SMT手工焊接操作要求说明

1、 一无铅手工焊接由于很多公司开始面对无铅焊接的工艺挑战，手工焊接以及相关技术已经被认为是制造中的关键因素，需要更过的研究与发展。手工焊接一般发生在生产线的末端，这时的PCB板已经具有很高的内在价值，所以手工焊接的过程控制是否正确对生产率与成本的高低有重要的影响。由于这一环节通常是各种焊接工艺中变数最大，产生问题最多的环节，因此更加受到人们的重视。本文讨论涉及手工焊接的过程控制的几个重要因素并讨论如何适应满足完成无铅焊接的需要。要做好无铅手工焊接，首先要做好以下准备：1.1 选用适合无铅焊接的烙铁、烙铁咀和清洁器因无铅焊锡丝的熔点高，带走热量快，焊接时易产生冷焊，因此应选择功率大，回温快，有足够

2、热补偿的无铅烙铁。焊点的最高温度受烙铁咀温度的影响比较大，如果你选择了合适的烙铁咀尺寸，并且在焊点处有良好的热传导，会对焊接非常有利。所以我们通常选用粗大一点的、热容量大的烙铁咀。另外一个重要的选择是挑选正确的烙铁头几何形状，它的大小应当与被焊接的组件相当，平的烙铁头比圆的烙铁头有更大的接触面积，从而有更好的热传导特性。烙铁头的形状应当与被焊接物体有类似的形状与尺寸（左：形状合适，中：型状太小, 右：形状太大）由于无铅焊锡丝的高锡含量，使用时容易腐蚀烙铁咀，降低烙铁咀的使用寿命，因此也亦选用耐腐蚀不含重金属的无铅烙铁咀。烙铁咀保护也很重要，烙铁咀在使用后应经常保持在烙铁嘴上挂上少量锡，以防止烙

3、铁咀表面暴露在空气中氧化，而且使用时还需要注意烙铁咀的各个表面都要挂锡保护，使用中经常换用烙铁咀的不同位置焊接，防止长期使用某一个位置，而其它位置氧化，从而使烙铁咀寿命急剧缩短。如果烙铁不使用10分钟或以上，请关上电源。烙铁咀在使用时也面临经常清洁的问题，以往有铅烙铁在清洁时经常使用吸水的海绵，但如无铅的也这样做将会导致烙铁咀的温度迅速下降，再次焊接时容易产生冷焊。为尽量降低这种情况，可选用无铅清洁专用的铜网球，依靠铜网的吸锡特点将烙铁咀上多余的锡走。但要注意使用时只需将烙铁咀在铜网中插一下即可吸走多余的锡，不需要反复擦拭。1.2 设定无铅手焊温度无铅焊接时设定的烙铁温度要高于有铅烙铁的温度约

4、30-40，一般在360-390左右，实际视焊接零件的大小、焊盘的大小以及焊接点吸热（散热）的多少适当调整温度的高低。但也不能太高，防止损坏PCB和敏感的电子零件。另外，为使热量传导充分，足以使焊锡与焊盘熔融产生金属化合物，形成合格的焊点，无铅焊接的时间通常要比有铅的长一些，大概长50%-100%，约2-3秒左右。对任何手工焊接过程，焊接点形成的正确温度对于形成优质的焊点都是至关重要的，焊接表面可以反映出焊点焊盘在电路板上形成是否良好。如果烙铁提供的热量过大，容易导致焊点产生易脆的缺陷；提供的热量过小，会使焊点熔化不足，形成冷焊。如下图，焊脚处的焊点形状与外观可以反映出焊点的质量，不幸的是无铅

5、焊接焊脚与有铅焊接的焊脚外观很不一样。有铅焊点（外观颜色较光亮，湿润角较小）无铅焊点（外观颜色较暗，且有比较大的湿润角度）1.3 无铅焊接的步骤IPC 要求在一个固定时间段，手工焊接根据经验要达到最佳的焊点连接温度。它不是强调绝对的焊接温度，而是强调焊点的热交换效率。诸如烙铁头的形状尺寸，焊接时的功率输出与焊接的时间长短都对焊点的热交换效率有影响， 所以这些因素在检测，控制与分析无铅焊接过程时都应该考虑进去。所以，手工焊接过程可以分为以下几步：首先应该将烙铁头应该清理干净，上锡，选择合适的形状以保持和焊点/焊盘最大的接触面积(1) 加热焊件将烙铁头呈约45度角放在待焊接的零件脚和焊点(焊盘)之

6、间加热先使其预热。(2) 熔化焊锡再将锡线送到烙铁咀与焊盘之间使锡线熔化将零件脚与焊盘焊接在一起在此期间助焊剂产生作用并挥发，焊锡丝熔化。注意锡线加入量要适当太多容易形成”包焊”并且焊接质量不容易目检出来再者无铅锡线价格比较贵造成浪费。锡线太少又会造成锡点不牢固容易产生裂纹也叫”锡裂”。当然锡裂的产生还有其它一些原因。注意：焊锡丝应接触在烙铁头的对侧。因为熔融的焊锡具有向温度高方向流动的特性，在对侧加锡，它会很快流向烙铁头接触的部位，可保证焊点四周均匀布满焊锡。若供给的焊锡丝直接接触烙铁头，焊锡丝很快熔化覆盖在焊接处，而焊盘的其它部位未达到焊接温度，易形成虚焊点。另外，焊锡的加锡量控制在确保润

