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手焊接技術傳 統 手 焊 接 技 術課程大綱頁次 一、焊接訓練的基本觀念 2 二、焊錫訓練基本技術與認識 3 68 1.焊錫的定義 2.焊錫的原理 3.助焊劑的功用 4.銲接與助焊劑 5.助焊劑的種類 6.焊錫絲的選用 7.銲錫的特性 8.錫鉛合金的溫度特性10.錫絲的標示11.錫絲的直徑 三、烙鐵的種類 14 1.電烙鐵 2.烙鐵的必要條件 3.銲接工具的選用原則 4.烙鐵端頭材料及形狀四、烙鐵頭的維護與注意事項 30五、零件的焊接 33 1.銲接程序 2.銲接原則 3.不當的作法六、銲點好壞的判斷造成原因和解決方法 43(一)吃錫角度(二)銲點沾錫情況(三)良好銲點(四)各種不良焊點的產生七、手焊接技藝 53 一、焊接訓練的基本觀念1.電子、資訊產品的品質和可靠度是取決於基板裝配品，而基板裝配品的品質是關鍵於焊點的品質。2.確保產品的可靠度。3.電子零件為何選擇用錫焊接？3.1 電氣連接3.2 沒有歷時劣化的現象3.3 錫焊接具有符合技術性、經濟性、作業性、安全性和品質可靠性的優點4.銲錫具有電氣傳導之作用，但不具支撐力。5.品質是建立在製造過程中，而非經由檢驗、維修、與品管而成。6.改進焊點品質就如同改進產品的品質，降低不良品，重工與報廢率。二、焊錫訓練基本技術與認識、焊錫的定義當兩金屬施銲時， 因毛細管作用，而使焊料完全充塞於金屬接合面間，即稱為焊錫。其黏著力不是機械力，而是化學力。、焊錫的原理焊錫是利用錫作媒介，藉加熱而使兩金屬物接合，由熔化的焊錫與金屬的表面產生合金層。事實上焊料浸入金屬表面的深度非常小，但此合金層已經產生足夠的束戮力及發揮它應有的功能。圖2.1接合關係、助焊劑的功用（）清潔被焊物的金屬表面，促使焊接作業進行順利（）減低焊錫熔解後，擴散方向之表面張力（）增加毛細管現象，使焊錫流動性良好（）能使焊點晶瑩光亮之效果（）覆蓋於焊點上，將空氣隔開防止焊點氧化、銲接與助銲劑（）熔化的銲錫落在非金屬或不潔淨的金屬面上，如水滴在荷葉上。(參圖2.2)圖2.2不良焊接 圖2.3良好焊接（）熔化的銲錫滴落在潔淨的金屬面上，因毛細管作用，克服內力，使熔化的銲錫沿金屬面流動並浸入產生化合金。（參圖2.4）圖2.4 銲劑對氧化面之作用圖（）助銲劑的熔解溫度為75160c，銲錫的熔解溫度183.3215c。助焊劑的種類：銹蝕性非銹蝕性助銲劑種類（見表2.1）表2.1各種銲劑性質說明型別性質說明用途純松香銲劑(R)銲接高度敏感性電子組合。金屬工藝用元件的連接中度活性松香銲劑(RMA）為確保性質溫和，銲接效果較純松香銲劑（R)佳。印刷線路板電子零件組裝銲接活性松香銲劑（RA)銲接效果與錫點光度均較純香銲劑（R）及溫度穩定性較高，選用此型銲劑需經特殊認可，於作業後確實清洗乾淨。電路連接超活性松香銲劑（RSA）三種銲劑無法達到效果時，可改用此銲劑，但此銲劑需經特殊認可，並經檢視。連接非錫合金表層焊錫絲選用目前印刷電路的手銲接工作均採用含松香心銲錫絲（Rosincore)參見（圖2.5）（a）單心（b）環心（c）三心（d）五心圖2.5 松香心錫絲的型式（a） 單心是松香心銲錫絲中最普遍的一種，適用於任何電路銲接。（b） 環心效果較單心佳，不論任何一邊加熱均能作最佳的混合。（c） 三心或五心銲量較多，可避免銲接時銲劑不足的現象。（d） 銲劑液或銲劑膏結構銲接、金屬物預銲效果很理想。