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1、2023/3/19,上海晨兴电子,1,焊接工艺基础交流,2023/3/19,上海晨兴电子,2,一、焊接工具及材料介绍；电烙铁、烙铁头、高温清洁棉、焊锡丝、助焊剂、吸烟仪等二、焊接工艺介绍；锡焊定义、锡焊机理、焊点的可靠性分析、锡焊的工艺要素、焊点质量要求、焊接五步法、焊点的质量检查、常见焊接缺陷及原因分析等。三、具体焊接工艺；焊接PCBFPC工艺,交流内容,2023/3/19,上海晨兴电子,3,1.1 电烙铁：是手工焊接的基本工具。烙铁的种类低温烙铁、高温烙铁和恒温烙铁；A.低温烙铁通常为30W、40W等，用于普通焊接；B.高温烙铁通常为60W或60W以上，主要用于大面积焊接（例如电源线的焊接
2、等）；C.恒温烙铁分为：恒温烙铁和温控烙铁；恒温烙铁：主要用于CHIP（片式元件）元件 的焊接；温控烙铁：主要用于IC或多脚器件的焊接；,一、焊接工具及材料介绍,2023/3/19,上海晨兴电子,4,烙铁功率和温度的关系：15W 280-400；20W 290-410；25W 300-420；30W 310-430；40W 320-440；50W 320-440；60W 340-450；,2023/3/19,上海晨兴电子,5,I 型：烙铁头尖端幼细。应用范围：适合精细之焊接，或焊接空间狭 小之情况，也可以修正焊接芯片时产生之锡桥。B型/LB型：圆锥形。应用范围：适合一般焊接，无论大小之焊点，也
3、可使用B型烙铁头。LB型是B型的一种，形状修长。能在焊点周围有较高身之元件或焊接空间狭窄的焊接环境中灵活操作。,1.2.1 烙铁头形状：,2023/3/19,上海晨兴电子,6,D型/LD型：一字批咀形。应用范围：适合需要多锡量之焊接，例如焊接面积大、粗端子、焊垫大的焊接环境。C型/CF型：斜切圆柱形，用烙铁头前端斜面部 份进行焊接，应用范围：与D型烙铁头相似，适合需要多锡量之焊接。例如焊接面积大，粗端子，焊垫大的情况适用。,2023/3/19,上海晨兴电子,7,K型：使用刀形部份焊接应用范围：竖立式或拉焊式焊接均可，属于多用途烙铁头。适用于SOJ,PLCC,SOP,QFP，电源,接地部份元件，
4、修正锡桥，连接器等焊接。H型：镀锡层在烙铁头底部 应用范围：适用于拉焊式焊接齿距较大的SOP,QFP.,2023/3/19,上海晨兴电子,8,常用器件基本术语：SMC/SMD：片式元件/片式器件；SMA:表面组装器件；CHIP：片式元件，主要为片式电阻、片式 电容、片式电感等 无源元件 DIP：双列直插封装。SIP：单列直插封装；MELF：圆柱形器件；THC：通孔插装元器件；SOP：羽翼形小外形塑料封装；SOJ：J形小外形塑料封装；PLCC：塑封有引线芯片载体；SOT：晶体管；LCCC：无引线陶瓷芯片载体；QFP：四边扁平封装器件；PQFP：带角耳的四边扁平封装器件；BGA：球栅阵列；,202
5、3/3/19,上海晨兴电子,9,1.2.2 烙铁头选择要点：1.大小 a.焊点之大小：跟据焊点之大小选择合适烙铁头能使工作更顺利。烙铁头太小，温度不够。太大，会有大量焊锡溶化，锡量控制困难。b.焊点密集程度：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形成机会。,2023/3/19,上海晨兴电子,10,2.形状 a.焊接元件的种类：不同种类之电子元件，例如电阻，电容，SOJ 芯片，SOP 芯片，需要不同烙铁头之配合以提高工作效率。b.焊点接触之容易程度：如焊点位置被一些较高之电子元件围绕而难于接触，可使用形状较长及幼之烙铁头。c.锡量需要：需要较多锡量，可使用镀锡层表面面积较大之烙铁头
