焊接培训课件PPT课件

,目录,一、概述二、焊接概念及分类三、焊接原理和要素四、焊料和助焊剂五、手工焊接设备,六、手工焊接说明七、焊接方法八、焊接注意事项九、IPC-A-610D介绍十、焊接标准简介,一、概述,焊接是电子产品组装过程中的重要工艺。焊接质量的好坏，直接影响电子产品的工作性能。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，留下隐患，影响电子设备的可靠性。目前产品焊点数量成百上千甚至可上万，而一个不良焊点都会影响整个产品的可靠性，焊接质量是电子产品质量的关键。了解焊接基本知识，掌握熟练得焊接操作技能用于产品生产对于生产一线的技术人员是十分重要的。,二、焊接概念及分类,焊接同种或异种被焊工件的材质，通过加热或加压或两者并用，或用填充材料，使工件的材质达到原子间的键和而形成永久性连接的工艺过程。,熔焊将两工件接口加热至熔化状连接压焊对焊件施加压力(加热或不加热)完成焊件连接钎焊焊件间通过添加焊料进行连接,焊接分类,钎焊说明,采用比被焊件熔点低的金属材料作焊料，将焊件和焊料加热到高于焊料的熔点而低于被焊物的熔点的温度，利用液态焊料润湿被焊物，并与被焊物相互扩散，实现连接。,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”。本次培训所讲焊接主要指的是焊锡。,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焊金属间隙并与金属形成合金结合的一种过程。,三、焊接原理及要素,不同于使用浆糊粘合两层纸那样的物理变化。,从微观的角度分析，焊接主要包括两个过程：一个是润湿过程，另一个是扩散过程，加上焊点形成可称为焊接三阶段。,1.润湿又称浸润，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。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。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。润湿的好坏用润湿角表示：,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，而锡和铜原子相互扩散，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.合金层（焊点）形成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；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。,上图是元件焊接的合金层生成示意图：只有焊锡与焊盘金属的表面有合金层形成，焊锡才能牢固的附着在PCB板上；只有在焊锡和元件的交接面形成的合金层，才能使焊锡与元件牢固连接；只有这两个合金层都很好，才能使元件牢固的固定在PCB的焊盘上。,合金通过扩散和溶解形成,良好的合金层,危险的状态,金属间化合物扩大扩散,过热,薄且均一的合金层,扩散,溶解,合金層,IMC焊锡研究的主要对象,由焊锡与其被焊金属介面之间所形成的各种共合物，统称IntermetalicCompound简称IMC.,焊接要素,焊接是综合的、系统的过程，焊接的质量取决于下列要素：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。为了提高可焊性，一般采用表面镀锡、喷锡、镀银、镀镍金等措施。2)焊接部位清洁程度焊料和母材表面必须“清洁”，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焊盘氧化或污染是产生“虚焊”的主要原因之一。3)助焊剂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。4)焊接温度和时间温度太低易形成冷焊点，过高温度易使焊点质量变差。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。5)焊接方法焊接方法和步骤非常关键，主要讲解见第七节介绍。