电烙铁结构.docx

1、电烙铁结构第二章 烙 鐵 一 烙鐵的結構圖烙鐵是由加熱器、烙鐵頭、把手、電源線、插頭等組合而成，如圖2-1所示。 電熱絲 手柄 烙鐵頭 插頭 電源線二烙鐵的必要條件1. 能快速上升烙鐵頭的溫度，還要供給充分的熱量。2. 溫度降低的幅度必須小，並能保證連續作業。3. 又輕又好用。4. 絕緣性優越，不可漏出電流。5. 交換烙鐵頭簡便。6. 修理簡單。三烙鐵及使用設備烙鐵的使用依被焊接物的複雜度而不同。如右手握烙鐵，左手握焊錫絲，則被焊接物必須!是固定的，你便可使用活動式烙鐵，如圖2-2所示 假如有一手必須用來支撐被焊接物，你便不能使用活動式烙鐵，而需使用固定式烙鐵，而使用固定式烙鐵才有可能焊接出品

2、質良好的焊點，固定視烙鐵如圖2-3所示。四烙鐵的應用 對一般焊接作業所需的雒鐵溫是共晶點183.3+50100+室內溫度=250350。 焊接溫度太低時，會發生不整齊焊接、焊習之間的橋接及助焊殘留。焊接溫度太高時，會發生焊接點表面粗細不齊，焊錫流動。依被焊物的不同，所需的溫度約如下所述： 工 作 型 態 理 想 溫 度 范 圍 厚及薄的底板 540+/-20(0F) 280+/-11(0C) 精細的銅線 435+/-15 390+/-8 多層基板 820+/-20 435+/-11 標準基板 820+/-40 435+/-22 接線端子 810+/-50 430+/-28五烙鐵的使用規則1.休

3、息前及新烙鐵頭使用前先清潔並加錫衣於烙鐵頭上，以防氧化及腐敗，並可加長烙鐵的壽命，如圖2-4所示。 圖2-4加錫衣於烙鐵頭2.焊接前擦拭烙鐵頭上的污染物，以得到良好的焊點。3.海綿保持潮濕，但不能加水太多，每天清洗，以去除錫渣及松香渣。4.工作區保持清潔。食物、化妝品及化學品應當遠離工作區域。5.烙鐵握法如圖2-5所示，務使穩固握於手中，以免滑落。 圖2-5 烙鐵的握法6.下班之前，把烙鐵頭拆下，以免高溫產生氧化，導致更換烙鐵頭困難，而損壞烙鐵的加熱器。上班時，再裝上烙鐵頭。7. 每天測量烙鐵溫度兩次，以防高溫，致損壞半導體及表面著零件。8. 每天測量烙鐵的接地電阻兩次，以防烙鐵漏電，打壞半導

4、體零件。9. 焊錫殘留在烙鐵頭上時，不可用敲烙鐵的方式來去除焊錫，否則會造成陶瓷破案，導致漏電，溫度變化等問題。10.烙鐵故障後，修理完畢時，一定要測量溫度、接地電阻及漏電量是否滿足規定，滿足規定才算修理完畢，才可發給工廠使用。第三章 手焊接的基本觀念一 何謂焊錫、焊接所謂焊錫，就是把兩個或多個零件用溶解的焊錫溶液接成一個接合体，稱為焊錫作業。更詳細地說把接合的金屬加熱，讓溶解的焊錫流入其結合面，使其充分吸住而結合在一起，接合的金屬與焊錫的接觸面必須形成合金，而不像貼紙一樣。所謂焊接，用焊錫做媒介，籍加熱而使A 、B二金屬接合並達到導電的目的，如圖3-1所示。兩金屬間的接合力即靠焊錫與金屬表面