6、。,2023/3/19,上海晨兴电子,11,我司选用电烙铁头有：3.2D（宽度3.2mm）和1.2D（宽度1.2mm）；员工可以根据生产需要进行更换：1.焊接金手指和屏蔽焊点应使用3.2D；2.焊接元器件应使用1.2D。,2023/3/19,上海晨兴电子,12,1.2.3 烙铁头的使用和维护 1.每次烙铁通电后一定要立刻镀锡，否则烙铁头表面会形成难以镀锡的氧化层：打开烙铁电源开关，当烙铁头温度升至能熔锡时，将带松香焊锡丝均匀地涂镀在烙铁头上，使烙铁头刃面全部封上一层锡便可使用。2.在使用电烙铁的过程中，要经常用高温清洁棉擦拭烙铁头，以保持烙铁头能够良好挂锡，并可防止残留助焊剂对烙铁头的腐蚀。3
7、.在焊接时，请勿施压过大，否则会使烙铁头受损变形或损伤焊接器件。只要烙铁头能充份接触焊点，热量就可以传递。4.焊接完毕时，烙铁头上的残留焊锡应该继续保留，以防止再次加热时出现氧化层。,2023/3/19,上海晨兴电子,13,5.保持烙铁头清洁及即时清理氧化物：烙铁头上有黑色氧化物，清理时先把烙铁头温度调到约250C，再用清洁海绵清洁烙铁头，然后再上锡。不断重复动作，直到把氧化物清理为止。6.烙铁不宜长时间通电不使用，这样容易使电烙铁芯加速氧化而烧断，也会使烙铁头因长时间加热而氧化，损坏电烙铁。中休或午餐时应关闭电烙铁。每次更换烙铁，或替换发热器，或替换烙铁头后，应重新校正烙铁的温度。,2023
8、/3/19,上海晨兴电子,14,2023/3/19,上海晨兴电子,15,1.3 高温清洁棉：1.海棉含水理的标准将海棉泡入水中取出后对折握住海棉稍施加力使水不到流出为准。这样才可以使烙铁头得到最好的清洁效果。2.清洁海绵太干：则烙铁头上的残锡不能清洁干净，而且会使烙铁头受损而导致不上锡。3.清洁棉太湿：会使烙烙铁擦拭时温度变化大 第一：会导致烙铁头的使用寿命缩短；第二：会导致温度降低后升温慢，直接影响焊接质量，且时间浪费；4.当我们拿到新海棉时应在边沿剪开一个缺口作用为将烙铁上的残锡刮掉。5.高温清洁棉应及时清洁，保持清洁干净。,2023/3/19,上海晨兴电子,16,1.4 焊锡丝：（分松香
9、型，免清洗型）1其是易熔金属，熔点低于被焊金属的熔点，作用是将被焊物连接在一起。2.管状焊锡丝直径分为0.60.81.01.2等多种；中空部分注入特级松香和少量活化剂；3成分锡丝由锡水铅组成其比重通常为60:40或63:37，另外还会有1-2的助焊剂(主要成会为松香或免清洗助焊剂)。注意沒有助焊剂的锡丝称为死锡助焊剂比重虽小但在生产中若是沒有则不能使用。4.我司选用焊锡丝：成分：63/37;免清洗型（2.0）；直径：0.5mm和0.8mm；,2023/3/19,上海晨兴电子,17,1.5 助焊剂：一般分：有机、无机和树脂三大类；其作用：1.除去被焊件的氧化物或杂质：溶解或剥离；2.降低焊料表面
10、张力：增强焊料流动性和毛细作用；3.防止焊点和焊料在加热时氧化：焊接时形成薄膜，隔离空气；4.我司选用助焊剂：免清洗型；无色透明的液体；不挥发物含量：2.0；焊后绝缘电阻：1.2*1012；配合可重复助焊笔使用。,2023/3/19,上海晨兴电子,18,必须合理使用助焊笔焊接ECM：固定好PCB和FPC后，在屏FPC-ECM和PCB的焊盘上涂抹助焊剂。2.助焊剂的使用量以湿润焊盘为准，不可用力挤压笔身，以免形成流体引起质量隐患。3.助焊剂必须是免清洗型，且比重g/ml：0.8000.01以内（有现场工艺进行管控）。4.助焊笔的摆放：摆放在固定台上：使用时，笔头部偏低；不使用时，笔头部偏高；,2