,四、焊料、助焊剂,1、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。我们（电子装配中）焊接使用的是锡铅焊料，即通常所说的焊锡是一种锡和铅的二元锡铅合金，它是一种软焊料。,在电子装配领域以点路连接为目的焊料須具备以下性能a.其熔點比母材的熔點要低b.与大多數金屬有良好的親和性c.焊料本身具良好的机械性能d.有良好的導電性e.焊料和被結合材料經反應后不產生脆性金屬化合物,按共晶点的配比配制的合金称为共晶合金。锡铅合金焊锡的共晶点配比为锡63%铅37%，这种焊锡称为共晶焊锡，熔化温度为183。当锡的含量高于63%，溶化温度升高，强度降低。当锡的含量少于10%时，焊接强度差，接头发脆，焊料润滑能力变差。在共晶温度下，焊锡由固体直接变成液体，无需经过半液体状态。共晶焊锡的熔化温度比非共晶焊锡的低，这样就减少了被焊接的元件受损坏的机会。同时由于共晶焊锡由液体直接变成固体，也减少了虚焊现象。,锡/铅合金二元金相图,2、助焊剂（助焊膏）,助焊剂的作用是清除金属表面氧化物，硫化物、油和其它污染物，并防止在加热过程中焊料继续氧化。同时它还具有增强焊料与金属表面的活性、增加浸润的作用。,除去氧化膜去除金属表面的氧化膜，使焊锡浸润。,防止再氧化将去除了氧化膜的位置覆盖，并通过加熱防止再氧化,降低表面張力降低焊锡的表面張力，使焊锡扩展,焊锡表面的完成状态整修焊锡的表面，防止短络等。,焊剂,酸化膜,焊锡,焊锡丝焊料和助焊剂的结合,焊锡丝是管状的，由焊剂与焊锡合金制做在一起，在焊锡管中夹带固体焊剂。,3、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。,阻焊剂的作用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。,五、焊锡工具,工具的种类一般的手工焊接常用工具有(1)电烙铁(2)烙铁头清洁海绵(3)焊料除去裝置(4)烙铁尖溫度測定器(5)其它辅助工具,电烙铁,1、电烙铁的种类及构造电烙铁是电子组装最常用的工具之一,用于焊接、维修、及更换元器件等用途，常用的普通电烙铁有外热式、内热式两类。按电烙铁消耗的功率来分，又有20瓦、30瓦、50瓦、60瓦、90瓦、150瓦等多种规格。,热能,电能,特殊烙铁分类,恒温电烙铁烙铁头内，装有磁铁式的温度控制器，来控制通电时间，实现恒温的目的调温电烙铁普通的内热式烙铁增加一个功率、恒温控制器(常用可控硅电路调节)。使用时可以改变供电的输入功率吸锡电烙铁吸锡电烙铁是将活塞式吸锡器与电烙铁溶于一体汽焊烙铁用液化气、甲烷等可燃气体燃烧加热烙铁头的烙铁。适用于供电不便或无法供给交流电的场合不论哪种电烙铁，都是在接通电源后，电阻丝绕制的加热器发热，直接通过传热筒加热烙铁头，待达到工作温度后，就可熔化焊锡，进行焊接。,2、烙铁尖清洁器烙铁尖长时间使用會沾上污物在去除污物時使用清洁器清洁器的种类一般是带水的海綿。,3、焊料除去裝置维修过程中如果需要更換部件就必須先除去焊料再更換部件主要使用的是吸锡线加热除锡。,4、其它辅助工具(1).剪鉗(2).镊子(3).防静电毛刷(4).防靜电手环/指套,备注所有工具要经常保养检查使其保持良好的状态,1、烙铁手动焊接过程,焊接温度变化曲线,六、电烙铁手工焊接说明,3、焊接作业要点清洁焊接表面确保焊料与被焊接金属的原子达到互相吸引距离。阻止原子互相吸引和接近的是金属表面的氧化物和污垢因此无氧化物和污垢的表面对焊接来说至关重要。加热到最佳焊接溫度。烙铁传导給被焊接件的热量随接触面积压力及角度等因數变化欲尽快达到所需的焊接溫度就必需稍稍增大接触压力。被加熱后的金屬原子运动加速并迅速产生扩散其扩散量与加热時间及溫度成正比。金屬间化合物的形成。金屬被加熱到一定溫度后只要我們适時适處地添加合适的焊料就會在23秒鐘內產生各种物理的化學的變化從而生成一定量的合金-金屬間化合物。因為整個過程极短我們的操作必需敏捷熟练并“准确掌握火候”。焊点确定。当焊料的润湿状态光泽及填充量已均勻時应迅速撤离烙铁(撤离烙铁時手应回收以免形成拉尖同時应轻轻旋转一下這樣可吸收多余的焊料)。,七、焊接方法,1、烙铁的选择选用电烙铁一般遵循以下原则a.烙铁头的形状要适应被焊件物面要求和产品装配密度。b.烙铁头的顶端温度要与焊料的熔点相适应，一般要比焊料熔点高3080。c.电烙铁热容量要恰当。