电子产品焊接工艺.pptx

《电子产品焊接工艺.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子产品焊接工艺.pptx（81页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。

1、4.1 焊接的分类和锡焊原理 焊接技术的分类与锡焊特征 现代焊接技术的主要类型加压焊（加热或不加热）不加热冷压焊超声波焊爆炸焊加 热 到 塑性电阻焊储能焊脉冲焊高频焊扩散焊加 热 到 局部熔化接触焊对焊点焊缝焊锻焊摩擦焊1第1页/共81页熔焊（母材熔化）等离子焊电子束焊电弧焊手工焊埋弧焊气体保护焊激光焊热剂焊气焊钎焊（母材不熔化，焊料熔化）注：软 钎 焊 ： 焊 料 熔 点 450硬 钎 焊 ： 焊 料 熔 点 450锡焊手工烙铁焊手工热风焊浸焊波峰焊再流焊火焰钎焊铜焊银焊碳弧钎焊电阻钎焊高频感应钎焊真空钎焊2第2页/共81页锡焊 是将焊件和焊料共同加热到锡焊温度，在焊件不熔化的情况下，焊料熔

2、化并浸润焊接面，形成焊件的连接。 焊料熔点低于焊件； 焊接时将焊料与焊件共同加热到锡焊温度，焊料熔化而焊件不熔化； 焊接的实质是熔化状态的焊料浸润焊接面，由毛细作用使焊料进入焊件的间隙，依靠二者原子的扩散，形成一个合金层，从而实现焊件的结合。3第3页/共81页锡焊原理 焊接的物理基础是“浸润”，浸润也叫做“润湿”。 图4.1 浸润与浸润角4第4页/共81页锡焊的条件 进行锡焊，必须具备以下几点条件。 焊件具有良好的可焊性 焊件表面保持清洁与干燥 要使用合适的焊剂 焊件要加热到适当的温度 合适的焊接时间5第5页/共81页4.2 手工焊接6第6页/共81页（电烙铁铁的1、11三种握法： 1、电烙铁

3、的握法、电烙铁的握法7第7页/共81页8第8页/共81页安全使用并学会保养电烙铁电烙铁接通电源以后，一般烙铁头的温度能达到350以上，高档恒温电烙铁的尖端温度可以在200480调节。不正确地使用电烙铁，可能导致烫伤或引发火灾等危险事故。为避免损坏电烙铁、保证操作环境及人身安全，应该严格遵守安全操作规则。并且，技术工人应该学会保养电烙铁，经常注意电烙铁的清洁保养，不仅能延长烙铁头的寿命，保证焊接时的润湿性，还可以把电烙铁的性能完全发挥出来。9第9页/共81页 图4.3 在焊接过程中保养电烙铁10第10页/共81页2 .手工焊接操作的基本步骤 1：准备施焊 2：加热焊件 3：送入焊丝 4：移开焊丝

4、 5：移开烙铁 返回2、焊接步骤、焊接步骤11第11页/共81页步骤一12第12页/共81页步骤二13第13页/共81页步骤四14第14页/共81页手工焊接要领 保持烙铁头的清洁 靠增加接触面积来加快传热15第15页/共81页16第16页/共81页 加热要靠焊锡桥在非流水线作业中，焊接的焊点形状是多种多样的，不大可能不断更换烙铁头。要提高加热的效率，需要有传递热量的“焊锡桥”。所谓焊锡桥，就是在烙铁头上保留着少量焊锡，作为加热时烙铁头与焊件之间传热的桥梁。17第17页/共81页烙铁的撤离要及时，而且撤离时的角度和方向与焊点的形成有关。 18第18页/共81页 在焊锡凝固之前不能动焊接手法要稳，

