《电子焊接工艺技术》PPT课件
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主要原因有两点：(1) 母材表面 的氧化物未被钎剂去除干净，使 得钎料难以在这种表面上铺展。 (2) 焊料本已良好润湿母材，但 由于工艺不当，使得母材表面的 金属镀层完全溶解到液态钎料中， 或是形成了连续的化合物相，使 已经铺展开的液态钎料回缩，接 触角增大。
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7
1.5 良好焊接－图例
电子焊接工艺技术
• 信息产业部电子第五 研究所
• 电子元器件可靠性物 理及其应用技术国家 重点实验室
• 主讲：罗道军 • Luodj@ • 020-87237161
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1
电子焊接工艺技术
• 主要内容
• 焊接基本原理 • 焊接材料 • 手工焊 • 波峰焊 • 再流焊 • 电子焊接工艺新进展
17
3.2 手工烙铁焊－焊锡丝选择
CEPREI
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18
3-2 手工烙铁焊－方法
• 1.焊前 准备
• 2.焊接 步骤
• 3.焊接 要领
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19
4.1 波峰焊－工艺流程
CEPREI
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20
4.1 波峰焊－工艺流程比较
CEPREI
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21
4.2.1 波峰焊－工艺步骤
2.2 焊接材料－铅锡焊料
•焊 料 的 杂 质 含 量 及 其 影 响
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10
2-3 焊接材料－助焊剂
• 1. 助 焊 剂 的 作 用
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11
2.3.1 助焊剂－作用
助焊剂要去除的对象——母材金属表面的氧化膜
固体金属最外层表面是一层 0.2~ 0.3nm的气体吸附层。
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4
1.2 焊接过程－扩散溶解
母材向液态钎料的扩散溶解
溶解量计算公式：
GyCy
Vy S
1eVSy t
G
单位面积内母材的溶解量；
y
液态钎料的密度；
Cy
母材在液态钎料中的极限溶解度；
Vy
液态钎料的体积；
S
液-固相的接触面积；
母材的原子在液态钎料中的溶解系数；
t
接触时间。
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5
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31
4.3.2 波峰的形状
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32
4.3.1 波峰焊设备－部件
• 切引线机
• 纸基砂轮式 • 镶嵌式硬质合金刀 • 全硬质合金无齿刀
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33
4.3.1 波峰焊设备－部件
• 传输机构
1.夹持印刷电路板的宽度能够调整,以满足不同尺寸 类型的印刷电路板的需求.
13
2-5 焊接材料－助焊剂
•助 焊 剂 的 种 类
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14
3.1 手工烙铁焊－工具
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15
3-2 手工烙铁焊－工具选择
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16
3.2 手工烙铁焊－工具特性
• 烙铁头的 特性
• 1.温度 • 2.形状 • 3.耐腐蚀
性
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2
一、焊接基本原理
• 焊接的三个理 化过程：
• 1. 润湿 • 2. 扩散 • 3. 合金化 • Cu6Sn5，Cu3Sn
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3
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1.1 润湿角解析
lg
gs
ls
Young方程：
cos gs ls lg
0o<<90o,意味着液体能够润湿固体； 90o<<180o,则液体不能润湿固体。
接下来是一层3~4nm厚的氧化膜层。 所谓氧化膜层并不是单纯的氧化 物，而是由氧化物的水合物、氢 氧化物、碱式碳酸盐等组成。
在氧化膜层之下是一层1~10μm厚 的变形层，这是由于压力加工所 形成的晶粒变形结构，与氧化膜 之间还有1~2μm厚 的微晶组织。
固体金属的表面结构
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12
2-4 焊接材料－助焊剂
能力
• 减少高温对被焊母材的 热冲击
• 减少锡槽的温度损失
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23
4.2.2 波峰焊－工艺参数的设定
• 1.助焊剂比重（保持恒定） • 2.预热温度（90～110℃，调温或调速） • 3.焊接温度（245±5℃） • 4.焊接时间（3～5S） • 5.波峰高度（2/3 Board） • 6.传送角度 (5~7°)
•助 焊 剂 应 具 备 的 性 能
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（1）助焊剂要有适当的活性温度范围、助焊 效果。
（2）助焊剂要有良好的热稳定性、化学性能 稳定。