11、023/3/19,上海晨兴电子,19,1.6 吸烟仪：作用：有效吸除（化学反应）焊接产生有害烟雾；1.每个焊接工位必须配备吸烟仪，将其摆放在合适位置，使焊接时产生的有害烟雾能被其吸收掉。2.必须配备吸烟棉，且应根据吸烟棉清洁度进行更换：当吸烟棉全部发白时须到工程部以旧换新。3.吸烟仪应定期擦拭：每周擦拭，确保其表面清洁。,2023/3/19,上海晨兴电子,20,二、焊接工艺介绍,2.1 什么是锡焊？采用锡铅合金焊料进行焊接的方法，称为铅锡焊，简称锡焊。锡焊的方法：锡焊主要方法有烙铁焊，浸焊，波峰焊，热压焊，回流焊等。,2023/3/19,上海晨兴电子,21,电子焊接是通过熔融的焊料合金与两个被
12、焊接金属表面之间生成金属间合金层（焊缝），从而实现两个被焊接金属之间电气与机械连接的焊接技术。,2023/3/19,上海晨兴电子,22,2.2 锡焊的机理：可由三个过程表述：1.浸润：加热时熔化的焊料和助焊剂活化下，靠毛细管的作用在工件表面扩展；2.扩散：焊接中焊料和工件表面温度较高，其原子相互扩散，在两者界面形成新合金；3.界面层的结晶与凝固：焊接后焊点降温到室温，在焊接处形成由焊接层、合金层和工件金属表面组成的结合结构；,2023/3/19,上海晨兴电子,23,锡焊过程：焊接金属表面、助焊剂、熔融焊料和空气等之间相互作用的复杂过程！,表面清洁,焊件加热,熔锡润湿,扩散结合层,冷却后形成焊点
13、,物理学润湿、黏度、毛细管现象、热传导、扩散、溶解,化学助焊剂分解、氧化、还原、电极电位,冶金学合金、合金 层、金相、老化现象,电学电阻、热电动势,材料力学强度（拉力、剥离疲劳）、应力集中,2023/3/19,上海晨兴电子,24,焊接金属表面（以Cu为例）、助焊剂、熔融焊料之间相互作用,1.助焊剂与母材的反应（1）松香去除氧化膜：松香的主要成分是松香酸，融点为74。170呈活性反应，300以上无活性。松香酸和Cu2O反应生成松香酸铜。松香酸在常温下和300以上不能和Cu2O起反应。（2）溶融盐去除氧化膜：一般采用氯离子Cl-或氟离子F-，使氧化膜生成氯化物或氟化物。（3）母材被溶蚀：活性强的助
14、焊剂容易溶蚀母材。（4）助焊剂中的金属盐与母材进行置换反应。,2023/3/19,上海晨兴电子,25,2.助焊剂与焊料的反应 a.助焊剂中活性剂在加热时能释放出的 HCl，与SnO起还原反应。b.活性剂的活化反应产生激活能，减小界 面张力，提高浸润性。c.焊料氧化，产生锡渣。3.焊料与母材的反应 润湿、扩散、溶解、冶金结合，形成结合层。,2023/3/19,上海晨兴电子,26,2.3 焊点可靠性分析,影响焊点强度的主要因素：1.金属间合金层质量与厚度 2.焊接材料的质量 3.焊料量 4.PCB设计,2023/3/19,上海晨兴电子,27,1.金属间合金层质量与厚度,焊缝(结合层)结构示意图,P
15、b,熔融Sn/Pb焊料侧,Cu焊端表面,Cu,Sn,Cu6Sn5,Cu3Sn,富Pb层,2023/3/19,上海晨兴电子,28,焊料直接与Cu生成的合金层,红色的箭指示的是 Cu3Sn 层,2023/3/19,上海晨兴电子,29,Cu6Sn5与Cu3Sn两种金属间结合层比较,CuCu3SnCu6Sn5富Pb层 Sn/Pb,2023/3/19,上海晨兴电子,30,拉伸力（千lbl/in2）,*4m时，由于金属间合金层太厚，使连接处失去弹性，由于金属间结合层的结构疏松、发脆，也会使强度小。,*厚度为0.5m时抗拉强度最佳；,*0.54m时的抗拉强度可接受；,*0.5m时，由于金属间 合金层太薄，几
