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焊接工具与材料手工焊接基本操作手工焊接技术要点,电子焊接技术,主讲人：2015.5.3,焊接技术,焊接工具与材料手工焊接基本操作手工焊接技术要点,焊接是电子产品组装过程中的重要工艺。焊接质量的好坏，直接影响电子电路及电子装置的工作性能。,优良的焊接质量，可为电路提供良好的稳定性、可靠性，不良的焊接方法会导致元器件损坏，给测试带来很大困难，有时还会留下隐患，影响的电子设备可靠性。,电子焊接技术,一、焊接分类及特点,焊接一般分三大类：熔焊、接触焊和钎焊。,熔焊,接触焊,钎焊,熔焊是指在焊接过程中，将焊件接头加热至熔化状态，在不外加压力的情况下完成焊接的方法。如电弧焊、气焊等。,在焊接过程中，必须对焊件施加压力(加热或不加热)完成焊接的方法。如超声波焊、脉冲焊、摩擦焊等。,使用焊料的熔点高于4500C的焊接称硬钎焊；使用焊料的熔点低于4500C的焊接称软钎焊。,电子产品安装工艺中所谓的“焊接”就是软钎焊的一种，主要使用锡、铅等低熔点合金材料作焊料，因此俗称“锡焊”。,电子焊接技术,电子线路的焊接看似简单，似乎只不过是熔融的焊料与被焊金属（母材）的结合过程，但究其微观机理则是非常复杂的，它涉及物理、化学、材料学、电学等相关知识。熟悉有关焊接的基础理论，才能对焊接中出现的各种问题心中有数，应付自如，从而提高焊点的焊接质量。,二、焊接的机理,所谓焊接是将焊料、被焊金属同时加热到最佳温度，依靠熔融焊料添满被金属间隙并与之形成金属合金结合的一种过程。从微观的角度分析，焊接包括两个过程：一个是润湿过程，另一个是扩散过程。,电子焊接技术,1.润湿(横向流动),又称浸润，是指熔融焊料在金属表面形成均匀、平滑、连续并附着牢固的焊料层。,浸润程度主要决定于焊件表面的清洁程度及焊料的表面张力。,金属表面看起来是比较光滑的，但在显微镜下面看，有无数的凸凹不平、晶界和伤痕，的焊料就是沿着这些表面上的凸凹和伤痕靠毛细作用润湿扩散开去的，因此焊接时应使焊锡流淌。,流淌的过程一般是松香在前面清除氧化膜，焊锡紧跟其后，所以说润湿基本上是熔化的焊料沿着物体表面横向流动。,润湿的好坏用润湿角表示,电子焊接技术,2.扩散(纵向流动),伴随着熔融焊料在被焊面上扩散的润湿现象还出现焊料向固体金属内部扩散的现象。例如，用锡铅焊料焊接铜件，焊接过程中既有表面扩散，又有晶界扩散和晶内扩散。锡铅焊料中的铅只参与表面扩散，而锡和锏原子相互扩散，这是不同金属性质决定的选择扩散。正是由于这种扩散作用，在两者界面形成新的合金，从而使焊料和焊件牢固地结合。,3.冶金结合,扩散的结果使锡原子和被焊金属铜的交接处形成合金层，从而形成牢固的焊接点。以锡铅焊料焊接铜件为例。在低温(250300)条件下，铜和焊锡的界面就会生成Cu3Sn和Cu6Sn5。若温度超过300，除生成这些合金外，还要生成Cu31Sn8等金属间化合物。焊点界面的厚度因温度和焊接时间不同而异，一般在310um之间。图所示的是锡铅焊料焊接紫铜时的部分断面金属组织的放大说明。,电子焊接技术,三、焊接要素,1.焊接母材的可焊性,所谓可焊性，是指液态焊料与母材之间应能互相溶解，即两种原子之间要有良好的亲和力。两种不同金属互熔的程度，取决于原子半径及它们在元素周期表中的位置和晶体类型。