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文檔簡介
手動焊接基礎知識培訓2010年10月10日培訓內容一、概述二、焊接原理三、助焊劑的作用
四、焊錫絲的組成與作用
五、手工焊接過程
六、焊點質量檢查
七、不良焊點可能產生的原因一、概述
隨著電子元器件的封裝更新換代加快,元件由原來的直插式改為了平貼式,連接排線也由FPC軟板進行替代,元器件電阻電容經過了1206,0805,0603,0402,0201后已向01005平貼式發展,這無一例外的說明了電子發展已朝向小型化、微型化發展,手工焊接難度也隨之增加,在焊接當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,焊接質量的評定,及電子基礎有一定的了解。二、焊接原理
*焊接?-利用比接觸的金屬(部品LEAD.銅板)溫度底的錫相互間連接的合金層.錫焊是一門科學,他的原理是通過加熱的烙鐵將固態焊錫絲加熱熔化,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。
當焊料為錫鉛合金焊接面為銅時,焊料先對焊接表面產生潤濕,伴隨著潤濕現象的發生,焊料逐漸向金屬銅擴散,在焊料與金屬銅的接觸面形成附著層,使兩則牢固的結合起來。所以焊錫是通過潤濕、擴散和金屬結合這三個物理,化學過程來完成的。二、焊接原理潤濕:潤濕過程是指已經熔化了的焊料借助毛細管力沿著母材金屬表面細微的凹凸和結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,達到原子引力起作用的距離。(圖1所示)。引起潤濕的環境條件: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。
二、焊接原理焊接的潤濕角度(焊錫與元件或焊錫與焊盤間)不可超過90°(圖A,B)。二、焊接原理擴散:伴隨著潤濕的進行,焊料與母材金屬原子間的相互擴散現象開始發生。通常原子在晶格點陣中處于熱振動狀態,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入對方的晶格點陣,原子的移動速度與數量決定于加熱的溫度與時間。(圖二所示)。金屬結合:由于焊料與母材相互擴散,在2種金屬之間形成了一個中間層---金屬化合物,要獲得良好的焊點,被焊母材與焊料之間必須形成金屬化合物,從而使母材達到牢固的冶金結合狀態。(圖三所示)
三、助焊劑的作用
1)撥表面氧化膜.要達到一個好的焊點,被焊物必須要有一個完全無氧化層的表面,但金屬一旦曝露于空氣中會生成氧化層,這中氧化層無法用傳統溶劑清洗,此時必須依賴助焊劑與氧化層起化學作用,當助焊劑清除氧化層之后,干凈的被焊物表面,才可與焊錫結合。2)表面粘貼力分散.3)防止表面再氧化.當助焊劑在去除氧化物反應的同時,還要形成一個保護膜,防止被焊物表面再度氧化,直到接觸焊錫為止。四、焊錫絲的組成與作用
我們使用的有鉛SnPb(Sn63%Pb37%)的焊錫絲和無鉛SnAgCu(96.5%SN3.0%AG0.5%CU)的焊錫絲里面是空心的,這個設計是為了存儲助焊劑(松香),使在加焊錫的同時能均勻的加上助焊劑。焊錫絲的作用:達到元件在電路上的導電要求和元件在PCB板上的固定要求。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定的插座上,檢查烙鐵是否發熱,如發覺不熱,先檢查插座是否插好,如插好,若還不發熱,應立即向管理員匯報,不能自隨意拆開烙鐵,更不能用手直接接觸烙鐵頭.
