁撤离有讲究，烙铁撤离一般以45 或沿着焊料流动的方向为准。 10、焊接要细心，焊接过程中注意不要烫 损及带走其它器件。 11、焊接顺序采用从小到大，从卧到立，顺 序依次一般为电阻、电容、二极管、三 极管、集成电路、大功率管、其它器件。 12、烙铁头为传热及运补锡料的工具，对于待加工区域应具备最大的接触面积，以减少传热的时间耗损，强化输送焊锡原料的效率，烙铁头表面必须维持良好的焊锡性，不可造成各种残渣的堆积；一旦烙铁头出现严重氧化或过度污染时则须加以更换。,三、手工焊接技术,3.4 手工焊接注意要领,1、公司后焊手工焊接管控规范为： 2、继电器、脉冲变压器、有塑胶表皮的导线、铸塑插座、插针、开关等铸塑器件，特别注意不要烫损器件，连续焊接时间尽量缩短不可大于3秒，焊接过程中不得施加任何方向的外力，加入焊锡不得过量，焊接尽量一次成功，若不得己须二次焊接时，要让器件冷却5秒后再进行。 3、干簧管等有弹性的器件不得施加任何方向 的外力，尽量使其弹性保持自然状态。 4、晶振等对温度较敏感的元器件，在接地等 焊接时时间控制在3秒内。,三、手工焊接技术,3.5 手工焊接要求,5、PT变压器等不易焊接的器件，在焊接过程中不能采用摩擦方式进行焊接，加入的焊料要适量不得流过焊孔。 6、芯片等焊接时，选用恒温电烙铁，温度调节到300350之间，先固定芯片的对脚后再进行点焊，时间控制在3秒内。 7、发光二极管、红外发射管、红外接收管等要控制 好高度，温度不能过高，时间控制在3秒内；另外 如需加支撑管时，焊料不能加入过多，且元器件 体与支撑管之间保留0.5mm1mm的间隙。 如图：E0.5mm1mm 8、焊接有极性的器件时，一定要注意器件的方向性。,三、手工焊接技术,3.5 手工焊接要求,9、焊接液晶要求透锡，不能有空洞，锡量达到100%的垂直填充。 10、焊接辅助小板时保证与主板的轴线 （与板面平行和垂直的坐标）平行， 倾斜角不大于5。 如图：5 11、焊接辅助端子排保持水平，且必须贴底。 12、焊接短接线时可视情况采用打弯方式进 行处理，打弯原则为弯曲方向与印制板 导线一致，尽量远离周围的器件、焊点、 印制板导线，其间距不能小于1.5mm。,三、手工焊接技术,3.5 手工焊接要求,13、焊接电池时要注意电池的正负极，防止 电池短路。加锡不易过多，焊锡不得与 电池体接触。对于平头引脚的电池，注意 将电池浮装抬高1mm2mm。 如图：C焊盘间距， D1mm2mm 14、执锡应对电路板进行清理，对焊接缺陷进行修复，对焊点引脚进行修整；焊点引脚剪脚以不超出1mm为准，但不得损伤焊点。（焊接缺陷参照“手工焊接常见的缺陷及对策”）。,三、手工焊接技术,3.5 手工焊接要求,车间现在采取点硅胶控制浮高,1、电烙铁的选用（所选电烙铁的防静电夹接地要求良好）,三、手工焊接技术,3.6 手工焊接工具的选用,2、电烙铁的结构 1）以HAKKO（中文名：白光）为例，其结构 分别如右图：电烙铁的结构均可分为：主 机、手柄、烙铁头、附件（包括烙铁座、 海绵等）。 2）各部件的作用,三、手工焊接技术,3.6 手工焊接工具的选用,主机：包含电烙铁供电电路和温度控制单元，提供电烙铁升温和完成焊接所需要的能量。 手柄：一般用胶木制成，设计不良的手柄，影响操作。 烙铁头：热量存储和传递的直接工具。 附件： 烙铁座：包含海绵容器，烙铁头夹座，是海绵 和手柄的存放区。特殊的还有工具座，用来放置常用型号的烙铁头。 海绵：用来清洁烙铁头上的氧化物。,3、烙铁头的选用 1）圆斜面尖形：用于一般焊接及修理，端头平面大，易于上热，圆锥尖形则适合有限空间。如线路板上零件焊接，焊接通用型。 2）斜角形，于平面焊接时使用，适用与拖焊。 3）钻形及圆锥尖形，使用与导线密集或小孔及热敏元件之焊接。适用于点焊。 4）半径槽形，主要用于圆体材料焊接上，如管形焊接端。,三、手工焊接技术,3.6 手工焊接工具的选用,4、焊锡丝的选用 1）：圆斜面尖形：用于一般焊接及修理，端头平面大，易于上热，圆锥尖形则适合有限空间。