任务1.4焊接材料与焊接工艺

模块1电子制造工艺基础知识模块1电子制造工艺基础知识任务1.4焊接材料与焊接工艺301任务引领02知识准备03任务实施04练习题目录CONTENTS4任务引领01

1.本任务讲什么？

焊接的分类和锡焊原理；

焊料；助焊剂；贴片胶；清洗剂；

手锡焊工艺与标准。

5任务引领01

2.你将有什么收获？

了解焊接的分类和锡焊原理，焊料的物理与化学特性。掌握助焊剂的作用与机理，了解贴片胶、清洗剂的用途。掌握手工焊接的五步法及焊接质量标准。

具有通孔元器件的焊接技艺，会用电烙铁焊接PCB板，能够测量电烙铁的温度，识别焊接质量，能够完整制作PCBA。6任务引领01

3.你的任务是什么？

本次任务完成数字时钟的制作，并对焊点质量进行评价。

（1）制作前的锡焊训练，任选焊接练习PCB板，依据5工程法焊100点，要求操作方法符合要求，焊点质量95%以上合格方可进入下一步。

（2）识别锡焊工具和焊料、点检锡焊工具、焊接数字时钟PCB板，并进行质量评价。7知识准备021.4.1焊接的分类和锡焊原理1.焊接的分类(1)熔焊法

◎加热至熔化状态，不加压力完成焊接。

◎示例：电弧焊、激光焊。(2)压焊法

◎加压条件下，固态下实现原子间结合。

◎示例：电阻对焊。(3)钎焊法

◎使用低熔点钎料润湿母材，填充接口间隙。

◎示例：锡焊、银焊。8知识准备022.锡焊原理

◎锡焊的三个主要过程

浸润：焊料在焊件表面形成均匀附着层。

扩散：高温下原子相互渗透，形成合金层。

结合层：焊料与焊件形成牢固结合。

◎润湿角θ的意义θ=20°～30°为良好润湿，焊点合格。9知识准备02Bsv=CsL+ALvcosθ，cosθ=(BSL-CSL)/ALVALV为溶融焊料的表面张力；BSV为被焊金属和焊剂的界面压力；CSL为焊料和被焊金属的界面压力；θ为接触角(润湿角)浸润10知识准备02扩散结合层11知识准备021.4.2焊料

焊料按其组成成分可分为：锡铅焊料、银焊料、铜焊料。

按照使用的环境温度又可分为：高温焊料和低温焊料。1.锡铅焊料合金

锡铅焊料合金具有良好的导电性、化学稳定性、机械特性和工艺性，特别是63Sn-37Pb共晶焊料，熔点低，焊点强度高，是一种极为理想的电子焊接材料。12知识准备02①相——相图中有L、α、β三种相，α是溶质Sn在Pb中的固溶体，β是溶质Pb在Sn中的固溶体。②相区——相图中有三个单相区:L、α、β；三个两相区:L+α、L+β、α+β;一个三相区:即水平线CED。③液固相线——液相线AEB，固相线ACEDB。A、B分别为Pb、Sn的熔点。④固溶线——溶解度点的连线称固溶线，相图中的CF、DG线分别为Sn在Pb中和Pb在Sn中的固溶线。固溶体的溶解度随温度降低而下降。⑤共晶线——水平线CED叫做共晶线。13知识准备022.无铅焊料合金

无铅焊料以锡元素作为钎料合金主要化学成分，铅含量不大于0.07%。

目前最有可能替代Sn-Pb焊料的合金材料包括：

Sn-Ag共晶合金

Sn-Ag-Cu三元合金

Sn-Cu系焊料合金

Sn-Zn系焊料合金

Sn-Bi系焊料合金

Sn-In和Sn-Sb系焊料合金14知识准备023.焊膏。

焊膏（solderpaste）是由合金粉、糊状助焊剂以及其它的表面活性剂、触变剂等加以混合而成的具有一定黏性和良好触变特性的膏状体。是一种均相的、稳定的混合物，在常温下焊膏可将电子元器件初步黏附在既定位置上，当焊膏被加热到一定温度后，随着溶剂和部分添加剂的挥发，合金粉的熔化，使被焊元器件与焊盘互联在一起，经冷却形成永久连接的焊点。15知识准备02