16、乎没有强度；,金属间合金层厚度（m）,金属间合金层厚度与抗拉强度关系,金属间合金层厚度与抗拉强度的关系,2023/3/19,上海晨兴电子,31,金属间结合层的质量与厚度与以下因素有关：,1.焊料的合金成份和氧化程度；（要求焊膏合金组分尽量达到共晶或近共晶；含氧量应小于0.5%，最好控制在80ppm以下）2.助焊剂质量；（净化表面，提高浸润性）3.被焊接金属表面的氧化程度；（只有在净化表面，才能发生化学扩散反应）4.焊接温度和焊接时间；,2023/3/19,上海晨兴电子,32,焊点和元件受热的热量随温度和时间增加而增加。金属间结合层的厚度与焊接温度和时间成正比。例如183以上，但没有达到2102
17、30时在Cu和Sn之间的扩散、溶解，不能生成足够的金属间结合层。只有在220 维持2秒钟的条件下才能生成良性结合层。但焊接温度更高时，扩散反应率就加速，就会生成过多恶性金属间结合层。焊点变得脆性而多孔。,焊接热量是温度和时间的函数,2023/3/19,上海晨兴电子,33,（3）与焊料量有关,2023/3/19,上海晨兴电子,34,（4）PCB设计,2023/3/19,上海晨兴电子,35,2.4 锡焊的工艺要素1工件金属应具有良好的可焊性；2工件金属表面应清洁；3正确选用助焊剂。4正确选用焊料。5控制焊接温度和时间。,2023/3/19,上海晨兴电子,36,2.5 焊点的质量要求：1.电气性能良
18、好；2.具有一定的机械强度；3.焊点上的焊料要适当；4.焊点表面应光亮且均匀；5.焊点不应有毛刺、空隙；6.焊点表面必须清洁；,2023/3/19,上海晨兴电子,37,2.6 电烙铁和焊锡丝拿法：电烙铁的握法：握笔式握法，类似于写字时手拿笔一样，右手握电烙铁，左手拿焊锡丝。锡丝的拿法：连续焊丝拿法：即用拇指和四指握住焊锡丝，三指配合拇指和食指把焊锡丝连续的向前送进。,2023/3/19,上海晨兴电子,38,2.7 正确的焊接方法：(五步法),1.准备施焊：准备焊锡丝和烙铁。此时特别强调的是烙铁头部要保持干净。2.加热焊件：将烙铁头接触焊接点，烙铁头与PCB的理想解度為45。首先要保证烙铁加热焊
19、件各部分；其次注意让烙铁头的扁平部分(较大部分)接触热容量较大的焊接，烙铁头的侧面或边缘部分接触热容量较小的焊件，以保证焊件均匀受热。,2023/3/19,上海晨兴电子,39,3.熔化焊料：当焊件加热到能熔化焊料的温度后，将焊丝置于焊点，焊料开始熔化并润湿焊点。切忌勿将焊料直接送到烙铁头上进行熔化，否则易造成虚焊等焊接不良现象。4.移开焊锡丝：当熔化一定量的焊锡后，将焊丝移开。5.移开烙铁：当焊锡完全润湿焊点后移开烙铁，注意移开烙铁的方向应该是大致45度的方向。*每焊点一般需要两三秒钟，有时用三步法概括操作方法，即将上述步骤2-3合为一步，4-5合为一步。,2023/3/19,上海晨兴电子,4
20、0,2.8 焊接质量检查：（目视检查、手触检验、通电测试）目视检查:（借助放大镜、显微镜观察）是否漏焊；焊点的光泽好不好；焊点的焊料量足不足；焊点周围是否有残留的焊剂；有没有连桥、虚焊现象；焊盘有没有脱落；焊点有没有裂痕；焊点是否凹凸不平；焊点是否有拉尖现象；,2023/3/19,上海晨兴电子,41,2.9 常见的焊点缺陷及原因分析：2.9.1 虚焊/假焊：现象是焊锡和被焊金属表面没有真正 形成合金层，表现为仅仅是焊料接触或不完全接触；产生原因：1.被焊金属表面未达到焊料熔化温度，焊料只是直接接触烙铁头被熔化，堆附在焊接面上；2.被焊金属表面氧化严重或存在污染物；3.在焊料与被焊金属间形成一层
