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手工焊接工艺培训 工艺部 2013-3-29 本次学习内容 焊接基础知识 烙铁的结构知识和使用方法 焊接工艺要求 焊接后的检验方法 概述 随着电子元器件的封装更新换代加快，由原 来的直插式改为了平贴式，连接排线也由 FPC软板进行替代，电子发展已朝向小型化 、微型化发展，手工焊接难度也随之增加， 在焊接当中稍有不慎就会损伤元器件，或引 起焊接不良，所以一线手工焊接人员必须对 焊接原理，焊接过程，焊接方法，焊接质量 的评定，及电子基础有一定的了解。 一、焊接基本知识 1、焊接的基本过程 焊接就是利用比被焊金属熔点低的焊料，与 被焊金属一同加热，在被焊金属不熔化的条件 下，焊料润湿金属表面，并在接触面形成合金 层,从而达到牢固连接的过程。 一个焊点的形成要经过三个阶段的变化; （1）润湿阶段 （2）扩散阶段 （3）焊点形成阶段 其中,润湿是最重要的阶段,没有润湿,焊接 就无法进行. 润湿：润湿过程是指已经熔化 了的焊料借助毛细管力沿着母 材金属表面细微的凹凸和结晶 的间隙向四周漫流，从而在被 焊母材表面形成附着层，使焊 料与母材金属的原子相互接近 ，达到原子引力起作用的距离 。 润湿的环境条件：被焊母材 的表面必须是清洁的，不能有 氧化物或污染物。 扩散：伴随着润湿的进行，焊料与母材金属 原子间的相互扩散现象开始发生。通常原子 在晶格点阵中处于热振动状态，一旦温度升 高。原子活动加剧，使熔化的焊料与母材中 的原子相互越过接触面进入对方的晶格点阵 ，原子的移动速度与数量决定于加热的温度 与时间。 焊点的形成过程：由于焊料与母材相互扩散 ，在2种金属之间形成了一个中间层-金属 化合物，要获得良好的焊点，被焊母材与焊 料之间必须形成金属化合物，从而使母材达 到牢固的冶金结合状态（合金化）。 2、 焊接的基本条件 : 完成锡焊并保证焊接质量，应同时 满足以下几个基本条件： （1）被焊金属应具有良好的可焊 性 （2）被焊件应保持清洁 （3）选择合适的焊料 （4）选择合适的焊剂 （5）保证合适的焊接温度 3、助焊剂的作用： 助焊剂是一种具有化学及物理活性的物质,能够 除去被焊金属表面的氧化物或其他形成的表面膜 层以及焊锡本身外表上所形成的氧化物;为达到 被焊表面能够沾锡及焊牢的目的,助焊剂的功用 还可以保护金属表面,使在焊接的高温环境中不 再被氧化;第三个功能就是减少熔锡的表面张力 (surface tension),以及促进焊锡的分散和流动 等. 根据助焊剂的主要组成材料将其分为四大类:松香 型(Rosin,RO);树脂型(Resin,RE);有机酸型 (organic,OR),无机酸型（Inorganic,IN),括号中 为缩写字母代号 用于焊接的助焊剂可分为三种基本的型式： L=表示助焊剂本身或助焊剂残渣皆为低度活性者 M=表示助焊剂本身或助焊剂残渣为中度活性者 H=表示助焊剂本身或助焊剂残渣为高度活性者 含有松香的助焊剂,则在L、M、H代字后加上 “R” 助焊剂的作用 （1）清除焊接金属表面的氧化物.-清 除污物 （2） 在焊接物表面形成液态的保护膜隔离 高温时四周的空气防止金属面的再氧化- -防止氧化 （3） 降低焊锡表面张力，增加流动性.- -增加焊锡流动性 （4） 焊接的瞬间可以让熔融状的焊锡取代， 顺利完成焊接-快速焊接 4、焊锡丝 焊锡丝的作用：达到元件在电路上的 导电要求和元件在PCB板上的固定要 求。 