焊接培训课件

目录一、概述二、焊接概念及分类三、焊接原理和要素四、焊料和助焊剂五、手工焊接设备六、手工焊接说明七、焊接办法八、焊接注意事项九、IPC-A-610D介绍十、焊接标准介绍1/68一、概述焊接是电子产品组装过程中主要工艺。焊接质量好坏，直接影响电子产品工作性能。优良焊接质量，可为电路提供良好稳定性、可靠性；不良焊接办法会造成元器件损坏，留下隐患，影响电子设备可靠性。目前产品焊点数量成百上千甚至可上万，而一种不良焊点都会影响整个产品可靠性，焊接质量是电子产品质量关键。理解焊接基本知识，掌握纯熟得焊接操作技能用于产品生产对于生产一线技术人员是十分主要。2/68二、焊接概念及分类

焊接——同种或异种被焊工件材质，通过加热或加压或二者并用，或用填充材料，使工件材质达成原子间键和而形成永久性连接工艺过程。

熔焊——将两工件接口加热至熔化状连接压焊——对焊件施加压力(加热或不加热)完成焊件连接钎焊——焊件间通过添加焊料进行连接焊接分类3/68软钎焊——温度低于450℃硬钎焊——温度低于450℃钎焊钎焊说明

采取比被焊件熔点低金属材料作焊料，将焊件和焊料加热到高于焊料熔点而低于被焊物熔点温度，利用液态焊料润湿被焊物，并与被焊物互相扩散，实现连接。电子产品安装工艺中所谓“焊接”就是软钎焊一种，主要使用锡、铅等低熔点合金材料作焊料，因此俗称“锡焊”。本次培训所讲焊接主要指是焊锡。4/68焊接是将焊料、被焊金属同步加热到最佳温度，依靠熔融焊料添满被焊金属间隙并与金属形成合金结合一种过程。

三、焊接原理及要素不一样于使用浆糊粘合两层纸那样物理变化。5/68从微观角度分析，焊接主要包括两个过程：

一种是润湿过程，另一种是扩散过程，加上焊点形成可称为焊接三阶段。1.润湿

又称浸润，指熔融焊料在金属表面形成均匀、平滑、连续并附着牢靠焊料层。焊接时应使焊锡流淌，流淌过程一般是松香在前面清除氧化膜，焊锡紧跟其后，因此说润湿基本上是熔化焊料沿着物体表面横向流动。

浸润程度主要决定于焊件表面清洁程度及焊料表面张力。润湿好坏用润湿角表达：6/682.扩散(纵向流动)

伴伴随熔融焊料在被焊面上扩散润湿现象还出现焊料向固体金属内部扩散现象。例如，用锡铅焊料焊接铜件，焊接过程中现有表面扩散，又有晶界扩散和晶内扩散。锡铅焊料中铅只参与表面扩散，而锡和铜原子互相扩散，这是不一样金属性质决定选择扩散。正是由于这种扩散作用，在二者界面形成新合金，从而使焊料和焊件牢靠地结合。7/683.合金层（焊点）形成

扩散成果使锡原子和被焊金属铜交接处形成合金层，从而形成牢靠焊接点；焊点界面厚度因温度和焊接时间不一样而异，一般在3~10um之间。上图是元件焊接合金层生成示意图：只有焊锡与焊盘金属表面有合金层形成，焊锡才能牢靠附着在PCB板上；只有在焊锡和元件交接面形成合金层，才能使焊锡与元件牢靠连接；只有这两个合金层都较好，才能使元件牢靠固定在PCB焊盘上。8/68合金通过扩散和溶解形成良好合金层危险状态金属间化合物扩大扩散过热薄且均一合金层扩散溶解Ｓｎ＋ＰｂＣｕ合金層9/68IMC——焊锡研究主要对象