（3）助焊剂的残留物不应有腐蚀性且容易清 洗；
（4）不应析出有毒、有害气体，符合环保的 基本要求；
(5) 要有符合电子工业规定的水溶性电阻和 绝缘电阻；
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1.3 焊接过程－－ 合金化
界面处金属间化合物的形成
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dtnD0exp Q/(k)T
d
金属间化合物层厚度;
t
时间;
D0
材料常数, = 1.6810-4 m2/s;
Q
金属间化合物长大激活能, = 1.09eV;
n
时间指数, = 0.5
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6
1.4 不良焊接－图例
焊接不良即润湿角大于90o，和/ 或铺展界面存在缺陷。
•波 峰 焊 机
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28
4.3 波峰焊设备－助焊剂涂覆装置
C.3.1 波峰焊设备－部件
• 预热器
• 强迫对流式（热风） • 石英灯加热（短红外） • 热棒（板）加热（长红外）
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30
4.3.1 波峰焊设备－部件
•波峰发生器
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24
4.2 波峰焊－参数的影响
高度与角度
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25
4.2 波峰焊－焊后补焊
• 补焊内容
• 1.插件高度 与斜度
• 2.漏焊、假 焊、连焊
• 3.漏插 • 4.引脚长度
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26
4.2.1插件高度与斜度的规定
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27
4.3 波峰焊设备－波峰焊机
• 工艺主要步骤 -1
• 1.涂覆焊剂
• 溶解焊盘与引线脚表 面的氧化膜，并覆盖 在其表面防止其再度 氧化；
• 降低熔融焊料的表面 张力，使润湿性明显 提高。
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22
4.2.1 波峰焊－工艺步骤
• 2.预热
90~120℃
• 3.焊接 • 245±5℃ • 3～5S
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• 挥发助焊剂中的溶剂 • 活化助焊剂，增加助焊
良好焊点的图示
元器件引线焊接良好即 意味着钎料在其表面润 湿良好，润湿角小于90o。
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8
2.1 焊接材料－铅锡焊料
• 铅锡焊料的特性
• 1.锡铅比例 • 2.熔点 • 3.机械性能（抗拉
强度与剪切强度）
• 4.表面张力与粘度 （Sn－BS
• Pb－SB）
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1.5 良好焊接－图例
电子焊接工艺技术
• 信息产业部电子第五 研究所
• 电子元器件可靠性物 理及其应用技术国家 重点实验室
• 主讲：罗道军 • Luodj@ • 020-87237161
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1
电子焊接工艺技术
• 主要内容
• 焊接基本原理 • 焊接材料 • 手工焊 • 波峰焊 • 再流焊 • 电子焊接工艺新进展
17
3.2 手工烙铁焊－焊锡丝选择
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18
3-2 手工烙铁焊－方法
• 1.焊前 准备
• 2.焊接 步骤
• 3.焊接 要领
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19
4.1 波峰焊－工艺流程
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20
4.1 波峰焊－工艺流程比较
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21
4.2.1 波峰焊－工艺步骤
2.2 焊接材料－铅锡焊料
•焊 料 的 杂 质 含 量 及 其 影 响
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10
2-3 焊接材料－助焊剂
• 1. 助 焊 剂 的 作 用
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11
2.3.1 助焊剂－作用
助焊剂要去除的对象——母材金属表面的氧化膜
固体金属最外层表面是一层 0.2~ 0.3nm的气体吸附层。
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4
1.2 焊接过程－扩散溶解
母材向液态钎料的扩散溶解
溶解量计算公式：
GyCy
Vy S
1eVSy t
G
单位面积内母材的溶解量；
y
液态钎料的密度；
Cy
母材在液态钎料中的极限溶解度；
Vy
液态钎料的体积；
S
液-固相的接触面积；
母材的原子在液态钎料中的溶解系数；
t
接触时间。
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4.3.2 波峰的形状
CEPREI
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32
4.3.1 波峰焊设备－部件
• 切引线机
• 纸基砂轮式 • 镶嵌式硬质合金刀 • 全硬质合金无齿刀
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4.3.1 波峰焊设备－部件
• 传输机构
1.夹持印刷电路板的宽度能够调整,以满足不同尺寸 类型的印刷电路板的需求.
