电子组装工艺(焊接)剖析

加压通电
点焊无需焊料
手工锡焊示意图
普通内热电烙铁 带助焊剂的 1.2mm焊锡丝。
熔点183℃
焊盘
焊接处温度： 210~230 ℃
元件
焊点
印刷电路板
各种焊接的共同点：焊接时产生新 的合金，靠新的合金将工件连接起来。
各种焊接的不同点：普通电弧焊、氩
弧焊、气焊和电阻点焊，它们的焊接温度都 很高，在焊接时焊料与母材(即工件)一同熔 化产生新的较厚的合金；但锡焊由于其焊接 温度低(210~230 ℃)，焊接是在不熔化工件
的情况下产生很薄的合金层。
锡焊由于焊接温度低、导电性好、机械 特性优良、易于操作等特性被广泛用于电子 产品的装联中。但由于是在低温下产生合 金，因此对工件材料非常挑剔，常用材料只 有镀金件、镀银件、铜，其次是镀锡铁质件。
镀金件:键盘金手指；要求很高的贴片PCB焊盘。 化学沉金：要求较高的贴片PCB焊盘。 紫铜(即纯铜)：电路板上的铜箔。 铜合金(黄铜、锡青铜等)：IC引脚、簧片。 镀锡铁质件：分离元件引脚(阻容、二极管等)。
研发中心经理 马军
第一部分
焊接技术
课程内容：
电子产品的焊接技术
目的：
了解焊接金属工件的常用方法；了 解锡焊技术与其他几种焊接方法的共同 点和不同点；掌握锡焊的基本理论；掌 握锡焊操作的基本方法；在动手焊接之 前打好理论基础。
第一节 绪论：各种焊接技术介绍 第二节 锡焊的理想焊点形状，焊接机理 第三节 润湿和接触角 第四节 锡焊的4个工艺要素 第五节 焊点的质量要求，焊点缺陷及产生原因 第六节 各种手工焊接方式，元器件安装要求 第七节 实习中焊接技能训练的内容 第八节 拆焊技术 第九节 浸焊与波峰焊 第十节 表面安装技术
焊锡 PCB板
(b)
(b) 润湿不良，接触角大 需另加助焊剂
§4 形成良好焊点的4个工艺要素 1、工件金属材料应具有良好的可焊性。 2、正确地选择焊料和助焊剂。 3、正确地使用工具。 4、采用正确的操作方法和焊接步骤。
§4.1 工件金属材料应具有良好的可焊性
工件的可焊性包括两个方面：一方面是
材料本身，可被锡焊接的材料有镀金件、 镀银件、紫铜(用于电路板的铜箔，集成电 路引脚等)、镀锡的铁质材料(大多分离元器 件的引脚)。
§1 绪论：各种焊接技术介绍
§1.1 普通电弧焊：利用电弧产生的高达3000至6000℃的 高温来焊接。在药皮焊条和母材之间产生电弧，利用电 弧热融化焊条和母材的焊接方法。焊条外层覆盖焊药， 遇热融化，具有使电弧稳定、形成溶渣、脱氧、精炼等 作用。主要用于厚度3mm以上的黑色金属。
§1.2 氩弧焊：电弧焊的一种，可焊接各种黑色和有色金 属，可焊接1mm 厚的较薄工件。
பைடு நூலகம்
§2.3 锡焊的焊接原理
锡焊是金属之间连接的一种方法。通过焊接
材料和工件之间原子或分子的相互扩散作用，形
成合金层(0.5~2.2m)，使两种金属间形成一种永
久的牢固结合。
下图的“焊接处”在下一个图片中将其放大， 可
以清楚地看到合金层情况。
元件引脚 焊接处
SOP封装IC
电路板
铜质元件腿 铜锡合金层
锡焊方式分为如下几种：
锡焊
手工焊 浸焊 波峰焊 回流焊或称再流焊
§2 锡焊的理想焊点形状、锡焊机理
§2.1 插件元件焊点要求：焊点呈等腰三角形，两腰
略呈凹月形；接触角为25°~45°(焊点高度h约为焊点 直径D的0.6倍, h≈0.6D)；焊点表面要光滑；引脚露头约 1~1.5mm；焊点要基本布满焊盘。
§1.3 气焊：不用电，火焰温度2500℃左右，可焊薄工件。
§1.4 电阻点焊：无需焊料，焊接处平整，只能焊较薄件。 §1.5 钎焊：只熔化焊料不熔化母材的焊接叫钎焊。焊接
温度在500 ℃以上叫硬钎焊，500 ℃以下叫软钎焊。锡 焊属于软钎焊。
电焊条
普通电弧焊
焊接处温度：1300 ℃以上
氩弧焊示意图 (也可用其它的保护气体)
§3.1 润湿的概念 右图：若熔化的焊锡能溜平
左图：水刷到木板上后浸润 在铜箔上，就称焊锡润
到木板表层内，这个现 湿焊盘，润湿焊盘就标
象称水润湿了木板。
志着焊锡渗透到了焊盘
表层内。
毛刷
焊锡丝
木板
焊锡 铜箔焊盘 水 电路板基板
§3.2 润湿和接触角(锡焊的两个专业名词)
焊盘
(a)
(a) 润湿良好，接触角小 不需另加助焊剂
放大
焊锡
PCB上的焊盘 焊点内部微观的铜锡合金层示意图
焊接时的原子扩散过程
(1) ＜183℃
(2) 183℃左右
(3) 210~230℃
(3) 280~350℃
焊接时的原子扩散过程说明
1.焊接前室内温度25-30℃---这时，引脚、焊锡和 焊盘均为固态，彼此之间没有连接； 2.温度达到焊锡熔点温度180–183℃---这时，引脚、 焊锡和焊盘之间由于熔化焊锡的表面张力粘结在一 起； 3.达到化学扩散反应的温度210–230℃---化学反应 使引脚、焊锡和焊盘之间形成介质化合物，实现持 久焊接； 4.温度达到280–350℃或更高---形成的介质化合物 太多，会使机械强度下降。
（氩弧焊是电弧焊的一种，可焊较薄、较活泼的工件）
熔极氩弧焊
非熔极氩弧焊
(焊丝作电极且在焊接中熔化) （钨材料做电极）
气焊示意图 (所用气体：乙炔气 + 氧气)
乙炔阀
氧气阀
焊接处温度：1300 ℃以上
电阻点焊(每次只能焊一个点，故简称点焊)
加压通电
焊接处温度： 1300 ℃以上
上部铜电极
被焊物
熔核 下部铜电极
另一方面是工件表面要清洁，表面无 氧化(镀银件和紫铜件容易氧化)。有氧化时 要清除氧化层，涂上适量助焊剂后再焊接。
§4.2 正确选择焊料和助焊剂
§4.2.1 焊料 焊料
焊锡条 焊锡膏 水清洗焊锡丝
焊锡丝 免清洗焊锡丝
松香型焊锡丝
焊料单指焊锡。理论上焊料和助焊剂
是分开的，但实际使用时它们往往是混在
一起的。通常焊料包含两者。不过单纯的 助焊剂不叫焊料，只能叫助焊剂。
D
1~1.5mm
h
焊点 电路板 元件
实际焊点的形状
§2.2 贴装元件理想焊点
h
T
1、焊点表面呈凹月形，表面光滑。 2、焊点高度h = 1/2T ~ 1T。
贴装元件理想焊点(续)
翼形引线IC 的焊点
片式元件的焊点
H
对于贴片元器件，其安装位置和焊点要求大都遵循1/2允 差原则。另外，翼形引脚的共面性允许一个引脚厚。