由焊锡与其被焊金属介面之间所形成多种共合物，统称IntermetalicCompound

简称IMC.10/68焊接要素焊接是综合、系统过程，焊接质量取决于下列要素：1)焊接母材可焊性所谓可焊性，是指液态焊料与母材之间应能互相溶解，即两种原子之间要有良好亲和力。为了提升可焊性，一般采取表面镀锡、喷锡、镀银、镀镍金等措施。2)焊接部位清洁程度焊料和母材表面必须“清洁”，二者之间没有氧化层，更没有污染。当焊料与被焊接金属之间存在氧化物或污垢时，就会妨碍熔化金属原子自由扩散，就不会产生润湿作用。元件引脚或PCB焊盘氧化或污染是产生“虚焊”主要原因之一。3)助焊剂助焊剂可破坏氧化膜、净化焊接面，使焊点光滑，明亮。电子装配中助焊剂一般是松香。4)焊接温度和时间温度太低易形成冷焊点，过高温度易使焊点质量变差。焊接时间：完成润湿和扩散两个过程需2~3S，1S仅完成润湿和扩散两个过程35%。一般IC、三极管焊接时间不大于3S，其他元件焊接时间为4~5S。5)焊接办法焊接办法和步骤非常关键，主要解说见第七节介绍。11/68四、焊料、助焊剂1、焊料凡是用来熔合两种或两种以上金属面，使之形成一种整体金属合金都叫焊料。我们（电子装配中）焊接使用是锡铅焊料，即一般所说焊锡是一种锡和铅二元锡铅合金，它是一种软焊料。在电子装配领域﹐以点路连接为目标﹐焊料須具有下列性能﹕a.其熔點比母材熔點要低b.与大多數金屬有良好親和性c.焊料本身具良好机械性能d.有良好導電性e.焊料和被結合材料經反應后不產生脆性金屬化合物12/68按共晶点配比配制合金称为共晶合金。锡铅合金焊锡共晶点配比为锡63%铅37%，这种焊锡称为共晶焊锡，熔化温度为183℃。当锡含量高于63%，溶化温度升高，强度减少。当锡含量少于10%时，焊接强度差，接头发脆，焊料润滑能力变差。在共晶温度下，焊锡由固体直接变成液体，无需通过半液体状态。共晶焊锡熔化温度比非共晶焊锡低，这样就减少了被焊接元件受损坏机会。同步由于共晶焊锡由液体直接变成固体，也减少了虚焊现象。锡/铅合金二元金相图13/682、助焊剂（助焊膏）助焊剂作用是清除金属表面氧化物，硫化物、油和其他污染物，并避免在加热过程中焊料继续氧化。同步它还具有增强焊料与金属表面活性、增加浸润作用。14/68除去氧化膜清除金属表面氧化膜，使焊锡浸润。避免再氧化将清除了氧化膜位置覆盖，并通过加熱避免再氧化减少表面張力减少焊锡表面張力，使焊锡扩展｡焊锡表面完成状态整修焊锡表面，避免短络等。焊剂酸化膜焊锡15/68焊锡丝——焊料和助焊剂结合焊剂（松香）焊锡合金焊锡丝是管状，由焊剂与焊锡合金制做在一起，在焊锡管中夹带固体焊剂。16/683、阻焊剂阻焊剂是一种耐高温涂料。在焊接时可将不需要焊接部位涂上阻焊剂保护起来，使焊接仅在需要焊接焊接点上进行。阻焊剂作用避免焊锡桥连造成短路。使焊点饱满，减少虚焊，并且有助于节省焊料。由于板面部分为阻焊剂膜所覆盖，焊接时板面受到热冲击小，因而不易起泡、分层。17/68五、焊锡工具工具种类