21、助焊剂膜及被熔化的氧化物或污染物；（原因：烙铁头移开太早，使它们没有浮到表面。）4.焊料尚未完全凝固，被焊物移动；5.焊料必须放置在焊盘上，严禁直接接触烙铁头被熔化。防止虚焊产出的办法：被焊金属预先搪锡；在焊盘上镀锡或涂助焊剂；掌握好焊接温度和时间；焊接过程中要避免被焊金属件的移动；,2023/3/19,上海晨兴电子,42,2.9.2 连桥：焊料将印制板相邻铜箔连接起来；产生原因：焊料用量过多或烙铁头移开时角度 过小焊料拖尾造成；2.9.3 焊料拉尖：产生原因：焊料太多；移动烙铁时焊料碰到相 邻的器件；焊接时间过长，使焊锡 黏性增加，当烙铁离开焊点时易产 生拉尖现象。2.9.4 铜箔翘起、焊盘
22、脱落：产生原因：焊接温度过高、焊接时间过长造成 的；拆除元器件时，焊料还没有完 全熔化，就急于摇晃、拉动元器件 造成铜箔翘起。,2023/3/19,上海晨兴电子,43,3.1 焊接温度和时间的控制：a.焊接ECM（排线）：32010C，连续焊接两遍；b.焊接元器件引线：30010C，2秒/焊点；（RE、SP、MOTO等）c.焊接连接器插头：32010C，2秒/焊点；d.焊接LED：28010C，2秒/焊点；e.SMT器件：30010C，2秒/焊点；焊接温度设时间应该根据产品和材料的不同，而适当变更，以达到最佳的焊接效果！,2023/3/19,上海晨兴电子,44,3.2 焊接前后的处理：a.PC
23、B或FPC上的焊盘上锡；b.ECM（排线）的浸锡处理；c.助焊剂使用；d.焊接后的清洗或清洁（焊接残留物）；,2023/3/19,上海晨兴电子,45,3.3 焊接背光灯条工艺,1.注意保护副屏和焊盘周边的元器件；2.涂抹焊盘（焊锡或助焊剂）；3.固定灯条：注意对位；4.加热焊盘：灯条焊盘和PCB焊盘；5.熔化焊锡：焊料量适当，且熔化充分；6.撤离焊锡；7.撤离烙铁头：注意残锡的移除；8.撤离固定镊子：冷却后撤离镊子；,2023/3/19,上海晨兴电子,46,3.4 液晶屏焊接工艺,1.固定PCB+FPC:利用定位孔或胶带，焊盘 对位准确；2.保护片保护易受损部分；3.涂抹焊盘（助焊剂）；4.电
24、烙铁头部应轻压在金手指上慢慢移动向 下焊接.焊接时间：2秒/金手指；5.撤离焊锡；6.撤离烙铁头：注意残锡的移除；7.取下半成品；,2023/3/19,上海晨兴电子,47,3.5 液晶屏焊接工艺,焊接时，应保护液晶屏、FPC，使其不受损伤。一定要保护片保护液晶屏，以免损伤。2.焊接前，FPC焊盘可根据需要浸锡；PCB焊盘上必须涂抹助焊剂，以增强可焊性。3.焊接ECM（排线）：32010C，连续焊接两遍；4.严禁用电烙铁用力压ECM的金手指部位，以免损伤金手指。5.严禁在金手指上快速移动电烙铁，应在有焊锡情况下，往返焊接且慢慢向下移动电烙铁。,2023/3/19,上海晨兴电子,48,6.压合/打开固定条时，应轻取轻放，以免其上锡渣伤及人员眼睛或液晶屏。7.焊接后自检：金手指应无断裂，焊接处应无毛刺，拉尖，连桥或虚焊等不良现象。8.焊接人员应每小节（每两小时），对焊接工装进行清洁处理，以保持焊接工装的整洁。9.无焊接工装工序的桌面上应放有一块垫板或软垫，以保护工作台面的整洁或液晶屏不受损伤。10.在焊接时要严格遵循“五步法”，切忌将焊锡丝直接送到烙铁头上直接融化。,2023/3/19,上海晨兴电子,49,3.6 PCBFPC焊接工艺录像,2023/3/19,上海晨兴电子,50,完,