5、所產生的合金屬，所以焊錫不是使用為機械力的支撐。+合金層焊錫=熱及焊錫圖3-1焊接的過程二焊接的目的1. 電氣連接：兩種金屬接合，使電氣導通。2. 機械連接：兩種金屬接合，使相關位置固定。3. 密封的目的：以焊結防止水、空氣或油的滲漏。4. 其它目的：為次一工程焊接作業方便而施行預備焊接或防鏽。三焊錫的附著性1.焊錫為什麼有附著性當融解的焊錫置於高溫的銅板時，在錫與銅的介面，會在 間產生CU6SN5的合金這就是銅與錫的“介面合金共化物”，簡稱IMC。錫與金、銀 等金屬之間都會產生不同的介面合金共化物，一但形成了IMC。其強度就比焊錫本身的強度要強，所以焊錫會附著在被焊物上。2.焊錫的滲透作用溶

6、融的焊錫在高溫的被焊母體中能夠擴散而形成合金屬，而表面只剩留著鉛，這種現象就叫滲濕作用。3.滲濕作用的條件與狀態A條件：除去金屬表面的氧化物，清潔金屬表面。金屬表面加熱溫度要比焊錫溶解溫度略高。B滲濕的狀態焊錫與被焊物母體發生滲濕作用的情形隨著滲濕條件的不同而呈下列三種狀態：90 180 45 90 0 45最佳 A B C如上圖所示，表示接觸角。 圖a是被焊體過熱，表面已氧化，而焊錫成珠狀，不能滲入形成合金。 圖b和圖c是被焊物與焊錫有適當密著，焊錫在被焊物上薄薄擴散而形成合金屬，其接觸角愈小愈佳，一般說75度為滲濕良好狀態，圖c是最佳狀態。四.正確焊錫作業條件 1.被焊接物表面須有良好電鍍

7、，最好是焊錫電鍍。 2.被焊接物表面須用焊劑除去氧化膜，因為金屬表面無論磨得多光亮，瞬間就形成層氧化膜。 3.被焊物之保管必須考慮可焊結性。 4.須選用適合使用之焊錫，因為隨著焊錫中鉛和錫的比例不同而形成不同特性的焊錫，我們常使用的焊錫其錫與鉛的比例是63:37，此種焊錫稱為標準焊錫。5.隨被焊物之形狀、大小，須選用適當的烙鐵，且在作業時能保持360度到400度的溫度。 6.須有乾淨的烙鐵頭，若不乾淨須用烙鐵海綿清洗烙鐵頭。五.焊錫的材料1.焊錫焊錫是錫與鉛的合金，隨著錫與鉛的比例不同，而形成不同特性的焊錫，我們通常使用的焊錫其錫與鉛的比例是63:37，此種焊錫稱為標準焊錫。A：焊錫的特質(1

8、)焊錫與金屬之被焊物之間有附著性質。(2)焊錫的附著力隨著周圍的溫度、時間、其它條件而變化，但一旦焊錫作業後的強度比焊錫本身的強度要強。(3)焊錫中含錫63%者其接合部之強度比任何配合者要強。(4)從常溫升高溫度到183度，則接合部之強度成反比，反而減弱。焊錫在高溫環境中很容易氧化，氧化的焊錫其表面張力很強，在基板被焊過程中很容易形成短路與錫尖，故在高溫焊錫時常在焊錫環境中加吹氮氣，或再焊錫中加氧化防止劑以減弱焊錫的氧化。B：焊錫的標準狀態圖所謂焊錫的標準狀態圖，即指錫與鉛不同比例的焊錫隨著溫度變化而從冷凝狀態到溶解狀態的變化曲線。從圖中很明顯地看出:(1)錫與鉛比例為63:37的焊錫，其溶解

9、度最低(為183度)，能源消耗少，對零件損傷小。(2)直接由固態轉化成液態，反之亦然，並未有經過槳態，因而不會輸送帶的振動而發生冷焊情形，所以我們通常採用此種比例的焊錫作為我焊結的材料。A：焊錫異性質與用途成 份性 質用 途錫鉛6337溶解低，作業容易，表面美自動焊錫使用6040張力強度大一般零件固定，家用電器，電子電器等之配線用5050機械性能良好，焊錫之堆積較容易一般配線用4060溶解溫度範圍大，機械強度大，電阻大需長時間溶解狀態的地方用之配管用，水電鉛工用3070與Sn40性質相同，特別是強度上更好與Sn40性質相同a. 焊錫成份及其融點見下表成 份(%)溶融溫度(0C)備 注錫(Sn)