7、湿角在1545度，大电流的焊点适当增加。焊点圆滑且能看清焊盘的轮廓。(3) 移开焊锡加了适量锡后焊锡丝熔化覆盖焊点焊盘与通孔这时再将锡线移开并保持烙铁咀还在锡点上加热2-3秒种(这个时间一般要比有铅的1-2秒种稍长)使锡与零件脚及焊盘充分溶接。(4) 移开烙铁然后将烙铁嘴移开焊点，并保持电路板与零件稳定约2秒左右待锡点凝固冷却后该焊点焊接完毕。(5) 烙铁嘴上保留适量焊锡保留适量焊锡有两个作用第一靠烙铁上保留的适量焊锡作为下次焊接时烙铁头与焊件之间传热的桥梁。由于金属液的导热效率远高于空气而使被焊接处可以很快加热到较高的温度。第二由于无铅烙铁头的温度较高如表面没有一点焊锡保护很容易与空气中的氧

8、气反应形成不上锡且不导热的氧化层导致烙铁头报废。烙铁嘴上保留适量焊锡后如要暂停焊接将烙铁放入烙铁架注意要轻拿轻放防止保留的焊锡被抖落。以上的步骤与有铅的手工焊接基本一样焊接工熟练掌握后应该可以做到连贯完成焊接。但是要注意的是与有铅焊接的不同无铅焊接的在锡点上加热的时间稍长约2-3秒注意焊接后烙铁嘴上保留适量的焊锡以防止烙铁嘴氧化和加速热传导烙铁放入烙铁架时要轻拿轻放防止保留的焊锡被抖落。2，再将锡线送到烙铁嘴和焊盘之间，使锡线熔化将零件脚与焊盘焊接在一起，锡线加入量要适当1，将烙铁头呈45度角放在零件脚和焊盘之间加热3，加了适量的锡后，再将锡线移开，并保持烙铁嘴在锡点上加热2-3秒钟，使锡与零

9、件脚及焊盘充分溶接4，然后将烙铁嘴移开，保持电路板及零件稳定，约2秒左右待锡点冷却后，该焊点焊接完毕。1.4助焊剂的考虑烙铁传输的热量正确与否也影响到助焊剂的运用。普通的助焊剂由以下成分组成，它们的沸点如下：酸(Adipic, Glutaric) 200-260酒精(Ethanol, Propanol) 78-180水100 酒精与部分酸的沸点低于普通的手工焊接温度。所以为了避免防止助焊剂在过早地挥发，使助焊剂有充分的时间起作用，保证焊接烙铁不要提供焊点过多的热量和过高的温度是很重要的。不少人有这样的一种焊接操作方法，即先在烙铁头上沾上一些焊锡，让焊锡在烙铁头上熔化，然后再将烙铁放到焊点上停留

10、，等待加热后焊锡与焊盘焊接。这是不正确的操作方法，虽然这样也可以将锡点焊接起来，但却不能保证质量。如图，当我们把焊锡熔化到烙铁头上时，焊锡丝中的助焊剂附在熔化的焊锡表面，由于烙铁头的温度较高，一般都在300以上，当烙铁放到焊点上之前，松香助焊剂将不断挥发，而当烙铁放到焊点上时由于待焊接的焊点温度还较低，加热还要一段时间，在此期间焊剂很可能挥发大半，甚至完全挥发，因而在焊接过程中由于缺少焊剂而导致润湿不良。而且由于烙铁头在靠到焊点的这一刻，焊点没有得到预热，焊点的温度与烙铁头上的温度相差得多，牢固的焊接层不容易形成，很难避免假焊。更由于助焊剂的保护作用丧失后焊锡容易氧化，质量得不到保证就在所难免

11、了。助焊剂的选择对于形成良好的焊点也是重要的。随着焊接温度的提高，氧化的速度也提高，由于无铅焊接具有较弱的亲和力，需要助焊剂有较“强”的作用，所以很多焊锡丝中的助焊剂含量应该从普通的1%提高到2%（体积百分比）。 二无铅焊点的检查要求业界已证实，良好的无铅焊点除了在外观上与有铅焊点的有明显光泽度差异外（如表面暗淡，呈雾状或波纹状），机械强度及抗疲劳性都比有铅的好，而无铅焊点特有的浸润性力差则由制程参数最佳化解决。无铅焊点基本的检查要求与有铅的焊点差不多，这里就无铅焊点的特殊情况讲述一下：1） 颜色：有铅焊点无铅焊点锡点光滑锡点光滑锡点表面呈颗粒状且不能延伸到边缘锡点暗淡锡点光滑有铅焊点无铅焊点

12、锡点不能延伸到边缘锡点不能延伸到边缘锡点不能延伸到边缘从上面的图可以看出：有铅焊点表面光滑，焊锡平展的延伸到焊盘边缘；无铅焊点表面暗淡，呈颗粒状，焊锡不能平整伸展到焊盘边缘，即有部分露铜的现象。一般有铅焊点必须100%浸润并覆盖到铜，而无铅的焊点则允许有5-10%左右露铜。另外，注意要将表面正常的暗淡和颗粒状与冷焊区分开来。通常冷焊的表面要粗糙得多，并且用肉眼即可看到锡点上的裂纹。2）不浸润：不浸润的情况是指焊锡与零件脚或待焊接物体的结合处没有完全形成有效的合金层，在结合处可看到明显的凹陷，可以称之为假焊。时间稍长，遇到震动或温度变化就可能出现松脱。这是不可接受的。这时可检查焊接面是否受污染，适当延长焊接时间或提升焊接温度来解决。3）锡球：锡球不浸润锡球问题通常是不可接受的，如右图。可是考虑到无铅焊锡表面张力较小及产品的实际情况，也可在评估锡珠的大小、数量以及实际产品的零件或焊点密度的前提下，来决定是否允收。4）针孔