电子焊接技术论文

电子焊接技术

1，焊接的概念

焊接，一般是用加热的方式使两件金属物体结合起来；如果在焊接的过程需要熔人第三种物质，则称之为“钎焊”，所加熔上去的第三种物质称为“焊料”。按焊料熔点的高低又将钎焊分为“硬焊”和“软钎焊”，通常以450℃为界，低于450℃的称为“软钎焊”。电子产品安装工艺中的所谓“焊接”就是软钎焊的一种,主要用锡、铅等低熔点合金做焊料，因此俗称“锡焊”。

2，焊接的原理是

焊接技术是电子制作中的基本技能。常用的焊接工具是电烙铁；焊接用料是锡铅合金、焊接的焊剂。焊接的原理就是用高温将固态焊料加热熔化成液态，在焊剂的配合下，使液态的焊料在焊接物表面形成不同金属的良好熔合。而选择良好的焊料是确保焊接质量的前提。

许多初接触焊接的人对焊料的成分及特性等了解甚少，为此，下面对常用焊料及配合使用的焊剂等进行简单介绍，让大家明白基本的焊接原理、常用焊料和焊剂的正确选用等，做到心中有数，尽快在实际操作中提高自己的焊接水平。

最常用的焊料——焊锡

最常用的焊料见图1，它是由锡和铅两种金属按照一定比例熔合而成的锡铅合金，其中锡为主料，因此通常称这种焊料为焊锡。纯锡（Sn）为银白色，有光泽，富有延展性，在空气中不易氧化，它的熔点为232。锡能与大多数金属熔融成合金。但纯锡材料呈脆性，为增加焊料的柔韧性并降低焊料的熔化温度，必须用另一种金属与锡熔合，以缓和锡的性能。铅就是一种很不错的配料，纯铅（Pb）为青灰色，质软而重，有延展性，但容易氧化，有毒性，它的熔点为327℃。当锡和铅按比例熔合后，就构成了我们最常用的锡铅合金焊料——焊锡，此时此刻熔点温度变低，使用方便，并能与大多数金属结合，具有价格低、导电性好和连接电子元器件可靠等特点。

焊接是一个比较复杂的物理、化学过程，当用焊锡焊接金属铜时，随着电烙铁的加热和焊剂的帮助，焊锡先对焊接表面产生润湿，并逐渐向金属扩散，在焊锡与金属铜的接触面形成附着层，冷却后即形成牢因可靠的焊接点。其过程可分为以下三步：

第一步，润湿。润湿过程是指已经熔化了的焊锡借助毛细管力沿着被焊金属表面细微的凹凸和结晶的间隙向四周漫流，从而在被焊金属表面形成附着层，使焊锡与被焊接金属的原子相互接近，达到原子引力起作用的距离。引起润湿的环境条件是：被焊金属的表面必须清洁，不能有氧化物或污染物。读者不妨通过形象比喻来理解润湿，我们把水滴到荷花叶上形成水珠，就是水不能润湿荷花；而把水滴到毛巾止，水就渗透到毛巾里面去了，这就是说水能润湿毛巾。

第二步，扩散。伴随着润湿的进行，焊锡与被焊接金属原子间的相互扩散现象开始发生。通常原子在晶格点阵中处于热振动状态，一旦温度升高，原子活动加剧，就会使熔化的焊锡与被焊接金属中的原子相互越过接触面进入对方的晶格点阵，而原子的移动速度与数量决定于加热的温度与时间。

第三步，冶金结合。由于焊锡与被焊金属相互扩散，在接触面之间就形成了一个中间层——金属化合物。

可见要获得良好的焊点，被焊金属与焊锡之间必须形成金属化合物，从而使焊接点达到牢固的冶金结合状态。

综上所述，某种金属是否能够焊接，是否容易焊接，取决于两个因素：一是所用焊料是否能与焊件形成化合物；二是要有除去接头上污锈的焊剂。焊接时，焊锡能与大多数金属（如金、银、铜、铁、锌等）反应生成一种相当硬而脆的金属化合物，这种化合物就是焊料与焊件结合的粘合剂，但有些金属（如钛、硅、铬等）不能与焊锡反应，因而焊接这些金属时就不能采用焊锡这种焊料。

