1-电路板焊接实验-焊接的介绍2016

◇ 导线焊前处理
• 剥绝缘层
单股线不应伤及导线，多股线及屏蔽线不断线。
• 预焊
良好镀层 表面光洁均匀
烛心效应 不好
导线预焊
◇ 导线焊接及末端处理
• 导线同接线端子的连接有三种基本形式：
绕焊
钩焊
搭焊
• 导线与导线的连接 以绕焊为主，操作步骤如下： • 去掉一定长度绝缘皮 • 端子上锡，并穿上合适套管 • 绞合，施焊 • 趁热套上套管，冷却后套管固定在接头处。
20W内热式，30W外热式，恒温式
20W内热式，恒温式，储能式 35～50W内热式，调温式50～ 75W外热式 100W内热式150～200Ｗ外热式 300W以上外热式或火焰锡焊 20W内热式，恒温式，感应式，储 能式，两用式，焊接台 恒温式，焊接台，数字智能焊接台
1.2.1.3 常用烙铁头
烙铁 头一 般用 紫铜 制成， 现在 内热 式烙 铁头 都经 电镀。
1.2 工具材料
1.2.1 电烙铁
形形色色的电烙铁
1.2.1.1 分类与结构
由于用途、结构的不同，有各式各样的烙铁。 从加热方式分
直热式 感应式 气体燃烧式等；
从烙铁发热能力分，有 20W, 30W……300W 等；
单用式 从功能分 两用式 调温式等
最常用的还是单一焊接用的直热式电烙铁。 它又可分为内热式和外热式两种。
电路板焊接实验
——生产实习之二
实验安排
周次
1
1、2 3
内
容
焊接技能的介绍。焊接练习。
焊接控制板，四块小板。（小车材料发放） 组装小车。 （马达盒、车轮、开关、走线）
4
全部连线检查，小车验收。
小车功能演示
一、焊接的介绍
1.1 锡焊概述和机理
1.1.1 概述
电子产品连接方法有多种，使用最广泛的方法是锡焊。
◇ 直热式烙铁
手柄：一般用木料或胶木制成，设计不良的手柄，温升过 高会影响操作。 接线柱：这是发热元件同电源线的连接处。
典型烙铁结构，主要由以下几部分组成。
烙铁头：作为热量Fra Baidu bibliotek贮和传递的烙铁头，一般用紫铜制成。 在使用中，因高温氧化和焊剂腐蚀会变成凹凸不平，需经 常清理和修整。
发热元件：外热式传 热体的外部；内热式 在传热体的内部。
◇ 助焊剂分类
活性最强，常温下即能除 去金属表面的氧化膜。 有强腐蚀作用，很容易损 伤金属及焊点，电子焊接 中很少使用。
活性弱，无腐蚀性， 适合电子装配使用。
活性次于氯化物，有较好 助焊作用。 也有一定腐蚀性，残渣不 易清理，且挥发物对操作 者有害。
◇ 免清洗焊剂
1.3 实训操作
1.3.1 锡焊条件
1.1.3.3 结合层
结合层：焊料润湿焊件的过程中，符合扩散 现象，使得焊料和焊件界面上形成一种新的 金属合金层。
结合 层 厚度
< 1.2μm，半附着性结合，强度很低； > 6μm ，使组织粗化，产生脆性，降低强度； 1.2～3.5μm，强度最高，导电性能好。
综上所述，我们获得关于锡焊 的理性认识： 将表面清洁的焊件与焊料加热 到一定温度，焊料熔化并润湿焊件 表面，在其界面上发生金属扩散并 形成结合层，从而实现金属的焊接。
1.1.2 锡焊
锡焊，简略地说，就是将铅锡焊料熔入 焊件的缝隙使其连接的一种焊接方法。 其特征是： • 焊料熔点低于焊件 • 焊接时，将焊件与焊料共同加热到焊接温 度，焊料熔化而焊件不熔化。 • 连接的形式：由熔化的焊料润湿焊件的焊 接面产生冶金、化学反应形成结合层而实现 的。
锡焊工艺成熟，实施方便，在电子装配 中获得广泛应用。 锡焊优点： • 熔点低：适合半导体等电子材料的连接 • 投资省：简单的加热工具和材料即可加工 • 性能好：焊点有足够强度和电气性能 • 可拆焊：锡焊过程可逆
◇ 焊后处理
• 剪去多余引线，注意不要对焊点施加剪切力以外 的其它力。 • 检查印制板上所有元器件引线焊点，修补缺陷。 • 根据工艺要求选择清洗液清洗印制板。一般情况 下使用松香焊剂后印制板不用清洗。
焊接演示——电阻
1.3.5.2 导线焊接
◇ 常用连接导线