焊锡丝的分类 按成份不同可分为：有铅焊锡丝和无铅焊锡丝 有铅焊锡丝Sn/Pb=63/37 63%的锡37%的铅 无铅焊锡丝Sn/Ag/Cu=96.5/3.0/0.5 96.5%的锡.3.0%的银 .0.5%的铜 有铅焊锡丝 焊接温度为：260±15 无铅焊锡丝 焊接温度为：330±20 无 铅 锡 丝 有 铅 锡 丝 有铅焊锡丝和无铅焊锡丝的区别 1有铅焊锡丝的熔点低于无铅焊锡丝的熔点。 2有铅焊锡丝Sn63-Pb37的焊点光滑、亮泽，无 铅焊锡丝的焊点条纹较明显、暗淡，焊点看起来 显得粗糙、不平整。 3无铅焊接导致发生焊接缺陷的几率增加，如易 发生桥接、不润湿、反润湿以及焊料结球等缺陷 。 二、烙铁的结构知识及使用方法 1、 烙铁的结构 2、烙铁使用的方法 （)电烙铁的握法 电烙铁拿法有三种。 反握法动作稳定，长时间操作不宜疲劳，适合于大功率 烙铁的操作。 正握法适合于中等功率烙铁或带弯头电烙铁的操作。 一般在工作台上焊印制板等焊件时，多采用握笔法。 （a）反握法 （b） 正握法 （c）握笔法 （）焊锡的基本拿法 焊锡丝一般有两种拿法。 焊接时，一般左手拿焊锡，右手拿电烙铁。 图（a）所示的拿法是进行连续焊接时采用的拿法，这种拿 法可以连续向前送焊锡丝。 图（b）所示的拿法在只焊接几个焊点或断续焊接时适用， 不适合连续焊接。 （a）连续焊接时 （b）只焊几个焊点时 焊锡的基本拿法 3、烙铁使用时的注意事项 （1 1）在使用前或更换烙铁心时，必须检查电源线）在使用前或更换烙铁心时，必须检查电源线 与地线的接头是否正确。与地线的接头是否正确。 尽可能使用三芯的电源插头，注意接地线要正确地尽可能使用三芯的电源插头，注意接地线要正确地 接在烙铁的壳体上。接在烙铁的壳体上。 必须要有零线 200V以上 半导体引脚(IC)在 200V 以上就会被击穿 （2）使用电烙铁过程中，烙铁线不要被烫破，应随时 检查电烙铁的插头、电线，发现破损老化应及时更换。 （3）使用电烙铁的过程中，一定要轻拿轻放，不能用 电烙铁敲击被焊工件；烙铁头上多余的焊锡不要随便乱 甩。 不焊接时，要将烙铁放到烙铁架上，以免灼热的烙 铁烫伤自己或他人、它物；若长时间不使用应切断电源 ，防止烙铁头氧化。 （4）使用合金烙铁头（长寿烙铁），切忌用挫刀修整 。 （5）操作者头部与烙铁头之间应保持30cm以上的距离 ，以避免过多的有害气体(铅，助焊剂加热挥发出的化 学物质)被人体吸入。 4、电烙铁的使用温度 选择烙铁的功率和类型，一般是根据焊件大小与性 质而定。 5、电烙铁的接触及加热方法 （1）电烙铁的接触方法：用电烙铁加热被焊工 件时，烙铁头上一定要粘有适量的焊锡，为使 电烙铁传热迅速， 要用烙铁的侧平面接触被焊工件表面。 （2）电烙铁的加热方法：首先要在烙铁头表面 挂有一层焊锡，然后用烙铁头的斜面加热待焊 工件，同时应尽量使烙铁头同时接触印制板上 焊盘和元器件引线. 6、烙铁头的清洗 烙铁头清洗时海绵用水过量，烙铁温度会急速下降，锡渣就不容易落掉 , 水量不足时海绵会被烧焦. 清洗的原理：水份适量时，烙铁头接触的瞬时，水会沸腾波动，达到 清洗的目的。 烙铁清洗时海绵水份若过多 烙铁头会急速冷却导致电气镀金层脱离，并且锡珠不易弄掉。 海绵清洗时若无水， 烙铁会熔化海绵，诱发焊锡不良. 海绵浸湿的方法： 1. 泡在水里清洗 2. 轻轻挤压海绵，可挤出34 滴水珠为宜 3. 2小时清洗一次海绵. 每次在焊接开始前都要清洗烙铁头 烙铁头在空气中暴露时，烙铁头表面被氧化形成氧化层 表面的氧化物与锡珠没有亲合性，焊锡时焊锡强度弱. 海绵孔及边都可以清 洗烙铁头 要轻轻的均匀的擦动 海绵面上不要被清洗 的异物覆盖, 否则异物会再次粘在 烙铁头上 碰击时不会把锡珠弄掉 反而会把烙铁头碰坏 7、烙铁头的保养 焊锡作业结束后烙铁头必须预热. 