电子元件手工焊接基础及过程概述

1.为什么要推行无铅制程?A.铅的特性及对人体的危害：铅（leadPb），灰白色金属，熔点为327.5℃，加热至400--500℃时即有大量铅蒸气逸出，并在空气中迅速氧化成氧化亚铅而凝集为烟尘并四处逸散。在工业中与铅接触的行业主要有铅矿开采，铅烧绳索和精练、蓄电池制造、电子产品的焊接和电子元件的喷铅作业等等。在以上接触中铅及其化合物主要通过呼吸产和消化道入侵人体造成铅中毒，对人体健康构成危害。美国环保署研究发现，铅及其化合物是17种严重危害人类寿命和自然环境的化学物质之一。通常的职业性铅中毒都是慢性中毒，其对人体的神经系统、消化系统和血液系统都将造成干扰和伤害，其临订症状表现为头昏头痛、乏力、记忆力下降、恶心、烦躁、食欲不振、腹部胀痛、贫血、精神障碍等。B.电子产品无铅化的趋势：随着人类对自身健康意识的提高和全球范围内环保意识的增强，为了尽可能减少铅等重金属对环境的污染和对人类的的侵害，欧美国家在2006年7月1日起全面实行电子产品无铅化，中国也同样在2006年7月1日起要求投放市场的国家重点监管目录内的电子住处产品不能含有铅的成分。因此电子焊接中所使用的焊料（焊锡丝、焊膏等）将逐步摒弃传统的锡铅合金而采用几乎纯净的锡。当然不含任何杂质的锡是不存在的，目前国际上对无铅的标准尚无明确统一的定义，国际标准组织（ISO）提案：电子装联用焊料中铅的含量应低于0.1WT%，不过在无铅焊料中通常会根据不同的产品要求，在锡料中参和一些铜和银等其他金属物质来增强锡丝的活性焊点的电气连接性能。2.无铅焊锡与传统有铅焊锡的区别以及我们对无铅替代物提出的要求？对无铅替代物提出的要求:1、价格：许多厂商都要求价格不能高于传统的焊料(63Sn/37Pb),但目前，无铅替代物的成品(焊锡丝，焊膏及锡条)都比传统的焊料(63Sn/37Pb)高35%。2、溶点：大多数厂家要求固相温度最小为150℃，以满足电子设备的工作要求。液相温度则视具体应用而定。手工焊用焊锡丝：液相温度应低于烙铁工作温度345℃。3、导电导热性好。4、较小的固液共存范围：大多专家建议此温度范围控制在10℃之内，以便形成良好的焊点，如果合金凝固范围太宽，则有可能发生焊点开裂，使电子产品过早损坏。5、低毒性：合金成份必须无毒。6、具有良好的润湿性。7、良好的物理特性（强度、拉伸、疲劳）：合金必须能够提供Sn63/Pb37所能达到的强度和可靠性，而且不会在通孔器件上出现突起的角焊缝。8、生产的可重复性，焊点的一致性：由于电子装配工艺是一种大批量制造工艺，要求其重复性和一致性要保持较高的水平，如果某些合金成份不能在大批量条件下重复制造，或者其熔点在批量生产时由于成份的改变而发生较大的变化，便不能予以考虑。9、焊点外观：焊点外观应与锡/铅焊料的外观应接近。10、与铅的兼容性：由于短期内不会立刻全面转型为无铅，所以铅可能仍会用于PCB焊盘和元件的端子上，焊料中如掺如铅，可能会使焊料合金的熔点降的很低，强度大大降低。3.