(2)已經氧化凹凸不平的或帶鉤的烙鐵頭應更換新的:1、可以保證良好的熱傳導效果;2、保證被焊接物的品質。如果換上新的烙鐵嘴,受熱后應將保養漆擦掉,立即加上錫保養。烙鐵的清洗要在焊錫作業前實施,如果5分鐘以上不使用烙鐵,需關閉電源。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(用手輕捍海綿時滴3~4滴水的程度,水量大烙鐵頭溫度急冷卻(易發生虛焊),水量少烙鐵頭不能清洗(海綿易燒壞)),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。
(4)人體與烙鐵是否可靠接地,人體是否佩帶靜電環。五、手工焊接過程2)焊接操作姿勢與衛生
焊劑加熱揮發出的化學物質對人體是有害的,如果操作時鼻子距離烙鐵頭太近,則很容易將有害氣體吸入。一般烙鐵離開鼻子的距離應至少不小于30cm,通常以40cm時為宜。
電烙鐵拿法有三種,如圖一所示。反握法動作穩定,長時間操作不宜疲勞,適于大功率烙鐵的操作。正握法適于中等功率烙鐵或帶彎頭電烙鐵的操作。一般在操作臺上焊印制板等焊件時多采用握筆法。五、手工焊接過程焊錫絲一般有兩種拿法,如圖二所示。由于焊絲成分中,鉛占一定比例,眾所周知鉛是對人體有害的重金屬,因此操作時應戴手套或操作后洗手,避免食入。
使用電烙鐵要配置烙鐵架,一般放置在工作臺右前方,電烙鐵用后一定要穩妥放置在烙鐵架上,并注意導線等物不要碰烙鐵頭,以免被烙鐵燙壞絕緣后發生短路。五、手工焊接過程3)焊接步驟烙鐵焊接的正確操作步驟具體可分為五步,稱為五步工程法,要獲得良好的焊接質量必須嚴格的按下圖四操作。按上述步驟進行焊接是獲得良好焊點的關鍵之一。在實際生產中,最容易出現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熱的被焊部位,這樣很容易產生焊點虛焊,所以烙鐵頭必須與被焊件接觸,對被焊件進行預熱是防止產生虛焊的重要手段。五、手工焊接過程4)焊接要領
(1)烙鐵頭與兩被焊件的接觸方式接觸位置:烙鐵與焊接面一般應傾斜45度。接觸壓力:烙鐵頭與被焊件接觸時應略施壓力,熱傳導強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。
(2)焊絲的供給方法
焊絲的供給應掌握3個要領,既供給時間,位置和數量。
供給時間:原則上是被焊件升溫達到焊料的熔化溫度時立即送上焊錫絲。
供給位置:應是在烙鐵與被焊件之間并盡量靠近焊盤。
供給數量:應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)焊接時間及溫度設置
焊接時間:具體參照WI要求,一般貼片器件焊接小于等于3秒、每個焊點焊接次數不大于3次,對于接地點或通孔焊接時間相應延長(具體依產品而定)。溫度設置(具體參照WI要求):有鉛產品:310+/-10度;無鉛:330+/-10度。
五、手工焊接過程烙鐵TIP溫度的影響五、手工焊接過程(4)焊接注意事項
1、焊接前應觀察各個焊盤是否光潔、氧化等。
2、在焊接物品時,要看準焊接點,以免線路焊接不良引起的短路3、沒有預熱時不能投入焊錫。4、海棉輕輕的擠時,滴3-4滴水的程度。5、烙鐵頭每次焊接時必需清洗。6、烙鐵不能在作業臺上或烙鐵盒上敲打。7、作業前必需確認烙鐵溫度。8、焊接后未成固體時不能沖擊和搖晃。9、烙鐵頭不良時應及時替換。10、作業時確認烙鐵溫度是否已點檢。11、作業結束烙鐵頭清洗并上新錫進行保護后擺放。五、手工焊接過程5)操作后檢查:
(1)用完烙鐵后應將烙鐵頭的余錫在海綿上擦凈,在上一層新錫避免烙鐵頭氧化。
(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,錫渣放到專用的回收盒中做回收處理。
(3)將清理好的電烙鐵放在工作臺右上角。五、手工焊接過程總結:焊接所用工具:烙鐵、烙鐵臺(海綿)、焊錫絲、被焊物。焊接參數:溫度、烙鐵頭類型、海綿浸水量、焊接時間及次數。焊接方法:
1、預熱
2、喂錫
3、流動、擴散焊錫
4、取走焊錫絲、烙鐵
5、固化
6、自檢六、焊點質量檢查
六、焊點質量檢查
六、焊點質量檢查七、不良焊點可能產生的原因不良焊點可能產生的原因:
(1)形成錫球,錫不能散布到整個焊盤?
烙鐵溫度過低,或烙鐵頭太小;焊盤氧化。
(2)拿開烙鐵時候形成錫尖?
烙鐵不夠溫度,助焊劑沒熔化,不起作用。烙鐵頭溫度過高,助焊劑揮發掉,焊接時間太長。
(3)錫表面不光滑,起皺?
烙鐵溫度過高,焊接時間過長。
(4)松香散布面積大?
烙鐵頭拿得太平。
(5)錫珠?錫線直接從烙鐵頭上加入、加錫過多、烙鐵頭氧化、敲打烙鐵。烙鐵溫度過高。
(6)PCB離層?
烙鐵溫度過高,烙鐵頭碰在板上。
(7)黑色松香?