10、鉛(Pb)銀(Ag)鋅(Sb)開始終了010032732759530031410902683011585225290208018328025751832683070183257356518324738621832424060183238455518322548521832185050183212554518320060401831886337183183 共晶焊錫653518318470301831867525183192802518319985201832059010183213955183222100023223295523223835632187237277031793124057317

11、92895047317926061.535.5317924862.5.6.11.4179179964221221955221240共晶焊錫97.52.5305305共晶焊錫9553053650.7597.51.75310310共晶焊錫C：焊錫與被材料附著的難易度比較材 料容易密著稍不易密著不能附著鋼青銅不鏽鋼銀鉛鉻鎘鎳鎳鉻合金銅鋅鋁鎳合金黃銅鋼鉛焊錫B：焊錫主要成份的特徵(1)錫(Sn)使焊錫接著的效果。(2)鉛(Pb)使焊錫的溶點和表面張力的降低，以及減少酸化物的效果。(3)因焊錫成份的變化而發生下列不良的變化: 錫的含有量比較多提時候基板上焊點接著不良增加，短路減少；鉛的含有量比較高的時候

12、，基板上焊點接著不良減少，但短路較多。但是，自動焊錫機長時間的使用，因錫和空氣接觸，比較容易氧化，所以錫的含有量會逐漸減少，同樣的會和上面所說的情形一樣，焊錫短路的不良會增加，所以自動焊錫機的焊錫必須定期的更換之。B焊錫中不純物的種類及它的影響(1)亞鉛(Zn)焊錫的流動性及接著性惡劣的影響(容許值.01%以下)。焊錫焊著後表面粗及小粒狀產生。(2)鋁(Ai)焊錫的流動性及接著性較差的影響(容許值.01%以下)，焊錫表面的氧化多及容易腐蝕。(3)銅(Cu)焊錫接著性不好，表面硬而脆弱(容許值.02%以下)，焊錫接著後表面呈粒狀。(4)銻(Sb)增加少量其張力增大，焊條變硬又脆，而融點會升高。(

13、5)鉍(Bi)高純度焊條含有0.001%，其含量增加其溶點會下降。(6)鋅(ci)含有鋅最有害處， 含有0.001%光澤性會消失，流動性變壞。(7)鐵(Fe)含有鐵時，焊條之光澤性變壞，接著力會降低。(8)鎘(Cd)焊錫較脆弱，不堅固(容許值.001%以下)，沒有光澤，流動性不好，焊錫表面呈白霧狀。(9)其他如銀(Ag)、砷(As)、等不純物混合在焊錫中，長時期的使焊錫的特性破壞而產生焊錫不良的情形會很多，故每月至少1次對焊錫成份進行分析。六 焊接的障礙物 焊接的障礙物存在於兩被焊物的表面，它們是金屬氧化物油脂及其他污染物，如輕酸性或輕鹼性物將使焊點腐蝕而致產品不能使用，如圖3-3所示。 手指

14、印 油脂 焊錫 污物 氧化物 基板 圖3-3 焊接的障礙物*注意:在操作中勿用攏過頭髮的手觸及待焊點的表面，焊接障礙物起於自然氧化、不正常的儲存、 運送及操作。七合金層1.合金層之形成厚度和焊接時間及溫度成正比。2.長時間後自然再形成CuSn合金屬，具有不沾錫特性。見圖3-4 錫鉛 新合金層 四 焊接操作1. 錫橋傳熱的功能 錫 烙鐵頭 錫橋 接觸點圖3-5 錫橋傳熱功能由上圖知，可利用錫橋來增加接合區域，並加速傳熱。2. 焊接程序一般分為四、五、六步驟法。2-1焊錫四步驟法步驟一：擦拭烙鐵步驟二：加熱源於焊接點步驟三：加焊錫絲步驟四：移去焊錫絲及熱源2-2焊錫五步驟法步驟一：擦拭烙鐵步驟二：