如线路板上零件焊接，焊接通用型。 2）：斜角形，于平面焊接时使用，适用与拖焊。 3）：钻形及圆锥尖形，使用与导线密集或小孔及热敏元件之焊接。适用于点焊。 4）：半径槽形，主要用于圆体材料焊接上，如管形焊接端。,三、手工焊接技术,3.6 手工焊接工具的选用,焊锡丝的规格直径,1、烙铁插头电源、接地线的认识。 1）电源插头底部的标识，N、L表示 电源线， 表示接地线。 2）如图：接地线比电源线稍长，红色标识为电源线，黄色标识为接地线。 、烙铁绝缘电阻与接地测试。 1）万用表打至200M欧姆档；黑色表笔 夹住烙铁头；红色表笔同时接烙铁插 头两路电源线（N、L），待万用表示 值稳定后，即为烙铁绝缘电阻的阻值 ；（若稳定后万用表最高位显示为1， 视为大，大于100M欧姆为合格）,三、手工焊接技术,3.7 电烙铁的测试,2）万用表打至200欧姆档； 黑色表笔夹住烙铁头；红色 表笔接烙铁插头接地线，待 万用表示值稳定后，即为烙 铁接地电阻的阻值； 小于5 欧姆为合格。,三、手工焊接技术,3.7 电烙铁的测试,3、电烙铁温度的测试 1）打开烙铁测温仪，确定其显示温度为常温值；烙铁预热，将烙铁温控旋钮调值作业上所需求之设定值。,三、手工焊接技术,3.7 电烙铁的测试,2）查看烙铁指示灯是否正常。常亮（升温），常灭（降温），慢闪（恒温） 3）等烙铁显示恒温后，将烙铁头清洗干净，加锡适量的焊锡，将烙铁头接触至传感器的测量点，待测温器温度相对稳定时（3-5S），读测温仪显示值。 4、烙铁在空闲时应加锡保护 烙铁头，以防氧化。,1、手工焊接时给焊盘、引脚施加额外的压力。 2、焊接时使用了不当的焊料来当作热传递的热桥。 3、烙铁头的大小、形状选择不正确。 4、手工焊接时焊接材料使用不当。 5、认为通过提高电烙铁温度可以提高焊接效率，手 工焊接时使用特别高的焊接温度。 6、用大量锡线在烙铁头上熔化堆积，把堆积在烙铁头上的锡转移到器件引脚和焊盘上。 7、没有确凿的证据，证明焊点有可焊性隐患时无谓的修理和返工。,三、手工焊接技术,3.8 手工焊接的七种不良习惯,三、手工焊接技术,1、良好的焊点要求焊料用量恰到好处，外表有金属光泽，无拉尖、桥接等现象，并且不伤及导线的绝缘层及相邻元件良好的外表是焊接质量的反映，注意：表面有金属光泽是焊接温度合适、生成合金层的标志，这不仅仅是外表美观的要求。典型焊点的外观如图所示，其共同特点是： 1）外形以焊接点导线为中 心，匀称、成裙形拉开。 2）焊料的连接呈半弓形凹 面，焊料与焊件交界处平 滑，接触角尽可能小。 3）表面有光泽且平滑。 4）无裂纹、针孔、夹渣。 2、焊点的外观检查除用目测（或借助放大镜、显微镜观测）焊点是否合乎上述标准以外，还包括以下几个方面焊接质量的检查：漏焊；焊料拉尖；焊料引起导线间短路（即“桥接”）； 导线及元器件绝缘的损伤；布线整形；焊料飞溅。检查时，除目测外，还要用指触、镊子点拨动、拉线等办法检查有无导线断线、焊盘剥离等缺陷。,32,3.9 手工焊接的焊点质量要求,1、焊点接触角过大或者蔓延不良 现象：焊接表面不连续，不平滑，焊料在金属表面呈不均匀的凸起，连接自呈不规则之斜坡状。 原因：烙铁端头或被焊物面不干净，加热或加锡不正确，焊料流动不完全。 对策：重新焊接，宜采用四步骤法来修正，因该法可充分利用焊剂，使焊锡流转均匀分布接点各部位。 预防：保持干净的被焊面，合格的焊接温度及合适的焊料加正确的焊接动作。,三、手工焊接技术,3.10 手工焊接的常见缺陷及对策,2、焊点有孔洞 现象：锡点上有小渗孔或深凹痕。 原因：焊料或被焊物不干净，焊接时间不标准，移开烙铁速度及方向不正确。 对策：完全清除焊锡，清洁零件、材料后以正确的焊接动作再次作业。 预防：干净的被焊金属面、焊料、器具正确焊接动作。（需特别注意应移开烙铁的位置与速度）,三、手工焊接技术,3.10 手工焊接的常见缺陷及对策,3、锡球 现象：锡球的产生都是PCB在焊接时未干的助焊剂挥发或助焊剂含水量过高,当瞬间接触高温的熔融锡时，气体体积大量膨胀，锡的挥发，挥发的同时，锡就被喷出，而形成小颗粒球状物，业界称为锡球。 