注意事項：於超溫時，會有燒焦而使銲劑失效的現象。因此，想完成良好的銲接，需特別注意烙鐵的溫度與銲接速度。銲錫（）銲、鉛特性（a）錫：本性不怕空氣或水的侵蝕，純錫具抗蝕能力但切忌以手觸摸，否則將發黑並降低可銲性。（b）鉛：很軟且很細密，但表面很快的即與空氣中的氧作用，形成氧化鉛。（）錫、鉛合金的組成與種類錫易於與其連接的金屬相作用形成合金。在銲料中錫與鉛的成份均以重量百分比表示。63/37即為63%的錫37%的鉛，下面就各比率銲料與使用性質略加說明：（參見表2.2）表2.2錫鉛合金之適用性質錫鉛適用性質固液C70/30預先上錫(預銲)用最佳合金183C 186C63/37熔點低至183C且不經糊狀183C 183C60/40導電性極佳，一般電路連接183C 188C註：由固態漸漸由硬變軟，再轉變成膠糊狀。經糊狀階段之銲錫在未冷卻凝固之前，切忌搖動。銲接時，切忌以口對點吹氣來加速其冷卻。錫鉛合金的溫度特性電子電路的銲接工作，使用最低熔點比63/37製成的錫絲是最適宜的，銲錫液化溫度於183C且不經糊狀階段，這一特性對線路板錫銲作業者是非常重要的優點。（熔點較高的50/50的銲料為宜）。(圖2.6) 液態 糊態 共晶點 固態線 糊態 錫鉛合金的添加物銲料中都含有一種或一種以上的其他金屬，加強錫銲作業所需求的特性添加物性質銅(Cu)減輕端頭的損傷鎘(Cd)降低銲接溫度銀(Ag)改善銲料的濕度銻(Sb)增加銲料的硬度每捲銲錫絲應有的標示：（）合金成分（）銲錫絲的直徑（）銲劑型別（）所含銲劑百分比（）添加物的成分（）出貨批號錫絲直徑印刷電路板上銲接點較小採用直徑0.5mm0,8mm的錫絲，若大銲點，多股線或線配接則選用0.8mm1.2mm較為適合，並且合乎經濟。三、烙鐵的種類、電烙鐵烙鐵是由加熱器、烙鐵頭、把手、電源線、烙鐵座等組合而成，如(圖3.1)所示。圖3.1 烙鐵的結構圖、烙鐵的必要條件（）能快速上昇烙鐵頭的溫度，並能供給充分的熱量。（）溫度降低的幅度必須小與溫度快速補償。（）又輕又好用。（）絕緣性優越，及有防靜電設計。（）更換烙鐵頭簡便。（）容易維護。3.銲接的工具電烙鐵（）一般選用原則（a）微小型=25W熱敏感或極小零件之銲接。（b）小型2535W一般印刷電路板銲接。（C）中型3545W。（D）大型4560W一般電氣連接。（E）重量級100W以上極大熱容量銲接用如散熱片。一般選用原則，電子電路銲接是使用30W60w之間的電烙鐵。（）加熱器的種類烙鐵用的加熱器一般有兩種，即鎳鉻加熱器及陶瓷加熱器。如(圖3.2)A.鎳鉻加熱器、雲母絕緣體B.陶瓷絕緣體圖3.2 鎳鉻及陶瓷加熱器（a）消費電力（加熱時消費電力） 0.8 0.6 陶瓷加熱器0.4 0.2 鎳鉻加熱器 100 200 300 400 500 溫度C 圖3.3陶瓷、鎳鉻加熱器的消費電力在溫度低的時候，陶瓷加熱器的電阻值也低，使得能通過大容量的電流，結果，溫度上昇的時間才能很快。（b）絕緣電阻值鎳鉻加熱器溫度接近500c，電阻值就降低到0.5MW以下，鎳鉻加熱器的絕緣體（雲母）與空氣接觸，容易氧化，受到破壞。（c）溫度上昇率陶瓷加器可在較短的時間內達到所需要的溫度，鎳鉻加熱器則需較長的時間，使用上便顯得很不理想，其溫度上昇狀況如（圖3.5)所示。 400 溫度c 300 陶瓷加熱器 200 100 鎳鉻加熱器 1 2 3 4 5 6 7 8 時間 分 圖3.5 陶瓷、鎳鉻加熱器的絕緣電阻值烙鐵及使用設備烙鐵的使用依被銲接物有不同，若被銲接物必須是固定的，可使用活動式烙鐵，如(圖3.6)所示。