15、加熱源於焊接點步驟三：加焊錫絲步驟四：移去焊錫絲步驟五：移去熱源2-3焊錫六步驟法步驟一：擦拭烙鐵步驟二：烙鐵頭上錫衣以加速傳熱步驟三：加熱源於焊接點步驟四：加焊錫絲步驟五：移去焊錫絲步驟六：移去熱源注意：1.加焊錫絲之落點在烙鐵與焊物之接觸點，以使錫絲較快溶解並收傳熱之效。 2.焊接時移動焊錫絲和/或烙鐵，以加速焊接。 3.烙鐵下處必須使烙鐵頭和二被焊物表面有最大加熱接觸面。3. 焊接法則3-1應該做的方法3-1-1 迅速地加焊錫於被焊金屬及零件上。3-1-2 施用剛好足夠的焊錫絲後把焊錫絲移去。3-1-3 如果沾錫良好則立即移走烙鐵。3-1-4 在焊接時把烙鐵頭遠離絕緣材料(使烙鐵頭放在絕

16、緣體的對邊)3-1-5 在焊接點完全凝固前，不可以移動零件。3-2不該做的方法3-2-1 把錫絲加在烙鐵頭上使它流下以作焊接。3-2-2 焊接時間太長。3-2-3 過熱使多股線把焊錫往上吸而造成電線脆弱或使熱敏感零件之壽命減低。3-2-4 燙傷在焊接點或其附近之絕緣體或零件。3-2-5 在焊接時移動零件，造成冷焊，使焊接不牢固或由於結晶不良而造成高電阻。3-2-6 繞線不良：1.太鬆，造成過多焊錫使用量。 2.跨接或次序不佳，造成其後直裝配及修理困難。 3.太緊或方向不對，易於燙傷零件。五焊點好壞的判斷、造成原因及解決方法1. 吃錫角度吃錫角度即焊錫與金屬面間所成的角度若依焊錫在被焊金屬面上的

17、擴散情況，可分為如下三種：1-1不吃錫 901801-2半吃錫 20901-3全吃錫 020多加焊錫使接觸角加大並不加強其強度，反而浪費焊接時間與焊錫絲，並阻礙目視檢驗。因為往上多加焊錫而接觸面沒有相對加大，反而成為力的累贅。如果把不同擴散程度的焊接物放在振動儀上做試驗，一定是擴散差的易脫落。2. 焊點沾錫情況 依焊錫與被焊物表面所形成的角度，焊點之沾錫情況可分為下列三種。2-1 良好沾錫：00接觸角=M0。2-1-1 現象：焊錫均勻擴散，沾附於接點而形成一良好之輪廓，光亮。2-1-2 可能原因：1.清潔的表面 2.正確的焊錫絲 等同時成立。 3.正確的加熱 角度愈大焊錫性愈差 角度愈小焊錫性

18、愈好 (a) (b) 焊錫 焊錫圖3-6焊錫性良差之比較2-2 不良沾錫不良沾錫：M0接觸角=900退 錫：900接觸角=18002-2-1現象：焊錫溶化擴散後形成一不均勻之錫膜覆蓋在金屬表面上而未緊貼其上2-2-2可能原因：1.不良的操作方法。 2.表面有油污。 3.加熱或加錫不均勻 4.助焊劑未達引導擴散之效果。2-3 不沾錫(退錫)2-3-1現象：焊錫溶化後，瞬時沾附金屬表面，隨後溜走。2-3-2可能原因：1.表面嚴重沾污。 2.加熱不足，焊錫由烙鐵頭流下。 3.烙鐵太熱，破壞焊錫結構或使被焊物表面氧化。 M為因應品質要求而定的邊際允收角度，一般來說，電腦裝配工業可將此角度定為9003.

