印刷电路板焊接教育.docx
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印刷电路板焊接教育
印刷电路板的焊接
焊接教育学科集
技術部基幹技術Ｇ
目次
解说 1
前言 1
用词的说明 1
什么是锡接合 2
手工焊接的因素和影响 2
1.各因素的基本知识 3
（1）锡 3
（2）松香 4
（3）母材 4
（4）热量 4
2.手工焊接作业的实地操作 5
（1）准备 5
（2）烙铁的拿法 5
（3）锡丝的拿法 5
（4）烙铁的接触方法 5
（5）供给锡丝的方法 5
（6）撤烙铁的方法 6
（7）母材的保持 6
（8）烙铁尖的清洗 6
3.焊接的次序 7
（1）接触烙铁 7
（2）供给锡丝 7
（3）撤锡丝 7
（4）撤烙铁 7
（5）结束焊接 7
4.部品的使用 7
5.焊接的检查 7
6.焊接的不良 8
7.焊接的卫生安全 9
焊接教育学科集
技术部基干技术Ｇ
印刷电路板的焊接
解说
本学科教育的目的是,为了使在兄弟公司中从事向电子产品中所使用的印刷电路板上,用手工进行一般焊接作业的工作人员在接受「印刷电路板焊接一般技能认定」时,能够预先认识到学习技能时的重点,并确实能够将技能学到手。
并且,在接受认定之后,从事焊接作业的时候,为了随时可进行信赖性高的焊接作业,希望反复学习焊接的基本知识。
但,在接受「焊接社内技能检定１级、２级」时,使用「标准微焊圈技术」事前学习。
前言
由于焊接的作业简单,没有人不知道烙铁,焊锡以及被焊接的部品等,其普及程度非常高。
可以说我们周围中存在的几乎所有产品中的电路板上的部品都是用锡所焊接的。
从表面上看焊接作业是一种谁都可以干的工作,所以时常不受人们的重视,但是,在无视焊接的作业原理之下的作业方法,不可能进行准确的并且有信赖性的焊接。
※
接 合＝结合
信赖性＝ 在所定期间内能够保持其功能
在电子产品中有数百,数千、高性能的产品中甚至有数万,数百万的焊接点,如果其中的一个点焊接不良,就造成产品的不良,所以要求每一个焊点都要具有高度的信赖性。
为此，希望学习一下焊接的组成，作业顺序以及加深焊接不良等有关基本知识，以便能正确进行焊接。
用词的说明
部品面：
基板中插有许多部品的一面
焊接面 ：
部品表面的另一面（反面）
松香 ：
向基板上焊接电子部品时所使用的
树脂系列催化剂
引脚：
为使与外部电路连接所露出的电子部品脚
插孔：
为了在基板的表面・反面以及其内部层之间
的电路的接通所打的通孔
平面：
在插孔的周围为了焊接所设的平面部
印刷线路 ：
在基板表面上配线的线路
保护膜 ：
为了保护不需要焊接的地方所涂的树脂
圆脚：
焊接部的焊锡形状像长裙的下摆摊开的
状态一样
1
圆脚的边缘：
接续表面的边缘部
裂纹 ：
凝固时间差、固体収缩时焊接表面易产生皱纹状的裂缝
剥离 ：
凝固时间差、固体収缩时焊接圆脚部形成平面剥离的状态
什么是锡接合
圆脚
浸湿不好状态
浸湿状态
母材
锡
在电子基板母材中是指引脚，平面。
水在玻璃上扩散为一层薄薄膜的状态，如果像树叶上的水株的状态的话
被认为不良溶化。
焊接就是锡有光泽地在下摆摊开圆脚上的结果。
焊接是指用锡可溶化的温度将其加热溶化在被焊接金属（母材）之间的焊接部位，并使焊锡充分溶化与被焊接物密切结合的作业。
手工焊接的因素和影响
焊接作业有４个因素，必须认真理解这些因素给焊接结果所带来的影响，随时可以在适当的条件下进行正确的焊接。
４个因素是，
电子基板的手工焊接时有以下几个事项。
因 素
对象物
所受的影响
锡
锡线
种类、供给量
松香
线锡（内部装有松香的锡）内的松香
液体松香（一般用笔来涂）
活性度（具有功能的期间）
热量
母材
平面、引脚
面积、粗细（热容量）
污垢（灰尘、油脂）
氧化膜
热量
烙铁
烙铁的容量（瓦数）
