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1、第五章 焊接工艺长江师范学院物理学与电子工程学院长江师范学院物理学与电子工程学院Lecturer:杨恒杨恒 YANGTZE NORMAL UNIVERSITYn5.1 焊接基础知识n5.2 焊接工具与材料n5.3 手工焊接工艺n5.4 浸焊与波峰焊n5.5 表面安装技术n5.6 无铅焊接技术n5.7 接触焊接技术第五章 焊接工艺YANGTZE NORMAL UNIVERSITY5.6 无铅焊接技术第五章 焊接工艺5.6 无铅焊接技术焊锡的定义:焊锡的定义:一般来说,焊锡是由锡一般来说,焊锡是由锡(融点融点232232度度)和铅和铅(熔点熔点327327度度)组成的合金。其组成的合金。其中由锡中
2、由锡63%63%和铅和铅37%37%组成的焊锡被称为共晶焊锡,这种焊锡的熔点是组成的焊锡被称为共晶焊锡,这种焊锡的熔点是183183度。标准焊接作业时使用的线状焊锡被称为松香入焊锡或线状焊度。标准焊接作业时使用的线状焊锡被称为松香入焊锡或线状焊锡。在焊锡中加入了助焊剂。这种助焊剂是由松香和少量的活性剂组锡。在焊锡中加入了助焊剂。这种助焊剂是由松香和少量的活性剂组成。成。焊接作业的目的:焊接作业的目的:(一一)机械的连接:把两个金属连接,固定的作用。机械的连接:把两个金属连接,固定的作用。(二二)电气的连接,把两个金属连接,使电气导通的作用。这种电气电气的连接,把两个金属连接,使电气导通的作用。
3、这种电气的连接是焊接作业的特征,是粘合剂所不能做到的。的连接是焊接作业的特征,是粘合剂所不能做到的。5.6 无铅焊接技术焊接作业的特征:焊接作业的特征:焊接作业的特征是一次可以完成大量的焊接,比如说利用喷流槽进行焊接作业的特征是一次可以完成大量的焊接,比如说利用喷流槽进行的焊接,利用黏胶状焊锡进行的焊接的焊接,利用黏胶状焊锡进行的焊接;另外一个特征就是简单的可以另外一个特征就是简单的可以修正。修正。焊接作业的设定温度焊接作业的设定温度 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在使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在使用的焊接的熔点用的焊接的熔点+50+50度。烙铁
4、头的设定温度,由于焊接部分的大小,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,焊锡的种类和线型的不同,在上述温度的基础电烙铁的功率和性能,焊锡的种类和线型的不同,在上述温度的基础上还要增加上还要增加100100度为宜。度为宜。5.6 无铅焊接技术无铅焊锡:无铅焊锡:上锡能力差上锡能力差无铅焊锡的焊锡扩散性差,扩散面积差不多是共晶焊锡的无铅焊锡的焊锡扩散性差,扩散面积差不多是共晶焊锡的1/31/3。熔点高熔点高无铅焊锡的熔点比一般的无铅焊锡的熔点比一般的Sn-PbSn-Pb共晶焊锡高大约共晶焊锡高大约34443444度,这样电烙铁度,这样电烙铁烙铁头的温度设定也要比较高。烙铁头
5、的温度设定也要比较高。焊锡焊锡 熔点(熔点()焊接作业温度(焊接作业温度()(焊锡熔点)(焊锡熔点+50+50)烙铁头温度(烙铁头温度()(焊接作业温度)(焊接作业温度+100+100)Sn-PbSn-Pb共晶共晶 183 233 333 183 233 333Sn-0.75Cu 227 277 377Sn-0.75Cu 227 277 3775.6 无铅焊接技术无铅焊锡:无铅焊锡:烙铁头的使用寿命变短烙铁头的使用寿命变短 烙铁头的氧化烙铁头的氧化在使用无铅焊锡时,有时会造成烙铁头表面黑色化,失去上锡能力而在使用无铅焊锡时,有时会造成烙铁头表面黑色化,失去上锡能力而导致焊接作业中止。导致焊接作
