制造電子產(chǎn)品的常用材料和工具介紹

1、制造電子產(chǎn)品的常用材料和工具介紹2.3 焊接材料 1. 焊 料 2. 助 焊 劑 3. 膏狀焊料 4. 無鉛焊料2.4 焊接工具 教學(xué)目標(biāo)1掌握鉛錫焊料的基本成分、基本性 能和使用注意事項(xiàng);2掌握助焊劑的作用;3掌握幾種常用電烙鐵的構(gòu)造、性能和使用。 定義：在焊接時(shí)，凡是用來使兩種或兩種以上金屬連接成為一個(gè)整體的金屬或合金被稱為焊料。 分類：按成分錫鉛焊料、銀焊料及銅焊料； 按熔點(diǎn)軟焊料（熔點(diǎn)在450以下和 硬焊料（熔點(diǎn)高于450）。 在電子設(shè)備裝聯(lián)中常用的焊接材料是錫鉛系焊料.2.3.1 焊 料 錫（Sn）是一種質(zhì)軟低熔點(diǎn)的金屬，熔點(diǎn)為232，純錫較貴，質(zhì)脆而機(jī)械性能差；在常溫下，錫的抗氧化

2、性強(qiáng)。錫容易同多數(shù)金屬形成金屬化合物。 鉛（Pb）是一種淺青白色的軟金屬，熔點(diǎn)為327，機(jī)械性能也很差。鉛的塑性好，有較高的抗氧化性和抗腐蝕性。鉛屬于對(duì)人體有害的重金屬。（1） 鉛錫合金 鉛錫焊料具有一系列鉛和錫所不具備的優(yōu)點(diǎn)： 熔點(diǎn)低，低于鉛和錫的熔點(diǎn)，有利于焊接； 機(jī)械強(qiáng)度高，合金的各種機(jī)械強(qiáng)度均優(yōu)于純錫和鉛； 表面張力小、粘度下降，增大了液態(tài)流動(dòng)性，有利于在焊接時(shí)形成可靠接頭； 抗氧化性好，鉛的抗氧化性優(yōu)點(diǎn)在合金中繼續(xù)保持，使焊料在熔化時(shí)減少氧化量。（2） 鉛錫合金狀態(tài)圖 共晶點(diǎn)（3） 共晶焊錫 上圖中在共晶點(diǎn)所對(duì)于的對(duì)應(yīng)合金成分為Pb-37、Sn-63的鉛錫合金稱為共晶焊錫。它的熔點(diǎn)最

3、低，只有183，是鉛錫焊料中性能最好的一種。處在共晶點(diǎn)附近的焊料的抗拉強(qiáng)度及剪切強(qiáng)度為最高，分別為2及3.47 kg/mm2 左右。 常用焊錫：一般鉛錫焊料的成分及用途表1表2電子產(chǎn)品生產(chǎn)常用的低溫焊錫 2.3.2 助焊劑 （1） 助焊劑的作用 去除氧化膜（熔解被焊母材表面的氧化膜）防止氧化 （防止被焊母材的再氧化）減小表面張力（降低熔融焊料的表面張力）使焊點(diǎn)美觀 （2） 助焊劑的分類： 見下表定義：助焊劑是一種促進(jìn)焊接的化學(xué)物質(zhì)，在錫焊中，它是一種不可缺少的輔助材料，其作用是極為重要的。助焊劑的分類及主要成分 無機(jī)焊劑的活性最強(qiáng) ，能除去金屬表面的氧化膜 ，但同時(shí)有強(qiáng)腐蝕作用，一般不能在焊接

4、電子產(chǎn)品中使用。 有機(jī)焊劑的活性次于氯化物，有較好的助焊作用，但是也有一定腐蝕性，殘?jiān)灰浊謇恚覔]發(fā)物對(duì)操作者有害。 說明：松香焊劑主要成分是松香，松香加熱到70以上時(shí)開始呈液態(tài)，此時(shí)有一定的化學(xué)活性，呈現(xiàn)較弱的酸性，可與金屬表面的氧化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)； 冷卻后松香又變成穩(wěn)定的固體，無腐蝕性，絕緣性強(qiáng)。P106 免清洗助焊劑（免腐蝕、低殘留物）按照以下重量百分比含量，由包含以下組分組成：丁二酸，己二酸，蘋果酸，烷基酚聚氧乙烯醚，松香甲基脂，氫化改性松香，松油醇3-5，異丙醇，無水乙醇余量。2.3.3 膏狀焊料 用再流焊設(shè)備焊接SMT電路板要使用膏狀焊料。膏狀焊料俗稱焊膏，焊錫膏由焊粉和糊狀助焊