4.焊料棒和丝状焊料

◎焊料棒主要用于波峰焊，每根焊料棒的规格大多为1kg。

◎丝状焊料俗称焊锡丝、焊丝。

◎焊锡丝是用于手工焊接的丝状焊料，有实心焊锡丝和有芯焊丝。实心焊锡丝主要用于波峰焊自动加锡，手工焊接大多采用有芯焊锡丝。16知识准备021.4.3助焊剂

助焊剂在焊接过程中能净化焊接金属和焊接表面、帮助焊接。助焊剂的种类很多，大体上可分为有机、无机和树脂3大类。

◎助焊剂的分类和组成助焊剂通常是以松香为主要成分的混合物，主要由松香、树脂、活性剂、添加剂和有机溶剂组成。

◎助焊剂的作用

①去除被焊接金属表面的氧化物。

②防止焊接时金属表面的高温再氧化。

③降低焊料的表面张力、增强润湿性、提高可焊性。

④促使热量传递到焊接区。17知识准备02◎助焊剂的选择。（1）浸焊、回流焊、波峰焊等群焊工艺选择助焊剂的一般原则：①一般情况下，军用及生命保障类等电子产品必须采用清洗型助焊剂。

②通信类、工业、办公、计算机等类型的电子产品可采用免清洗或清洗型助焊剂。③一般消费类电子产品均可采用免清洗型助焊剂。（2）手工焊接和返修时选择助焊剂的原则：①一定要选择与再流焊、波峰焊时相同类型的助焊剂。②特别是高可靠性要求的组装板，助焊剂一定要严格管理。18知识准备021.4.4贴片胶

贴片胶主要用于片状电阻、电容、IC芯片的贴装工艺，适用于点胶和印刷。贴片胶由粘结材料、固化剂、填料及其他添加剂组成。◎常用贴片胶（1）环氧树脂贴片胶：成分主要有环氧树脂、固化剂、填料及其他添加剂，固化方式以热固化为主。（2）丙烯酸类贴片胶：主要成分有丙烯酸类树脂、光固化剂和填料，属于光固化型的贴片胶。19知识准备021.4.5清洗剂

清洗剂主要用于组装板的焊后清洗，用于清除再流焊、波峰焊和手工焊后的助焊剂残留物，以及组装工艺过程中造成的污染物。◎对清洗剂的要求（1）对污染物有较强的溶解能力。（2）不腐蚀设备与元器件。（3）无毒或低毒。（4）不燃、不爆，物理、化学性能稳定。（5）价格低廉，耗用量小并易于回收利用。（6）表面张力低，有利于穿透元器件与基板间的狭窄缝隙。（7）对环境无害。20知识准备02

◎清洗剂的种类。现代电子制造清洗剂主要根据其成分和清洗原理，分为以下三大类：（１）有机溶剂清洗剂这类清洗剂以有机溶剂为主体，通常用于溶解去除油性、非极性的污染物，如松香助焊剂、油脂等。（２）半水清洗剂（３）水基清洗剂这类清洗剂是以去离子水为主要成分，并添加表面活性剂、缓蚀剂、皂化剂等构成的清洗剂。21知识准备021.4.6手锡焊工艺与标准

锡焊是制造电子产品的重要环节之一，手工电烙铁锡焊是在自动锡焊无法进行时实施的。1.手工锡焊作业流程锡焊作业一般是按照一定流程进行的，包括工作环境准备、焊前材料准备、焊前工具的点检、锡焊操作和锡焊点标准。22知识准备022.工作环境要求◎无灰尘、清除杂物◎器材隔离、禁止酒水、吸烟和饮食◎清理工作场地、规范物品摆放◎电源配置要求3.焊前材料准备◎焊接部位清洁处理方法◎导线端头处理、屏蔽导线端头处理、元器件引线成型与安装规范23知识准备024.焊前工具的点检（选择合适的工具）。（1）电铬铁。（2）电烙铁的选用。（3）电烙铁头的选择。（4）烙铁头的正确使用与保养方法。24知识准备02（2）电烙铁的选用。选用电烙铁时应优选防静电恒温烙铁，根据被焊电子元器件的大小及要求，合理地选用电铁的功率关种类，对提高焊接质量和效率有直接的关系。序号元件种类烙铁温度选用电烙铁1一般印刷电路板、安装导线250～350℃20W内热式，30W外热式，恒温式2SMC/SMD、集成电器250～350℃20W内热式，恒温武3焊片、电位器、2-8W电阻、大功率管350～450℃30～50W内热式，50～75W外热式48W以上大电阻，2A以上导线等较大元器件400～530℃100W内热式，150～200W外热式5金属板等500～630℃300W以上外热式6维修、调试一般电子产品250～350℃20W内热式，恒温式，感应式25知识准备02（3）电烙铁头的选择。序号头型图示特点应用1B型

B型烙铁头无方向性，整个烙铁头前端均可进行焊接。圆锥型适合一般焊接。2K型(刀型)使用刀形部份焊接，竖立式或拉焊式焊接均可，属于多用途烙铁头适用于SOJ，PLCC，SOP，QFP等封装IC，修正锡桥，连接器等焊接。3I型(尖型)烙铁头尖端小细适合精细焊接(如贴片小元件)，或焊接空间狭小的情况，也可以修正焊接芯片时产生之锡桥，4D型