5、切勿使焊件移动或受到振动，特别是在使用镊子夹住焊件帮助焊接时，一定要等焊锡凝固后再移走镊子，否则极易造成焊点结构疏松或虚焊。 焊锡用量要适中19第19页/共81页 焊剂用量要适中在手工焊接时，尽量依靠锡丝内含的助焊剂完成焊接动作，在保证焊接效果的前提下尽量不额外使用其它助焊剂。 不要使用烙铁头作为运送焊锡的工具有人习惯用烙铁头熔化焊锡后运送到焊接面上进行焊接，但这样做不会得到好的效果。因为烙铁尖的温度一般都在350以上，焊锡丝中的助焊剂在高温时容易分解失效，焊锡过热氧化，也处于低质量状态。20第20页/共81页（1） 焊接温度与加热时间 焊接作业时温度的设定非常重要。焊接作业最适合的温度是使焊

6、接点的焊锡温度在焊锡熔点加50度。烙铁头的设定温度，由于焊接部分的大小，电烙铁的功率和性能，焊锡的种类和型号的不同，在上述温度的基础上还要增加100度为宜。21第21页/共81页：焊接除去以上规定的元件时温度设定为350370或350 20 注：烙铁温度设定应视具体情况而定，原则上是注：烙铁温度设定应视具体情况而定，原则上是以满足焊接要求的最低温度为宜。以满足焊接要求的最低温度为宜。加热时间视焊件的热容量和烙铁的功率而定。22第22页/共81页过量的加热，除有可能造成元器件损坏以外，还有如下危害和外部特征： 焊点的外观变差。 光洁度差23第23页/共81页 高温造成所加松香助焊剂的分解炭化。

7、过量的受热会破坏印制板上铜箔的粘合层，导致铜箔焊盘的剥落。 24第24页/共81页 手工焊接技巧25第25页/共81页有机注塑元件的焊接现在，大量有机玻璃、聚氯乙烯、聚乙烯、酚醛树脂等有机材料广泛应用在电子元器件、零部件的制造中。通过注塑工艺，它们可以被制成各种形状复杂、结构精密的开关和插接件等，成本低、精度高、使用方便，但缺点是不能承受高温。26第26页/共81页焊接方法： 焊前处理，在元件预处理时清理好焊接点，一次镀锡成功，特别是将元件放在锡锅中浸镀时，更要掌握好浸入深度及时间。 焊接时，要选择尖一些的烙铁头，以便在焊接时不碰到相邻接点。 非必要时，尽量不使用或少用助焊剂，防止助焊剂浸入机

8、电元件的触点。27第27页/共81页焊接簧片类元件的要领 可焊性预处理； 加热时间要短； 不要对焊点任何方向加力； 焊锡用量宜少而不宜多。28第28页/共81页（3） MOSFET及集成电路的焊接 焊接这类器件时应该注意： 引线如果采用镀金处理或已经镀锡的，可以直接焊接。 对于CMOS电路，如果事先已将各引线短路，焊前不要拿掉短路线，对使用的电烙铁，最好采用防静电措施。 29第29页/共81页 在保证浸润的前提下，尽可能缩短焊接时间，一般不要超过2秒钟。 注意保证电烙铁良好接地。 使用低熔点的焊料，熔点一般不要高于180。 工作台上如果铺有橡胶、塑料等易于积累静电的材料，则器件及印制板等不宜放

9、在台面上，以免静电损伤。 30第30页/共81页 使用电烙铁，内热式的功率不超过20W，外热式的功率不超过30W，且烙铁头应该尖一些，防止焊接一个端点时碰到相邻端点。 集成电路若不使用插座直接焊到印制板上，安全焊接的顺序是：地端输出端电源端输入端。 31第31页/共81页导线连接方式导线同接线端子、导线同导线之间的连接有三种基本形式： 绕焊 （2）钩焊 （3）搭焊32第32页/共81页手工焊接SMT元器件 参见图4.13，焊接电阻、电容、二极管一类SMT两端元器件时，先在一个焊盘上镀锡后，电烙铁不要离开焊盘，保持焊锡处于熔融状态，立即用镊子夹着元器件推放到焊盘上，先焊好一个焊端，再焊接另一个焊