出现故障的电子产品中，导线 焊点的失效率高于印制电路板。
(f)针孔 外观特点：目测或放 大镜可见有孔 危害：焊点容易腐蚀 原因分析：焊盘孔与 引线间隙太大
1.3.4 焊接技巧
◇ 焊件表面处理 ◇ 预焊
预焊就是将要锡焊的元 器件引线或导线的焊接 部位预先用焊锡润湿。
◇ 掌握好加热时间
在保证焊料润湿焊件的前提下，时间越短越好。 延长加热时间的害处： 焊点的结合层、印制板、元器件、焊点表面
第三步：熔化焊料 当焊件加热到能熔 化焊料的温度后将 焊丝置于焊点，焊 料开始熔化并润湿 焊点。
第四步：移开焊锡 当熔化一定量的焊 锡后将焊锡丝移开。
第五步：移开烙铁 当焊锡完全润湿焊 点后移开烙铁。移 开的速度要果断、 快速。 对一般焊点而言大 约二、三秒钟。
焊接五步法特写
1.3.3 质量检测
◇ 吸锡烙铁
吸锡烙铁，即在普通直热式烙铁上增加吸锡结构。 吸 锡 烙 铁
吸 锡 器
◇ 调温及恒温烙铁
• 调温烙铁
手动式调温 自动调温电烙铁
• 恒温烙铁
优点： ·断续加热，省电；烙铁不会过热，寿命延长。 ·升温时间快，只需 40～60 秒。 ·恒温不受电源电压、环境温度影响。
1.2.1.2 电烙铁的选用
焊件及工作性质
烙铁头温度(室 温220V电压)
选用烙铁
一般印制电路板/安装导线
集成电路 焊片，电位器，2～8W电 阻，大电解功率管 8W以上大电阻， f2以上 导线等较大元器件 汇流排，金属板等 维修，调试一般电子产品 SMT手工焊接 250～400℃ 350～450℃ 400～550℃ 500～630℃
◇ 焊件可焊性：只有一部分金属有较好可焊性。 ◇ 焊料合格 ◇ 焊剂合适：种类&量 ◇ 焊点设计合理
1.3.2 五步法
第一步：准备施焊 准备好焊锡丝和烙 铁。 此时特别强调的是 烙铁头部要保持干 净，即可以沾上焊 锡（俗称吃锡）
第二步：加热焊件 将烙铁接触焊接点， 注意： 首先，要保持烙铁加 热焊件各部分，例如 印制板上引线和焊盘 都使之受热。 其次，要注意让烙铁 头的扁平部分（较大 部分）接触热容量较 大的焊件，烙铁头的 侧面或边缘部分接触 热容量较小的焊件， 以保持焊件均匀受热。
1.3.5.3 更换元器件
◇ 管脚不多且每个引线 可相对活动的元器件
◇当需要拆下多个焊点 且引线较硬的元器件
方法一：采用专用工具。
方法二：热风枪配合专用喷嘴 热 风 枪
专用喷嘴
方法三：采用吸锡烙铁或吸锡器。 方法四： 利用铜丝编织的 屏蔽线电缆或较粗的多股 导线，用为吸锡材料。
锡焊就其本质上说，是焊料与焊件在其 界面上的扩散。 焊件表面的清洁，焊件的加热是达到其 扩散的基本条件。
1.1.3.2 润湿
◇ 润湿现象 润湿是发生在固体表面和液体之间的一种物 理现象。 如果液体能在固体表面漫流开，我们就说这 种液体能润湿该固体表面。
◇ 润湿力与润湿角 润湿力：不同的液体和固体，它们之间相互 作用的附着力和液体的内聚力是不同的，其 合力就是液体在固体表面漫流的力。
• 电烙铁：一般应选内热式 20～35W 或调温式，烙铁 的温度不超过 300℃ 的为宜。烙铁头形状应根据印制 板焊盘大小采用凿形或锥形。 • 金属化孔的焊接： • 加热方法：加热时应尽量 使烙铁头同时接触印制板上 铜箔和元器件引线。
两层以上电路板的孔都要进 行金属化处理。焊接时不仅 要让焊料润湿焊盘，而且孔 内也要润湿填充。
润湿角：当力的作用平衡时流动也停止了， 液体和固体交界处形成的角度。
θ角从 0°到 180°，θ角越小，润湿越充分。 90°为润湿的分界
◇ 锡焊润湿焊件 • 锡焊过程中，熔化的铅锡焊料和焊件之间 的作用，正是这种润湿现象。 • 如果焊料能润湿焊件，它们之间可以焊接。 • 润湿角越小，焊接质量越好。
◇ 保持烙铁头的清洁 ◇ 加热要靠焊锡桥
焊锡桥，是 靠烙铁上保 留少量焊锡 作为加热时 烙铁头与焊 件之间传热 的桥梁。
焊锡桥
◇ 焊锡量要合适
焊锡过量：消耗锡料；降低工作速度；不易觉察的短路。 焊锡过少：不能形成牢固的结合，降低焊点强度。