烙铁头的温度恢复时间要与被焊件物面的要求相适应。选择电烙铁的功率原则a.焊接集成电路，晶体管及其它受热易损件的元器件时，考虑选用20W内热式或25W外热式电烙鐵。b.焊接较粗导线及同轴电缆时，考虑选用50W内热式或4575W外热式电烙铁。c.焊接较大元器件时，如金属底盘接地焊片，应选100W以上的电烙铁。选择合适的烙铁头a.选择合适的烙铁头能使工作更有效率及增加烙铁头之耐用程度。选择错误的烙铁头会影响焊铁不能发挥最高效率，焊接质量也会因此而减低。b.烙铁头越大，热容量相对越大，烙铁头越小，热容量也越小。进行连续焊接时，使用越大的烙铁头，温度跌幅越少。此外，因为大烙铁头的热容量高，焊接的时候能够使用比较低的温度，烙铁头就不易氧化，增加它的寿命。短而粗的烙铁头传热较长而幼的烙铁头快，而且比较耐用。扁的、钝的烙铁头比尖锐的烙铁头能传递更多的热量。c.一般来说，烙铁头尺寸以不影响邻近元件为标准。尖刀型(扁平)烙鐵適合於焊接排針、排線等焊點較大的部品需要较多锡量，可使用镀锡层表面面积较大之烙铁头。,圓錐型烙鐵適合於焊接高密度焊點小的部品,在较密集的电路板上进行焊接，使用较幼细的烙铁头能减低锡桥之形成机会。,2、焊接姿势,掌握正确的操作姿勢,可以保证操作者的身心健康,減轻劳动伤害。正確的作业姿勢应该是上身挺直,头部离开作业面2030cm。另外,女性作业者应注意不要使前面的头发垂下來。,3、烙铁的手持方式,烙铁的手持方式对操作的速度,手腕的疲劳來說有非常大的关系,因此,必須考率到操作位置,基板的大小类型型,元件安裝等,再決定最合適的手持方法。一般手持方法如下:a.鉛筆型。一般在操作臺上焊接印制板等焊件時,多采用此方法。b.握手型。此方法長時間操作不易疲勞,適于大功率電烙鐵的操作。,握手式拿法,执笔式拿法,4、焊料的拿法:用拇指和食指捏住焊锡线前端35cm的地方如下图注意:焊錫使用前应检查表面清洁狀況,焊料的拿法,5、烙铁头保养,.进行焊接工作前必须先把清洁海绵湿水，再挤干多余水份。这才可以使烙铁头得到最好的清洁效果。如果使用非湿润的清洁海绵，会使烙铁头受损而导致不上锡。,清洗時的温度劣化,温度劣化,温度回复,水量过多温度劣化较大，温度恢复時間较长。,良好的状态温度恢复可较快稳定，并进行作业。,（例）,.进行焊接工作时以下焊接的顺序可以使烙铁头得到焊锡的保护及减低氧化速度。,.进行焊接工作后先把温度调到约250C，然后清洁烙铁头，再加上一层新锡作保护。,准备,烙铁,加熱,焊锡插入,取走焊锡,取走烙铁头,完了,工程法,工程法,6、上锡步骤,7、焊锡步骤说明,a.准备准备好被焊工件，电烙铁加温到工作温度，烙铁头保持干净并吃好锡，一手握好电烙铁，一手抓好焊锡丝，电烙铁与焊锡丝分居于被焊工件两侧。b.加热烙铁头接触被焊工件，包括工件端子和焊盘在内的整个焊件全体要均匀受热，不要施加压力或随意拖动烙铁，时间大概为12秒。c.加焊锡丝当工件被焊部位升温到焊接温度时，送上焊锡丝并与工件焊点部位接触，熔化并润湿焊点。焊锡应从电烙铁对面接触焊件。送锡量要适量，一般以有均匀、薄薄的一层焊锡，能全面润湿整个焊点为佳。合格的焊点外形应呈圆锥状，没有拖尾，表面微凹，且有金属光泽，从焊点上面能隐隐约约分辨出引线轮廓。如果焊锡堆积过多，内部就可能掩盖着某种缺陷隐患，而且焊点的强度也不一定高；但焊锡如果填充得太少，就不能完全润湿整个焊点。d.移去焊锡丝熔入适量焊锡(这时被焊件己充分吸收焊锡并形成。一层薄薄的焊料层)后，迅速移去焊锡丝e.移去电烙铁移去焊锡丝后，在助焊剂(锡丝内含有)还未挥发完之前，迅速移去电烙铁，否则将留下不良焊点。电烙铁撤离方向与焊锡留存量有关，一般以与轴向成45的方向撤离。撤离电烙铁时，应往回收，回收动作要迅速、熟练，以免形成拉尖；收电烙铁的用时，应轻轻旋转一下，这样可以吸除多余的焊料。以上从放电烙铁到焊件上至移去电烙铁，整个过程以23秒为宜。时间太短，焊接不牢靠；时间太长容易损坏元件。,举例：穿孔器件焊接的步骤,1)预热TIP与元件引脚、焊盘接触，同时预热焊盘与元件引脚。而不是仅仅预热元件。,2)加焊锡焊锡加焊盘上（而不是仅仅加在元件引脚上），待焊盘温度上升到使焊锡丝熔化的温度，焊锡就自动熔化。不能将焊锡直接加在tip上使其熔化，这样会造成冷焊。,3)加适量的焊锡，然后先拿开焊锡丝。