10、端。另一种焊接方法是，先在焊盘上涂敷助焊剂，并在基板上点一滴不干胶，再用镊子将元器件粘放在预定的位置上，先焊好一脚，后焊接其它引脚。安装钽电解电容器时，要先焊接正极，后焊接负极，以免电容器损坏。33第33页/共81页焊接QFP封装的集成电路，先把芯片放在预定的位置上，用少量焊锡焊住芯片角上的3个引脚（图(a)），使芯片被准确地固定，然后给其他引脚均匀涂上助焊剂，逐个焊牢（图(b)）。焊接时，如果引脚之间发生焊锡粘连现象，可按照如图(c)的方法清除粘连：在粘连处涂抹少许助焊剂，用烙铁尖轻轻沿引脚向外刮抹。34第34页/共81页SMT的理想焊点35第35页/共81页无铅手工焊接36第36页/共81

11、页如果按照熔点分类，可以将当前的无铅焊料分为三大类。 高熔点无铅焊料（熔点在205以上）：Sn/Ag/Cu（锡-银-铜）焊料，熔点217；Sn/Cu（锡-铜）焊料，熔点227；Sn/Ag（锡-银）焊料，熔点221；Sn/Ag/Cu/Bi（锡-银-铜-铋）焊料，熔点217。 中熔点无铅焊料（熔点在180以上）：Sn/Ag/Cu/Bi（锡-银-铜-铋）焊料，熔点200216；Sn/Zn（锡-锌）焊料，熔点199。 低熔点无铅焊料（熔点在180以下）：Sn/Bi（锡-铋）焊料，熔点138。37第37页/共81页选择无铅焊料的主要因素 熔点熔点的高低决定了相关的工艺条件。虽然中低熔点无铅焊料的熔点比较

12、低，但是它的沾锡性比较差，焊接强度不理想，不耐高温，而且价格高，大多数厂家仍会选用高熔点无铅焊料。客户在使用无铅焊料时，首先需要准确了解的是熔点，这与客户的后续使用有最直接的关系。 可焊接特性无铅焊料的可焊接特性都不如有铅焊料。但比较不同无铅焊料的可焊接特性，还是有好差之分，客户需要区别。 可靠性有些无铅焊料在200以下可靠性比较好，而在高温时的可靠性比较差。一般说来，家用电器类产品，200以下的温度就可以了，但是对于很多需要进行返工的产品，必须经受200以上的高温。所以客户在选择无铅焊料时，应该考虑这一因素。 价格含银或者含铋等贵重元素的无铅焊料的价格都比较贵，含银的比例越高，价格越高。例如

13、，与普通有铅焊锡的价格相比，上面介绍的Sn/Ag/Cu、Sn/Ag、Sn/Ag/Bi 类焊料的价格为2.5倍，Sn/Cu 类焊料的价格为1.5倍。 是否有专利保护38第38页/共81页热量传递与烙铁头温度的关系可以用一个公式说明： 其中，Q烙铁头向焊点传递的热量；T烙铁头与焊点之间的温度差；A烙铁头与焊点之间的接触面积；t烙铁头与焊点的接触时间；W烙铁头与焊点之间的传热系数。39第39页/共81页无铅焊锡的问题点及其改善方法 无铅焊锡的主要问题：熔点高、焊锡丝不容易熔化；烙铁头氧化变快；焊点的浸润性、延展性变差；焊点容易出现锡尖、短路等现象。 无铅化以后，选择电烙铁时的三大要点：选择热容量大的