锡铅焊料，除了含有大量铬和铝的合金的金属材料不易互溶外，与其他金属材料大都可以互溶。为了提高可焊性，一般采用表面镀锡、镀银等措施。,2.焊接部位清洁程度,3.助焊剂,4.焊接温度和时间,5.焊接方法,焊料和母材表面必须“清洁”，这里的“清洁”是指焊料与母材两者之间没有氧化层，更没有污染。当焊料与被焊接金属之间存在氧化物或污垢时，就会阻碍熔化的金属原子的自由扩散，就不会产生润湿作用。元件引脚或PCB焊盘氧化是产生“虚焊”的主要原因之一。,助焊剂可破坏氧化膜、净化焊接面，使焊点光滑，明亮。电子装配中的助焊剂通常是松香。,焊锡的最佳温度为2505oC，最低焊接温度为240oC。温度太低易形成冷焊点。高于260oC易使焊点质量变差。,焊接时间：完成润湿和扩散两个过程需23S，1S仅完成润湿和扩散两个过程的35%。一般IC、三极管焊接时间小于3S，其他元件焊接时间为45S。,焊接方法和步骤非常关键。,电子焊接技术,四、焊点的质量要求,高质量的焊点应使焊料和金属工件表圆形成牢固的合金层，才能保证良好的导电性能，简单地将焊料堆附在金属工件表面而形成虚焊，是焊接工作中的大忌。,1.电气性能良好,2.具有一定的机械强度,3.焊点上的焊料要适量,4.焊点表面应光亮且均匀,5.焊点不应有毛刺、空隙,6.焊点表面必须清洁,电子焊接技术,电子设备有时要工作在振动环境中，为使焊件不松动、不脱落，焊点必须具有一定的机械强度。锡铅焊料中的锡和铅的强度都比较低，为了增加强度，可根据需要增加焊接面以或将元器件引线、导线先行网绕、绞合、钩接在接点上再进行焊接。,焊点上的焊料过少，不仅降低机械强度，而且会导致焊点早期失效；焊点上的焊料过多，既增加成本，又容易造成焊点桥连(短路)，也会掩饰焊接缺陷。所以焊点上的焊料要适量。印制电路板焊接时，焊料布满焊盘呈裙状展开时为最适宜。,良好的焊点表面应光亮且色泽均匀。这主要是因为助焊剂中未完全挥发的树脂成分形成的薄膜覆盖在焊点表面，能防止焊点表面的氧化。,焊点表面存在毛刺、宅隙，不仅不美观，还会给电子产品带来危害，尤其在高压电路部分将会产生尖端放电而损坏电子设备。,焊点表面的污垢，如果不及时清除，酸性物质会腐蚀元器件引线、接点及印制电路，吸潮会造成漏电甚至短路燃烧等，从而带来严重隐患。,锡焊工具,一、电烙铁,典型电烙铁的结构,电子焊接技术,普通内热式电烙铁,内热式电烙铁的后端是空心的，用于套接在连接扦上，并且用弹簧夹（不是所有电烙铁都有）固定，当需要交换烙铁头时，必须先将弹簧夹退出，同时用钳子夹住烙铁头的前端，慢慢地拔出，切记不能用力过猛，以免损坏连接杆。,内热式的烙铁心是用比较细的镍铬电阻丝绕在瓷管上制成的，20W的内热式电烙铁烙铁阻值约为2.5k，50W的阻值约为lk，由于它的热效率高，20W的内热式电烙铁相当于40W的外热式电烙铁。,电子焊接技术,常寿命烙铁头电烙铁,电子焊接技术,外热式电烙铁,电子焊接技术,手动送锡电烙铁,电子焊接技术,温控式电烙铁,电子焊接技术,热风拔焊台,电子焊接技术,常用焊接工具,电子焊接技术,（1）烙铁头一般用紫铜制成，对于有镀层的烙铁头，一般不要锉或打磨。因为电镀层的目的就是保护烙铁头不易腐蚀。还有一种新型合金烙铁头，寿命较长，但需配专门的烙铁。一般用于固定产品的印制板焊接。常用烙铁头形状有以下几种（如图）,二、烙铁头及修整镀锡,部分样式烙铁头实物,电子焊接技术,（2）普通烙铁头的修整和镀锡烙铁头经使用一段时间后，会发生表面凹凸不平，而且氧化层严重，这种情况下需要修整。