1、隨著電子元器件的封裝更新?lián)Q代加快,由原來的直插式改為了平貼式,連接排線也由FPC軟板進(jìn)行替代,元器件電阻電容經(jīng)過了1206,0805,0603,0402后已向0201平貼式, BGA封裝后已使用了藍(lán)牙技術(shù),這無一例外的說明了電子發(fā)展已朝向小型化、微型化發(fā)展,手工焊接難度也隨之增加,在焊接當(dāng)中稍有不慎就會損傷元器件,或引起焊接不良,所以我們的一線手工焊接人員必須對焊接原理,焊接過程,焊接方法,焊接質(zhì)量的評定,及電子基礎(chǔ)有一定的了解。一、焊接原理:錫焊是一門科學(xué),他的原理是通過加熱的烙鐵將固態(tài)焊錫絲加熱熔化,再借助于助焊劑的作用,使其流入被焊金屬之間,待冷卻后形成牢固可靠的焊接點(diǎn)。當(dāng)焊料為錫鉛合金

2、焊接面為銅時(shí),焊料先對焊接表面產(chǎn)生潤濕,伴隨著潤濕現(xiàn)象的發(fā)生,焊料逐漸向金屬銅擴(kuò)散,在焊料與金屬銅的接觸面形成附著層,使兩則牢固的結(jié)合起來。所以焊錫是通過潤濕、擴(kuò)散和冶金結(jié)合這三個(gè)物理,化學(xué)過程來完成的。1.潤濕:潤濕過程是指已經(jīng)熔化了的焊料借助毛細(xì)管力沿著母材金屬表面細(xì)微的凹凸和結(jié)晶的間隙向四周漫流,從而在被焊母材表面形成附著層,使焊料與母材金屬的原子相互接近,達(dá)到原子引力起作用的距離。(圖1所示。引起潤濕的環(huán)境條件:被焊母材的表面必須是清潔的,不能有氧化物或污染物。形象比喻:把水滴到荷花葉上形成水珠,就是水不能潤濕荷花。把水滴到棉花上,水就滲透到棉花里面去了,就是水能潤濕棉花。2.擴(kuò)散:伴

3、隨著潤濕的進(jìn)行,焊料與母材金屬原子間的相互擴(kuò)散現(xiàn)象開始發(fā)生。通常原子在晶格點(diǎn)陣中處于熱振動狀態(tài),一旦溫度升高。原子活動加劇,使熔化的焊料與母材中的原子相互越過接觸面進(jìn)入對方的晶格點(diǎn)陣,原子的移動速度與數(shù)量決定于加熱的溫度與時(shí)間。(圖二所示。3. 冶金結(jié)合:由于焊料與母材相互擴(kuò)散,在2種金屬之間形成了一個(gè)中間層-金屬化合物,要獲得良好的焊點(diǎn),被焊母材與焊料之間必須形成金屬化合物,從而使母材達(dá)到牢固的冶金結(jié)合狀態(tài)。(圖三所示二、助焊劑的作用助焊劑(FLUX這個(gè)字來自拉丁文是"流動"(Flow in Soldering。助焊劑主要功能為:1.化學(xué)活性(Chemical Activ

4、ity要達(dá)到一個(gè)好的焊點(diǎn),被焊物必須要有一個(gè)完全無氧化層的表面,但金屬一旦曝露于空氣中回生成氧化層,這中氧化層無法用傳統(tǒng)溶劑清洗,此時(shí)必須依賴助焊劑與氧化層起化學(xué)作用,當(dāng)助焊劑清除氧化層之后,干凈的被焊物表面,才可與焊錫結(jié)合。助焊劑與氧化物的化學(xué)放映有幾種:1、相互化學(xué)作用形成第三種物質(zhì);2、氧化物直接被助焊劑剝離;3、上述兩種反應(yīng)并存。松香助焊劑去除氧化層,即是第一種反應(yīng),松香主要成份為松香酸(Abietic Acid和異構(gòu)雙萜酸(Isomeric diterpene acids,當(dāng)助焊劑加熱后與氧化銅反應(yīng),形成銅松香(Copper abiet,是呈綠色透明狀物質(zhì),易溶入未反應(yīng)的松香內(nèi)與松香

5、一起被清除,即使有殘留,也不會腐蝕金屬表面。氧化物曝露在氫氣中的反應(yīng),即是典型的第二種反應(yīng),在高溫下氫與氧發(fā)生反應(yīng)成水,減少氧化物,這種方式常用在半導(dǎo)體零件的焊接上。幾乎所有的有機(jī)酸或無機(jī)酸都有能力去除氧化物,但大部分都不能用來焊錫,助焊劑被使用除了去除氧化物的功能外,還有其他功能,這些功能是焊錫作業(yè)時(shí),必不可免考慮的。2.熱穩(wěn)定性(Thermal Stability當(dāng)助焊劑在去除氧化物反應(yīng)的同時(shí),必須還要形成一個(gè)保護(hù)膜,防止被焊物表面再度氧化,直到接觸焊錫為止。所以助焊劑必須能承受高溫,在焊錫作業(yè)的溫度下不會分解或蒸發(fā),如果分解則會形成溶劑不溶物,難以用溶劑清洗,W/W 級的純松香在280左