14、烙铁头、加热器，温度设定在350左右。选择焊接作业时温度下降幅度小的电烙铁。选择沾锡良好、不容易被锡侵蚀的烙铁。也可以只更换烙铁头的类型，这样比较经济。 电烙铁的温度调节：无铅锡丝的熔点与共晶锡丝的183相比、要高2535（Sn/Cu焊锡：227；Sn/Ag/Cu焊锡：218-219）；如果感觉电烙铁的热容量不够，最好不要提高设定温度，而是增加加热器的能力；烙铁头的温度可设定在比熔点高100150范围；烙铁头的温度为350左右最恰当，再高也不要超过380；由于烙铁头渗镀的铁镍合金层会被焊锡侵蚀（腐蚀、熔解），容易造成烙铁头损耗，所以应选择不易消耗的高品质烙铁头；无铅焊料附着在烙铁头上的时间越长

15、，烙铁头的消耗就越快，所以，当电烙铁暂时不用时，应该经常关闭电源、清洗烙铁头。40第40页/共81页4.3 焊点检验及焊接质量判断对焊点的质量要求，应该包括电气接触良好、机械结合牢固和美观三个方面。41第41页/共81页焊点的形成及其典型外观42第42页/共81页从通孔和元件面判定焊点质量43第43页/共81页通电检查结果原因分析元 器件 损坏失效过热损坏、烙铁漏电性能降低烙铁漏电导 通不良短路桥接、焊料飞溅断路焊锡开裂、松香夹渣、虚焊、插座接触不良等时通时断导线断丝、焊盘剥落等表4.2 通电检查焊接质量的结果及原因分析44第44页/共81页焊点缺陷外观特点危害原因分析焊锡与元器件引线和铜箔之

16、间有明显黑色界限，焊锡向界限凹陷不能正常工作1、元器件引线未清洁好、未镀好锡或锡氧化2、印制板未清洁好，喷涂的助焊剂质量不好焊点呈白色、无光泽，结构松散机械强度不足，可能虚焊1、焊料质量不好2、焊接温度不够3、焊接未凝固前元器件引线松动焊点表面向外凸出浪费焊料，可能包藏缺陷焊丝撤离过迟焊点面积小于焊盘的80%，焊料未形成平滑的过渡面机械强度不足1、焊锡流动性差或焊锡撤离过早2、助焊剂不足3、焊接时间太短焊缝中夹有松香渣强度不足，导通不良，可能时通时断1、助焊剂过多或已失效2、焊接时间不够，加热不足3、焊件表面有氧化膜焊点发白，表面较粗糙，无金属光泽焊盘强度降低，容易剥落烙铁功率过大，加热时间过

17、长表面呈豆腐渣状颗粒，可能有裂纹强度低，导电性能不好焊料未凝固前焊件抖动焊料与焊件交界面接触过大，不平滑强度低，不通或时通时断1、焊件未清理干净2、助焊剂不足或质量差3、焊件未充分加热焊锡未流满焊盘强度不足1、焊料流动性差2、助焊剂不足或质量差3、加热不足导线或元器件引线移动不导通或导通不良1、焊锡未凝固前引线移动造成间隙2、引线未处理好（不浸润或浸润差）焊点出现尖端外观不佳，容易造成桥接短路1、助焊剂过少而加热时间过长2、烙铁撤离角度不当相邻导线连接电气短路1、焊锡过多2、烙铁撤离角度不当目测或低倍放大镜可见焊点有孔强度不足，焊点容易腐蚀引线与焊盘孔的间隙过大引线根部有喷火式焊料隆起，内部藏

18、有空洞暂时导通，但长时间容易引起导通不良1、引线与焊盘孔间隙大2、引线浸润性不良3、双面板堵通孔焊接时间长，孔内空气膨胀铜箔从印制板上剥离印制板已被损坏焊接时间太长，温度过高焊点从铜箔上剥落（不是铜箔与印制板剥离） 断路焊盘上金属镀层不良45第45页/共81页导线端子焊接缺陷示例46第46页/共81页47第47页/共81页最大焊缝高度检验最小焊缝高度检验焊端焊点长度检验焊端焊点宽度检验48第48页/共81页4.4 手工拆焊技巧49第49页/共81页50第50页/共81页用电烙铁拆焊SMT元器件51第51页/共81页 图4.26 用加热头拆焊元器件52第52页/共81页 图4.27 用热风工作台