,对焊接数字电路、计算机的工作来说，锉细，再修整。,一般将烙铁头拿下来，夹到台钳上粗锉，修整为自己要求的形状，然后再用细锉修平，最后用细砂纸打磨光。,电子焊接技术,修整后的烙铁应立即镀锡，方法是将烙铁头装好通电，在木板上放些松香并放一段焊锡，烙铁沾上锡后在松香中来回摩擦；直到整个烙铁修整面均匀镀上一层锡为止。,注意：烙铁通电后一定要立刻蘸上松香，否则表面会生成难镀锡的氧化层。,电子焊接技术,烙铁头的清洗,烙铁头清洗时海绵用水过量，烙铁温度会急速下降，锡渣就不容易落掉,水量不足时海绵会被烧掉.清洗的原理：水份适量时，烙铁头接触的瞬时，水会沸腾波动，达到清洗的目的。,海绵浸湿的方法：1.泡在水里清洗2.轻轻挤压海绵，可挤出34滴水珠为宜3.2小时清洗一次海绵.,每次在焊接开始前都要清洗烙铁头,烙铁头在空气中暴露时，烙铁头表面被氧化形成氧化层表面的氧化物与锡珠没有亲合性，焊锡时焊锡强度弱.,烙铁头的保养,焊锡作业结束后烙铁头必须预热.,电烙铁的常见故障及其维护,1.电烙铁通电后不热,遇到此故障时可以用万用表的欧姆挡测量插头的两端，如果表针不动，说明有断路故障。当插头本身没有断路故障时，即可卸下胶木柄，再用万用表测量烙铁芯的两根引线，如果表针不动，说明烙铁心损坏，应更换新的烙铁芯。如果测得烙铁心两根导线线之间的阻值为25k左右（以20W为例），说明烙铁芯是好的，故障出现在电源引线及插头上，多数故障又引线断路。插头件的接点断开，可进一步用万用表的R1档测量引线的电阻值，便可发现问题。,2.烙铁头带电,3.烙铁头不“吃锡”,4.烙铁头出现凹坑,更换烙铁芯的方法是：将固定烙铁心的引线螺坤松开将引线卸下，把烙铁芯从连接杆中取出，然后将新的同规格的烙铁心插入连接杆，将引线固定在螺丝上，并注意将烙铁心的多余引线头剪掉、以防止两根引线短路。,当测量插头的两端时，如果万用表的表针指示接近零欧姆，说明有短路故障，故障点多为插头内短路，或者是防止电源引线转动螺丝脱落，致使接在烙铁心引线柱上的电源线断开而发生短路。当发现短路故障时应及时处理，不能再次通电，以免发生意外。,烙铁头带电可能是电源线错接在接地线接线柱上外，还可能是电源线从烙铁芯接线螺丝上脱落后，又碰到了接地线的螺丝上，从而造成烙铁头带电。这种故障最容易造成触电事故，并损坏元器件，因此应随时检查压线螺丝是否松动或丢失并及时配备好。,烙铁头经长时间使用后，就会因氧化而不占锡，这就是烧死现象，也称为不“吃锡”。当出现不“吃锡”的情况时，可用细砂纸或锉刀将烙铁头重新打磨或锉出新茬，然后重新镀上焊锡就可继续使用。,烙铁头使用一段时间后，就会出现凹坑或氧化腐蚀层，使烙铁头的刃向形状发生变化。遇到这种情况时，可用锉刀将氧化层或凹坑锉掉。锉成原来的形状，然后镀上锡，就可继续使用。,电子焊接技术,电烙铁使用注意事项,通电前，认真检查电烙铁是否有短路和漏电等情况。如发现问题应及时解决，避免发生人身伤害事件。电烙铁在不焊接时，应放置在烙铁架上，且烙铁架周围不能放置其它物品，以免损坏。使用过程中，切勿敲击电烙铁，以免损坏烙铁芯及固定电源线和烙铁芯的螺丝松动，造成短路等。禁止甩动电烙铁，防止烙铁头脱落或烙铁头上的锡珠飞溅，伤害别人。,电子焊接技术,焊接材料,焊料,凡是用来熔合两种或两种以上的金属面，使之形成一个整体的金属的合金都叫焊料。