电源Off 电源Off 焊锡作业结束后烙铁头必须均匀留 有余锡这样锡会承担一部分热并且 保证烙铁头不被空气氧化对延长烙 铁寿命有好处. 不留余锡而把电源关掉时，温度慢 慢下降，会发生热氧化减少烙铁寿 命 防止烙铁头氧化，与锡保持亲合性 可以方便作业并且延长烙铁寿命。 三、焊接工艺及要求 工艺：使各种原材料、半成品加工成为产品的方法和 过程 手工焊接适合于产品试制、电子产品的小批量生产 、电子产品的调试与维修以及某些不适合自动焊接的 场合。 手工焊接的要点是： 保证正确的焊接姿势 熟练掌握焊接的基本操作步骤 掌握手工焊接的基本要领 1、手工焊锡方法 手焊锡作业方法原则：不遵守以下原则会发生焊锡 不良。 开始学5步骤法，熟练后3步骤法自然就会了 准备 接触烙铁头 放置锡丝 取回锡丝 取回烙铁头 确认焊锡位置 同时准备焊锡 轻握烙铁 使烙铁头与母材及引脚 同时大面积加热 按正确的角度将锡丝放 在母材及烙铁之间，不 要放在烙铁上面 确认焊锡量后按正确 的角度正确方向取回 锡丝 要注意取回烙铁的速度 和方向 必须确认焊锡扩散状态 45o 30o 30o 准备 放烙铁头 放锡丝 （同时） 取回锡丝 取回烙铁头 （同时） 30o 45o 30o 手工焊锡 5步骤法 手工焊锡3步骤法 3±1 秒 2.手工焊锡的 5 个知识点 1. 加热的方法: 最适合的温度加热（根据焊接的器件） 烙铁头接触的方法(同时，大面积) 2. 焊锡丝供应的时间: 加热后 12秒 焊锡部位大小判断 3. 焊锡供应量的判断: 焊锡部位大小不同 锡量特别判断 4. 加热终止的时间: 焊锡扩散状态确认判断 5. 焊锡是一次性结束 3、焊点合格的标准 1、焊点有足够的机械强度：为保证被焊件在受到振动或冲 击时不至脱落、松动，因此要求焊点要有足够的机械强度。 2、焊接可靠，保证导电性能：焊点应具有良好的导电性能 ，必须要焊接可靠，防止出现虚焊。 3、焊点表面整齐、美观：焊点的外观应光滑、圆润、清洁 、均匀、对称、整齐、美观、充满整个焊盘并与焊盘大小比 例合适。 满足上述三个条件的焊点，才算是合格的焊点。 4. 错误的焊锡方法 烙铁头不清洗就使用锡丝放到烙铁头前面 锡丝直接接触烙铁头 (FIUX扩散) 烙铁头上有余锡 （诱发焊锡不良） 刮动烙铁头 (铜箔断线 Short) 烙铁头连续不断的取、放 （受热不均） 5、 一般器件焊锡方法 必须将焊盘和被焊器件的焊接端同时加热 焊盘和被焊器件的焊接端要同时大面积受热 注意烙铁头和焊锡投入及取出角度 PCBPCBPCB (×)()()(×) PCBPCBPCBPCB 只有被焊端 加热 只有焊盘加热被焊端与焊盘一起加热 (×) 铜箔加热 引脚少锡 (×) 引脚加热 铜箔少锡 (×) 烙铁垂直方向 提升 (×) 修正追加焊锡 热量不足 PCB PCB 加热方法,加热时间,焊锡投入方法不好，引脚脏污染，会发生不良 铜箔铜箔 铜箔 PCB (×) 烙铁水平方向 提升 PCB () 良好的焊锡 铜箔 铜箔铜箔铜箔铜箔 铜箔 铜箔铜箔铜箔 铜箔铜箔 铜箔铜箔铜箔铜箔 铜箔 铜箔 铜箔铜箔 (×) 先抽出烙铁 6、 薄片类器件焊接方法 薄的器件应在焊盘上焊锡. 薄片类器件不能受热，所以烙铁不能直接接触 而应在焊盘上加热，避免发生破损、裂纹 铜箔 PCB Chip PCB Chip () (×) PCB Chip (×) 直接接触引脚时热气传 到对面使受热不均，造 成电极部均裂 裂纹 热移动 裂纹 力移动 力移动时，锡 量少的部位被 锡量多的部位 拉动产生裂纹 良好的焊 锡 PCBPCBPCB 铜箔 铜箔铜箔铜箔铜箔铜箔 铜箔铜箔 铜箔铜箔 铜箔 7、 (IC) 类器件焊锡方法(1) IC 类器件有连续的端子，焊锡时是烙铁头拉动焊锡. IC 种类（SOP,QFP)由于焊锡间距太小，所以要使用拉动焊锡的方法进行焊接。 