一般手工焊接常用工具有﹕

(1)电烙铁

(2)烙铁头清洁海绵

(3)焊料除去裝置

(4)烙铁尖溫度測定器

(5)其他辅助工具18/68电烙铁1、电烙铁种类及构造

电烙铁是电子组装最常用工具之一,用于焊接、维修、及更换元器件等用途，常用一般电烙铁有外热式、内热式两类。按电烙铁消耗功率来分，又有20瓦、30瓦、50瓦、60瓦、90瓦、150瓦等多种规格。热能电能19/68特殊烙铁分类恒温电烙铁——烙铁头内，装有磁铁式温度控制器，来控制通电时间，实现恒温目标调温电烙铁——一般内热式烙铁增加一种功率、恒温控制器(常用可控硅电路调整)。使用时能够变化供电输入功率吸锡电烙铁——吸锡电烙铁是将活塞式吸锡器与电烙铁溶于一体汽焊烙铁——用液化气、甲烷等可燃气体燃烧加热烙铁头烙铁。适用于供电不便或无法供应交流电场所无论哪种电烙铁，都是在接通电源后，电阻丝绕制加热器发热，直接通过传热筒加热烙铁头，待达成工作温度后，就可熔化焊锡，进行焊接。温度恒温控制器温度调整按钮内热式烙铁20/682、烙铁尖清洁器

烙铁尖长时间使用會沾上污物﹐在清除污物時使用清洁器﹐清洁器种类一般是带水海綿。21/683、焊料除去裝置维修过程中﹐假如需要更換部件﹐就必須先除去焊料再更換部件﹐主要使用是吸锡线加热除锡。22/684、其他辅助工具

(1).剪鉗

(2).镊子

(3).防静电毛刷

(4).防靜电手环/指套备注﹕所有工具要经常保养﹑检查﹐使其保持良好状态23/681、烙铁手动焊接过程焊接工序作用說明预热清洗焊料开始熔化焊料合金形成焊缝形成焊料固化辅助热传导清除氧化物减少表面張力避免再氧化熔剂蒸发﹕受熱﹑松香熔化﹑覆蓋在基材和焊料表面﹐使傳熱均勻。放出活化劑﹐与成离子狀態基材表面氧化物反應﹐使之溶解在焊劑中﹐從而除掉氧化物。熔融焊料表面張力小﹐使潤濕良好﹐覆蓋高溫焊料表面﹐控制氧化改善焊縫質量。焊接温度变化曲线六、电烙铁手工焊接说明24/683、焊接作业重点清洁焊接表面确保焊料与被焊接金属原子达成互相吸引距离。制止原子互相吸引和接近是金属表面氧化物和污垢﹐因此﹐无氧化物和污垢表面向焊接来说至关主要。加热到最佳焊接溫度。烙铁传导給被焊接件热量随接触面积﹑压力及角度等因數变化﹐欲尽快达成所需焊接溫度就必需稍稍增大接触压力。被加熱后金屬﹐原子运动加速并迅速产生扩散﹐其扩散量与加热時间及溫度成正比。金屬间化合物形成。金屬被加熱到一定溫度后﹐只要我們适時﹑适處地添加合适焊料﹐就會在2~~3秒鐘內產生多种物理﹑化學變化﹐從而生成一定量合金---金屬間化合物。因為整個過程极短﹐我們操作必需敏捷﹑纯熟并“精确掌握火候”。焊点确定。当焊料润湿状态﹑光泽及填充量已均勻時﹐应迅速撤离烙铁(撤离烙铁時﹐手应回收﹐以免形成拉尖﹔同時应轻轻旋转一下﹐這樣可吸取多出焊料)。25/68七、焊接办法1、烙铁选择①选用电烙铁一般遵循下列标准a.烙铁头形状要适应被焊件物面要求和产品装配密度。b.烙铁头顶端温度要与焊料熔点相适应，一般要比焊料熔点高30－80℃。c.电烙铁热容量要恰当。烙铁头温度恢复时间要与被焊件物面要求相适应。②选择电烙铁功率标准a.焊接集成电路，晶体管及其他受热易损件元器件时，考虑选用20W内热式或25W外热式电烙鐵。b.焊接较粗导线及同轴电缆时，考虑选用50W内热式或45－75W外热式电烙铁。c.焊接较大元器件时，如金属底盘接地焊片，应选100W以上电烙铁。③选择合适烙铁头a.选择合适烙铁头能使工作更有效率及增加烙铁头之耐用程度。选择错误烙铁头会影响焊铁不能发挥最高效率，焊接质量也会因此而减低。b.烙铁头越大，热容量相对越大，烙铁头越小，热容量也越小。进行连续焊接时，使用越大烙铁头，温度跌幅越少。另外，由于大烙铁头热容量高，焊接时候能够使用比较低温度，烙铁头就不易氧化，增加它寿命。短而粗烙铁头传热较长而幼烙铁头快，并且比较耐用。扁、钝烙铁头比尖锐烙铁头能传递更多热量。c.一般来说，烙铁头尺寸以不影响邻近元件为标准。尖刀型(扁平)烙鐵適合於焊接排針、排線等焊點較大部品需要较多锡量，可使用镀锡层表面面积较大之烙铁头。,圓錐型烙鐵適合於焊接高密度焊點小部品,在较密集电路板上进行焊接，使用较幼细烙铁头能减低锡桥之形成机会。26/682、焊接姿势掌握正确操作姿勢,能够确保操作者身心健康,減轻劳动伤害。正確作业姿勢应当是上身挺直,头部离开作业面20~30cm。另外,女性作业者应注意不要使前面头发垂下來。27/683、烙铁手持方式烙铁手持方式对操作速度,手腕疲劳來說有非常大关系,因此,必須考率到操作位置,基板大小类型型,元件安裝等,再決定最合適手持办法。一般手持办法如下:a.鉛筆型。一般在操作臺上焊接印制板等焊件時,多采取此办法。b.握手型。此办法長時間操作不易疲勞,適于大功率電烙鐵操作。握手式拿法执笔式拿法28/684、焊料拿法:用拇指和食指捏住焊锡线前端3–5cm地方如下列图﹕

