焊接工艺--锡膏的介绍

焊锡膏
成分﹕锡丝由锡和铅组成﹐其比重通常为60:40或 65:35，另外还会有2﹪的助焊剂(主要成为松香)。
注意﹕没有助焊剂的锡丝称为死锡﹐助焊剂比重 虽小但在生产中若是没有则不能使用。
• 焊膏：粉末焊锡+助焊剂
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锡丝/锡条
焊锡丝应用范围：
电脑主板，电脑周边，通讯产品，家用电器，医疗设备，电源板，UPS等 用途：熔点最低,抗拉强度和剪切强度高,润湿性好,适用于高档电子产品或高要求的电 子、电气工业使用。 产品说明： 1、导电率、热导率性能优良，上锡速度快。 2、良好的润湿性能。 3、松香含量适中，操作时不会溅弹松香。 4、松香公布均匀，锡芯里无断松香情况。 锡丝线径：0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.8mm、1.0mm、1.2mm、2.0mm
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热压焊
1、什么是热压工艺？
☺热压工艺是脉冲加热回流焊接(pulse-heated reflow soldering)的俗称，简单 的说，此工艺就是将两个预先上好了助焊剂、镀了锡的零件加热到足以使焊 锡熔化的温度（无铅焊锡熔点：217℃），冷却固化后，这两个零件就通过固 化的焊锡形成一个永久的电气机械连接。
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TS-PR66SMU-R 立式脉冲热压机
热压焊
2、热压焊的种类（大的区分有2种）
☺ 弯钩型 将端子弯成U字型。包裹住导线焊接
（ａ）
通電開始時
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通電終了時
（ｂ）
热压焊
☺ 狭缝型‥‥‥整流器等的沟槽内将导线压入进行压焊。
加圧前
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加圧
加圧後
热压焊
3、脉冲热压机的工作原理
锡焊
烙铁焊 浸焊 波峰焊 热压焊 回流焊
---------烙铁台（人工） ---------锡炉（人工） ---------波峰焊机（机械自动） ---------哈巴焊机（机械自动） ---------回流焊机（机械自动）
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烙铁焊
按加热方式分类：外加热式，内加热式，恒温式
外热型：发热电阻在电烙铁的外面，既适合于焊接大型的元部件，也适用于焊接小型的元器件。由 于发热电阻丝在烙铁头的外面，有大部分的热散发到外部空间，所以加热效率低，加热速度较缓 慢。一般要预热6～7分钟才能焊接
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回流焊
4.激光回流焊
加热方式：激光再流焊是一种新型的再流焊技术，它是利用激光光束直接照射焊接部位而
产生热量使焊膏熔化, 而形成良好的焊点。
激光焊是对其它回流焊方式的补充而不是替代，它主要应用在一些特定的场合。
优点：
• 可焊接一些其他焊接中易受热损伤或易开裂的元器件； • 可以在元器件密集的电路上除去某些电路线条和增添某些元件，而无须对整个电路板加热； • 焊接时整个电路板不承受热应力，因此不会使电路板翘曲 • 焊接时间短，不会形成较厚的金属间化物层，所以焊点质量可靠
焊锡条 ------ 焊锡经过熔解-模具-成品；形成一公斤左右长方体形状
1. 真空脱氧处理 2. 流动性大，润滑性级佳 3. 氧化渣物极少发生 有下列优点: （1）焊锡面均匀光滑、纯度及高、流动性好。 （2）湿润性及佳，焊点光亮。 （3）氧化渣物极少发生，适用于高要求的个种波峰或手工焊接程序
按纯度分为15%，30%，50%的三种规格锡条
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波峰焊
(2)预热 印制电路板表面涂敷助焊剂后，紧接著按一 定的速度通過預热区加熱, 使表面溫度逐步 上升至90-110度。
主要作用： 减少焊接高温对被焊母材的热冲击。 焊接温度约245℃，在室温下的印制
电路板及元器件若直接進入锡槽，急剧的升 温会对它们造成不良影响。
减少锡槽的温度损失。 未经预热的印制电路板与锡面接触時，使锡 面温度会明显下降，从而影响润湿、扩散的 进行。
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回流焊
2.热板回流焊
加热方式：SMA与热板直接接触传导热量，与红外回流焊不同的是加热热源是热板 焊接原理：与上述相同 适用性：小型单面安装的基板，通常应用于厚膜电路的生产