原因：PCB预热不够，导致表面的助焊剂末干；助焊剂的配方中含水量过高；不良的贯穿孔；环境的湿度过高。 对策：针对上述产生的各原因各 点作预防；使用静电刷刷除 预防：干净的被焊金属面、合格 的焊料、合理工具及正确焊接 动作。,三、手工焊接技术,3.10 手工焊接的常见缺陷及对策,4、锡裂分离焊点 现象：零件脚与焊锡连接不完全有缝隙、裂痕或于接合处呈齿状附着现象。 原因：焊接面有严重的污染或焊剂未达到引导焊锡紧密附着于被焊物金属之效果。若操作程序错（即于焊接完成后，再剪去多余的下脚），也将导致焊锡与零件脚分离裂缝之现象。 对策：清除焊接面（板面与零件脚） 焊锡，重新焊接，若为机械力导致 分裂现象，则需加热使其再熔合。 预防：焊接前务必将焊料、零件清理 干净，焊接后的锡点切不可施加力 量。,三、手工焊接技术,3.10 手工焊接的常见缺陷及对策,、滋扰焊点、冷焊点 现象：焊点表面不平滑，如“玻璃破碎”的表面一样，冷焊是焊点凝固过程中，零件与PCB相互的移动所形成，这个相互移动的动作，影响锡铅合金该有的结晶过程，降低了整个合金的强度，当冷焊严重时，焊点表面甚至含有细微裂缝或断裂的情况发生。 原因：焊接时烙铁或被焊物振动过大，铜箔与组件产生了相对位移；冷却过快或过慢；被焊物表面氧化，不沾锡；助焊剂过少。 对策：固定线路板，再加热使之重新熔合，必要时可再加少许焊锡。 预防：线路板应加以固定，随时注意烙铁的温 度是否低于焊接的要求，正确的焊接时间、 动作。此种不良的危害很大，常造成焊接面 、被焊接面与被焊之组件之间阻值不稳定， 时大时小，故不良状况也极不稳定，隐患性 最大。,三、手工焊接技术,3.10 手工焊接的常见缺陷及对策,、架桥(连锡) 现象：指相近不相连之锡点间存在搭锡，这种情况在电路上不允许的，造成的原因有多个方面。 原因：作业动作不对，烙铁保持过平所致，致使烙铁头沾锡部分同时接触到两个锡点；加锡太多，锡点过分饱满而与邻近锡点相碰；PCB设计过紧凑，使组件脚彼此易碰在一起；助焊剂活性不够；锡料品质不好。 对策：用手焊分离 预防：选择合理的焊锡材料，合格温度及合适的工具， 正确焊接动作。（特别注意移开烙铁的位置与速度） 、半边焊 现象：指锡未完全覆盖铜箔面、组件或铜箔只有一部分沾锡。 原因：加锡太少；铜箔面或组件氧化不粘锡；加热温度不够，至使锡流动性不够；助焊剂较少。 对策：再加热使之重新熔合，加入适量的焊锡焊接。 预防：选择合格的电子物料，保证合格的焊接温度及 合理的工具，助焊剂适量的焊锡丝。,三、手工焊接技术,3.10 手工焊接的常见缺陷及对策,、锡柱、锡尖 现象：指当融锡接触被焊物时，因温度大量流失而急速冷却，来不及完成润焊的过程，而拉成尖锐如毛刺之形状，称冰柱。 原因：烙铁的热量不够；被焊物散热过快；PCB或 组件本身的焊锡性不良；助焊剂的活性不够， 不足以润焊；PCB表面焊点区域过大，造成表面 熔锡凝固慢、流动性大；焊接方法不对。 对策：用热含量高的烙铁，且应温度稳定或改用 接触面积大的烙铁头重新焊接，特别注意，不 能强制剔除，否则将会造成印制线路或焊盘损 伤。 预防：选择合适的烙铁头，设定合理的温度，保 证合格电子焊料，按标准步骤焊接，掌握焊接 韵律。（特别注意烙铁撤离的方向及速度）,三、手工焊接技术,3.10 手工焊接的常见缺陷及对策,、少锡空焊 现象：锡量不足覆盖焊接点或覆盖不完全，包覆面太薄。 原因：焊锡下得不够，或加热时间过久致使焊锡流失。 对策：加锡补焊，动作轻巧、快速，以免造成其它缺点。 预防：正确焊锡与合适用锡量，适当的能先预热焊接处。,三、手工焊接技术,3.10 手工焊接的常见缺陷及对策,10、锡量过多或包焊 现象：零件轮廓完全被焊锡包覆住，焊点处无法检视，焊锡收束面呈圆凸状或焊接点附近积留多余焊锡。 原因：焊锡太多或选用的焊锡太粗，加热太久致使焊锡流