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时间:2020-03-14
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1、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。
2、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软钎焊——温度低于450℃硬钎焊——温度低于450℃钎焊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
3、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
4、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3~10um之间。上图是元件焊接的合金层生成示意图:只有焊
5、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Sn+PbCu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
6、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2~3S,1S仅完成润湿和扩散两个过程的35%。一
7、般IC、三极管焊接时间小于3S,其他元件焊接时间为4~5S。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
8、金焊锡的共晶点配比为锡63%铅37%,这种焊锡称为共
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