1阶段: IC焊锡开始时要对角线定位. IC不加焊锡定位点不可以焊锡 (不然会偏位) 2阶段: 拉动焊锡 烙铁头是刀尖形 (必要时加少量FIUX) 注意:要注意周围有碰撞的部位 加焊锡 拉动焊锡. 烙铁头 铜箔 PCB 烙铁头拉力 IC端子拉力时 IC端子与烙头拉力的结果是SHORT发生 :烙铁头拉动方 向 IC端子拉力烙头拉力时 就不会发生SHORT 有其他引脚时要“L”性取回 虚拟端子(Dummy Land):在最合适位置假想一个虚拟的端子就 不容易发生SHORT现象 焊点的常见缺陷有虚焊、拉尖、桥接、球 焊、印制电路板铜箔起翘、焊盘脱落、导 线焊接不当等。 造成焊点缺陷的原因很多，在材料（焊料 与焊剂）和工具（烙铁、夹具）一定的情 况下，采用什么样的焊接方法，以及操作 者是否有责任心就起决定性的因素了。 8、常见的不良类型 焊接中常见的不良现象： 虚焊（假焊） 指焊接时焊点内部没有形成金属合金的现象。 造成虚焊的主要原因是：焊接面氧化或有杂质，焊锡质 量差，焊剂性能不好或用量不当，焊接温度掌握不当，焊 接结束但焊锡尚未凝固时焊接元件移动等。 虚焊造成的后果：信号时有时无，噪声增加，电路工作 不正常等“软故障”。 焊点的常见缺陷及原因分析（一）焊点的常见缺陷及原因分析（一） 焊点的常见缺陷及原因分析（二） 拉尖 拉尖是指焊点表面有尖角、毛刺的现象。 造成拉尖的主要原因是：烙铁头离开焊点的方向不 对、电烙铁离开焊点太慢、焊料质量不好、焊料中 杂质太多、焊接时的温度过低等。 拉尖造成的后果：外观不佳、易造成桥接现象；对 于高压电路，有时会出现尖端放电的现象。 焊点的常见缺陷及原因分析（三） 桥接 桥接是指焊锡将电路之间不应连接的地方误焊 接起来的现象。 造成桥接的主要原因是：焊锡用量过多、电烙 铁使用不当、温度过高或过低等。 桥接造成的后果：导致产品出现电气短路、有 可能使相关电路的元器件损坏。 焊点的常见缺陷及原因分析（四） 球焊 是指焊点形状象球形、与印制板只有少量 连接的现象。 球焊的主要原因：印制板面有氧化物或杂 质造成的。 球焊造成的后果：由于被焊部件只有少量 连接，因而其机械强度差，略微振动就会 使连接点脱落，造成虚焊或断路故障。 焊点的常见缺陷及原因分析（五） 印制板铜箔起翘、焊盘脱落 主要原因：焊接时间过长、温度过高、反 复焊接造成的；或在拆焊时，焊料没有完 全熔化就拔取元器件造成的。 后果：使电路出现断路、或元器件无法安 装的情况，甚至整个印制板损坏。 焊点的常见缺陷及原因分析（六） 导线焊接不当 (a)(a)芯线过长芯线过长 (b) (b) 焊料浸过导线外皮焊料浸过导线外皮 (c) (c) 外皮烧焦外皮烧焦 (d) (d) 摔线摔线 (e) (e) 芯线散开芯线散开 图图 导线的焊接缺陷导线的焊接缺陷 9、整体焊接的注意事项： 一般焊接的顺序是：先小后大、先轻后重、先里后外、 先低后高、先普通后特殊的次序焊装。即先焊分立元 件，后焊集成块。对外联线要最后焊接。 （1）电烙铁，一般应选内热式2035W恒温230的烙铁 ，但温度不要超过300的为宜。接地线应保证接触良 好。 （2）焊接时间在保证润湿的前提下，尽可能短，一般不 超过3秒。 （3）耐热性差的元器件应使用工具辅助散热。如微型开 关、CMOS集成电路、瓷片电容，发光二极管，中周等 元件，焊接前一定要处理好焊点，施焊时注意控制加 热时间，焊接一定要快。还要适当采用辅助散热措施 ，以避免过热失效。 （4）焊接时不要用烙铁头摩擦焊盘。 （5）集成电路若不使用插座，直接焊到印制板上、安全焊 接顺序为：地端输出端电源端输入端。 （6）焊接时应防止邻近元器件、印制板等受到过热影响， 对热敏元器件要采取必要的散热措施。 （7）焊接时绝缘材料不不允许出现烫伤、烧焦、变形、裂 痕等现象。 （8）在焊料冷却和凝固前，被焊部位必须可靠固定，可采 用散热措施以加快冷却。 （9）焊接完毕，必须及时对板面进行彻底清洁（必要时进 行清洗），去除残留的焊剂、油污和灰尘等赃物。 四、焊接后的检验方法 1、焊点检验要求 电气接触良好：良好的焊点应该具有可靠的电气连接性 能，不允许出现虚焊、桥接等现象。 机械强度可靠：保证使用过程中，不会因正常的振动 而导致焊点脱落。 外形美观：一个良好的焊点应该是明亮、清洁、平滑， 焊锡量适中并呈裙状拉开，焊锡与被焊件之间没有明显的 分界，这样的焊点才是合格、美观的。 (a)(a)插焊插焊 (b)(b)弯焊弯焊 (c)(c)绕焊绕焊 (d)(d)搭焊搭焊 四、焊接后的检验方法 2、 目视检查：就是从外观上检查焊接质量是否合 格，有条件的情况下，建议用310倍放大镜进行 目检，目视检查的主要内容有： （1）是否有错焊、漏焊、虚焊。 （2）有没有连焊、焊点是否有拉尖现象。 （3）焊盘有没有脱落、焊点有没有裂纹。 （4）焊点外形润湿是否良好，焊点表面是不是光亮 、圆润。 （5）焊点周围是否有残留的焊剂。 （6）焊接部位有无热损伤和机械损伤现象。 四、焊接后的检验方法 3、手触检查：在外观检查中发现有可疑现象 时，采用手触检查。主要是用手指触摸元 器件有无松动、焊接不牢的现象，用镊子 轻轻拨动焊接部或夹住元器件引线，轻轻 拉动观察有无松动现象。 4、上电检测 ，通过万用表、示波器、信号 发生器等仪器对板子的功能特性进行检测 。 焊点缺陷产生的原因 （1）桥接：桥接是指焊锡将相邻的印制导线连接起来。时 间过长、焊锡温度过高、烙铁撤离角度不当造成的。 （2）拉尖：焊点出现尖端或毛刺。原因是焊料过多、助焊 剂少、加热时间过长、焊接时间过长、烙铁撤离角度不当 。 （3）虚焊：焊锡与元器件引线或与铜箔之间有明显黑色界 线，焊锡向界线凹陷。原因是印制板和元器件引线未清洁 好、助焊剂质量差、加热不够充分、焊料中杂质过多。 （4）松香焊：焊缝中还将夹有松香渣。主要是焊剂过多或 已失效、焊剂未充分挥发作用、焊接时间不够、加热不足 、表面氧化膜未去除。 焊点缺陷产生的原因 （5）铜箔翘起或剥离：铜箔从印制电路板上翘起， 甚至脱落。主要原因是焊接温度过高，焊接时间 过长、焊盘上金属镀层不良。 （6）不对称：焊锡末流满焊盘。主要是焊料流动性 差、助焊剂不足或质量差、加热不足。 （7）汽泡和针孔：引线根部有喷火式焊料隆起，内 部藏有空洞，目测或低倍放大镜可见有孔。主要 是引线与焊盘孔间隙大、引线浸润性不良、焊接 时间长，孔内空气膨胀。 （8）焊料过多：焊料面呈凸形。主要是焊料撤离过 迟。 焊点缺陷产生的原因 （9）焊料过少：焊接面积小于焊盘的80，焊料未形成平 滑的过渡面。主要是焊锡流动性差或焊丝撤离过早、助焊 剂不足、焊接时间太短。 （10）过热：焊点发白，无金属光泽，表面较粗糙，呈霜斑 或颗粒状。主要是烙铁功率过大，加热时间过长、焊接温 度过高过热。 （11）松动：外观粗糙，似豆腐渣一般，且焊角不匀称， 导线或元器件引线可移动。主要是焊锡未凝固前引线移动 造成空隙、引线未处理好（浸润差或不浸润）。 （12）焊锡从过孔流出：焊锡从过孔流出。主要原因是过孔 太大、引线过细、焊料过多、加热时间过长、焊接温过高 过热。 好的焊点才会有好的品质 好的焊点才会有好的可靠度 正确的焊接方法能够省时还可 防止空气污染、增进品质、 降低成本 品质是制造出来的， 不是检验出来的！