6、业中止。烙铁头温度设定在烙铁头温度设定在400400度的时候。度的时候。没有焊接作业,电烙铁通电的状态长时间的放置。没有焊接作业,电烙铁通电的状态长时间的放置。烙铁头不清洗。烙铁头不清洗。等等时,氧化的情况比较容易出现。等等时,氧化的情况比较容易出现。5.6 无铅焊接技术注意事项注意事项 烙铁头的温度管理非常重要烙铁头的温度管理非常重要 有温度调节的电烙铁,根据使用的焊锡有温度调节的电烙铁,根据使用的焊锡,选择最合适的烙铁头温度设选择最合适的烙铁头温度设定非常重要。定非常重要。工作以前,用烙铁头测温计先测定烙铁头的温度很重要。工作以前,用烙铁头测温计先测定烙铁头的温度很重要。使用与厂家使用与厂
7、家(例白光工具例白光工具)配套的正宗烙铁头配套的正宗烙铁头 假冒烙铁头,孔径(放入发热芯)有大有小,套管的厚度也各有差假冒烙铁头,孔径(放入发热芯)有大有小,套管的厚度也各有差异这些都造成电烙铁的性能不能发挥,有时会造成电烙铁故障的原因。异这些都造成电烙铁的性能不能发挥,有时会造成电烙铁故障的原因。使用热回复性等热性能好的电烙铁使用热回复性等热性能好的电烙铁 在使用无铅焊锡进行焊接作业时,由于对零件的耐热性,安全作业在使用无铅焊锡进行焊接作业时,由于对零件的耐热性,安全作业的考虑,烙铁头的设定温度一般希望在的考虑,烙铁头的设定温度一般希望在350350度度370370度以下。度以下。5.6 无
8、铅焊接技术注意事项:注意事项:有必要选定最合适的烙铁头有必要选定最合适的烙铁头 根据电烙铁的不同焊接作业的不同,选择最合适的烙铁头是很重要的。根据电烙铁的不同焊接作业的不同,选择最合适的烙铁头是很重要的。合适的烙铁头可以降低烙铁头的温度,增加作业的效率。合适的烙铁头可以降低烙铁头的温度,增加作业的效率。烙铁头的维护也非常重要。烙铁头的维护也非常重要。与普通含水的海绵不同,需采用浸透助剂的金属丝,即不降低烙铁头的温与普通含水的海绵不同,需采用浸透助剂的金属丝,即不降低烙铁头的温度,又可以起到清洁的作用,还可以除去烙铁头表面的氧化物。度,又可以起到清洁的作用,还可以除去烙铁头表面的氧化物。尽可能设
9、尽可能设定烙铁头的低温度。定烙铁头的低温度。1010分钟以上不使用时,应切断电烙铁的电源。分钟以上不使用时,应切断电烙铁的电源。烙铁头氧化变黑时,首先用助焊剂的焊锡除去氧化物。如果不能除去时,烙铁头氧化变黑时,首先用助焊剂的焊锡除去氧化物。如果不能除去时,先用浸透助剂的金属丝清洁器把表面的氧化物除去,然后涂上新的焊锡。先用浸透助剂的金属丝清洁器把表面的氧化物除去,然后涂上新的焊锡。所有的作业完成以后,应在烙铁头上涂上新的焊锡,在电焊台处收藏。所有的作业完成以后,应在烙铁头上涂上新的焊锡,在电焊台处收藏。改善上锡能力(无铅焊锡改善上锡能力改善上锡能力(无铅焊锡改善上锡能力/焊锡扩散性)焊锡扩散性
10、)YANGTZE NORMAL UNIVERSITY5.7 接触焊接技术第五章 焊接工艺5.7 5.7 接触焊接技术接触焊接技术接触焊接接触焊接是在是在加热的烙铁嘴加热的烙铁嘴(tip)(tip)或环或环(collar)(collar)直接接触焊接点直接接触焊接点时完成的时完成的。烙铁嘴或环安装在焊接工具上。焊接嘴用来加热单。烙铁嘴或环安装在焊接工具上。焊接嘴用来加热单个的焊接点,而焊接环用来同时加热多个焊接点。对单嘴焊接个的焊接点,而焊接环用来同时加热多个焊接点。对单嘴焊接工具和焊接嘴,有工具和焊接嘴,有多种的设计结构多种的设计结构。对烙铁环形式的焊接嘴也有多种设计结构。有对烙铁环形式的焊接