烙铁尖温度、烙铁尖形状
烙铁接触时间
※这里的锡和松香要使用「印刷配线板组装技术标准」中规定的认定平。
另外、烙铁的选择和使用条件也是要表示出基本的条件
2
1.各因素的基本知识
（1）锡
锡的状态
电子机器焊接中所使用的锡是，锡（Sn）及银（Ag）和铜（Cu）的合金。
这种合金根据锡及银和铜的配合比的不同其完全溶解状态的温度不一，凝固途中的凝固状态也不同。
下图是「锡的状态图」。
从这个状态图中可知当锡9６．６（％）、银３．６（％）、铜０．８（％）的时候焊锡以２１７℃为界限可从溶化的状态迅速恢复到固体状态。
但，因比共晶焊锡加热量大所以焊接后需要冷却。
锡丝的等级
1Ａ级锡 氯分少，在本公司可以使用的锡。
2Ｂ级锡 氯分多（０．５％以上），有腐蚀问题，本公司不使用。
线锡的构造
松香
锡
线锡
加热后松香流出
是一种向锡芯的中心部注入松香的线锡，接触到加热的金属材料时，首先内部的松香溶化流出，之后锡溶化分散。
线锡的构造和功能
线锡
3
（2）松香
什么是松香
一般是以松脂为主成分的液体树脂状的东西，在焊接的时候依次作用于母材和锡，对金属之间的良好焊接起着重要的作用的材料。
锡丝里的松香在80℃时软化，130℃时溶化，所以可在锡溶化之前作用于母材。
但是，加热时间过长进入过热状态的时候，松香失去其作用（活动能力），焊接的结果变坏。
松香的作用
根据焊接作业的顺序有以下三个作用。
1）除去母材表面上的氧化膜
分解氧化膜并利用溶化扩散时的力量将其清除。
2）防止在加热中的氧化
覆盖清除氧化膜后的母材表面，使其不氧化。
覆盖在潜入松香下部的锡表面上，不使锡与
空气接触。
3）降低锡的表面张力
通过1）和2）的作用提高了锡的流动性，达到
密切溶化的
结果。
（3）母材
锡的表面状态
在引脚和平面的表面上产生一层肉眼辩别不清的很薄的氧化膜，它是由母材金属与空气中的氧气反应而形成的。
并且，在氧化膜的上面多数还附着有污垢，手上的油脂等东西。
必须借助于松香的作用，来去除这些东西。
在进行焊接作业时用手直接作业容易将手上的油脂附上，作业的时候需要带上棉手套。
（4）热量
母材的热容量
由于在印刷电路板上与焊接平面相接的印刷线路有大小之分，同时又由于在所要焊接的部品的引脚部位也有粗细薄厚之别，所以在这些母材上加热溶化焊锡时需要的加热温度也会有所不同。
烙铁
在焊接的时候，把母材双方的需要接续的部分同时加热到焊锡可溶化的温度，之后，向这个部分提供锡丝进行焊接。
使母材加热时所用的工具是烙铁。
希望能够认识到烙铁是把母材加热时所用的工具，而不是溶化锡的工具。
烙铁的条件
向母材加热的热量要根据烙铁的容量（瓦数），烙铁尖的温度，烙铁尖的形状，烙铁与被焊接物的接触状态（与母材之间的角度以及位置），接触时间（到提供锡之前的时间）来进行调整。
有关以上所述的烙铁与被焊接物的接触状态和接触时间两项，一般来说容易出现由作业人员自己掌握的倾向。
所以必须时刻把握到焊接时的适当条件并遵守其条件。
4
手工焊接作业的实地操作
（1）准备
・确认准备防静电用的静电带，接地线，以及导电鞋和导电垫。
・确认排烟装置（排烟通道，桌上排烟器）的正常工作。
・调整烙铁尖清洁器的海绵的水量 …当用手指按动时稍微溢出一点为适。
・烙铁尖的温度的测试和调整 …使用烙铁尖温度计将烙铁尖的温度调节器到作业指示表上
所指定的温度。
（技术标准中规定在作业之前要进行检查）
・作业用治具·工具的点检
・母材的保护和为了安全卫生带上棉手套。
烙铁
锡线
（2）烙铁的拿法
象拿铅笔一样拿住烙铁，使手腕能够自由的移动。
（3）锡线的拿法
用拇指和食指轻轻的夹住离锡线头部3～5cm的部分，
拿法
再用中指自由的向前方提供焊锡。
（4）烙铁的接触方法
为了使热量能够顺利传递，使用烙铁尖和平面以及引脚的