5、劑組成。 錫膏（1） 焊粉和助焊劑 焊粉 焊粉是合金粉末，是焊膏的主要成分。焊粉是把合金材料在惰性氣體（如氬氣）中用噴吹法或高速離心法生產(chǎn)的，并儲(chǔ)存在氮?dú)庵斜苊庋趸?焊粉的合金組成、顆粒形狀和尺寸對(duì)焊膏的特性和焊接的質(zhì)量（焊點(diǎn)的潤濕、高度和可靠性）產(chǎn)生關(guān)鍵性的影響。 理想的焊粉應(yīng)該是粒度一致的球狀顆粒，國內(nèi)外銷售的焊粉的粒度有150目、200目、250目、350目和400目等的數(shù)種。 注：粒度用來描述顆粒狀物質(zhì)的粗細(xì)程度，原指篩網(wǎng)在每1英寸長度上有多少個(gè)篩孔（目數(shù)），目數(shù)越多，篩孔就越小，能通過的顆粒就越細(xì)小 。常用焊粉的金屬成分對(duì)溫度特性及焊膏用途的影響表1表2常用焊粉的金屬成分對(duì)溫度特性

6、及焊膏用途的影響 助焊劑 助焊劑重量百分含量一般占焊膏的815%，其主要成分有樹脂（光敏膠）、活性劑和穩(wěn)定劑等。助焊劑的化學(xué)活性可分為3個(gè)等級(jí)：非活性（R,松香助焊劑-Rosin flux ）、中等活性（RMA，Middle Activated）和全活性（RA，Activated）。 焊膏中助焊劑的主要成分及其作用（2） 焊膏的組成和技術(shù)要求 焊膏是用合金焊料粉末和觸變性助焊劑均勻混合的乳濁液。 組成：對(duì)焊膏的技術(shù)要求 ： 合金組分盡量達(dá)到共晶溫度特性。 在存儲(chǔ)期間，焊膏的性質(zhì)保持不變，合金焊粉與助焊劑不分層。 焊膏的粘度滿足工藝要求，具有良好的觸變 性。 觸變性，是指膠體物質(zhì)隨外力作用而改變

7、粘度的特性。 焊料中合金焊粉的顆粒均勻，微粉少，助焊劑融熔汽化時(shí)不會(huì)爆裂，保證在再流焊時(shí)潤濕性好，減少焊料球的飛濺。 涂敷焊膏的不同方法對(duì)焊膏粘度的要求 （3） 常用焊錫膏及選擇依據(jù) 市場銷售的焊錫膏品種及適用范圍 最常用的焊膏合金組分是Sn63Pb37和Sn62Pb36Ag2； 焊端或引腳采用鈀金、鈀銀厚膜電極或可焊性差的元器件應(yīng)該選擇含銀焊膏； 印制板焊盤表面是水金鍍層的，不要采用含銀焊膏。（銀可以置換岀金）（4） 焊膏管理與使用的注意事項(xiàng) 焊膏通常應(yīng)該保存在510的低溫環(huán)境下，可以儲(chǔ)存在電冰箱的冷藏室內(nèi)。 （降低活性，延長使壽命） 一般應(yīng)該在使用的前一天從冰箱中取出焊膏。（回溫，恢復(fù)活性