6、右會分解,此應(yīng)特別注意。 3.助焊劑在不同溫度下的活性好的助焊劑不只是要求熱穩(wěn)定性,在不同溫度下的活性亦應(yīng)考慮。助焊劑的功能即是去除氧化物,通常在某一溫度下效果較佳,例如RA的助焊劑,除非溫度達(dá)到某一程度,氯離子不會解析出來清理氧化物,當(dāng)然此溫度必須在焊錫作業(yè)的溫度范圍內(nèi)。當(dāng)溫度過高時(shí),亦可能降低其活性,如松香在超過600(315時(shí),幾乎無任何反應(yīng),也可以利用此一特性,將助焊劑活性純化以防止腐蝕現(xiàn)象,但在應(yīng)用上要特別注意受熱時(shí)間與溫度,以確保活性純化。三、焊錫絲的組成與結(jié)構(gòu)我們使用的有鉛SnPb(Sn63%Pb37%的焊錫絲和無鉛SAC (96.5%SN 3.0%AG0.5%CU的焊錫絲里面是

7、空心的,這個(gè)設(shè)計(jì)是為了存儲助焊劑(松香,使在加焊錫的同時(shí)能均勻的加上助焊劑。當(dāng)然就有鉛錫絲來說,根據(jù)SNPB的成分比率不同有更多中成份,其主要用途也不同:如下表:同樣目前主流的無鉛錫絲成份也有多種,單從SC和SAC成份來看:焊錫絲的作用:達(dá)到元件在電路上的導(dǎo)電要求和元件在PCB 板上的固定要求。四、電烙鐵的基本結(jié)構(gòu)烙鐵:(1手柄、(2發(fā)熱絲、(3烙鐵頭、(4電源線、(5恒溫控制器、(6烙鐵頭清洗架(圖四所示電烙鐵的作用:用來焊接電子原件、五金線材及其它一些金屬物體的工具。五、手工焊接過程1、操作前檢查(1每天上班前3-5分鐘把電烙鐵插頭插入規(guī)定的插座上,檢查烙鐵是否發(fā)熱,如發(fā)覺不熱,先檢查插座

8、是否插好,如插好,若還不發(fā)熱,應(yīng)立即向管理員匯報(bào),不能自隨意拆開烙鐵,更不能用手直接接觸烙鐵頭.; d e% i* I2 U8 P (2已經(jīng)氧化凹凸不平的或帶鉤的烙鐵頭應(yīng)更新的:1、可以保證良好的熱傳導(dǎo)效果;2、保證被焊接物的品質(zhì)。如果換上新的烙鐵嘴,受熱后應(yīng)將保養(yǎng)漆擦掉,立即加上錫保養(yǎng)。烙鐵的清洗要在焊錫作業(yè)前實(shí)施,如果5分鐘以上不使用烙鐵,需關(guān)閉電源。海綿要清洗干凈不干凈的海綿中含有金屬顆粒,或含硫的海綿都會損壞烙鐵頭。(3檢查吸錫海綿是否有水和清潔,若沒水,請加入適量的水(適量是指把海綿按到常態(tài)的一半厚時(shí)有水滲出,具體操作為:濕度要求海綿全部濕潤后,握在手掌心,五指自然合攏即可,海綿要清

9、洗干凈,不干凈的海綿中含有金屬顆粒,或含硫的海綿都會損壞烙鐵頭。(4人體與烙鐵是否可靠接地,人體是否佩帶靜電環(huán)。2、焊接步驟烙鐵焊接的具體操作步驟可分為五步,稱為五步工程法,要獲得良好的焊接質(zhì)量必須嚴(yán)格的按下圖五操作。按上述步驟進(jìn)行焊接是獲得良好焊點(diǎn)的關(guān)鍵之一。在實(shí)際生產(chǎn)中,最容易出現(xiàn)的一種違反操作步驟的做法就是烙鐵頭不是先與被焊件接觸,而是先與焊錫絲接觸,熔化的焊錫滴落在尚末預(yù)熱的被焊部位,這樣很容易產(chǎn)生焊點(diǎn)虛焊,所以烙鐵頭必須與被焊件接觸,對被焊件進(jìn)行預(yù)熱是防止產(chǎn)生虛焊的重要手段。3、焊接要領(lǐng)(1烙鐵頭與兩被焊件的接觸方式(圖六所示接觸位置:烙鐵頭應(yīng)同時(shí)接觸要相互連接的2個(gè)被焊件(如焊腳與