13
2-5 焊接材料－助焊剂
•助 焊 剂 的 种 类
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3.1 手工烙铁焊－工具
CEPREI
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15
3-2 手工烙铁焊－工具选择
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3.2 手工烙铁焊－工具特性
• 烙铁头的 特性
• 1.温度 • 2.形状 • 3.耐腐蚀
性
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一、焊接基本原理
• 焊接的三个理 化过程：
• 1. 润湿 • 2. 扩散 • 3. 合金化 • Cu6Sn5，Cu3Sn
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1.1 润湿角解析
lg
gs
ls
Young方程：
cos gs ls lg
0o<<90o,意味着液体能够润湿固体； 90o<<180o,则液体不能润湿固体。
接下来是一层3~4nm厚的氧化膜层。 所谓氧化膜层并不是单纯的氧化 物，而是由氧化物的水合物、氢 氧化物、碱式碳酸盐等组成。
在氧化膜层之下是一层1~10μm厚 的变形层，这是由于压力加工所 形成的晶粒变形结构，与氧化膜 之间还有1~2μm厚 的微晶组织。
固体金属的表面结构
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2-4 焊接材料－助焊剂
能力
• 减少高温对被焊母材的 热冲击
• 减少锡槽的温度损失
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4.2.2 波峰焊－工艺参数的设定
• 1.助焊剂比重（保持恒定） • 2.预热温度（90～110℃，调温或调速） • 3.焊接温度（245±5℃） • 4.焊接时间（3～5S） • 5.波峰高度（2/3 Board） • 6.传送角度 (5~7°)
•助 焊 剂 应 具 备 的 性 能
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（1）助焊剂要有适当的活性温度范围、助焊 效果。
（2）助焊剂要有良好的热稳定性、化学性能 稳定。
（3）助焊剂的残留物不应有腐蚀性且容易清 洗；
（4）不应析出有毒、有害气体，符合环保的 基本要求；
(5) 要有符合电子工业规定的水溶性电阻和 绝缘电阻；
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1.3 焊接过程－－ 合金化
界面处金属间化合物的形成
CEPREI
dtnD0exp Q/(k)T
d
金属间化合物层厚度;
t
时间;
D0
材料常数, = 1.6810-4 m2/s;
Q
金属间化合物长大激活能, = 1.09eV;
n
时间指数, = 0.5
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1.4 不良焊接－图例
焊接不良即润湿角大于90o，和/ 或铺展界面存在缺陷。
•波 峰 焊 机
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4.3 波峰焊设备－助焊剂涂覆装置
C.3.1 波峰焊设备－部件
• 预热器
• 强迫对流式（热风） • 石英灯加热（短红外） • 热棒（板）加热（长红外）
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4.3.1 波峰焊设备－部件
•波峰发生器
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4.2 波峰焊－参数的影响
高度与角度
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4.2 波峰焊－焊后补焊
• 补焊内容
• 1.插件高度 与斜度
• 2.漏焊、假 焊、连焊
• 3.漏插 • 4.引脚长度
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26
4.2.1插件高度与斜度的规定
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4.3 波峰焊设备－波峰焊机
• 工艺主要步骤 -1
• 1.涂覆焊剂
• 溶解焊盘与引线脚表 面的氧化膜，并覆盖 在其表面防止其再度 氧化；
• 降低熔融焊料的表面 张力，使润湿性明显 提高。
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4.2.1 波峰焊－工艺步骤
• 2.预热
90~120℃
• 3.焊接 • 245±5℃ • 3～5S
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• 挥发助焊剂中的溶剂 • 活化助焊剂，增加助焊
良好焊点的图示
元器件引线焊接良好即 意味着钎料在其表面润 湿良好，润湿角小于90o。
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2.1 焊接材料－铅锡焊料
• 铅锡焊料的特性
• 1.锡铅比例 • 2.熔点 • 3.机械性能（抗拉
强度与剪切强度）
• 4.表面张力与粘度 （Sn－BS
• Pb－SB）
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