在更换无铅焊料以后为什么普通常规焊台无法满足焊接工艺要求?大多数的无铅焊料合金的熔点都较传统锡铅焊料高。业界有少部分溶点低的合金，但由于其中采用如铟之类的昂贵金属而成本高。熔点高自然需要更高的温度来处理，这就带来了需要较高的焊接温度。不过熔点只是决定焊接温度的一个因素。例从锡铅（Sn37Pb）的183℃到SAC305的217℃却是提高了34℃！这就使工艺窗口明显的缩小。使工艺的设置、调整和控制都更加困难。市面上的普通控温电烙铁，虽然标示可以设置到400度或更高，但实际上其热容量和回温能力，在较冷的焊点情况下多不足以处理无铅高温焊接。在焊接时，熔点高出34℃左右的无铅锡丝耗热能力相对较大，如果用普通的控温焊台在不提高温度的条件下焊接（特别是焊点较大面积时），往往会因为热能补充不及而造成锡点毛刺，虚焊和焊接速度过慢等现象；因此为了达到合适的焊接效果势必要求相应提高烙铁的焊接温度，但提高焊接设置温度的同时会带来诸多负面影响，如：A.无铅锡丝相对于有铅焊丝来说更易氧化,而高温又起催化作用，氧化速度随温度的升高成指数增加，因此在极高的温度下焊接极易造成机械接触式虚焊(焊料没有在被焊工件间形成金属间熔融合金层)和焊点灰白不光亮；裤B.绞鹊饱搭理想礼状态腿的烙毯铁是四不用图闲置信较高垃的温叠度,乓消除馅能量推的储瓜存，气把从猎电源做取得绒的能邮量瞬幼间直见接加秘于焊稻接处浇，这悼样既列能最切大限碗度的展避免埋能量筐的损犁耗又复能实歌现良葬好的喂焊接盖，但项普通士烙铁守因为各加热余速度醉慢的骡原因潮不能买实现段，只虚能通纹过提功高闲汪置温膨度的勇途径丑来储欺存足创够的盏热能隔以达苹到焊稀接负言载所举需的趋温度亩，而肆较高耳的温辣度会交对娇最嫩的叔元器景件产下生很津大的铸热冲壮击,等使电棚路性逆能和爬整机申性能增受到纱直接油或间持接的骗影响诸。霜C.锹停亩抱一般刷电子轿工厂茎，特大别是饲光电炉产品姻工厂亦对焊坑接温那度的承设置蒜都会坡有严撕格的鬼控制创，在男能够塞满足盈焊接琴条件杨的前授提下维温度个设置偏越低赵越好谱，因户此较克高的述焊接避温度珍满足荣不了固工厂谅制定拴的焊府接工甜艺要后求。蛇电子寸元件外手工伞焊接垂基础吓及过纳程概肚述跌摘要徒：狠本文讲主要幸介绍探了手靠工焊蛙接基讽础知滥识以佣及在辨焊接游过程骨中需碧要注伯意的会各项通问题敏,旨氏在帮浓助操皇作手凤工焊母接的殖技术夕人员毙有效比掌握斜并理蜜解手却工焊牵接的佣基础汪。敢关键姨词：浩贴装必元件恒、手厌工焊式接雄概述斤觉邪闻随着怜电子态元器熔件的清封装冲更新少换代月加快稻,由来原来才的直顶插式稻改为臣了平鸡贴式闪,连屯接排庙线也棚由F特PC棍软板屡进行打替代悼,元迟器件涌电阻室电容助经过棒了1陪20线6,凑08岭05旅,0程60珍3,抵04盆02册后已鼠向0拍20携1平条贴式卷,B守GA幻封装停后已位使用浑了蓝云牙技搁术,抗这无期一例塞外的森说明茎了电瑞子发冤展已拾朝向寒小型示化、果微型誉化发杨展,凉手工论焊接贫难度掩也随饱之增谦加,共在焊铸接当借中稍绘有不饺慎就盏会损交伤元榴器件视,或混引起顺焊接圆不良紧,所掏以我缝们的左一线赚手工情焊接拉人员纤必须辛对焊荐接原纹理,犁焊接挪过程渡,焊居接方茫法,拣焊接钻质量锋的评孝定,雷及电匠子基累础有掩一定穷的了袭解。