8、） 觀察錫膏，如果表面變硬或有助焊劑析出，必須進(jìn)行特殊處理，否則不能使用。 使用時(shí)取出焊膏后，應(yīng)該蓋好容器蓋，避免 助焊劑揮發(fā)。 涂敷焊膏和貼裝元器件時(shí)，操作者應(yīng)該戴手 套，避免污染電路板。 如涂敷不準(zhǔn)確，必須擦洗掉焊膏再重新涂 敷。擦洗免清洗焊膏不得使用酒精。 印好焊膏的電路板要及時(shí)貼裝元器件，盡量 在4小時(shí)內(nèi)完成再流焊。 免清洗焊膏原則上不允許回收使用。 再流焊的電路板，需要清洗的應(yīng)該在當(dāng)天完 成清洗，防止焊錫膏的殘留物對(duì)電路產(chǎn)生腐 蝕。 其它常用材料 1. 粘合劑 2. SMT所用的粘合劑 3. 電子安裝小配件 1. 粘合劑 (1) 常用粘合劑 (2) 電子工業(yè)專用膠 邦定膠UV紫外光固

9、膠2. SMT所用的粘合劑 (1) SMT 工藝對(duì)粘合劑的要求 對(duì)應(yīng)用于SMT工藝來說，理想的粘合劑應(yīng)該具有下列性能： 化學(xué)成分簡單制造容易； 存放期長不需要冷藏而不易變質(zhì)； 良好的填充性能能填充電路板與元器件之間的間隙； 不導(dǎo)電不會(huì)造成短路； 觸變性好滴下的輪廓良好，不流動(dòng)，不會(huì)因流動(dòng)而污染元器件的焊盤； 無腐蝕不會(huì)腐蝕基板或元器件； 充分的預(yù)固化粘性能靠粘性從貼裝頭上取下元器件； 充分的在固化粘接強(qiáng)度能夠可靠地固定元器件； 化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定與助焊劑和清洗劑不會(huì)發(fā)生反應(yīng)； 可鑒別的顏色適合于視覺檢查。 從加工操作的角度考慮，粘合劑還應(yīng)該符合的要求有： 使用操作方法簡單點(diǎn)滴、注射、絲網(wǎng)印刷等； 容

10、易固化固化溫度低（不超過150180，一般150）、耗能少、時(shí)間短（5s）； 耐高溫在波峰焊的溫度（2505）下不會(huì)融化； 可修正在固化以后，用電烙鐵加熱能再次軟化，容易取下元器件。 目前貼片膠有兩大類： (2) SMT 工藝常用的粘合劑 環(huán)氧樹脂類貼片膠: 這類貼片膠在固化過程中產(chǎn)生的氣體對(duì)人體有害，應(yīng)該安裝排氣系統(tǒng)。 聚丙烯類貼片膠: 這類貼片膠不能在室溫下固化，必須采用適當(dāng)?shù)脑O(shè)備。固化設(shè)備應(yīng)配有通風(fēng)系統(tǒng)，固化溫度約為150，時(shí)間約為數(shù)十秒到幾分鐘。 SMT工藝常用貼片膠 表1 焊接工具 3.4.1 電烙鐵分類及結(jié)構(gòu)3.4.2 烙鐵頭的形狀與修整3.4.3 維修SMT電路板的焊接工具 和半

11、自動(dòng)設(shè)備 3.4.1 電烙鐵分類及結(jié)構(gòu)按加熱方式分類：有直熱式、感應(yīng)式等； 從功能分：有單用式、兩用式、調(diào)溫式、恒溫式等。 按烙鐵功率分類：有20W、30W、500W等； （1） 直熱式電烙鐵 內(nèi)熱式電烙鐵 特點(diǎn)：發(fā)熱快、體積小、重量輕和耗電低 發(fā)熱元件電烙鐵的能量轉(zhuǎn)換部分是發(fā)熱元件，俗稱烙鐵芯。它由鎳鉻發(fā)熱電阻絲纏在云母、陶瓷等耐熱、絕緣材料上構(gòu)成。電子產(chǎn)品生產(chǎn)中最常用的內(nèi)熱式電烙鐵的烙鐵芯，是將鎳鉻電阻絲纏繞在兩層陶瓷管之間，再經(jīng)過燒結(jié)制成的。烙鐵頭存儲(chǔ)、傳遞熱能的烙鐵頭一般都是用紫銅材料制成的。根據(jù)表面電鍍層的不同，烙鐵頭可以分為普通型和長壽型。 普通內(nèi)熱式烙鐵頭的表面通常鍍鋅，鍍層的保

