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电子元件手工焊接基础及过程概述

时间:2014-05-03 19:59:40 来源:鼎华科技 点击: 3847次

跟着电子元器材的封装更新换代加快,由本来的直插式改为了平贴式,连接排线也由FPC软板进行替代,元器材电阻电容通过了1206,0805,0603,0402后已向0201平贴式,BGA封装后已运用了蓝牙技术,这无一例外的说明了电子展开已朝向小型化、微型化展开,手艺焊接难度也随之增加,在焊接傍边稍有不小心就会危害元器材,或致使焊接不良,所以咱们的一线手艺焊接人员有必要对焊接原理,焊接进程,焊接办法,焊接质量的断定,及电子根底有一定的晓得。

一、焊接原理:
锡焊是一门科学,他的原理是通过加热的烙铁将固态焊锡丝加热熔化,再凭仗于助焊剂的效果,使其流入被焊金属之间,待冷却后构成结实牢靠的焊接点。
当焊料为锡铅合金焊接面为铜时,焊料先对焊接外表发作湿润,伴跟着湿润表象的发作,焊料逐渐向金属铜涣散,在焊料与金属铜的触摸面构成附着层,使两则结实的联系起来。所以焊锡是通过湿润、涣散和冶金联系这三个物理,化学进程来结束的。
1.湿润:湿润进程是指现已熔化了的焊料凭仗毛细管力沿着母材金属外表细微的高低和结晶的空地向邻近漫流,然后在被焊母材外表构成附着层,使焊料与母材金属的原子互相接近,抵达原子引力起效果的距离。

致使潮湿的环境条件:被焊母材的外表有必要是清洁的,不能有氧化物或污染物。
形象比方:把水滴到荷花叶上构成水珠,便是水不能潮湿荷花。把水滴到棉花上,水就渗透到棉花里边去了,便是水能潮湿棉花。
2.分散:伴跟着潮湿的进行,焊料与母材金属原子间的彼此分散表象开端发作。通常原子在晶格点阵中处于热振动状况,一旦温度升高。原子活动加重,使熔化的焊料与母材中的原子彼此跳过触摸面进入对方的晶格点阵,原子的移动速度与数量决议于加热的温度与时刻。(图二所示)。
3. 冶金联系:因为焊料与母材彼此分散,在2种金属之间构成了一个中间层---金属化合物,要取得杰出的焊点,被焊母材与焊料之间有必要构成金属化合物,从而使母材到达结实的冶金联系状况。

二、助焊剂的效果
助焊剂(FLUX)這個字来自拉丁文是"活动"(Flow in Soldering)。助焊剂首要功用为:
1.化学活性(Chemical Activity)
要到达一个好的焊点,被焊物有必要要有一个完全无氧化层的外表,但金属一旦曝露于空气中回生成氧化层,这中氧化层无法用传统溶剂清洁,此刻有必要依靠助焊剂与氧化层起化学效果,当助焊剂铲除氧化层之后,洁净的被焊物外表,才可与焊锡联系。
助焊剂与氧化物的化学放映有几种:
1、彼此化学效果构成第三种物质;
2、氧化物直接被助焊剂剥离;
3、上述两种反响并存。
松香助焊剂去掉氧化层,便是第一种反响,松香首要成份为松香酸(Abietic Acid)和异构双萜酸(Isomeric diterpene acids),当助焊剂加热后与氧化铜反响,构成铜松香(Copper abiet),是呈绿色透明状物质,易溶入未反响的松香内与松香一起被铲除,即便有残留,也不会腐蚀金属外表。
氧化物曝露在氢气中的反响,便是典型的第二种反响,在高温下氢与氧发作反响成水,削减氧化物,这种办法常用在半导体零件的焊接上。
简直所有的有机酸或无机酸都有才能去掉氧化物,但大多数都不能用来焊锡,助焊剂被运用除了去掉氧化物的功用外,还有其他功用,这些功用是焊锡工作时,必不可免思考的。
2.热稳定性(Thermal Stability)
当助焊剂在去掉氧化物反响的一起,有必要还要构成一个保护膜,防止被焊物外表再度氧化,直到触摸焊锡停止。所以助焊剂有必要能接受高温,在焊锡工作的温度下不会分化或蒸发,假如分化则会构成溶剂不溶物,难以用溶剂清洁,W/W级的纯松香在280℃左右会分化,此应格外注意。
3.助焊剂在不一样温度下的活性
好的助焊剂不只是需求热稳定性,在不一样温度下的活性亦应思考。助焊剂的功用便是去掉氧化物,通常在某一温度下效果较佳,例如RA的助焊剂,除非温度到达某一程度,氯离子不会解析出来收拾氧化物,当然此温度有必要在焊锡工作的温度范围内。
当温度过高时,亦可能下降其活性,如松香在超越600℉(315℃)时,简直无任何反响,也能够运用此一特性,将助焊剂活性纯化以防止腐蚀表象,但在应用上要格外注意受热时刻与温度,以确保活性纯化。