3.汽相回流焊 （简称VPS）
加热方式：通过加热一种氟碳化合物液体（俗称“氟油”），使之达到沸腾（约215℃）
而蒸发，用高温蒸气来加热SMA
产品零件耐温程度一定程度上决定着所用锡膏种类！
注：无铅锡膏中，掺 铋元素越高，则熔点 越低；掺金属银元素 越高，则焊点牢固性 越强，越不容易脱落
1.红外回流焊
加热方式：采用红外辐射及强制热风对流的复合加热方式 色彩灵敏度：基板组成材料和元件的包封材料对红外线的吸收比例不同 阴影效应：辐射被遮挡而引起的升温不匀
焊接原理:
焊接时，SMA随着传动链匀速地进入隧道式炉膛，，焊接对象在炉膛内依次通过三个区域 • 先进入预热区，挥发掉焊膏中的低沸点溶剂， • 然后进入回流区，预先涂敷在基板焊盘上的焊膏在热空气中熔融，润湿焊接面完成焊接 • 进入冷却区使焊料冷却凝固。 优点：预热和焊接可在同一炉膛内完成，无污染，适合于单一品种的大批量生产； 缺点：循环空气会使焊膏外表形成表皮，使内部溶剂不易挥发，回流焊期间会引起焊料飞 溅而产生微小锡珠，需彻底清洗。
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焊接位
回流焊
回流焊由于采用不同的热源，回流焊机有：热板回流焊机、热风回流焊机、红 外回流焊机、红外热风回流焊机、汽相回流焊机、激光回流焊机等。不同的加 热方式，其工作原理是不同的。
型号：埃塔S10-N氮气无铅回流焊 主要客户：冠捷，华为，富士通，比亚迪，中兴，格力
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回流焊
缺点：
• 激光光束宽度调节不当时，会损坏相邻元器件； • 虽然激光焊的每个焊点的焊接时间最低仅300ms，但它是逐点依次焊接，而不是整体一次 完成，所以它比其它焊接方法缓慢 • 设备昂贵，因此生产成本较高，阻碍了它的广泛应用
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第二章 焊料介绍
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1. 常用焊料
焊锡丝
焊锡条
内热型：加热元件和铜头的相对位置应该是“加热元件在焊锡铜头的内部”，使热量从内部传到烙 铁头，具有热得快，加热效率高，体积小，重量轻，耗电省，使用灵巧等优点。适合于焊接小型 的元器件。但由于电烙铁头温度高而易氧化变黑，烙铁芯易被摔断，且功率小，只有20W，35W， 50W等几种规格
恒温型：温度控制调节，焊料不易氧化，能防止元器件因温度过高而损坏。
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助焊剂
▪ 帮助焊接的材料 H-01型松香助焊剂
• 组成： 松香 溶剂：异丙醇 活化剂
▪ 作用： （1）除去焊接表面的氧化物； （2）防止焊接时焊料和焊接表面再氧化； （3）降低焊料的表面張力； （4）有助于热量传递到焊接区。
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锡膏
锡膏由高纯度、低氧化性的球形合金焊料粉末与助焊剂（免清洗型助焊剂、 松香基型助焊剂、水溶型助焊剂）等微量化学助剂经过严格的生产流程研 制而成，产品种类多，化学稳定性好，适用于SMT电子组装工艺焊接、电 子元器件封装焊接、混合集成电路焊接、工业金属之间的焊接等。
变出低电压大电流 使脉冲压头发热
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变压器
热压焊
行业样例：PCB&LCM焊接 ▪ 目的：LCM模组焊于主板PCB ▪ 工具：脉冲热压机 ▪ 制程参数：压接时间/温度/压力；压头平整度，对位精度，压接位置控制
(机器设定参考参数:4~6S,380℃~400℃，实测约230 ℃ ~250℃,3~5kgf/cm2) 图示：
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有铅锡膏与无铅锡膏区别？
有铅的熔点是183度,成分一般是Sn63/Pb37 无铅的熔点是217度,成分一般是Sn95.5/Ag4/Cu0.5或是Sn965/Ag3/Cu0.5
无铅锡膏里按温度分类，又分为低温锡膏/中温锡膏/高温锡膏
低温的熔点是139度 作业实际温度需求170-190℃ 成分：Sn42/Bi58 中温的熔点是178度 作业实际温度需求200-220℃ 成分：Sn64/Ag1/Bi35 高温的熔点是248度 作业实际温度需求268-302℃ 成分：Sn96.5/Ag3/Cu0.5
焊接工艺介绍
锐泽科技工艺室
2012年11月
教材目录
第一章.锡焊方式 ▪ 烙铁焊 ▪ 浸焊 ▪ 波峰焊 ▪ 热压焊 ▪ 回流焊 ▪ 激光焊 第二章.焊料介绍 锡丝/锡条/锡膏