根据其组成成分，焊料可以分为锡铅焊料、银焊料、及铜焊料。按熔点，焊料又可以分为软焊料（熔点在450以下）和硬焊料（熔点在450以上）。在电子装配中常用的是锡铅焊料。,铅锡焊料具有一系列铅和锡不具备的优点：,熔点低。各种不同成分的铅锡合金熔点均低于铅和锡的熔点，利于焊接。,机械强度高，抗氧化。,表面张力小，增大了液态流动性，有利于焊接时形成可靠接头。,电子焊接技术,具一定的化学活性具有良好的热稳定性具有良好的润湿性对焊料的扩展具有促进作用留存于基板的焊剂残渣,对基板无腐蚀性具有良好的清洗性氯的含有量在0.2%(W/W)以下.,有助焊剂和阻焊剂两种,焊剂,助焊剂,通常是以松香为主要成分的混合物，是保证焊接过程顺利进行和致密焊点的辅助材料。,助焊剂的要求,电子焊接技术,助焊剂的作用,一是去除被焊件的氧化层，这是保证焊接质量的重要手段；二是降低融化焊锡的表面张力，使焊锡能更好地附着在金属表面。加热金属表面及熔化状态的焊锡比在常温下更容易氧化，助焊剂能较快地覆盖在金属和焊锡表面防止氧化。,电子焊接技术,防止焊锡桥连造成短路。使焊点饱满，减少虚焊，而且有助于节约焊料。由于板面部分为阻焊剂膜所覆盖，焊接时板面受到的热冲击小，因而不易起泡、分层。,阻焊剂,阻焊剂是一种耐高温的涂料。在焊接时可将不需要焊接的部位涂上阻焊剂保护起来，使焊接仅在需要焊接的焊接点上进行。阻焊剂广泛用于浸焊和波峰焊。,阻焊剂的优点,电子焊接技术,一、焊接操作姿势电烙铁拿法有三种。,2手工锡焊基本操作,焊锡丝一般有两种拿法。,使用电烙铁要配置烙铁架，一般放置在工作台右前方，电烙铁用后一定要稳妥放与烙铁架上，并注意导线等物不要碰烙铁头。,电子焊接技术,由于焊丝成分中，铅占一定比例，众所周知铅是对人体有害的重金属，因此操作时应戴手套或操作后洗手，避免食入。,焊剂加热挥发出的化学物质对人体是有害的，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。一般烙铁离开鼻子的距离应至少不少于30厘米，通常以40厘米时为宜。,注意,电子焊接技术,二、五步法训练作为一种初学者掌握手工锡焊技术的训练方法，五步法是卓有成效的。正确的五步法:,准备施焊,加热焊件,熔化焊料,移开焊锡,移开烙铁,电子焊接技术,三、锡焊基本条件1.焊件可焊性2.焊料合格3.焊剂合适4.焊点设计合理,电子焊接技术,错误的焊锡方法,电子焊接技术,插件焊点质量判别,焊点外观质量标准单面焊盘焊点形与量的界面关系金属化孔焊点形与量的界面关系不良焊接现象,电子焊接技术,焊点合格的标准,1、焊点有足够的机械强度：为保证被焊件在受到振动或冲击时不至脱落、松动，因此要求焊点要有足够的机械强度。2、焊接可靠，保证导电性能：焊点应具有良好的导电性能，必须要焊接可靠，防止出现虚焊。3、焊点表面整齐、美观：焊点的外观应光滑、圆润、清洁、均匀、对称、整齐、美观、充满整个焊盘并与焊盘大小比例合适。满足上述三个条件的焊点，才算是合格的焊点。,焊接后的检验方法,1、目视检查：就是从外观上检查焊接质量是否合格，有条件的情况下，建议用310倍放大镜进行目检，目视检查的主要内容有：（1）是否有错焊、漏焊、虚焊。（2）有没有连焊、焊点是否有拉尖现象。（3）焊盘有没有脱落、焊点有没有裂纹。（4）焊点外形润湿应良好，焊点表面是不是光亮、圆润。（5）焊点周围是无有残留的焊剂。（6）焊接部位有无热损伤和机械损伤现象。