三、焊锡丝的组成与布局
咱们运用的有铅SnPb(Sn63%Pb37%)的焊锡丝和无铅SAC(96.5%SN 3.0%AG0.5%CU)的焊锡丝里边是空心的,这个规划是为了存储助焊剂(松香),使在加焊锡的一起能均匀的加上助焊剂。当然就有铅锡丝来说,依据SNPB的成分比率不一样有更多中成份,其首要用处也不一样

四、电烙铁的根本布局
烙铁:(1)手柄、(2)发热丝、(3)烙铁头、(4)电源线、(5)恒温控制器、(6)烙铁头清洁架(图四所示)
电烙铁的效果:用来焊接电子原件、五金线材及其它一些金属物体的工具。

五、手艺焊接进程
1、操作前查看
(1)每天上班前3-5分钟把电烙铁插头插入规则的插座上,查看烙铁是不是发热,如发觉不热,先查看插座是不是插好,如插好,若还不发热,应当即向管理员报告,不能自随意拆开烙铁,更不能用手直触摸摸烙铁头.
(2)现已氧化高低不平的或带钩的烙铁头应更新的:1、能够确保杰出的热传导效果;2、确保被焊接物的质量。假如换上新的烙铁嘴,受热后应将养护漆擦掉,当即加上锡养护。烙铁的清洁要在焊锡工作前施行,假如5分钟以上不运用烙铁,需封闭电源。海绵要清洁洁净不洁净的海绵中含有金属颗粒,或含硫的海绵都会损坏烙铁头。
(3)查看吸锡海绵是不是有水和清洁,若没水,请参加适当的水(适当是指把海绵按到常态的一半厚时有水渗出,具体操作为:湿度需求海绵悉数湿润后,握在手掌心,五指天然合拢即可),海绵要清洁洁净,不洁净的海绵中含有金属颗粒,或含硫的海绵都会损坏烙铁头。
(4)人体与烙铁是不是牢靠接地,人体是不是佩戴静电环。
2、焊接过程
     烙铁焊接的具体操作过程可分为五步,称为五步工程法,要取得杰出的焊接质量有必要严厉的按下图五操作。
按上述过程进行焊接是取得杰出焊点的要害之一。在实践生产中,最简略出现的一种违背操作过程的做法便是烙铁头不是先与被焊件触摸,而是先与焊锡丝触摸,熔化的焊锡滴落在尚末预热的被焊部位,这样很简略发生焊点虚焊,所以烙铁头有必要与被焊件触摸,对被焊件进行预热是防止发生虚焊的重要手法。
3、焊接办法
(1)烙铁头与两被焊件的触摸办法(图六所示)
触摸方位:烙铁头应一起触摸要彼此连接的2个被焊件(如焊脚与焊盘),烙铁通常歪斜45度,应防止只与其中一个被焊件触摸。当两个被焊件热容量悬殊时,应适当调整烙铁歪斜角度,烙铁与焊接面的歪斜角越小,使热容量较大的被焊件与烙铁的触摸面积增大,热传导才能加强。如LCD拉焊时歪斜角在30度左右,焊麦克风、马达、喇叭等歪斜角可在40度左右。两个被焊件能在一样的时刻里到达一样的温度,被视为加热理想状况。
触摸压力:烙铁头与被焊件触摸时应略施压力,热传导强弱与施加压力巨细成正比,但以对被焊件外表不构成损害为原则。
(2)焊丝的供应办法
焊丝的供应应把握3个办法,既供应时刻,方位和数量。
供应时刻:原则上是被焊件升温到达焊料的熔化温度是当即送上焊锡丝。
供应方位:应是在烙铁与被焊件之间并尽量接近焊盘。
供应数量:应看被焊件与焊盘的巨细,焊锡盖住焊盘后焊锡高于焊盘直径的1/3既可。
(3)焊接时刻及温度设置
A、温度由实践运用决议,以焊接一个锡点4秒最为适宜,最大不超越8秒,平常调查烙铁头,当其发紫时分,温度设置过高。
B、通常直插电子料,将烙铁头的实践温度设置为(350~370度);外表贴装物料(SMC)物料,将烙铁头的实践温度设置为(330~350度)
C、格外物料,需要格外设置烙铁温度。FPC,LCD连接器等要用含银锡线,温度通常在290度到310度之间。
D、焊接大的元件脚,温度不要超越380度,但能够增大烙铁功率。
(4)焊接注意事项
A、焊接前应调查各个焊点(铜皮)是不是光亮、氧化等。
B、在焊接物品时,要看准焊接点,避免线路焊接不良致使的短路
4、操作后查看:
(1)用完烙铁后应将烙铁头的余锡在海绵上擦净。
(2)每天下班后有必要将烙铁座上的锡珠、锡渣、尘埃等物铲除洁净,然后把烙铁放在烙铁架上。
(3)将收拾好的电烙铁放在工作台右上角。