19、拆焊SMT元器件53第53页/共81页4.5 BGA、CSP集成电路的修复性植球BGA芯片损坏的机理和修复性植球的意义 图4.28 BGA芯片锡球承受的剪切力54第54页/共81页BGA芯片的简易植球装置55第55页/共81页芯片的简易植球56第56页/共81页4.6 电子工业生产中的自动焊接方法57第57页/共81页一般自动焊接工艺流程58第58页/共81页4.6.1 浸焊浸焊机工作原理59第59页/共81页波峰焊波峰焊机结构及其工作原理60第60页/共81页 图4.35 几种波峰焊机61第61页/共81页 图4.36 双波峰焊机的焊料波型62第62页/共81页 图4.37 选择性波峰焊63

20、第63页/共81页 图4.38 理想的双波峰焊的焊接温度曲线64第64页/共81页4.6.3 再流焊再流焊工艺概述65第65页/共81页 图4.40 再流焊的理想焊接温度曲线66第66页/共81页典型的温度变化过程通常由四个温区组成，分别为预热区、保温区、再流区与冷却区。预热区：焊接对象从室温逐步加热至150左右的区域，缩小与再流焊的温差，焊膏中的溶剂被挥发。保温区：温度维持在150160，焊膏中的活性剂开始作用，去除焊接对象表面的氧化层。再流区：温度逐步上升，超过焊膏熔点温度30-40%（一般Sn-Pb焊锡的熔点为183，比熔点高约4750），峰值温度达到220230的时间短于10s，焊膏完

21、全熔化并湿润元器件焊端与焊盘。这个范围一般被称为工艺窗口。冷却区：焊接对象迅速降温，形成焊点，完成焊接。67第67页/共81页再流焊炉的主要结构和工作方式再流焊炉主要由炉体、上下加热源、PCB传送装置、空气循环装置、冷却装置、排风装置、温度控制装置以及计算机控制系统组成。再流焊的核心环节是将预敷的焊料熔融、再流、浸润。再流焊对焊料加热有不同的方法，就热量的传导来说，主要有辐射和对流两种方式；按照加热区域，可以分为对PCB整体加热和局部加热两大类：整体加热的方法主要有红外线加热法、气相加热法、热风加热法、热板加热法；局部加热的方法主要有激光加热法、红外线聚焦加热法、热气流加热法。68第68页/共

22、81页69第69页/共81页气相再流焊的工作原理示意图热板再流焊的工作原理70第70页/共81页激光再流焊热风对流再流焊红外线辐射再流焊71第71页/共81页红外线热风再流焊设备简易红外线热风再流焊设备72第72页/共81页加热方式原理优点缺点气相利用惰性溶剂的蒸气凝聚时释放的潜热加热1、加热均匀，热冲击小2、升温快，温度控制准确3、在无氧环境下焊接，氧化少1、设备和介质费用高2、不利于环保热板利用热板的热传导加热1、减少对元器件的热冲击2、设备结构简单，操作方便，价格低1、受基板热传导性能影响大2、不适用于大型基板、大型元器件3、温度分布不均匀红外吸收红外线辐射加热1、设备结构简单，价格低2

23、、加热效率高，温度可调范围宽3、减少焊料飞溅、虚焊及桥接元器件材料、颜色与体积不同，热吸收不同，温度控制不够均匀热风高温加热的气体在炉内循环加热1、加热均匀2、温度控制容易1、容易产生氧化2、能耗大激光利用激光的热能加热1、聚光性好，适用于高精度焊接2、非接触加热3、用光纤传送能量1、激光在焊接面上反射率大2、设备昂贵红外+热风强制对流加热1、温度分布均匀2、热传递效率高设备价格高再流焊各种加热方法的主要优缺点73第73页/共81页焊接方法初始投资生产费用生产效率温度稳定性工作适应性温度曲线双面装配工装适应性温度敏感元件焊接误差率再流焊气相中-高高中-高极好注能很好会损坏中等热板低低中-高好极