19、 良好焊點3-1 要求3-1-1 結合性好光澤好且表面呈凹形曲線。3-1-2 導電性佳不在焊點處形成高電阻(不在凝固前移動零件)，不造成短路、斷路。3-1-3 散性良好熱擴散均勻、全擴散。3-1-4 易於檢驗除高壓外，焊錫不得太多，務使零件輪廓清晰可辨。3-1-5 易於修理勿使零件疊起架裝配，除非特殊情況當由製造工程說明。3-1-6 不傷及零件燙傷零件或加熱過久(常伴松香焦化)，損及零件壽命。 零件腳 面焊錫帶 焊錫延伸至一層薄邊圖3-7 良好焊點3-2 現象3-2-1 所有表面沾錫良好。3-2-2 焊錫外觀光亮而凹曲圓滑。3-2-3 所有零件輪廓可見，高壓部份除外。3-2-4 殘留松香若有，

20、則須清潔而不焦化。3-3 條件3-3-1 正確操作程序：注意烙鐵、焊錫絲之收放次序及位置。3-3-2 保持二焊接面之清潔。3-3-3 使用規定的焊錫絲及使用量。3-3-4 正確焊錫器具之使用及保養。3-3-5 正確之焊接時間(不多於製造工程規定的時間)。3-3-6冷卻前勿移動被焊物，以免造成焊點結晶不良，導致高電阻。 3-3-7當問題發生時,首先必須檢查制造過程的“基本條件” (1)材料問題：包括所有的焊錫材料,如助焊劑,錫鉛合金. (2)焊錫性的不良：PCB及零件,電鍍貫穿孔,機器設備,溫度,輸送鏈的速度和角度,還有浸錫深度. (3)生產設備的偏差：用溫度計,精密儀器校正.4-0各種不良焊點

21、分析範圍 4-0-1.當問題發生時,首先必須檢查制造過程的“基本條件” 4-0-2材料問題：包括所有的焊錫材料,如助焊劑,錫鉛合金. 4-0-3焊錫性的不良：PCB及零件,電鍍貫穿孔,機器設備,溫度,輸送鏈的速度和角度,還有浸錫深度. 4-0-4生產設備的偏差：用溫度計,精密儀器校正.4-1 冷焊拒收4-1-1 現象：焊錫溶化，未與焊點溶合之前凝固，焊錫表面光澤不佳，表面粗糙。4-1-2 輸送軌道的鏈條振動4-1-3機械軸承或馬達轉動不平衡.4-1-4抽風設備或電扇太強.4-1-5補焊人員作業方式不對.4-1-6 PCB已流過輸送軌道出口,錫還未干.4-1-7 抽風設備或電扇太強.4-1-8

22、後果：導電及接著力皆不佳。4-1-9 補救：再加熱使之重新溶合。4-2 松香焊拒收4-2-1 現象：松香流佈且覆蓋焊點表面，致使焊錫未能包圍接點。4-2-2 原因：加熱不足使焊錫未溶化而助焊劑先大量流至焊點，或因前裝配之助焊劑遺留焊點上而造成。4-2-3 補救：移動烙鐵，協助焊錫沖散助焊劑，如因前一操作之助焊劑遺留，則在製造上當預先刮除。4-3 短路拒收4-3-1 現象：兩個分立之接點，因焊錫連接而導致電流跨越。4-3-2 原因：1.加錫位置不當。 2.過熱使焊錫流失。 3.烙鐵移開角度不佳，造成焊錫跨接。 4.焊錫爐溫度不夠。PCB底層線路作鍍錫或噴錫加工時,鍍錫過厚. 5.可以降低防焊油墨

23、包覆下錫的含量. 6.PCB線路設計時,盡量拉開線路. 7.露出的線路太靠近焊點頂端. 8.金屬零件或腳線太靠近露出的線路. 9.零件與腳線本身相互接近. 10.錫波振動太嚴重. 11.焊錫時產生錫的氣爆. 12.錫波作業產生錫球.4-3-3補救：1.訓練加錫方法。 2.控制烙鐵溫度。 3.訓練焊接方法。 4.提高焊錫爐溫度。 5.修理。4-4焊錫過多視情況而允收(包焊)4-4-1 現象：被焊接之零件輪廓不清，焊點附近溶積多餘焊錫。4-4-2 原因：1.加錫過多。.過錫的深度不正確. 2.預熱或錫濕不足. 3.助焊劑活性與比重的選擇不當. 4.PCB及零件焊錫性不良. 5.不適合的油脂物夾混在