,2、手触检查：在外观检查中发现有可疑现象时，采用手触检查。主要是用手指触摸元器件有无松动、焊接不牢的现象，用镊子轻轻拨动焊接部或夹住元器件引线，轻轻拉动观察有无松动现象。3、上电检测，通过万用表、示波器、信号发生器能仪器对板子的功能特性进行检测。,焊点缺陷产生的原因,（1）桥接：桥接是指焊锡将相邻的印制导线连接起来。时间过长、焊锡温度过高、烙铁撤离角度不当造成的。（2）拉尖：焊点出现尖端或毛刺。原因是焊料过多、助焊剂少、加热时间过长、焊接时间过长、烙铁撤离角度不当。（3）虚焊：焊锡与元器件引线或与铜箔之间有明显黑色界线，焊锡向界线凹陷。原因是印制板和元器件引线未清洁好、助焊剂质量差、加热不够充分、焊料中杂质过多。（4）松香焊：焊缝中还将夹有松香渣。主要是焊剂过多或已失效、焊剂未充分挥发作用、焊接时间不够、加热不足、表面氧化膜未去除。（5）铜箔翘起或剥离：铜箔从印制电路板上翘起，甚至脱落。主要原因是焊接温度过高，焊接时间过长、焊盘上金属镀层不良。（6）不对称：焊锡末流满焊盘。主要是焊料流动性差、助焊剂不足或质量差、加热不足。,（7）汽泡和针孔：引线根部有喷火式焊料隆起，内部藏有空洞，目测或低倍放大镜可见有孔。主要是引线与焊盘孔间隙大、引线浸润性不良、焊接时间长，孔内空气膨胀。（8）焊料过多：焊料面呈凸形。主要是焊料撤离过迟。（9）焊料过少：焊接面积小于焊盘的80，焊料未形成平滑的过渡面。主要是焊锡流动性差或焊丝撤离过早、助焊剂不足、焊接时间太短。（10）过热：焊点发白，无金属光泽，表面较粗糙，呈霜斑或颗粒状。主要是烙铁功率过大，加热时间过长、焊接温度过高过热。（11）松动：外观粗糙，似豆腐渣一般，且焊角不匀称，导线或元器件引线可移动。主要是焊锡未凝固前引线移动造成空隙、引线未处理好（浸润差或不浸润）。（12）焊锡从过孔流出：焊锡从过孔流出。主要原因是过孔太大、引线过细、焊料过多、加热时间过长、焊接温过高过热。,拆焊,在电子产品的调试和维修中常须更换一些元器件，如果方法不得当，就会破坏印制电路板，也会使换下而并没有失效的元器件无法重新使用。一般电阻、电容、晶体管等管脚不多，且每个引脚能相对活动的元器件可用烙铁直接拆焊。为保证拆焊的顺利进行应注意以下两点：烙铁头加热被拆焊点时，焊料一熔化，就应及时按垂直印制板的方向拨出元器件的引脚，不管元器件的安装位置如何，都不要强拉或扭转元器件，以避免损伤印制电路板和其他元器件。当插装新元器件之前，必须把焊盘插孔内的焊料清除干净，否则在插装新元件引脚时，将造成印制电路板的焊盘翘起。,将印刷线路板竖起来夹住，一边用烙铁加热待拆元件的焊点，一边用镊子或尖嘴钳夹住元器件引脚轻轻拉出。也可采用吸锡电烙铁对焊点加热的同时，把锡吸入内腔，从而完成拆焊。,对于多个直插式管脚的集成元件拆焊，应用吸锡电烙铁（或烙铁+吸锡器）确保吸尽每个管脚上的焊锡，也可用专用拆焊电烙铁使全部元件管脚同时加热而脱焊拔出。借助于热风枪吹出高温热风拆焊的方法对表面贴片安装电子元器件（特别是多引脚的SMD集成电路）是适合的，但对直插式集成元件管脚拆焊未必适合。直插管脚上的焊锡可能贯穿焊板正反两面，焊锡量也比贴片元件多，依靠单面的热风溶化焊点不够现实。,电子焊接技术,1掌握好加热时间在保证焊料润湿焊件的前提下时间越短越好。,四、手工焊接注意事项,2保持合适的温度保持烙铁头在合适的温度范围。一般经验是烙铁头温度比焊料熔化