接触面积大的接触方法。
在此，必须通过调整平面和引脚与烙铁尖的接触角度，
变化接触面积，对热容量不同的母材加同样的热量。
热量大的地方是烙铁的根
烙铁的接触方法
但是，此时如果用烙铁尖摩擦平面会造成热传递能力差的
结果，用力过大时可能剥落焊接平面，所以不要进行摩擦。
或，当烙铁尖碰到基板时会伤害基板。
（5）锡线供给的方法
等到平面和引脚部位的温度达到焊锡可溶化的温度时，
向烙铁尖所接触的地方提供适量的锡，确认焊锡的溶
化程度后，撤回锡线。
（有关提供焊锡量参照下图）
锡线供给的方法
如果在平面和引脚部位的温度还不充分高的时候提供
显著过热
过热
适温
锡后，到锡溶化为止的时间变长，松香达到过热状态
失去其作用，造成渗透不良，刺焊，（参照下页）以及
锡线表面氧化等的恶劣状态。
并且，还要注意当使锡线直接接触烙铁尖时，松香被急
有刺的焊接、残留
糖色的松香
仅残留部分黑茶色的松香
锡被氧化成白色无松香残留
聚加热，使其急速膨胀带着溶化后的锡四处飞散，在
焊接部位的周围会遗留下许多锡珠。
锡的量
浸湿不良
5
少 适量 过剩
（6）撤回烙铁的方法
刺焊
供应焊锡以后如果长时间持续对其进行加热，会造成刺
焊表面的劣化，所以当焊锡溶化并扩散后立即（0.5秒～
1秒后）以接触角度相同的角度撤回烙铁。
（7）母材的保持
蠕动焊
从开始焊接起到焊锡凝固之前绝对不能移动引脚以及引脚线。
在焊锡冷却凝固之前，一旦移动母材或使母材振动时，移动量
微弱时会造成蠕动焊接，移动量过大时会造成母材与焊锡之间
以及焊锡与焊锡之间的裂缝，所以要十分注意。
（8）烙铁尖的清洗
在焊接作业中，松香的炭化物以及焊锡的氧化物等遗留在烙铁尖上，为此会造成焊接结果不良，
所以要用海绵的一角（含有水分的海绵）擦烙铁尖。
作业中要随时注意海绵中的水量，时刻进行调整不使其干燥。
但是，海绵中的水分过多，或频繁的清洗烙铁尖时，会造成烙铁尖的温度降低（下图所示），降低焊接的质量以及焊接作业效率，所以需要注意。
焊接的温度状态
下图表示在焊接的时候，烙铁尖和母材的温度变化状态。
在烙铁尖接触到母材的时候，由于烙铁尖的热量被传递给母材，所以其温度急剧下降，之后又逐渐恢复。
当烙铁接触到母材时，母材的温度开始上升，但是由于母材A和母材B的热容量的不同会造成温度上升的时间差，为了不使其出现这种现象需要调整烙铁尖的位置，必须使它们在同一时间内达到最佳的加热温度。
（完全掌握这些温度关系是提高焊接能力的秘诀）
一般的时候
烙铁尖标准温度
烙铁尖温度
最佳加热温度
255℃±5℃
母材的温度
217℃～219℃
锡的融点
水量多的时候
清洗烙铁尖
撤烙铁
供给焊锡
接触烙铁尖
时间
6
3.焊接顺序
再一次介绍一下焊接的顺序
（1）接触烙铁
使烙铁尖接触到平面和引脚对其进行加热。
〔加大烙铁尖和接合金属的接触面积〕
（2）供给锡线
当平面和引脚的温度达到焊锡可溶化的温度后供给锡线。
〔在焊接的最适合温度（２５５℃±５℃）加热。
〕
（3）撤回锡线
适当量的焊锡溶化以后，撤回锡线。
〔想象锡量〕
（4）撤回烙铁
外观形状为光滑地在下摆摊开圆脚完成后，撤回烙铁。
〔要注意撤回时的速度和方向〕
（5）结束焊接
〔要形成正常的圆脚〕
※焊接作业结束后，必须清洗烙铁尖，将松香的炭化物以及焊锡的氧化物清除掉。
如果不进行清洗，氧化物附着在上面不易清除掉，导致热传递能力下降。
且，为了防止烙铁尖的劣化，在焊接作业中进行的烙铁尖清洗是要在焊接之前进行。
不可将烙铁尖清洗的状态放置。
4.部品的使用
电子部品中，集成电路以及大规模集成电路等部品不适应静电，在5页中的准备事项中也提到过，在使用这些部品时必须遵守所指定的防止静电的注意事项。
同时，为了不使手上的污垢以及油脂沾到印刷基板上，需要带上棉手套。
5.焊接后的检查