24、焊錫流程. 6.錫的成份不標準或已嚴重污染.4-4-3 補救：1.情況嚴重者送修理，把錫溶化後除去多餘焊錫。 2.清除烙鐵頭上殘留焊錫後再進行焊接。4-5焊錫不足或繞線露出拒收4-5-1 現象：焊錫之包覆面太薄或不安全。4-5-2 原因：加錫不足或加熱時間過久而使焊錫流失。4-5-3 後果：接點不牢固，易鬆動。4-5-4 補救：補加焊錫。4-6線股斷裂拒收4-6-1 現象：多股線的部份細線斷裂。4-6-2 原因：繞線方法不當及/或焊接方法不良使在繞多股線時或在佈線時導致部份線股斷裂。4-6-3 補救：送修理。4-6-4 避免方法：繞線勿過份用力，當留有襏線空間，焊錫量勿多，加熱勿過久，以免使焊

25、錫觸及絕緣體。4-7柵狀接點一般為允收，但在高壓部份及特殊位置(應由工程圖或製造工程說明)則為拒收。4-7-1 現場多股線分叉。4-7-2 原因：多股線繞接時分叉。4-7-3後果：1.容易堵塞洞口，造成後來裝配之困難。 2.焊錫使用量多，且焊接時間久，方可使焊接牢固。4-7-4 避免方法：在製造程序上要求把多股線扭緊，必要時預焊再作繞接。4-8焊錫渣拒收，除非是緊緊附在被焊物且不短路。4-8-1 現象：飛濺離開烙鐵頭的焊錫，冷卻後呈薄片或小球，滾動或沾附於產品上。4-8-2 原因：焊錫過多或操作方法不良。4-8-3 後果：易造成短路。4-8-4 補救：檢驗員將之刮除。4-9被焊物鬆動、扭動、斷

26、裂拒收4-9-1 原因：焊錫未冷卻時，接點被擾動，造成鬆動。焊點冷固後拉力過猛，導致接點扭動或接線端裂開。4-9-2 後果：接點不牢固，電氣效果不佳或失效。4-9-3 補救：重新加熱焊過，如為斷裂，則送修理，更換零件。4-9-4 避免方法：焊錫冷凝前移動零件或用力拉動零件。4-10松香焦焊除高壓部份外為允收，但須追出原因並消除之。4-10-1 現象：殘留松香呈焦化現象。4-10-2 原因：加熱過度(加熱時間過久或烙鐵太熱)或烙鐵頭上之殘留松香掉落焊點。4-10-3 後果：怕傷及零件壽命，影響焊點品質。4-10-4 避免方法：如追查原因為烙鐵過熱則當換低瓦特數之烙鐵，否則當遵守正當的焊錫時間並清

27、潔烙鐵頭。4-11外界雜質視情況而允收。4-11-1 現象：焊點焊接不易，沾錫不美觀或雜質鉗入焊點。4-11-2 原因：一般為污物、油漬等沾附被焊物表面，無法用助焊劑除去，致影響接點品質，或焊接時雜物落至焊點。4-11-3後果：影響焊錫時間及接點品質，破壞外觀，如焊接熱敏感零件，尚易傷及零件。4-11-4避免方法：適當儲存、運送、帶手套，勿使汗水沾污被焊物表面或對被焊物預先清洗，保持工作區域之清潔。4-12松香過多拒收4-12-1 現象：松香流到電氣接觸點，積留高壓點附近或裝配後續焊點或阻塞可變電阻及線圈。4-12-2原因：焊接方法、裝配程序不當。4-12-3 後果：電氣性能不佳或失效。4-12-4 補救：清洗或刮除，如在基板上則改變裝配程序。4-13 加熱不足4-13-1 現象:焊錫在沾錫完全時即已固化，焊錫表面可能依然光亮而接觸角則很大。4-13-2原因: 沾錫前松香未能活化除去表面不潔部份。 焊錫由烙鐵頭流下。 加錫前加熱不足，錫加的太早或加錫位置與烙鐵相隔太遠。4-13-3 後果:導電及接著力不佳，嚴重者零件極易剝落。4-13-4