注意:焊錫使用前应检查表面清洁狀況焊料拿法29/685、烙铁头保养经常使其含水。过多､过少均不可事先切割为V字型、圆型、距型等。利用裂缝进行清洗如清洗不当，焊剂会烧焦，易于产生焊锡渣，热传导变差等不良。①.进行焊接工作前

必须先把清洁海绵湿水，再挤干多出水份。这才能够使烙铁头得到最佳清洁效果。假如使用非湿润清洁海绵，会使烙铁头受损而造成不上锡。30/68清洗時温度劣化温度劣化温度回复水量过多温度劣化较大，温度恢复時間较长。良好状态温度恢复可较快稳定，并进行作业。（例）31/68②.进行焊接工作时

下列焊接次序能够使烙铁头得到焊锡保护及减低氧化速度。③.进行焊接工作后

先把温度调到约250°C，然后清洁烙铁头，再加上一层新锡作保护。32/68准备烙铁加熱焊锡插入取走焊锡取走烙铁头完了５工程法３工程法6、上锡步骤33/687、焊锡步骤说明a.准备准备好被焊工件，电烙铁加温到工作温度，烙铁头保持洁净并吃好锡，一手握好电烙铁，一手抓好焊锡丝，电烙铁与焊锡丝分居于被焊工件两侧。b.加热烙铁头接触被焊工件，包括工件端子和焊盘在内整个焊件全体要均匀受热，不要施加压力或随意拖动烙铁，时间大约为1～2秒。c.加焊锡丝当工件被焊部位升温到焊接温度时，送上焊锡丝并与工件焊点部位接触，熔化并润湿焊点。焊锡应从电烙铁对面接触焊件。送锡量要适量，一般以有均匀、薄薄一层焊锡，能全面润湿整个焊点为佳。合格焊点外形应呈圆锥状，没有拖尾，表面微凹，且有金属光泽，从焊点上面能隐隐约约辨别出引线轮廓。假如焊锡堆积过多，内部就也许掩盖着某种缺陷隐患，并且焊点强度也不一定高；但焊锡假如填充得太少，就不能完全润湿整个焊点。d.移去焊锡丝熔入适量焊锡(这时被焊件己充足吸取焊锡并形成。一层薄薄焊料层)后，迅速移去焊锡丝e.移去电烙铁移去焊锡丝后，在助焊剂(锡丝内具有)尚未挥发完之前，迅速移去电烙铁，不然将留下不良焊点。电烙铁撤离方向与焊锡留存量有关，一般以与轴向成45°方向撤离。撤离电烙铁时，应往回收，回收动作要迅速、纯熟，以免形成拉尖；收电烙铁用时，应轻轻旋转一下，这样能够吸除多出焊料。以上从放电烙铁到焊件上至移去电烙铁，整个过程以2～3秒为宜。时间太短，焊接不牢靠；时间太长容易损坏元件。34/68举例：穿孔器件焊接步骤1)预热TIP与元件引脚、焊盘接触，同步预热焊盘与元件引脚。而不是仅仅预热元件。2)加焊锡焊锡加焊盘上（而不是仅仅加在元件引脚上），待焊盘温度上升到使焊锡丝熔化温度，焊锡就自动熔化。不能将焊锡直接加在tip上使其熔化，这样会造成冷焊。3)加适量焊锡，然后先拿开焊锡丝。4)焊后加热拿开焊锡丝后，不要立即拿走烙铁，继续加热使焊锡完成润湿和扩散两个过程，直到是焊点最明亮时再拿开烙铁。5)冷却在冷却过程中不要移动35/68不正确两种操作36/688、优良焊点特性㈠良好导电性能㈡良好机械性能㈢有良好外观