溫度過高;烙鐵嘴氧化。
七、不良焊點可能產生的原因冷焊特點焊點呈不平滑之外表,嚴重時于線腳四周,產生縐褶或裂縫。允收標準
無此現象即為允收,若發現即需二次補焊。影響性焊點壽命較短,容易于使用一段時間后,開始產生焊接不良之現象,導致功能失效。七、不良焊點可能產生的原因造成原因1.焊點凝固時,受到不當震動(如輸送皮帶震動)。2.焊接物(線腳、焊墊)氧化。3.潤焊時間不足。補救處置1.排除焊接時之震動來源。2.檢查線腳及焊墊之氧化狀況,如氧化過于嚴重,可事先Dip去除氧化。3.調整焊接速度,加長潤焊時間。七、不良焊點可能產生的原因針孔特點于焊點外表上產生如針孔般大小之孔洞。允收標準無此現象即為允收,若發現即需二次補焊。影響性外觀不良且焊點強度較差。七、不良焊點可能產生的原因造成原因1.PcB含水氣。2.零件線腳受污染(如硅油)。3.倒通孔之空氣受零件阻塞,不易逸出。補救處置1.PWB過爐前以80~100℃烘烤2~3小時。2.嚴格要求PWB在任何時間任何人都不得以手觸碰PWB表面,以避免污染。3.變更零件腳成型方式,避免Coating落于孔內,或察看孔徑與線徑之搭配是否有風孔之現象。七、不良焊點可能產生的原因短路特點在不同線路上兩個或兩個以上之相鄰焊點間,其焊墊上之焊錫產生相連現象。允收標準無此現象即為允收,若發現即需二次補焊。影響性嚴重影響電氣特性,并造成零件嚴重損害。七、不良焊點可能產生的原因造成原因1.板面預熱溫度不足。2.輸送帶速度過快,潤焊時間不足。3.助焊劑活化不足。4.板面吃錫高度過高。5.錫波表面氧化物過多。6.零件間距過近。7.板面過爐方向和錫波方向不配合。補救處置1.調高預熱溫度。2.調慢輸送帶速度,并以Profile確認板面溫度。3.更新助焊劑。4.確認錫波高度為1/2板厚高。5.清除錫槽表面氧化物。6.變更設計加大零件間距。7.確認過爐方向,以避免并列線腳同時過爐,或變更設計并列線腳同一方向過爐。七、不良焊點可能產生的原因漏焊特點零件線腳四周未與焊錫熔接及包覆。允收標準無此現象即為允收,若發現即需二次補焊。影響性電路無法導通,電氣功能無法顯現,偶爾出現焊接不良,電氣測試無法檢測。七、不良焊點可能產生的原因造成原因1.助焊劑發泡不均勻,泡沫顆粒太大。2.助焊劑未能完全活化。3.零件設計過于密集,導致錫波陰影效應。4.PWB變形。5.錫波過低或有攪流現象。6.零件腳受污染。7.PWB氧化、受污染或防焊漆沾附。8.過爐速度太快,焊錫時間太短。補救處置1.調整助焊劑發泡槽氣壓及定時清洗。2.調整預熱溫度與過爐速度之搭配。3.PWBLayout設計加開氣孔。4.調整框架位置。5.錫波加高或清除錫渣及定期清理錫爐。6.更換零件或增加浸錫時間。7.去廚防焊油墨或更換PWB。8.調整過爐速度。七、不良焊點可能產生的原因線腳長特點零件線腳吃錫后,其焊點線腳長度超過規定之高度者。允收標準
φ≦0.8mm→線腳長度小于2.5mmφ>0.8mm→線腳長度小于3.5mm影響性1.易造成錫裂。2.吃錫量易不足。3.易形成安距不足。七、不良焊點可能產生的原因造成原因1.插件時零件傾斜,造成一長一短。2.加工時裁切過長。補救處置1.確保插件時零件直立,亦可以加工Kink
的方式避免傾斜。2.加工時必須確保線腳長度達到規長度。3.注意組裝時偏上、下限之線腳長。七、不良焊點可能產生的原因錫少特點焊錫未能沾滿整個錫墊,且吃錫高度未達線腳長1/2者。允收標準焊角須大于15度,未達者須二次補焊。影響性錫點強度不足,承受外力時,易導致錫裂,其二為焊接面積變小,長時間易引響焊點壽命。七、不良焊點可能產生的原因造成原因1.錫溫過高、過爐時角度過大、助焊劑比重過高或過低、后檔板太低。2.線腳過長。3.焊墊(過大)與線徑之搭配不恰當。4.焊墊太相鄰,產生拉錫。補救處置1.