用批咀部份进行焊接(扁型包括：0.8D、1.2D、1.6D、2.4D、3.2D、4.2D等适合需要多锡量的焊接，例如，焊接面积大、粗端子、粗线材等焊锡量大的焊接环境。5C型适合需要多锡量之焊接(马蹄型包括0.5C、0.8C、1C、2C、3C、4C等)C型烙铁头应用范围与D型烙铁头相似26知识准备02（4）烙铁头的正确使用与保养方法。27知识准备025.锡焊操作方法（1）烙铁的手握法（2）手工锡焊步骤28知识准备026.锡焊点标准贴片元件实物图锡点侧面图锡点俯面图锡点实物图

（1）锡焊点标准29知识准备026.锡焊点标准（2）常见的锡点不良序号不良名称不良图片说明1焊锡无光泽

过渡加热，表面灰暗无光、粗糙的判定NG2焊锡气泡

直径为0.3mm以下且只有1处判定OK，但超出1个的判定NG，气泡直径超出0.3mm的判定为NG3漏铜箔

焊锡时焊料扩散不充分没有完全盖住铜箔，判定基准为盖住铜箔面积大于80%的判定OK，反之判定NG4假焊

①端子和裙边形之间；②引脚和裙边形之间；假焊识别方法：能看见端子和焊锡的边界发黑，假焊品全部判定为NG5少锡

焊锡时因为焊料少或上锡不好造成少锡，锡盖住铜箔面积超过80%，且焊锡高度在0.5mm以上的判定ok，反正判定NG6连锡

相邻端子间连锡或有锡屑搭接为NG，要除去多余的锡或锡珠30知识准备026.锡焊点标准（2）常见的锡点不良序号不良名称不良图片说明7锡珠

不可动的锡珠直径超出0.2mm为NG，直径小于0.2mm引起连锡短路的判定NG，可动的任何锡珠判定为NG，需要清除8虚焊

焊料扩散不均匀导致锡与脚位焊接不好，只有一部分相连、有缝判定为NG，松香影响锡和部品粘在一起而造成的假焊9浸润不足

浸脚或铜箔的浸锡不足，依成形角度判断，小于90°的判定OK，反之判定NG10锡尖、锡柱

过热锡面无张力造成尖角状；判定基准：低于脚位且不超出铜箔判定OK，反之判定NG11铜箔剥离、浮起

焊锡温度太高或加热时间过长，或者受外力冲击都会造成起铜皮；起铜皮全部判定为NG31任务实施03本次任务完成数字时钟的制作，并对焊点质量进行评价。1.制作前的锡焊训练，任选焊接练习PCB板，依据5工程法焊100点，要求操作方法符合要求，焊点质量95%以上合格方可进入下一步。2.识别锡焊工具和焊料、点检锡焊工具、焊接数字时钟PCB板，并进行质量评价。32任务实施03序号作业内容作业要求标准分得分1元器件可焊性检查

1.检查元器件的引脚是否清洁、无氧化、无污染物（如油脂、灰尘等）。检查引脚镀层是否完整，无剥落或损坏。2.将焊锡加热熔化成球状，使其自然滴落在元器件的引脚上。观察焊锡球是否能均匀地附着于引脚表面。10

2焊料识别1.写出焊料的规格（在标签上查找）2.观察焊锡丝结构（焊锡丝包含助焊剂）10

3锡焊工具点检1.使用可调温电烙铁，安全检查，电源线绝缘无破损，温度调节正常，温度显示无异常。2.清洁烙铁头，海绵浸湿方法正确。3.按要求对电烙铁温度测试。4.填写点检表。2033任务实施034焊数字时钟PCB板1.正确区分双面板A、B面，标有数字“1-12”为A面（显示面），标有“60S旋转LED时钟”为B面。2.先焊接B面元器件，最后焊接A面LED和数码管。3.B面焊接顺序：电阻→电容→热敏、光敏电阻（注意高度控制）→晶振→钮扣电池座→IC插座→按键开关→迷你USB直针5P→三极管→蜂鸣器。4.B面焊接顺序：红色LED→蓝色LED→4位时钟数码管（注意有极性不得装反且插到位后焊接）。5.依据5步法进行焊接。6.焊点浸润性符合要求。50

5任务完成后现场6S

1.现场无废弃物（包括元器件切下的管脚）。2.电烙铁已经断电且摆放整齐。3.其他辅助工具已经归位。4.遵守规定完成相关任务提交。1034练习题04单项选择题1.把烙铁头插入烙铁芯（或加热器）的电烙铁是（

）电烙铁。A.外热式B.内热式C.单用式D.调温式2.电子产品中焊接中最常所采用的焊料是（

）。A.锡铜合金B.锡铅合金C.松香、酒精助焊剂D.锡铁合金3.常用有铅焊料（Sn63Pb37）熔点（

）。A.237℃B.153℃C.183℃D.235℃4.下面有关焊剂的作用错误的是（

）。A.除去