焊接面在外观必须是明亮，光滑、内凹，元件引脚和PCB板上焊盘要形成良好浸润，浸润角度＜60°㈣焊锡量合适

焊点上焊锡过少，机械强度低。焊锡过多，会容易造成绝缘距离减小或焊点相碰。㈤不应有毛刺和空隙

高频电子设备中高压电路焊接点，假如有毛刺，则易造成尖端放电㈥焊点表面要清洁

焊点表面污垢一般是焊剂残留物质，如不及时清除，会造成后来焊点腐蚀。37/68标准焊点焊点成内弧形焊点要圆满、光滑、无针孔、无松香渍要有线脚，并且线脚长度要在1-1.2MM之间。零件脚外形可见锡流散性好。锡将整个上锡位及零件脚包围。38/68不标准焊点

锡点外弧形，带哑灰色，锡流散性不好，通孔锡与零件脚铜皮之间有比较显著周界，锡点外表上看包著零件而实际并没焊接妥当，当受震动时零件脚与锡点会脱离。(1)冷焊(3)短路(2)上锡不良

外表凹凸不平,表面覆盖非常薄锡,颜色比较昏暗,最低收货标准是上锡不良面积不超出15%皱皮位面积,但零件脚周围必须上锡良好。两个独立焊点上有多出锡,将两条原本分离线路连接一起。39/68

锡点太薄,不能将零件脚与铜皮充足覆盖,

影响连接固定作用。(4)针孔

针孔出目前锡点表面,其形成原因是在锡凝固时有气泡从锡点拥出或留在锡内,另一种原因是杂质在锡内,如松香渍,时间长了,会腐蚀零件脚。(5)上锡不足(6)锡过量(包焊)

零件脚完全被锡覆盖,及形成外弧形,零件外形及铜片位不能见到,不能确定零件及铜片是否上锡良好。(7)锡珠及溅锡焊接过程中熔化锡溅究竟板上所致，容易因震动而脱落引发短路,故锡珠和溅锡不论在任何部位都要清除。40/681、操作注意事项⑴保持工作台洁净整洁，焊接操作前做好ESD防护。⑵尽可能减少握执电子组件，以防损坏。⑶使用手套时，需要及时更换，避免因手套肮脏引发污染。⑷不可用裸露手或手指接触可焊表面。人体油脂和盐分会减少可焊性，加重腐蚀以及晶枝生长，还会造成后续涂覆或包封粘着性变差。⑸不可堆叠电子组件，不然会造成物理损伤。八、焊接注意事项41/682、烙铁使用注意事项a.接上电源预热烙铁---使用烙铁指定电压b.海棉加水---海綿加水不宜过多﹐以海棉刚好吸满為准c.烙铁头清洁---待烙铁头溫度能熔錫時﹐先在烙铁头上加少許錫﹐然后把帶錫烙铁头在湿润海綿上擦拭干淨到烙铁頭發亮為止清洁完烙铁需等2~~3秒钟(烙铁溫度回升)后﹐才可使用尽可能使用低温焊接勿施压过大经常保持烙铁头上锡保持烙铁头清洁及即时清理氧化物把焊铁放在焊铁架上42/68九、IPC-A-610D介绍1、什么是IPC-A-610D标准?

