焊接工艺基础.docx

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焊接工艺基础

课题：

锡铅焊接工艺

教学目的：

1、掌握常用焊接工具和设备的使用和维护。

2、了解锡铅焊接的基本知识。

3、掌握手工踢铅焊接和拆焊的步骤和方法。

4、掌握自动锡铅焊的工艺过程及要求。

教学重点：

1、常用焊接工具使用和维护。

2、手工焊接的步骤和方法。

教学难点：

自动锡铅焊的工艺过程及要求

教学方法：

讲授法

教具：

常用焊接工具

课时：

2

教学过程

1．组织教学：

维持秩序,清点人数.

2．课题导入：

（1）本章内容:

主要讲述电子产品的安装和联接的方法和要求。

（2）本节内容:

主要讲述锡铅悍接工艺及要求。

3．新课讲授：

5.1常用手工焊接工具及正确使用：

电烙铁

5.2常用焊接设备：

普通浸锡炉；波峰焊接机；表面安装使用的波峰焊接机；再流焊接机

5.3焊接工艺：

接焊定义；焊接的基本知识；手工烙铁焊接步骤；焊接操作要领

第5章电子产品装连工艺

5.1常用手工焊接工具及正确使用

1.电烙铁

（1）电烙铁外形：

外热式电烙铁

内热式电烙铁

（2）烙铁头根据使用需要可以加工成如下形状：

（3）使用：

1）焊接印制电路板元件时般选用25W的外热式或2OW的内热式电烙铁

2）装配时必须用有三线的电源插头

3）烙铁头一般用紫铜制作

4）电烙铁在使用一段时间后，应及时将烙铁头取出，去掉氧化物再重新配使用

5.2　常用焊接设备

1．普通浸锡炉

普通浸锡炉是在一般锡锅的基础上加焊锡滚动装置和温度调节装置构成的，如图左所示。

它既可用于对元器件引

线、导线端头、焊片等进行浸锡，也适用于小批量印制焊接,为了保证浸锡质量，应根据锅内焊料消耗情况，及时增添焊料，并及时清理锡渣和适当补充焊剂。

2.波峰焊接机

（a）圆周式（b）直线式

印制电路板波峰焊接机

（1）波峰焊是印制电路板的主要焊接方法。

（2）波峰焊接机通常由涂助焊剂装置、预热装置、焊料槽、冷却风扇和传送装置等部分组成，其结构形式有圆周式和直线式两种，如上图（a）所示为圆周式，焊接机的有关装置沿圆周排列，台车运行一周完成一块印制板的焊接任务。

图上（b）所示为直线式，通常传送带安装在焊接机的两侧，印制板可用台车传送。

3．表面安装使用的波峰焊接机

（1）表面安装使用的波峰焊是在传统波峰焊的基础上进行重大革新，以适应高密度组装的需要。

主要改进在波峰上，有双峰、喷身式峰和气泡峰等新型波峰，形成湍流波，以提高渗透性，焊接时间3s～4s。

（2表面安装使用的波峰焊接机工作原理和性能表如下图：

4．再流焊接机

（1）再流焊接是精密焊接，热应力小，适用于全表面贴装元件的焊接。

（2）常用的再流焊接技术有：

用于整件再流焊的红外线再流焊、气相再流焊、热板再流焊；用于局部再流焊的专用加热工具、激光束、红外光束和热气流等。

（3）应用最多的是红外再流焊、热风再流焊和气相再流焊。

（4）各种再流焊的原理和性能见下表所示:

。

再流焊的原理和性能表

5.3接焊工艺

1．接焊定义：

用加热加压或其它方法使两种金属原子相互作用形成合金的过程

2.焊接的基本知识

（1）锡焊的条件

1）被焊件必须是具有可焊性。

可焊性也就是可浸润性，它是指被焊接的金属材料与焊锡在适当的温度和助焊剂作用下形成良好结合的性能。

在金属材料中、金、银、铜的可焊性较好，其中铜应用最广，铁、镍次之，铝的可焊性最差。

2）被焊金属表面应保持清洁。

。

氧化物和粉尘、油污等会妨碍焊料浸润被焊金属表面。

在焊接前可用机械或化学方法清除这些杂物。

3）使用合适的助焊剂。

使用时必须根据被焊件的材料性质、表面状况和焊接方法来选取。

。

4）具有适当的焊接温度。

。

温度过低，则难于焊接，造成虚焊。

温度过高会使焊料处于非共晶状态，加速助焊剂的分解，使焊料性能下降，还会导致印制板上的焊盘脱落。

5）具有合适的焊接时间。

应根据被焊件的形状、大小和性质等来确定焊接时间。

过长易损坏焊接部位及元器件，过短则达不到焊接要求。

（2）锡焊的要求

1）焊点机械强度要足够。

因此要求焊点要有足够的机械强度。

用把被焊元器件的引线端子打弯后再焊接的方法可增加机械强度。

２）焊接可靠，保证导电性能。

为使焊点有良好的导电性能，必须防止虚焊，虚焊是指焊料与被焊物表面没有形成合金结构，只是简单地依附在被焊金属的表面上，如下图所示:

直插式焊点半折弯式焊点引脚浸滑不好印制侵滑不好

焊点正确好的剖面虚焊的剖面

．

3）焊点上焊料应适当。

过少机械强度不够、过多浪费焊料、并容易造成焊点短路。

4）焊点表面应有良好时光泽。

主要跟使用温度和助焊剂有关

5）焊点要光滑、无毛刺和空隙。

6）焊点表面应清洁。

．

3．手工烙铁应按以下五个步骤进行操作（简称五步焊接操作法）。

（1）准备。

将被焊件、电烙铁、焊锡丝、烙铁架等放置在便于操作的地方。

（

（2）加热被焊件。

将烙铁头放置在被焊件的焊接点上，使接点上升温。

（3）熔化焊料。

将焊接点加热到一定温度后，用焊锡丝触到焊接处，熔化适量的焊料，。

焊锡丝应从烙铁头的对称侧加入，而不是直接加在烙铁头上。

（4）移开焊锡丝。

当焊锡丝适量熔化后，迅速移开焊锡丝。

（5）移开烙铁。

当焊接点上的焊料流散接近饱满，助焊剂尚未完全挥发，也就是焊接点上的温度最适当、焊锡最光亮、流动性最强的时刻，迅速拿开烙铁头，。

移开烙铁头的时机、方向和速度，决定着焊接点的焊接质量。

正确的方法是先慢后快，烙铁头沿45°角方向移动，并在将要离开焊接点时快速往回一带，然后迅速离开焊接点。

对热容量小的焊件，可以用三步焊接法，即焊接准备→加热被焊部位并熔化焊料→撤离烙铁和焊料。

图5.22　五步焊接操作法

（a）准备（b）加热被焊件（b）熔化焊料（c）移开焊锡丝（d）移开烙铁

4、焊接操作要领

1）焊前准备好

（１）工具的准备。

（２）被焊件的清洁和浸锡。

２）焊剂的用量要合适，用量过少则影响焊接质量，用料过多时，焊剂残渣将会腐蚀零件，并使线路的绝缘性能变差。

３）焊接的温度和时间要掌握好。

温度过低，焊锡流动性差，很容易凝固，形成虚焊。

如果锡焊温度过高，将使焊锡流淌，焊点不易存锡，焊剂分解速度加快，使金属表面加速氧化，并导致印制电路板上的焊盘脱落。

４）焊料的施加方法和烙铁头放置的位置如下图所示:

只与引脚接触（错）只与焊盘接触（错）与引脚和焊盘同时触

焊料施加方法烙铁头焊接时的位置

5）焊接时手要扶稳。

在焊锡凝固过程中不能晃动被焊元器件引线，否则将造成虚焊。

6）焊点的重焊。

当焊点一次焊接不成功或上锡量不够时，便要重新焊接。

重新焊接时，必须待上次的焊锡一同熔化并熔为一体时才能把烙铁移开。

7）焊接后的处理。

当焊接结束后，应将焊点周围的焊剂清洗干净，并检查电路有无漏焊、错焊、虚焊等现象。

。

5.片式元件的手工焊接

1）小元件的焊接。

（1）用镊子夹住欲焊接的小元件放置到焊接的位置，注意要放正，不可偏离焊点。

若焊点上焊锡不足，可以用电烙铁加上少许焊锡。

（2）打开热风枪电源开关，调节热风枪温度开关，使喷头热风温度保持在270℃左右，风速关在1～2档。

（3）使热风枪的喷头离欲焊接的小元件保持垂直，距离为2～3cm。

给小元件均匀加热。

待小元件周围焊锡熔化后移走热风枪的喷头。

（4）焊锡冷却后移走镊子。

（5）用无水酒精将小元件周围松香清理干净。

2）片式一般集成电路的焊接

（1）将焊接点用936电烙铁整理干净，必要时，对焊锡较少焊点进行补锡。

然后，用酒精清洗干净焊点周围的杂质。

（2）打开热风枪开关，调节热风枪温度为300℃～350℃，风速开关调节到2～3档。

（3）将更换的集成电路和电路板上的焊接位置对好，用带灯放大镜进行反复调整，使之完全对正。

（4）先用936烙铁焊好集成块的四脚，将集成块固定。

然后再用热风枪喷头垂直对准集成块，距离为2～3cm,慢速旋转，均匀加热集成块四周引脚，待焊锡熔化后，移开热风枪。

（5）冷却后，用带灯放大镜检查集成块的电路有无虚焊，若有，应用尖头烙铁936进行焊接，直到全部正常为止。

（6）用无水酒精将集成电路周围的松香清洗干净。

3）BGA集成块（IC）的焊接

（1）清除焊接板上焊盘的多余焊锡,清洗。

.

（2）对BGA集成块进行植锡操作

对于BGA集成块（IC）用936电烙铁取下多余焊锡,用香蕉水或无水酒精清洗干净,将IC固定好,将选择好的相应型号植锡板和IC对准后,将植锡板用手或镊子按牢不动,以后另一手刮浆上锡.上锡时,用橡皮檫刮多少适量和干稀适度的锡浆到植锡板上,用力望下刮,边刮边压,使锡浆均匀地填充于植锡板的小孔中.特别应关照IC四角的小孔.上锡时关键在于要压紧植锡板

锡浆上好后吹锡成球.将热风枪的风嘴去掉,将风量调至最小,将温度调至300℃～340℃.将风嘴对着植锡板缓缓的均匀加热,使锡浆慢慢熔化.当看见植锡板的个别小孔已有锡球生成时,说明温度已经到位,这时应提高热风枪的风嘴,避免温度继续上升,待每个小孔中都有锡球形成时,移开热风枪,冷却后用镊子取下BGA（IC）,BGA集成块上植锡的锡球应大小均匀才符合要求.

（3）BGA集成块（IC）的安装

先将BGA有焊脚的那一面涂上适量助焊膏,用热风枪轻吹一吹,使助焊膏均匀分布于IC的表面,为焊接做准备.再将植好锡球的BGA（IC）按拆卸前的定位位置放到线路板上,同时,用手或镊子将IC前后左右移动并轻轻加压,这时可以感觉到两边焊脚的接触情况.因为两边的焊脚都是圆的,所以来回移动时如果对准了,IC会有一种”爬到了坡顶’的感觉,对准后,因为事先在IC的脚上涂上了一点助焊膏,有一定粘性,IC不会移动.如果IC对偏了,要从新定位.

（4）BGA（IC）集成块的加热焊接

和植锡一样，把热风枪的风嘴去掉，把风量调到1~2档，温度调节到340℃让风嘴的中央对准IC的中央位置，缓慢加热，当看到IC往下一沉且四周有助焊膏溢出时，说明锡球已和线路板上的焊点熔合在一起。

这时可以轻轻晃动热风枪使加热均匀充分，由于表面张力的作用，BGAIC与线路板的焊点之间会自动对准定位，注意在加热过程中切勿用力按住BGAIC，否则会使焊锡外溢，极易造成脱脚和短路。

焊接完成后用香蕉水将板洗干净即可。

6.拆焊

１）一般焊接点拆焊

一般焊接点拆焊

（a）去掉焊锡（b）撬开导线（c）退出导线

２）印制电路板上元器件的拆焊

（１）分点拆焊。

。

（２）集中拆焊。

集中拆焊法

（３）间断加热拆焊。

３）片式元器件的拆焊

（1）小元件的拆卸

（a）将线路固定，仔细观察欲拆卸的小元件的位置。

（b）将小元件周围的杂质清理干净，加注少许松香水。

（c）调节热风枪温度270℃,速风在1～2档。

（d）距离小元2～3cm，对小元件上均匀加热。

（e）待小元件周围焊锡熔化后用手指钳将小元件取下。

（2）贴片集成电路的拆卸

（a）将线路板固定，仔细观察欲拆卸集成电路的位置和方位，并做好记录，以便焊接是恢复。

（b）用小刷子将贴片集成电路周围的杂质清理干净，往贴片集成电路周围加注少许松香水。

（c）调好热风枪的温度和风速，温度开关一般至300℃～350℃,风速开关调节2～3档。

（d）使喷头和所拆集成电路保持垂直，并沿集成电路周围管脚慢速旋转，均匀加热，，待集成电路的管脚焊锡全部熔化后，用医用针头或手指钳将集成电路掀起或镊走，且不可用力，否则，极易损坏集成电路的锡箔。

（3）BGAIC的拆卸

（a）BGAIC的定位:

画线定位法、贴纸定位法、目测法

（b）BGAIC拆卸:

在芯片上面放适量助焊,温度开关一般调至300℃～350℃,风速开关调至2～3档，在芯片上方约2.5cm处作螺旋状吹，直到芯片底下的锡珠，完全溶解，用镊子轻轻托起整个芯片。

7.自动焊接

1）浸焊:

浸焊是将插装好元器件的印制电路板浸入有熔融状态料的锡锅内，一次完成印制板上所有焊点的焊接。

其操作步骤如下:

（1）锡锅加热。

，焊接温度控制在240℃~260℃为宜。

（2）涂敷焊剂。

，一般是在松香酒精溶液中浸一下。

（3）浸焊。

用简单夹具夹住印制板的边缘，浸入锡锅时让印制板与锡锅内的锡液成30。

~45。

的倾角，然后将印制板与锡液保持平行浸入锡锅内，浸入的深度以印制板厚度的50％~70％为宜，浸焊时间约3s~5s，浸焊完成后仍按原浸入的角度缓慢取出，如下图所示

浸焊示意图图5.28单向波峰焊示意图

（4）冷却。

浸焊完毕应马上对印制板进行风冷。

（5）检查焊接质量：

检查有无虚焊、假焊、桥接、拉尖等。

（6）修补。

少数焊点有缺陷，可用电烙铁进行手工修补。

若有缺陷的焊点较多，可重新浸焊一次。

2）波峰焊

（1）焊前准备。

焊前准备主要是对印制板进行去油污处理，去除氧化膜和涂阻焊剂。

（2）涂焊剂。

涂敷焊剂可利用波峰机上的涂敷焊剂装置，注噫控制好焊剂浓度。

（3）预热。

预热是给印制板加热，使焊剂活化并减少印制板与锡波接触时遭受的热冲击。

一般预热温度为70~90℃，预热时间约为40s。

（4）波峰焊接。

印制板经涂敷焊剂和预热后，由传送带送入焊料槽，印制板的板面与焊料波峰接触，使印制板上所有的焊点被焊接好。

波峰焊分为单向波峰焊和双向波峰焊接。

如下图所示:

单向波峰焊

双向波峰焊

（5）为了提高焊接质量，进行波峰焊接时应注意以下操作：

（a）按时清除锡渣。

，使也可在熔融的焊料中加入防氧化剂，，还可使锡渣还原成纯锡。

（b）波峰的高度。

焊料波峰的高度最好调节到印制板厚度的1/2~2/3处。

（c）焊接速度和焊接角度。

，一般控制在0.3~1.2m/min为宜。

印制板与焊料波峰的倾角约为6度。

。

（d）焊接温度。

通常焊接温度控制在230℃~260℃之间。

（e）冷却。

一般是采用风扇冷却。

（f）清洗。

。

目前普遍使用的清洗方法有液相清洗法和汽相清洗法两类。

3）自动焊接工艺:

自动焊接工艺可归纳为一次焊接和二次焊接两类。

（1）一次焊接。

一次焊接的工艺流程为：

焊前准备→涂敷焊剂→预热→焊接→冷却→清洗。

（2）二次焊接。

为了提高整机产品的质量，采取二次焊接来提高焊接的可靠性和焊点的合格率。

二次焊接包括浸焊和波峰焊两种方法，常用的二次焊接的工艺流程为：

焊前准备→涂敷焊剂→预热→浸焊→冷却→涂敷焊剂→预热→波峰焊→冷却→清洗。

本课小结：

1、常用手工焊接工具主要有烙铁（外热式、内热式、恒温、吸锡、半自动）和镊子、剪刀。

2、焊接设备主要有:

普通浸锡炉、波峰焊接机、自动插件机、红外/热风再流焊接机、贴片机等。

3、锡铅焊是无线电产品生产的主要联接方式,它包括手工焊接、拆焊、自动焊接（浸悍、波峰焊、再流焊）。

其中自动焊接用于大规模生产中,效率很高。

手工焊接主要用于结构件、小产品的小规模生产、自动焊接的补焊中,同时学生实习主要用手工焊接形式进行,生产中的维修调试也用手工焊接和柝焊。

所以我们应很好的掌握锡铅焊工艺步骤和要求。

作业:

5-1什么叫焊接？

锡焊有哪些特点？

5-2焊接的操作要领是什么？

5-3焊接中为什么要用助焊剂？

5-4什么是虚焊、堆焊？

如何防止？

5-5焊点形成应具备哪些条件？

5-6焊点质量的基本要求是什么？

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