,4)焊后加热拿开焊锡丝后，不要立即拿走烙铁，继续加热使焊锡完成润湿和扩散两个过程，直到是焊点最明亮时再拿开烙铁。,5)冷却在冷却过程中不要移动,不正确的两种操作,8、优良焊点的特征,良好的导电性能良好的机械性能有良好的外观焊接面在外观必须是明亮的，光滑的、内凹的，元件的引脚和PCB板上的焊盘要形成良好的浸润，浸润角度60焊锡量适当焊点上焊锡过少，机械强度低。焊锡过多，会容易造成绝缘距离减小或焊点相碰。不应有毛刺和空隙高频电子设备中高压电路的焊接点，如果有毛刺，则易造成尖端放电焊点表面要清洁焊点表面的污垢一般是焊剂的残留物质，如不及时清除，会造成日后焊点腐蚀。,标准焊点,焊点成内弧形焊点要圆满、光滑、无针孔、无松香渍要有线脚，而且线脚的长度要在1-1.2MM之间。零件脚外形可见锡的流散性好。锡将整个上锡位及零件脚包围。,不标准焊点,锡点外弧形，带哑灰色，锡流散性不好，通孔锡与零件脚铜皮之间有比较明显的周界，锡点外表上看包著零件而实际并没焊接妥当，当受震动时零件脚与锡点会脱离。,(1)冷焊,(3)短路,(2)上锡不良,外表凹凸不平,表面覆盖非常薄的锡,颜色比较灰暗,最低收货标准是上锡不良面积不超过15%皱皮位的面积,但零件脚周围必须上锡良好。,两个独立的焊点上有多余的锡,将两条原本分离的线路连接一起。,锡点太薄,不能将零件脚与铜皮充分覆盖,影响连接固定作用。,(4)针孔,针孔出现在锡点表面,其形成原因是在锡凝固时有气泡从锡点拥出或留在锡内,另一个原因是杂质在锡内,如松香渍,时间长了,会腐蚀零件脚。,(5)上锡不足,(6)锡过量(包焊),零件脚完全被锡覆盖,及形成外弧形,零件外形及铜片位不能见到,不能确定零件及铜片是否上锡良好。,(7)锡珠及溅锡,焊接过程中熔化的锡溅到底板上所致，容易因震动而脱落引起短路,故锡珠和溅锡不管在任何部位都要清除。,1、操作注意事项,保持工作台干净整洁，焊接操作前做好ESD防护。尽量减少握执电子组件，以防损坏。使用手套时，需要及时更换，防止因手套肮脏引起的污染。不可用裸露的手或手指接触可焊表面。人体油脂和盐分会降低可焊性，加重腐蚀以及晶枝生长，还会导致后续的涂覆或包封粘着性变差。不可堆叠电子组件，否则会导致物理损伤。,八、焊接注意事项,2、烙铁使用注意事项,a.接上电源预热烙铁-使用烙铁指定的电压b.海棉加水-海綿加水不宜过多以海棉刚好吸满為准c.烙铁头清洁-待烙铁头的溫度能熔錫時先在烙铁头上加少許錫然后把帶錫的烙铁头在湿润的海綿上擦拭干淨到烙铁頭發亮為止清洁完的烙铁需等23秒钟(烙铁溫度回升)后才可使用尽量使用低温焊接勿施压过大经常保持烙铁头上锡保持烙铁头清洁及即时清理氧化物把焊铁放在焊铁架上,九、IPC-A-610D介绍,1、什么是IPC-A-610D标准?IPC-A-610D是由IPC产品保证委员会制订的关于电子组装外观质量验收条件要求的文件。该标准阐述了有关电子制造与电子组装的可接受条件要求。IPC-A-610D无法涵盖元器件和产品与设计相关的所有情况。但它阐述了有关通用技术的要求条件.IPC-A-610D作为衡量电子组装外观质量验收条件要求的标准已被许多企业所采用.IPC-A-610D标准的分级:三个级别.1级通用类电子产品包括消费类电子产品、部分计算机及其外围设备，那些对外观要求不高而以其使用功能要求为主的产品。2级专用服务类电子产品包括通讯设备，复杂商业机器，高性能、长使用寿命要求的仪器。这类产品需要持久的寿命，但不要求必须保持不间断工作，外观上也允许有缺陷。本公司使用标准3级高性能电子产品包括持续运行或严格按指令运行的设备和产品。这类产品在使用中不能出现中断，例如救生设备或飞行控制系统。符合该级别要求的组件产品适用于高保证要求，高服务要求，或者最终产品使用环境条件异常苛刻。,二、IPC验收条件,对各级别产品均分有四级验收条件：目标条件、可接受条件、缺陷条件和过程警告条件。目标条件是指近乎完美或被称之为“优越”。当然这是一种希望达到但不一定总能达到的条件；可接受条件是指组件在使用环境下运行能保证完整、可靠但不是完美。可接收条件稍高于最终产品的最低要求条件。缺陷条件是指组件在使用环境下其完整、安装或功能上可能无法满足要求。这类产品须根据设计、服务和用户要求进行返工、修理、报废或“照章处理”.过程警示条件是指虽没有影响到产品的完整、安装和功能但存在不符合要求条件（非拒收）的一种情况。,三、IPC沾锡