梳一、状焊接姨原理疤：截锡焊导是一度门科懒学,鼻他的挽原理驰是通羽过加谋热的世烙铁高将固拖态焊牛锡丝投加热米熔化么,再颤借助失于助腐焊剂本的作束用,徒使其拣流入谋被焊贷金属岛之间巧,待阵冷却祸后形买成牢纵固可帆靠的卫焊接谅点。振当焊伞料为维锡铅酿合金撒焊接梨面为域铜时险,焊妹料先抢对焊炸接表伤面产情生润勾湿,鲜伴随软着润说湿现巾象的限发生盐,焊字料逐骂渐向钓金属冷铜扩滚散,暖在焊快料与舅金属谎铜的妄接触沟面形向成附哗着层惑,使狂两则发牢固岸的结突合起甩来。呼所以凉焊锡孟是通宁过润授湿、中扩散盲和冶吸金结昌合这只三个狭物理贫,化党学过武程来促完成标的。窗1．弟润湿扩：润歪湿过仆程是平指已拆经熔衡化了浊的焊滩料借耕助毛结细管塑力沿泡着母义材金墓属表膏面细贼微的剪凹凸古和结瓶晶的拥间隙涝向四炉周漫帜流,暮从而贩在被违焊母毫材表梨面形军成附猜着层化,使堆焊料描与母机材金坑属的昨原子辅相互闪接近崭,达本到原姐子引析力起持作用绳的距刊离。偏(图良1所吴示)冬。响引起佛润湿布的环型境条末件：叙被焊榴母材迷的表呜面必税须是株清洁端的,帜不能万有氧国化物娃或污棋染物慨。上形象雀比喻医：把比水滴恳到荷弱花叶专上形韵成水胀珠,病就是堵水不苗能润测湿荷留花。征把水猾滴到霉棉花疯上,烂水就村渗透帮到棉联花里嫩面去赖了,本就是梦水能魂润湿喘棉花欧。供2．净扩散采：伴司随着傍润湿御的进拼行,通焊料珍与母棍材金唤属原剥子间信的相弃互扩墓散现忽象开者始发逃生。春通常商原子累在晶质格点谋阵中歉处于触热振悟动状馋态,吗一旦境温度背升高标。原系子活梦动加庙剧,调使熔顺化的左焊料浩与母长材中去的原对子相派互越苹过接卵触面残进入地对方令的晶哨格点白阵,葬原子恰的移岁动速芝度与便数量兽决定片于加粮热的南温度绿与时鹊间。躲(图绝二所运示)超。巴3.节冶量金结较合：稠由于槽焊料企与母蓄材相浸互扩统散,极在2茧种金衫属之递间形忽成了浪一个奖中间移层-崇--老金属两化合蚀物,垄要获拜得良翼好的院焊点某,被盯焊母饶材与检焊料狸之间到必须霜形成悼金属赚化合勤物,辜从而牺使母拢材达赌到牢滥固的斯冶金朗结合冒状态霞。(麻图三顾所示奇)逼二、遮助焊哥剂的区作用区助焊零剂（占FL笛UX委）這绩個字序来自碑拉丁草文是柄"流合动"厌（F摩lo抓w鞭in笔S由ol璃de伐ri叛ng馋）。升助焊询剂主妥要功掏能为姓：低1．羊化岔学活阔性(轮Ch谦em挤ic芳al关A虎ct全iv争it挽y)盒要达测到一融个好使的焊铸点,轿被焊樱物必背须要舞有一趣个完升全无确氧化夺层的葬表面少,但秀金属扰一旦坑曝露呆于空腾气中撑回生峡成氧筛化层割,这脾中氧伶化层绵无法只用传贯统溶劣剂清漆洗,浮此时鉴必须从依赖熄助焊绒剂与由氧化吼层起凉化学贸作用热,当佩助焊淡剂清嚷除氧讯化层消之后特,干钳净的烂被焊案物表坡面,忧才可番与焊分锡结臭合。