IPC-A-610D是由IPC产品确保委员会制定有关电子组装外观质量验收条件要求文献。该标准论述了有关电子制造与电子组装可接收条件要求。

IPC-A-610D无法涵盖元器件和产品与设计有关所有情况。但它论述了有关通用技术要求条件.IPC-A-610D作为衡量电子组装外观质量验收条件要求标准已被许多公司所采取.IPC-A-610D标准分级:三个级别.1级－通用类电子产品

包括消费类电子产品、部分计算机及其外围设备，那些对外观要求不高而以其使用功能要求为主产品。2级－专用服务类电子产品包括通讯设备，复杂商业机器，高性能、长使用寿命要求仪器。此类产品需要持久寿命，但不要求必须保持不间断工作，外观上也允许有缺陷。——我司使用标准3级－高性能电子产品

包括连续运行或严格按指令运行设备和产品。此类产品在使用中不能出现中断，例如救生设备或飞行控制系统。符合该级别要求组件产品适用于高确保要求，高服务要求，或者最后产品使用环境条件异常苛刻。43/68二、IPC验收条件对各级别产品均分有四级验收条件：目标条件、可接收条件、缺陷条件和过程警告条件。目标条件——

是指近乎完美或被称之为“优越”。当然这是一种希望达成但不一定总能达成条件；可接收条件——

是指组件在使用环境下运行能确保完整、可靠但不是完美。可接收条件稍高于最后产品最低要求条件。缺陷条件——是指组件在使用环境下其完整、安装或功能上也许无法满足要求。此类产品须根据设计、服务和顾客要求进行返工、修理、报废或“照章处理”.过程警示条件——是指虽没有影响到产品完整、安装和功能但存在不符合要求条件（非拒收）一种情况。44/68三、IPC沾锡性定义沾锡性定义沾锡(WETTING):焊锡在熔融后附着在表面，沾锡角越小表达沾锡性越好；沾锡角(WETINGANGLE):焊盘等固体金属表面与熔融焊锡互相接触边远切角度，此角度越小代表焊锡性越好。不沾锡(NON-WETTING):在焊盘等表面没有形成焊锡性覆盖，此时沾锡角大于90度。缩锡(DE-WETTING):原本沾锡焊盘表面焊锡缩回，有时会残留极薄焊锡膜随焊锡回缩，沾锡角大。焊锡性：容易被熔融焊锡附着上可焊节表面特性。45/68十、焊接标准介绍表1片式元件-允收标准参数尺寸可接收条件最大侧面偏移A50%(W)或50%(P),其中较小者末端偏移B无末端偏移最小末端连接宽度C50%(W)或50%(P),其中较小者最大侧面连接长度D润湿良好最大填充高度E不能触及元件体最小填充高度F(G)+25%(H)或(G)+0.5mm，其中较小者焊料厚度G润湿良好最小末端重合J不能开路注：W-端子宽度P-焊盘宽度H-端子高度一、片式元件46/68片式元件——允收标准示意图

47/68二、圆柱体帽形(MELF)元件

表2圆柱体帽形（MELF）-允收标准参数尺寸可接收条件最大侧面偏移A25%(W)或25%(P),其中较小者末端偏移B无末端偏移最小末端连接宽度C50%(W)或50%(P),其中较小者最小侧面连接长度D50%(R)或50%(S),其中较小者最大填充高度E不能触及元件体最小填充高度F(G)+25%(W)或(G)+1.0mm，其中较小者焊料厚度G润湿良好最小末端重合J50%(R)注：W-端子直径P-焊盘宽度S-焊盘长度R-端子/镀层长度48/68圆柱体帽形——允收