六、锡点质量的鉴定:
1、规范的锡点: 
(1)锡点成内弧形
(2)锡点要满意、润滑、无针孔、无松香渍 
(3)要有线脚,并且线脚的长度要在1-1.2MM之间。
(4)零件脚外形可见锡的流散性好。 
(5)锡将整个上锡位及零件脚围住。
2、不规范锡点的断定:
(1)虚焊:看似焊住其实没有焊住,首要有焊盘和引脚脏污或助焊剂和加热时刻不行。
(2)短路:有脚零件在脚与脚之间被剩余的焊锡所连接短路,另一种表象则因检验人员运用镊子、竹签等操作不当而致使脚与脚碰触短路,亦包含剩余锡渣使脚与脚短路
(3)偏位:因为器材在焊前定位禁绝,或在焊接时构成失误致使引脚不在规则的焊盘区域内
(4)少锡:少锡是指锡点太薄,不能将零件铜皮充沛掩盖,影响连接固定效果。
(5)多锡:零件脚完全被锡掩盖,及构成外弧形,使零件外形及焊盘位不能见到,不能确定零件及焊盘是不是上锡杰出.
(6)错件:零件放置的标准或品种与工作规则或BOM、ECN不符者,即为错件。
(7)缺件:应放置零件的方位,因不正常的缘由此发生空缺。
(8)锡球、锡渣:PCB板外表附着剩余的焊锡球、锡渣,会致使细微管脚短路。
(9)极性反向:极性方位正确性与加工需求不一致,即为极性过错。
3、不良焊点可能发生的缘由:
(1)构成锡球,锡不能分布到整个焊盘?
烙铁温度过低,或烙铁头太小;焊盘氧化。
(2)拿开烙铁时分构成锡尖?
烙铁不行温度,助焊剂没熔化,步起效果。烙铁头温度过高,助焊剂挥发掉,焊接时刻太长。
(3)锡外表不润滑,起皱?
烙铁温度过高,焊接时刻过长。
(4)松香分布面积大?烙铁头拿得太平。
(5)锡珠?锡线直接从烙铁头上参加、加锡过多、烙铁头氧化、击打烙铁。
(6)PCB离层?烙铁温度过高,烙铁头碰在板上。
(7)黑色松香?温度过高。

七、总结
    此文是我司手艺焊接手册的摘抄,内容和形式相对简略,首要是为同行业沟通手艺焊接办法和窍门,后续我会收拾更多、更完好的手艺焊接窍门。

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