宴助焊他剂与计氧化徐物的挣化学礼放映逆有几谢种：屑1、凳相互吸化学挠作用液形成念第三耗种物磁质;恼2、狡氧化正物直滴接被振助焊曲剂剥障离;意3、挥上述啄两种输反应秤并存床。筋松香锣助焊赌剂去驴除氧悲化层者,即圾是第土一种辈反应网,松耽香主弯要成慧份为触松香塞酸（丈Ab主ie拢ti界c师Ac蜜id尘）和朵异构般双萜咐酸(怜Is懒om攻er巴ic宝d党it接er斤pe雁ne泰a嫂ci朱ds宫),刊当助禁焊剂啦加热献后与捷氧化掉铜反萄应,君形成避铜松朴香（执Co瞒pp槐er妨a贺bi润et扒）,径是呈猪绿色踩透明鼓状物搬质,并易溶普入未概反应哄的松渡香内肠与松策香一魄起被井清除太,即墨使有德残留徒,也少不会景腐蚀亿金属闻表面溪。桂氧化扯物曝岔露在行氢气今中的蜡反应像,即经是典踪型的蒜第二第种反核应,照在高奶温下剑氢与据氧发数生反待应成龄水,级减少桐氧化迎物,贸这种财方式补常用企在半跟导体惯零件粗的焊饶接上急。棍几乎摩所有罢的有世机酸鸣或无窃机酸目都有茎能力庸去除绣氧化诞物,祖但大幸部分充都不规能用阵来焊滋锡,笛助焊败剂被说使用纷除了掌去除卸氧化剑物的酒功能都外,等还有吨其他径功能悟,这蚕些功塌能是俊焊锡并作业满时,滩必不左可免增考虑护的。勾2．拾热稳答定性诸（T营he代rm箩al四S巧ta宫bi既li济ty担）顾当助也焊剂桶在去掉除氧雹化物桑反应飞的同桂时,顿必须养还要吗形成刻一个供保护脉膜,眨防止性被焊男物表鹊面再液度氧供化,中直到嘱接触泰焊锡千为止趴。所固以助羊焊剂谊必须乓能承沿受高揪温,炸在焊引锡作漫业的帜温度默下不桌会分曲解或骑蒸发傍,如拖果分私解则及会形个成溶禽剂不此溶物文,难删以用桌溶剂呆清洗映,W驴/W归级的烈纯松私香在蝶28镰0℃证左右善会分脑解,竿此应述特别寒注意贿。洗3．薄助焊觉剂在承不同森温度古下的涌活性得好的肌助焊猾剂不膝只是牢要求榜热稳柔定性张,在妖不同糠温度球下的亿活性嚼亦应尸考虑阻。助皇焊剂紧的功罗能即曲是去父除氧告化物雷,通膏常在旁某一汪温度退下效鼻果较盏佳,扬例如拼RA仍的助飘焊剂贿,除盯非温拜度达值到某莫一程论度,候氯离汇子不毛会解垦析出副来清耗理氧邪化物舰,当胁然此活温度市必须册在焊螺锡作鸦业的庸温度难范围漠内。坏当温确度过浅高时乓,亦誓可能丰降低致其活瑞性,寸如松姥香在焦超过恋60肢0℉退（3泄15党℃）核时,尊几乎锡无任假何反先应,甲也可偏以利月用此括一特威性,撤将助伙焊剂镜活性巷纯化桌以防插止腐步蚀现颂象,气但在元应用齐上要葛特别带注意鞠受热颈时间雀与温董度,弟以确汤保活扔性纯缘化。掉三、但焊锡御丝的温组成挥与结枝构治我们西使用悬的有潜铅S客nP杰b(节Sn斩63顶%P湿b3匠7%诊)的澡焊锡华丝和蓬无铅制SA真C（新96私.5条%S塔N劝3.胞0%叛AG徒0.晨5%导CU删）的您焊锡幼丝里丙面是遍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