◇ 在焊锡凝固之前保持焊件静止 ◇ 用烙铁头对焊点施力是有害的
！漏焊、空位、桥接、导线及元器件绝缘的损伤、布线整形、焊料飞溅。 ！除目测外，还要用指触、镊子拨动、拉线等方法检查有无导线断线，焊 盘剥离等缺陷。
◇ 焊点通电检查及试验
• 通电检查--样机制作检查方法
• 例行试验
◇ 常见焊点缺陷及分析
• 导线端子焊接缺陷示例
• 插装常见焊点缺陷及分析
(b)过热 (a)焊料过多 外观特点：焊点发白，无金 外观特点：焊料面呈凸形 属光泽，表面较粗糙 危害：浪费焊料，且可能 危害：焊盘容易剥落强度降 包藏缺陷 低，造成元器件失效损坏。 原因分析：焊丝撤离过迟 原因分析：烙铁功率过大， 加热时间过长
1.1.3 锡焊机理
1.1.3.1 扩散
◇ 扩散现象
晶格稳定
距离 足够小
界面上晶格的紊乱 部分原子能从一个晶格点阵移动到另一个 金属之间的扩散 金属之间的“焊接”
◇ 扩散基本条件
金属之间的扩散，两个基本条件： • 距离-两块金属必须接近到足够小的距离。在一定 小的距离内，两块金属原子间引力作用才会发生。 • 温度-只有在一定温度下金属分子才具有动能，使 得扩散得以进行。在常温下扩散进行是非常缓慢的。
常用烙铁头形状
常用烙铁头
实际使用时，根据焊点大小灵活应用。 如图所示
1.2.2 焊料 一般电子产品装配中主要使用锡铅焊料。
◇ 铅锡合金
不同比例的铅和锡混合后其状态随温度变化的曲线。
AB 线表示最适于焊接的温 度，它高于液相线约50℃。
CTD 线叫液相线；温度 高于此线时合金为液相
两线之间的两个三角 形区域内，合金是半 融、半凝固状态。 CETFD 叫固相线，温度 低于此线时，合金为固相
◇ 对焊点的要求
• 可靠的电连接 • 足够的机械强度 • 光洁整齐的外观
◇ 焊点失效分析
环境因素
外部因素 机械应力
热应力作用
焊接缺陷 印制电路板
内部因素
◇ 对焊点外观检查
典型焊点外观及检查
典型焊点的外观，要求是： • 焊料的连接面呈半弓形凹面，润湿角尽可能小。 • 表面有金属光泽且平滑。 • 无裂纹，针孔、夹渣。
(c)冷焊 外观特点：表面呈豆腐渣 状颗粒，有时可有裂纹 危害：强度低，导电性不 好 原因分析：焊料未凝固时 焊件抖动
(d)虚焊 外观特点：焊料与焊件交 界面接触角过大，不平滑 危害：强度低，不通或时 通时断 原因分析：焊件清理不干 净，助焊剂不足或质量差， 焊件未充分加热
(e)桥接 外观特点：相邻导线搭接 危害：电气短路 原因分析：焊锡过多，烙 铁施焊撤离方向不当。
1.3.5 装配技术
1.3.5.1 印制电路板装配（插装）
◇ 印制板和元器件检查
装配前应对印制板和元器件进行如下检查。 印制板：图形，孔位及孔径是否符合图纸，有无断线、 缺孔等，表面处理是否合格，有无污染或变质。 元器件：品种、规格及外封装是否与图纸吻合，元器 件引线有无氧化、锈蚀。
◇ 元器件引线成型
实际应用中，一般将 Sn60%，Pb40% 的焊锡就称为共晶焊锡。
◇ 焊料产品
手工烙铁焊接常用管状焊锡丝。 将焊锡制成管状内部加助焊剂。
1.2.3 焊剂
由于金属表面同空气接触后都会生成一层氧化膜。这层氧 化膜阻止液态焊锡对金属的润湿作用。
◇ 助焊剂的三大作用：
• 除氧化膜：助焊剂中的氯化物、酸类同氧化物发生还原反应， 从而除去氧化膜，反应后的生成物变成悬浮的渣，漂浮在焊料 表面。 • 防止氧化：液态的焊锡及加热的焊件金属容易与空气中的氧 接触而氧化。助焊剂在熔化后，漂浮在焊料表面，形成隔离层。 • 减小表面张力，增加焊锡流动性，有助于焊锡润湿焊件。
• 所有元器件引线均不得从根部弯 曲（根部容易折断），一般应留 1.5mm以上。 • 弯曲一般不要成死角，圆弧半径 应大于引线直径的 1～2 倍。
• 元器件 字符要便 于观察
◇ 元器件插装
悬空
贴板
插装时，具体要求应首先保证图纸中安装工艺要求， 其次按实际安装位置确定。贴板安装较为常用。
◇ 印制电路板的焊接