12、護(hù)能力較差。在使用過程中，因?yàn)楦邷匮趸椭竸┑母g，普通烙鐵頭的表面會(huì)產(chǎn)生不沾錫的氧化層，需要經(jīng)常清理和修整。 長壽命電烙鐵，烙鐵頭的壽命比普通烙鐵頭延長數(shù)十倍。長壽命烙鐵頭通常是在紫銅外面滲透或電鍍一層耐高溫、抗氧化的鐵鎳合金，所以這種電烙鐵的使用壽命長，維護(hù)少。 長壽命烙鐵頭與普通烙鐵頭的判斷方法是把烙鐵頭靠近磁鐵，如果兩者之間有吸合磁力，說明烙鐵頭表面滲鍍了鐵鎳，則是長壽命烙鐵頭；反之，則是普通烙鐵頭。手柄 電烙鐵的手柄一般用耐熱塑膠或木料制成。如果設(shè)計(jì)不良，手柄的溫升過高會(huì)影響操作。 接線柱這是發(fā)熱元件同電源線的連接處。必須注意：一般電烙鐵都有三個(gè)接線柱，其中一個(gè)是接金屬外殼的。如果

13、要考慮防靜電問題，接線時(shí)應(yīng)該用三芯線將電烙鐵外殼接保護(hù)零線。外熱式電烙鐵 外熱直立式電烙鐵的規(guī)格按功率分有30W、45W、75W、100W、200W、300W等 （2） 吸錫器和兩用式電烙鐵 吸錫器實(shí)際是一個(gè)小型手動(dòng)空氣泵，壓下吸錫器的壓桿，就排出了吸錫器腔內(nèi)的空氣；釋放吸錫器壓桿的鎖鈕，彈簧推動(dòng)壓桿迅速回到原位，在吸錫器腔內(nèi)形成空氣的負(fù)壓力，就能夠把熔融的焊料吸走。兩用式電烙鐵 一種焊接、拆焊兩用的電烙鐵，又稱吸錫電烙鐵。 （4） 調(diào)溫式電烙鐵 能自動(dòng)溫控或自動(dòng)斷電.溫控電烙鐵烙鐵架清潔海綿烙鐵架基座電線發(fā)熱器指示燈控溫旋鈕校準(zhǔn)旋鈕電源開關(guān)烙鐵頭烙鐵手柄主機(jī)特點(diǎn)：恒溫裝置在烙鐵本體內(nèi)，核心是

14、裝在烙鐵頭上的強(qiáng)磁體傳感器。 恒溫式電烙鐵 ：溫控元件1 強(qiáng)磁體傳感器 特點(diǎn)是恒溫裝置在烙鐵本體內(nèi)，核心是裝在烙鐵頭上的強(qiáng)磁體傳感器。結(jié)構(gòu)如圖所示。強(qiáng)磁體傳感器有一個(gè)特性，能夠在溫度達(dá)到某一點(diǎn)（稱為居里點(diǎn)，因磁體成分而異）時(shí)磁性消失。這一特征正好用來作為磁控開關(guān)來控制加熱元件的通斷，從而控制烙鐵的溫度。 溫控元件2 PTC熱敏電阻 PTC熱敏電阻除用作加熱元件外，同時(shí)還能起到“開關(guān)”的作用，兼有敏感元件、加熱器和開關(guān)三種功能，稱之為“熱敏開關(guān)”。 電流通過元件后引起溫度升高，即發(fā)熱體的溫度上升，當(dāng)超過居里點(diǎn)溫度后，電阻增加，從而限制電流增加， 于是電流的下降導(dǎo)致元件溫度降低，電阻值的減小又使電