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锡焊方式
从微观角度来分析锡焊过程的物理/化学化，锡焊是通过“润湿”，“扩散”，“冶 金”三个过程完成的。 焊料先对金属表面产生润湿，伴随着润湿现象发生，焊料逐渐向铜金属扩散，在焊料 与铜金属的接触界面上生成合金层，使两者牢固的结合起来。
锡膏优点 1.回流焊后残留物极少，具有极高的表面绝缘阻抗。 2.连续印刷性及落锡性好，在长时间印刷后仍能与开始印刷时效果一致，不会产生微小 锡球和塌落，贴片元件不会偏移 3.印刷时具有优异的脱膜性,可适用于0.5mm到0.3mm的细间距器件贴装 4.溶剂挥发慢，可长时间印刷而不会影响锡膏的印刷粘度 5.具有极佳的焊接性能，可在不同部位表现出适当的润湿性，焊后残留物腐蚀性小 6.产品储存稳定性好，可在5℃-15℃温度下保存，有效期可长达7个月 7.回流焊时产生的锡球极少，有效的改善短路的发生。焊后焊点光泽良好，强度高，导 电性能优异 8.适用的回流焊方式：对流式、传导式、红外线、气相式、热风式、镭射式
裝板
涂敷焊剂
预热
焊接
热风刀
冷却
卸板
波峰焊工艺曲线解析
预热开始 与焊料接触
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
达到润湿
与焊料脱离 焊料开始凝固 凝固结束
预热时间 润湿时间
停留/焊接時間
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工艺时间
冷却時間
波峰焊
（1）涂敷助焊剂 当印制电路板元件进入波峰焊机后，在传送机构的带 动下，首先在盛放液态助焊剂槽的上方通過，设备將 通過一定的方法在其表面及元器件的引出端均匀涂上 一层薄薄的助焊剂。
优点：是焊接温度控制方便，峰值温度稳定（等于工作液的沸点），因此更换产品化费的调
机时间短（唯一需要调节的是传送速度），更适合于小批量多品种的生产。
缺点：不能对焊件进行预热，因此焊接时元器件与板面温差大，容易发生因“吸吮现象”而
引起的脱焊，而且工作液（氟碳化合物）成本高，在工艺过程中容易损失，而且污染环境
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外热
内热
恒温
烙铁焊
▪ 烙铁焊过程
焊锡
烙铁
准备
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加热
加入焊锡
拿开
将烙铁头放
锡丝
焊锡
在要焊锡部
熔解适量
丝
加热
如没将母材充分加热,焊锡溶解后也不能粘在母材上
(烙铁不是溶解焊锡的工具,而是给母材加热的工具)
拿开烙 铁头
波峰焊
波峰焊是一种传统的机械自动焊接方式，它是为适应通孔插装印制电路板的焊接而 产生的。它优点在于焊点可靠性高，一致性好，效率高，成本低等特点，明显优于 烙铁焊，在规模生产中已普遍采取这种焊接方式。
主要作用： 挥发助焊剂中的溶剂，使助焊剂呈膠粘狀。液态的助焊
剂内有大量溶剂，主要是无水酒精，如直接进入锡缸，在 高溫下会急据的挥发，产生气体使焊料飞溅，在焊点內形 成气孔，影响焊接品质。
活化助焊劑，增加助焊能力。 在室溫下焊剂还原氧化膜的作用是很缓慢的，必須通過加 热使助焊剂活性提高，起到加速清除氧化膜的作用
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波峰焊
（3）焊接 印制电路板元件在传送机构的带动下按一定的速度缓慢的通过锡峰，使每個焊点与 锡面的接触时间均为3～5秒，在此期間，熔融焊锡对焊盘及元器件引出端充分润湿、 扩散而形成冶金结合层，获得良好的焊点。
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波峰焊
湍流波：波峰口是2-3排交错排列的小孔或 狭长缝，锡流从孔/缝中喷出，形成快 速流动的、形如涌泉的波峰；在焊接过程 中有更多的动能，有利于在紧密间距的片 状元器件之间注入焊料 平滑波：波峰口波峰稳定平稳，可对焊点 进行修整，以消除各种不良现象，所以该 波又称为平滑修整补充波
☺ 通过在热压头上加载一定的脉冲电压,利用低电压大电流，令高阻抗的热压头发热,将与
此相接触的物体升温！当温度升至焊锡的熔点之后,与之相接触的两物体将熔接在一起。
触摸屏
PLC
温控器
固态继电器
通信线
信号线
输出420mA
驱动固态
固态输出需要的 电压
温度变送 器
热电偶线 铜极及压头组件
1 热电偶反馈温度 2
☺优点：那些不能使用SMT＋回流炉进行焊接的 器件，原本我们可以用恒温烙铁进行手工焊接， 但手工焊接容易出现焊接外观不一致、不平整， 甚至虚焊或焊坏产品等缺陷。而脉冲热压机则不 同于恒温烙铁，脉冲热压机在通电瞬间即可达到 所需温度，而一旦压头两端不加电压，瞬间风冷 即可达到室温，而且压头平整，所以焊接出来的 产品外观也平整一致，极少出现虚焊不良。