3，焊接的分类

(1)手工焊接

一、接触焊接

接触焊接是在加热的烙铁嘴(tip)或环(collar)直接接触焊接点时完成的。烙铁嘴或环安装在焊接工具上。焊接嘴用来加热单个的焊接点，而焊接环用来同时加热多个焊接点。对单嘴焊接工具和焊接嘴，有多种的设计结构。

对烙铁环形式的焊接嘴也有多种设计结构。有两或四面的离散环，主要用于元件拆除。环的设计主要用于多脚元件，如集成电路((IC)；可是，它们也可用来拆卸矩形和圆柱形的元件。烙铁环对取下已经用胶粘结的元件非常有用。在焊锡熔化后，烙铁环可拧动元件，打破胶的连接。

四边元件，如塑料引脚芯片载体(PLCC)，产生一个问题，因为烙铁环很难同时接触所有的引脚。如果烙铁环不接触所有引脚，则不会发生热传导，这意味着一些焊点不熔化。特别是在J型引脚元件上，所有引脚可能不在同一个参考平面上，这使得烙铁环不可能同时接触所有的引脚。这种情况可能是灾难性的，因为还焊接在引脚上的焊盘在操作员取下元件时将从PCB拉出来。

焊接嘴与环要求经常预防性的维护。它们需要清洁，有时要上锡。可能要求经常更换，特别是在使用小烙铁嘴时。

接触焊接系统可分类为从低价格到高价格，通常限制或控制温度。选择取决于应用。例如，表面贴装应用通常比通孔应用要求更少的热量。

1、恒温系统，提供连续、恒定的输出，持续地传送热量。对于表面贴装应用，这些系统应该在335~365°C温度范围内运行。

2、限制温度系统，具有帮助保持该系统温度在一个最佳范围的温度限制能力。这些系统不连续地传送热量，这防止过热，但加热恢复可能慢。这可能引起操作员设定比所希望更高的温度，加快焊接。对表面贴装应用的操作温度范围是285~315°C。

3、控制温度系统，提供高输出能力。这些系统，象温度限制系统一样，不连续地传送热量。响应时机和温度控制比限制温度系统要优越。对表面贴装应用的操作温度范围是285~315°C。这些系统也提供更好的偏差能力，通常是10°C。

与接触焊接系统有关的特性包括：在多数情况中，接触焊接是补焊(t ouch-up)以及元件取下与更换的最容易和成本最低的方法。用胶附着的元件可容易地用焊接环取下。接触焊接设备成本相对低，容易买到。与接触焊接系统有关的问题包括：没有限制烙铁嘴或环的系统容易温度冲击，将烙铁嘴或环的温度提升到所希望的范围之上。烙铁环必须直接接触焊接点和引脚，到达效率。温度冲击可能损伤陶瓷元件，特别是多层电容。二、加热气体(热风)焊接

热风焊接通过用喷嘴把加热的空气或惰性气体，如氮气，指向焊接点和引脚来完成。热风设备选项包括从简单的手持式单元加热单个位置，到复杂的自动单元设计来加热多个位置。手持式系统取下和更换矩形、圆柱形和其它小型元件。自动系统取下合更换复杂元件，诸如密脚和面积排列元件。

热风系统避免用接触焊接系统可能发生的局部热应力，这使它成为在均匀加热是关键的应用中的首选。热风温度范围一般是300~400°C。熔化焊锡所要求的时间取决于热风量。较大的元件在可取下或更换之前，可能要求超过60秒的加热。喷嘴设计很重要；喷嘴必须将热风指向焊接点，有时要避开元件身体。喷嘴可能复杂和昂贵。充分的预防维护是必要的；喷嘴必须定期清洁和适当储存，防止损坏。