假如必須用手來支撐被銲接物，便需使用固定式烙鐵如(圖3.7)所示。圖3.7固定烙鐵及使用設備對一般銲接作業所需要的烙鐵頭溫度是共晶點（183.3c）（50100c）室內溫度250c350c。工 作 型 態理 想 溫 度 範 圍 F C多層基板 820F20 380C20%標準基板 820F40 300C15%4.烙鐵端頭材料及形狀材料：應以熱傳導性良好，且銲錫量消粍少者為佳。普遍採用的是銅表面鍍鐵或鎳鉻，此種端頭可防止因過熱產生氧化腐蝕層。形狀：配合工作物的形狀，能給予最大接觸面，最有效的傳熱為原則，一般使用在電子電氣上的銲接，大致可分為：（）鑿形：鑿形用於一般銲接及修理，端頭平面大，易於熱，鑿形又可分為：a.全鑿形b.半鑿形c.以端徑尺寸區分D=1/8“,1/16”,1/32“,64/1”,3/32“,3/16”,5/64“.等，尺寸相當齊全。（）斜角形：於平面銲接，或修理作業時，使用效果極佳。（）鑽形及圓錐形：使用於導線密集或及熱敏感零件之銲接。（）圓錐鑿形：圓錐形的端體、鑿形的端頭，非常適宜線路板組裝的銲接工作。 烙鐵端溫與尺寸的配合原則上烙鐵端頭溫度與尺寸是成反比的，直徑相同之端頭，每增加0.25mm，則其端溫下降約-12C。 表3.1,3.2 ，就端尺寸或瓦特數的不同，列出所產生的溫差異。表3.1烙鐵端尺寸或瓦特數差異，所產生之溫差 溫度C 瓦特數(W)端徑(D) 端長(L)20(W)25(W)30(W)35(W)40(W)50(W)60(W)1.17mm18.75mm3573854124404684965233.215mm18.75mm3373653984264604875154.687mm18.75mm332360387421454482510 表3.2 烙鐵瓦特數尖端溫差範圍烙鐵瓦特數烙鐵尖端溫度範圍20288399252163273034345435371482403985105042653760454593溫 度(攝氏)就表3.1與表3.2 ，說明一個重要的概念，烙鐵的溫度並不是完全由瓦特數來決定，真正的端溫端長與端徑的影響較大。由上面各項說明，製作組裝板必須根據（）被焊點所需的溫度。（）被銲點的形狀（）被銲點之間的空隙（）被銲點的尺寸，最後不要忘記端頭的資料。四、烙鐵頭的維護與注意事項（一）端頭（）新端頭：當一個新端頭第一次通電上熱前，以錫絲不斷塗抹端頭各面，直到錫絲熔解並均勻的完全覆蓋住端頭後，再以濕海棉擦拭乾淨，如此循環處理兩三次使端頭更易於維護而減少損耗，增長端頭壽命。（）一般使用原則（a）當烙鐵端頭發生腐蝕情形時，需先使端頭冷卻，再用鋼刷或細砂紙將其表面磨擦潔淨，再插回通電施重鍍處理。（b）烙鐵不應予重摔或敲打，並不作不正當之用途，以維護烙鐵的壽命。（c）烙鐵不用或暫停使用，應上妥錫衣再放回烙鐵架上，不可任意擺放，避免誤傷人、物，尤其木、膠質物品或桌、椅墊。（d）使用烙鐵前，須先檢視其電源線是否有纏繞其他物品等現象，烙鐵插頭應完全插入插座中。（e）每一銲接循環，均需將端頭上的殘渣及氧化的錫衣，於濕海棉上抹除。（f）隨時注意使用中的端頭，若發現已有損傷變形或針孔，應立即停止使用。（g）不可用強勁之力拉扯電源線，因為這是使電源線斷的主要原因。（h）定期量測烙鐵溫度，接地電阻，防止烙鐵溫度與漏電而破壞零件。（i）避免溫度過高，超過410c，易使沾錫面氧化。（j）最少每月取出烙鐵頭清理一次，同時清理發熱體內之異物，防止烙鐵頭與發熱体卡死。