10、焊盤,烙鐵一般傾斜45度,應(yīng)避免只與其中一個(gè)被焊件接觸。當(dāng)兩個(gè)被焊件熱容量懸殊時(shí),應(yīng)適當(dāng)調(diào)整烙鐵傾斜角度,烙鐵與焊接面的傾斜角越小,使熱容量較大的被焊件與烙鐵的接觸面積增大,熱傳導(dǎo)能力加強(qiáng)。如LCD拉焊時(shí)傾斜角在30度左右,焊麥克風(fēng)、馬達(dá)、喇叭等傾斜角可在40度左右。兩個(gè)被焊件能在相同的時(shí)間里達(dá)到相同的溫度,被視為加熱理想狀態(tài)。接觸壓力:烙鐵頭與被焊件接觸時(shí)應(yīng)略施壓力,熱傳導(dǎo)強(qiáng)弱與施加壓力大小成正比,但以對被焊件表面不造成損傷為原則。& X+ B3 d0 r" t(2焊絲的供給方法焊絲的供給應(yīng)掌握3個(gè)要領(lǐng),既供給時(shí)間,位置和數(shù)量。供給時(shí)間:原則上是被焊件升溫達(dá)到焊料的熔化溫度

11、是立即送上焊錫絲。供給位置:應(yīng)是在烙鐵與被焊件之間并盡量靠近焊盤。供給數(shù)量:應(yīng)看被焊件與焊盤的大小,焊錫蓋住焊盤后焊錫高于焊盤直徑的1/3既可。(3焊接時(shí)間及溫度設(shè)置A、溫度由實(shí)際使用決定,以焊接一個(gè)錫點(diǎn)4秒最為合適,最大不超過8秒,平時(shí)觀察烙鐵頭,當(dāng)其發(fā)紫時(shí)候,溫度設(shè)置過高。B、一般直插電子料,將烙鐵頭的實(shí)際溫度設(shè)置為(350370度;表面貼裝物料(SMC物料,將烙鐵頭的實(shí)際溫度設(shè)置為(330350度C、特殊物料,需要特別設(shè)置烙鐵溫度。FPC,LCD連接器等要用含銀錫線,溫度一般在290度到310度之間。D、焊接大的元件腳,溫度不要超過380度,但可以增大烙鐵功率。(4焊接注意事項(xiàng)A、焊接前

12、應(yīng)觀察各個(gè)焊點(diǎn)(銅皮是否光潔、氧化等。B、在焊接物品時(shí),要看準(zhǔn)焊接點(diǎn),以免線路焊接不良引起的短路4、操作后檢查:(1用完烙鐵后應(yīng)將烙鐵頭的余錫在海綿上擦凈。(2每天下班后必須將烙鐵座上的錫珠、錫渣、灰塵等物清除干凈,然后把烙鐵放在烙鐵架上。(3將清理好的電烙鐵放在工作臺右上角。六、錫點(diǎn)質(zhì)量的評定:" l' S7 y' |. o$ ?* B; B1、標(biāo)準(zhǔn)的錫點(diǎn):(1錫點(diǎn)成內(nèi)弧形(2錫點(diǎn)要圓滿、光滑、無針孔、無松香漬(3要有線腳,而且線腳的長度要在1-1.2MM之間。(4零件腳外形可見錫的流散性好。(5錫將整個(gè)上錫位及零件腳包圍。2、不標(biāo)準(zhǔn)錫點(diǎn)的判定:(1虛焊:看似焊住其

13、實(shí)沒有焊住,主要有焊盤和引腳臟污或助焊劑和加熱時(shí)間不夠。(2短路:有腳零件在腳與腳之間被多余的焊錫所連接短路,另一種現(xiàn)象則因檢驗(yàn)人員使用鑷子、竹簽等操作不當(dāng)而導(dǎo)致腳與腳碰觸短路,亦包括殘余錫渣使腳與腳短路(3偏位:由于器件在焊前定位不準(zhǔn),或在焊接時(shí)造成失誤導(dǎo)致引腳不在規(guī)定的焊盤區(qū)域內(nèi)u& Z Z(4少錫:少錫是指錫點(diǎn)太薄,不能將零件銅皮充分覆蓋,影響連接固定作用。(5多錫:零件腳完全被錫覆蓋,及形成外弧形,使零件外形及焊盤位不能見到,不能確定零件及焊盤是否上錫良好.(6錯(cuò)件:零件放置的規(guī)格或種類與作業(yè)規(guī)定或BOM、ECN 不符者,即為錯(cuò)件。(7缺件:應(yīng)放置零件的位置,因不正常的原因而產(chǎn)生空缺。7 x(8錫球、錫渣:PCB板表面附著多余的焊錫球、錫渣,會導(dǎo)致細(xì)小管腳短路。(9極性反向:極性方位正確性與加工要求不一致,即為極性