24、好不能差影响小很低红外低低中取决于吸收尚可能好要屏蔽注热风高高高好缓慢能好会损坏很低激光高中低要精确控制实验确定能很好极好低波峰焊高高高好难建立注不好会损坏高各种设备焊接SMT电路板的性能比较注： 调整温度曲线，停顿时改变温度容易，不停顿改变温度困难； 经适当夹持固定后，焊接误差率低； 一面插装普通元件，SMC在另一面。74第74页/共81页维修工作站实际是一个小型化的贴片机和焊接设备的组合装置，但贴片、焊接元器件的速度比较慢。大多维修工作站装备了高分辨率的光学检测系统和图像采集系统，操作者可以从监视器的屏幕上看到放大的电路焊盘和元器件电极的图像，使元器件能够高精度地定位贴片。高档的维修工作站

25、甚至有两个以上摄像镜头，能够把从不同角度摄取的画面叠加在屏幕上。操作者可以看着屏幕仔细调整贴装头，让两幅画面完全重合，实现多引脚的SOJ、PLCC、QFP、BGA、CSP等器件在电路板上准确定位。75第75页/共81页邦定（COB）的概念与特征把体积微小的IC祼片直接组装到PCB板上，用很细的金属丝（多用金丝或铝丝）把芯片的电极逐一连接到印制板上的金手指上，连接引线、实现电气与机械连接的工艺过程，叫做邦定（bounding）。76第76页/共81页77第77页/共81页邦定的工艺流程78第78页/共81页AXI（Automatic X-ray Inspection） 自动X射线检测CAD（Co

26、mputer Aided Design） 计算机辅助设计convection-dominant 强制对流（加热）Component Side：元件面，印制板装配大多数器件的一面。Dip soldering 浸焊DRC（Design Rule Check） 设计规则检测法Fiducial Mark 光学基准点，印制板上用于贴装元器件和测试提供精密定位所设置的特定的几何图形Flow Soldering 流动焊接ICT（In circuit Test） 在线（通电）测试IR（Infra Red Ray Re-flow） 红外线辐射再流焊NuPlated throuht Hole 非金属化孔，没有金属

27、化处理，通常为装配孔PBA（Printed Board assembly） 指装配元器件完成后的电路板PCBA（Printed Circuit Board Assembly） 印制电路板组件Plated through Hole 金属化孔，是经过金属化处理的孔，能导电79第79页/共81页Re-ball 芯片植球、植珠Re-flow Soldering 再流焊，通过熔化预先分配到PCB焊盘上的膏状软钎焊料，实现表面组装元器件焊端或引脚与PCB焊盘之间机械和电气连接的一种软钎焊工艺。适合于所有种类表面组装元器件的焊接self-alignment 自定位效应、自对中效应Soler Side 焊接面

28、:元件面相反的一面SMD，Surface Mounted Devices 表面组装元器件或表面贴片元器件，指焊接端子或引线制作在同一平面内，并适合于表面组装的电子元器件THC，Through Hole Components 通孔插装元器件，指适合于插装的电子元器件Vapor Phase Re-flow 气相再流焊Via Hole 导通孔，用于导线转接的金属化孔，也叫中继孔、过孔Wave Soldering 波峰焊，将熔化的软钎焊料，经过机械泵或电磁泵喷流成设计要求的焊料波峰，使预先装有电子元器件的PCB通过焊料波峰，实现元器件焊端或引脚与PCB焊盘之间机械和电气连接的一种软钎焊工艺。Wt（weight） 重量80第80页/共81页81感谢您的观看！第81页/共81页