五、零件的焊接（一）錫銲作業前後的預先處理.錫銲作業前零件清潔大部份零作引線基材都是沾鍍過的引線若零件裸露在空氣間依然會再度產生氧化膜，所以在組裝前一定要清潔零件引線。零件清潔處理可依氧化程度區分：等級顏色清潔工具A銀白色用松香銲劑B銀灰色用普通橡皮擦或打字擦零件清潔切勿使用刀片刮除氧化物。.錫銲作業後清潔處理-由於零件焊接處理及銲接部分都會留下松香，這些都會留下許多問題，例如不便檢驗，容易沾塵埃，日後可能會產生低電阻短路現象。一般清洗方式有兩種（a）大量生產則用超音波清潔（b）小量生產或修補則用不含塑膠纖維的毛刷或棉球直接沾清潔濟清銲點即可。（二）零件沾鍍（預銲）.液態錫直接沾鍍：用小爐將己沾過銲劑的零引線，置於熔化的銲錫內。圖5.1液態錫直沾鍍.使用錫絲沾鍍：使用含有銲劑的錫絲，以端頭傳達於被銲物之熱度來熔解錫絲完成沾鍍。圖5.2導線上鋁衣的正當方法圖5.3錫絲沾鍍錫銲接-一個銲點正常銲接時間為兩秒鐘，動作要迅速，時間過長會將零件燒壞。銲接方法可依個人熱練動作選擇，四、五、六步驟法。（三）標準銲接動作（）在端與引線之間加一錫橋以便傳熱。圖5.4（）銲錫滋潤整銲點後，即移間端頭。再以擦式的動作朝向引線末端開端頭。圖5.5（）端頭移開的動作是往上以擦拭動作移開端頭。圖5.6銲接程序一般分為四、五、六步驟法。（）銲錫四步驟法步驟一：擦拭烙鐵。步驟二：加熱源於銲接點。步驟三：加銲錫絲。步驟四：移去熱源及銲錫絲。（）銲錫五步驟法步驟一：擦拭烙鐵。步驟二：加熱源於銲接點。步驟三：加銲錫絲。步驟四：移去銲錫絲。步驟五：移去熱源。（）銲錫六步驟法步驟一：擦拭烙鐵頭。步驟二：烙鐵頭上錫衣加速傳熱。步驟三：加熱源於銲接點。步驟四：加熱錫絲。步驟五：移去銲錫絲。步驟六：移去熱源。銲接原則（）迅速地加銲錫於被銲金屬及零件上。（）施用適當的銲錫。（）在銲接時把烙鐵遠離絕緣材料（使烙鐵頭放在絕體的對面）。（）在銲接點完全凝固前，不可以移動零件。不該做的方法（）把錫加在烙鐵頭上使它流下以作銲接。（）銲接時間太長。（）過熱使多股線把銲錫往上吸而造成電線脆弱或使熱敏感零件之壽命減低。（）燙傷在銲接點或其附近之絕緣體或零件。（）在銲接時移動零件，造成冷銲，使銲接不牢固或由於結晶不良而造成高電阻。（）多加銲錫使接觸角加大並不能加強其強度，反而浪費銲接時間與銲錫絲，並阻礙目視檢驗。六、銲點好壞的判斷、造成原因及解決方法（一）吃錫角度吃錫角度即銲錫與金屬面間所成角度。若依銲錫在被銲金屬面上的擴散情況，可定義為如下三種：90180(1)不吃錫 2090(2)半吃錫 020 (3)全吃錫(最理想)圖5.7 吃錫角度（二）銲點沾錫情況依銲錫與被銲物表面所形成的角度，銲點之沾錫情況可分為下列三種。1.良好沾錫：接觸角M現象：銲錫均勻擴散，沾附於接點而形成一良好之輪廓，光亮。必備的條件：（）清潔的表面（）正確的銲錫絲（）正確的加熱角度愈大銲錫性愈差角度愈小銲錫性愈好圖5.8銲錫性良窳之比較.不良焊點產生之原因：不良沾錫：M接觸角90退 錫：90接觸角180現象:銲錫熔化擴散後形成一不均勻之錫膜覆蓋在金屬表面上而未緊貼其上。產生原因:a表面嚴重沾污b加熱不足，銲錫由鐵頭流下c烙鐵太熱,破壞銲錫結構或使被銲物表面氧化3.不沾錫（退錫）現象：銲錫熔化後，瞬時沾附金屬表面，隨後溜走。可能原因：a表面嚴重沾污b加熱不足，銲錫由烙鐵頭流下c烙鐵太熱，破壞銲錫結構或使被銲物表面氧化。 (三)良好銲點1.要求（）結合性好。（）導電性。（）熱性良好。（）易於檢驗。.