11、嘴也有多种设计结构。有两或四面的两或四面的离散环离散环,主要用于元件拆除。环的设计主要用于多脚元件,如,主要用于元件拆除。环的设计主要用于多脚元件,如集成电路集成电路(IC)(IC);可是,它们也可用来拆卸矩形和圆柱形的元件。;可是,它们也可用来拆卸矩形和圆柱形的元件。烙铁环对取下已经用胶粘结的元件非常有用。在焊锡熔化后,烙铁环对取下已经用胶粘结的元件非常有用。在焊锡熔化后,烙铁环可拧动元件,打破胶的连接。烙铁环可拧动元件,打破胶的连接。5.7 5.7 接触焊接技术接触焊接技术 四边元件,如塑料引脚芯片载体四边元件,如塑料引脚芯片载体(PLCC)(PLCC),产生一个问题,因,产生一个问题,因
12、为烙铁环很难同时接触所有的引脚。如果烙铁环不接触所有引脚,为烙铁环很难同时接触所有的引脚。如果烙铁环不接触所有引脚,则不会发生热传导,这意味着一些焊点不熔化。特别是在则不会发生热传导,这意味着一些焊点不熔化。特别是在J J型引型引脚元件上,所有引脚可能不在同一个参考平面上,这使得烙铁环脚元件上,所有引脚可能不在同一个参考平面上,这使得烙铁环不可能同时接触所有的引脚。这种情况可能是灾难性的,因为还不可能同时接触所有的引脚。这种情况可能是灾难性的,因为还焊接在引脚上的焊盘在操作员取下元件时将从焊接在引脚上的焊盘在操作员取下元件时将从PCBPCB拉出来。拉出来。焊接嘴与环要求经常预防性的维护。它们需
13、要清洁,有时要焊接嘴与环要求经常预防性的维护。它们需要清洁,有时要上锡。可能要求经常更换,特别是在使用小烙铁嘴时。上锡。可能要求经常更换,特别是在使用小烙铁嘴时。接触焊接系统可分类为从低价格到高价格,通常限制或控制接触焊接系统可分类为从低价格到高价格,通常限制或控制温度。选择取决于应用。例如,表面贴装应用通常比通孔应用要温度。选择取决于应用。例如,表面贴装应用通常比通孔应用要求更少的热量。求更少的热量。5.7 5.7 接触焊接技术接触焊接技术1 1、恒温系统,提供连续、恒定的输出,持续地传送热量。对于、恒温系统,提供连续、恒定的输出,持续地传送热量。对于表面贴装应用,这些系统应该在表面贴装应用
14、,这些系统应该在335365C335365C温度范围内运行。温度范围内运行。2 2、限制温度系统,具有帮助保持该系统温度在一个最佳范围的、限制温度系统,具有帮助保持该系统温度在一个最佳范围的温度限制能力。这些系统不连续地传送热量,这防止过热,但加温度限制能力。这些系统不连续地传送热量,这防止过热,但加热恢复可能慢。这可能引起操作员设定比所希望更高的温度,加热恢复可能慢。这可能引起操作员设定比所希望更高的温度,加快焊接。对表面贴装应用的操作温度范围是快焊接。对表面贴装应用的操作温度范围是285315C285315C。3 3、控制温度系统,、控制温度系统,提供高输出能力。这些系统,象温度限制提供高
15、输出能力。这些系统,象温度限制系统一样,不连续地传送热量。响应时机和温度控制比限制温度系统一样,不连续地传送热量。响应时机和温度控制比限制温度系统要优越。对表面贴装应用的操作温度范围是系统要优越。对表面贴装应用的操作温度范围是285315C285315C。这。这些系统也提供更好的偏差能力,通常是些系统也提供更好的偏差能力,通常是10C10C。5.7 5.7 接触焊接技术接触焊接技术 与接触焊接系统有关的特性包括:与接触焊接系统有关的特性包括:在多数情况中,接触焊在多数情况中,接触焊接是补焊接是补焊(touch-up)(touch-up)以及元件取下与更换的最容易和成本最低以及元件取下与更换的最容易和成本最低的方法。的方法。用胶附着的元件可容易地用焊接环取下。用胶附着的元件可容易地用焊接环取下。接触焊接接触焊接设备成本相对低,容易买到。设备成本相对低,容易买到。与接触焊接系统有关的问题包括:与接触焊接系统有关的问题包括:没有限制烙铁嘴或环的系统容易温度冲击,将烙铁嘴或环的温没有限制烙铁嘴或环的系统容易温度冲击,将烙铁嘴或环的温度提升到所希望的范围之上。度提升到所希望的范围之上。烙铁环必须直接接触焊接点和引烙铁环必须直接接触焊接点和引脚,到达效率。脚,到达效率。温度冲击可能损伤陶瓷元件,特别是多层电容。温度冲击可能损伤陶瓷元件,特别是多层电容。谢谢 谢谢