一般在一个基板上需要焊接许多部品，在这些部品都焊接好之后再进行焊接结果的检查时很难检查出焊接不好的地方。
所以，焊接人员需要在焊接好一个部品之后进行焊接结果的确认和目视检查，保证各自的焊接作业的质量一个重要的问题。
如果出现有疑问的地方也可用放大镜进行检查。
外观不良
溶化不良焊锡量过于不足刺焊蠕动焊
气泡焊钮扣焊锡·引脚的飞散
目視检查
部品的浮起躺倒引脚剪断长度
机能不良目視検査
焊锡跨接松动焊接 焊接平面剥离忘焊
部品的欠品部品极性错误误插入（部品错误）
7
6.焊接不良
以下是一般的焊接不良现象和其主要原因造成不良的主要现由。
※不良分为「重」 ｢轻｣ 「微」的3个级别。
锡内部产生的气体膨胀和喷出的孔、从表面上看孔的下面通常隐藏着大空洞、降低焊接部的强度、使用中造成连接不良。
与印刷线路的断线。
2.用烙铁尖强行摩擦。
1.平面的过热。
烙铁尖温度异常的高（重新插入烙铁的电源）或、烙铁使用时间过长。
平面在基板上浮起、剥离
引脚周边的锡表面上有孔
1.母材之间的热容量差大、烙铁接触方法不好母材的温度差大。
接合强度低、使用中造成连接不良。
1.平面或引脚的表面氧化、附有油脂。
平面及引脚上锡没有充分的浸湿
锡量正常，但看不见引脚
不连接或使用中造成连接不良。
1.引脚或引脚线短。
2.部品的浮起。
3.引脚线的脱落
浸湿不好接合不充分的时候多、使用产品中引脚和锡分离造成连接不良。
1.母材加热不足，焊锡量多。
引脚的长度虽正常，但锡多的覆盖着看不见引脚
由于线路的短路造成不可正常工作和破坏部品。
1.撤回锡线后，烙铁使用时间过长，失去松香的活性力。
2.供给的焊锡量过
多。
平面或引脚的之间焊锡连在一起
松动焊
平面浮起剥离
气泡
钮扣焊
焊锡过多
焊锡跨接
8
7.焊接时的安全卫生
安全上的注意事项
高温 烙铁的尖部是像讲过的那样310℃的高温。
如果直接使皮肤接触这个部位时会造成严重的烧伤。
为此，注意不要将烙铁以及烙铁架放在不平稳的地方，更不要为了除去烙铁尖上的焊锡而甩动烙铁。
由于甩动烙铁而飞出溶化的锡造成烧伤，甚至还有造成失明的严重危险，所以绝对不要这样做。
卫生上的注意事项
烟雾 在焊接的时候会发生烟雾。
这是在加热分解松香的时候生成的松脂等的烟雾，有味，给眼睛，鼻子以及嗓子等部位带来一定的刺激。
为了除去这些烟雾，在作业台上放置好排烟器，排烟导管等排烟装置，并在作业时要使它们处于工作状态。
同时作业位置要处于排烟效率高的位置，作业姿势要处于不吸入烟雾的姿势。
锡 焊锡是锡·银·铜的合金，进入人体后是对人体起有害作用的物质。
手工焊接时需要经常用手拿着锡线进行作业，所以为了不使皮肤接触要带上棉手套进行作业。
（同时也是为了防止烧伤）
并且在作业结束后（特别是在吃饭以前）一定要用肥皂将手清洗干净。
在手工焊接时所产生的烟雾中，其加热温度（340℃左右）混合金属粒子（浮游微粒子）的量少到无法检测出的程度。
照明 由于在手工焊接时经常集中注视小的部位，所以会给眼睛带来很大负担。
为此，为了减轻眼睛的负担，在焊接作业处需要充分的照明。
所以不仅需要顶棚上的照明，最好还要备有局部照明工具共同使用。
有了充分的照明，不需将头部接近所焊位置，可时刻保持正确的姿势进行安全且卫生的作业。
9
这个一般学科集是为了维持和提高本公司的电子基板的焊接质量的可靠性，根据作业人员的知识程度而编辑的。
首先为了使大家确实的将技能学到手请大家理解一下有关手工焊接的最低限度的基础知识。
在得到一般技能认定以后最好在每天的工作中反复学习
テキスト作成日 ２００３年４月
ブラザー工業 技術部 伊藤 和義
ｅメールアドレス kazuyoshi.ito＠brother.co.jp
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