現象（）所有表面沾錫良好。（）銲錫外觀光亮而凹曲圓滑。（）所有零件輪廓可見，高壓部份除外。.焊接條件（）保持二銲接面之清潔。（）使用規定的銲錫絲及使用量。（）正確銲錫器具之使用及保養。（）正確之銲接時間（不多於製造工程師規定的時間）。（）冷卻前勿移動被銲物，以免造成銲點結晶不良，導致高電阻。（四）各種不良銲點的產生.冷銲（）現象：銲錫熔化，未與銲點熔合或完全熔合之前凝固，銲錫表面光澤不佳，表面粗糙。（）產生原因：銲錫冷卻前移動零件。（）處理方式：再加熱使之重新熔合。松香銲（）現象：松香流佈且覆蓋銲點表面，致使銲錫未能包固接點。（）原因：加熱不足使銲錫未熔化而助銲劑先大量流至銲點，或因前裝配之助銲劑遺留銲點上而造成。（）處理方式：移動烙鐵，協助銲錫沖散助銲劑除。短路（）現象：兩個分立之接點，因銲錫連接而導致電流跨越。（）產生原因：a加錫位置不當。b過熱使銲錫流失。c烙鐵移開角度不佳,造成銲錫跨接。d銲錫爐溫度不夠。（）處理方式：a控制烙鐵溫度。b訓練銲接方法。c提高銲錫爐溫度。4銲錫過多（）現象：被銲接之零件輪廓不清，銲點附近熔積多餘銲錫。（）原因：加錫過多。（）處理方式：a把錫熔化後除去多餘銲錫。銲錫渣（）現象：飛濺離開烙鐵頭的銲錫，冷卻後呈一薄片或小球，滾動或沾附於產品上。（）產生原因：銲錫過多或操作方法不良。（）處理方式：將之清除。七、手銲接技藝銲接技藝依銲點之不同位置及要求可分類如下：基板上的銲接。一般繞銲。高壓部位之繞銲。線材的焊接。臥式零件的銲接。DIP IC 腳的銲接。QFP IC腳的銲接。（一）基板上零件的銲接裝配（）需在流動線外做裝配之零件有a 基板正面怕受松香液侵入而影響導電性者。b 基板正面零件之裝配會引起蹺件或影響其後之裝配者，如大型隔離罩，在過銲錫槽後裝配。c 基板正面零件由於原材料的腳不夠長。（）零件插入孔洞，零件腳的型態有a 零件垂直插入孔洞，但零件腳彎由作機械力的支撐。b 零件腳被板彎平貼板子:當零件須承受機械力或在印刷線路板線路偏斜、短缺、斷裂或電鍍不良時作銲接力及電傳導的補救。（）彎零件之裝配a 沿線路彎曲零件腳沿線路彎曲的長度需大於0.060英寸，小於0.2英寸，如圖5.9所示圖5.9沿線路彎曲尺寸b 若未沿線路彎，曲則超出線路部份不得多於0.01英寸，和最鄰近線路距離不得小於.015英寸，如圖5.10所示。圖5.10 未沿線路彎曲尺寸c 基板正面零件之裝配當距板子邊緣至少0.050英寸。銲錫操作方法（）基板上一般電容、電阻、線圈、晶體等零件因銲點較小，可使用四步驟或五步驟法。（）較大零件可用銲錫六步驟法。一般裝配及銲接標準（）零件腳必須貫穿孔洞，除方釘外，其標準如下圖5.11所示。圖5.11零件腳貫穿孔洞後的尺寸（）銲點須光亮且沾錫良好，表面呈連續凹陷曲線。（）零件腳之輪廓須清晰可見。注意事項（）銲點須沾錫良好。（）使用規定的烙鐵。（）烙鐵頭同時觸及二被銲物加熱。務必利用烙鐵頭使加熱面積為最大。（）烙鐵頭置於絕緣體的對邊，並勿使銲錫觸及絕緣體。（）勿燙傷零件。（）突出線頭勿超過1/8“。標準銲接動作的方法(1)烙鐵持推法 a持筆型 b握刀型 c握斧型(2)錫絲的持拿法 a連續銲接持拿法 b單獨一點接持拿法(3)標準銲錫動作 a b圖5.12零件整理與清潔圖5.13銲接動作步驟（）準備工作（）預熱（）銲錫熔化（）移開錫絲（）抽出烙鐵圖5.14IC銲接方法（）將烙鐵端頭放置原接觸面最大的地方傳熱，開始銲接時，烙鐵端頭必須繼續加熱直到銲錫滑落銲孔內。圖5.16（）銲錫流入孔洞後，