調整錫爐。2.剪短線腳。3.變更Layout焊墊之設計。4.焊墊與焊墊間增加防焊漆區隔。七、不良焊點可能產生的原因錫多特點焊點錫量過多,使焊點呈外突曲線。允收標準焊角須小于75度,未達者須二次補焊。影響性過大的焊點對電流的導通并無太大幫助,但卻會使焊點強度變弱。七、不良焊點可能產生的原因造成原因1.焊錫溫度過低或焊錫時間過短。2.預熱溫度不足,Flux未完全達到活化及清潔的作用。3.Flux比重過低。4.過爐角度太小。補救處置1.調高錫溫或調慢過爐速度。2.調整預熱溫度。3.調整Flux比重。4.調整錫爐過爐角度。七、不良焊點可能產生的原因特點在零件線腳端點及吃錫路線上,成形為多余之尖銳錫點者。允收標準錫尖長度須小于0.2mm,未達者須二次補焊。錫尖影響性1.易造成安距不足。2.易刺穿絕緣物,而造成耐壓不良或短路。七、不良焊點可能產生的原因造成原因1.較大之金屬零件吸熱,造成零件局部吸熱不均。2.零件線腳過長。3.錫溫不足或過爐時間太快、預熱不夠。4.手焊烙鐵溫度傳導不均。補救處置1.增加預熱溫度、降低過爐速度、提高錫槽溫度來增加零件之受熱及吃錫時間。2.裁短線腳。3.調高溫度或更換導熱面積較大之烙鐵頭。七、不良焊點可能產生的原因特點于焊點外表上產生肉眼清晰可見之貫穿孔洞者。允收標準無此現象即為允收,若發現即需二次補焊。錫洞OKNG影響性1.電路無法導通。2.焊點強度不足。七、不良焊點可能產生的原因造成原因1.零件或PWB之焊墊焊錫性不良。2.焊墊受防焊漆沾附。3.線腳與孔徑之搭配比率過大。4.錫爐之錫波不穩定或輸送帶震動。5.因預熱溫度過高而使助焊劑無法活化。6.導通孔內壁受污染或線腳度錫不完整。7.AI零件過緊,線腳緊偏一邊。補救處置1.要求供貨商改善材料焊性。2.刮除焊墊上之防焊漆。3.縮小孔徑。4.清洗錫槽、修護輸送帶。5.降低預熱溫度。6.退回廠商處理。7.修正AI程序,使線腳落于導通孔中央。七、不良焊點可能產生的原因特點于PWB零件面上所產生肉眼清晰可見之球狀錫者。允收標準無此現象即為允收,若發現即需二次補焊。錫珠NGNG影響性1.易造成“線路短路”的可能。2.會造成安距不足,電氣特性易受引響而不穩定。七、不良焊點可能產生的原因造成原因1.助焊劑含水量過高。2.PWB受潮。3.助焊劑未完全活化。補救處置1.助焊劑儲存于陰涼且干燥處,且使用后必須將蓋蓋好,以防止水氣進入;發泡氣壓加裝油水過濾器,并定時檢查。2.PWB使用前需先放入80℃烤箱兩小時。3.調高預熱溫度,使助焊劑完全活化。七、不良焊點可能產生的原因特點焊點上或焊點間所產生之線狀錫。允收標準無此現象即為允收,若發現即需二次補焊。錫渣NGNG影響性1.易造成線路短路。2.造成焊點未潤焊。七、不良焊點可能產生的原因造成原因1.錫槽焊材雜度過高。2.助焊劑發泡不正常。3.焊錫時間太短。4.焊錫溫度受熱不均勻。5.焊錫液面太高、太低。6.吸錫槍內錫渣掉入PWB。補救處置1.定時清除錫槽內之錫渣。2.清洗發泡管或調整發泡氣壓。3.調整焊錫爐輸送帶速度。4.調整焊錫爐錫溫與預熱。5.調整焊錫液面。6.養成正確使用吸錫槍使用方法,及時保持桌面的清潔。七、不良焊點可能產生的原因特點于焊點上發生之裂痕,最常出現在線腳周圍、中間部位及焊點底端與焊墊間。允收標準無此現象即為允收,若發現即需二次補焊。錫裂NGNG影響性1.造成電路上焊接不良,不易檢測。2.嚴重時電路無法導通,電氣功能失效。七、不良焊點可能產生的原因補救處置1.PWB取、放接不能同時抓取零件,且須輕取、輕放。2.變更設計。3.剪腳時不可扭彎拉扯。4.加工時先控制線腳長度,插件避免零件傾倒。5.調整錫爐或重新補焊。造成原因1
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