15、路電流增加，元件溫度升高，周而復(fù)始，因此具有使溫度保持在特定范圍的功能，又起到開關(guān)作用。 利用這種阻溫特性做成加熱源，作為加熱元件應(yīng)用的有暖風(fēng)器、電烙鐵、烘衣柜、空調(diào)等，還可對(duì)電器起到過熱保護(hù)作用。 （5） 電烙鐵的合理使用 烙鐵頭溫度的高低，可以用熱電偶或表面溫度計(jì)測量，也可以根據(jù)助焊劑的冒煙狀態(tài)粗略地估計(jì)出來。溫度越低，冒煙越小，持續(xù)時(shí)間越長；溫度高則與此相反。當(dāng)然，對(duì)比的前提是在烙鐵頭上滴了等量的助焊劑。 實(shí)際工作中，要根據(jù)情況靈活運(yùn)用電烙鐵。不要以為，烙鐵功率小就不會(huì)燙壞元器件。假如用一個(gè)小功率烙鐵焊接大功率元器件，因?yàn)槔予F的功率較小，烙鐵頭同元器件接觸以后不能提供足夠的熱量，焊點(diǎn)達(dá)不

16、到焊接溫度，不得不延長烙鐵頭的停留時(shí)間。這樣，熱量將傳到整個(gè)器件上，并使管芯溫度可能達(dá)到損壞器件的程度。相反，用較大功率的烙鐵，則能很快使焊點(diǎn)局部達(dá)到焊接溫度，不會(huì)使整個(gè)元器件承受長時(shí)間的高溫，因此不容易損壞元器件。 烙鐵頭的形狀與修整 （1） 烙鐵頭的形狀 過小合適過大選擇合適的烙鐵頭:B型/LB型（圓錐形）應(yīng)用范圍：特點(diǎn)： B型烙鐵頭無方向性，整個(gè)烙鐵頭前端均可進(jìn)行焊接。B型適合一般焊接，無論大小焊點(diǎn)，都可使用B型烙鐵頭。LB型是B型的一種，形狀修長，能在焊點(diǎn)周圍有較高之元件或焊接空間狹窄的焊接環(huán)境中靈活操作。D型/LD型特點(diǎn)：用扁平部份進(jìn)行焊接。適用范圍：適合需要多錫量的焊接，例如焊接面

17、積大、端子粗、焊墊大的焊接環(huán)境。I 型特點(diǎn)：烙鐵頭尖端幼細(xì)。適用范圍：適合精細(xì)之焊接，焊接空間狹小的情況，也可以修正焊接芯片時(shí)產(chǎn)生的錫橋。C 型/CF 型（斜切直柱形）特點(diǎn)：用烙鐵頭前端斜面部份進(jìn)行焊接，適合需要多錫量的焊接。適用范圍：型烙鐵頭應(yīng)用范圍與D型烙鐵頭相似，例如焊接面積大，粗端子，焊墊大的情況適用 。特點(diǎn)：鍍錫層在烙鐵頭的底部。適用范圍：適用于拉焊式；焊接Pin距較大的SOP, QFP。H型常用烙鐵頭的形狀 選擇烙鐵頭的依據(jù)是，應(yīng)使它尖端的接觸面積小于焊接處（焊盤）的面積。烙鐵頭接觸面過大，會(huì)使過量的熱量傳導(dǎo)給焊接部位，損壞元器件。一般說來，烙鐵頭越長、越粗，則溫度越低，需要焊接的

18、時(shí)間越長；反之，烙鐵頭越短、越尖，則溫度越高，焊接的時(shí)間越短。每個(gè)操作者可以根據(jù)自己的習(xí)慣選用烙鐵頭。有經(jīng)驗(yàn)的電子裝配工人手中都準(zhǔn)備有幾個(gè)不同形狀的烙鐵頭，以便根據(jù)焊接對(duì)象的變化和工作的需要隨時(shí)選用。對(duì)于一般科研技術(shù)人員來說，復(fù)合型烙鐵頭能夠適應(yīng)大多數(shù)情況。 （2） 烙鐵頭的修整與鍍錫 將烙鐵頭拿下來，夾到臺(tái)鉗上用粗銼刀修整成自己要求的形狀，然后再用細(xì)銼刀修平，最后用細(xì)砂紙打磨光。修整過的烙鐵頭應(yīng)該立即鍍錫。方法是將烙鐵頭裝好后，在松香水中浸一下；然后接通烙鐵的電源，待烙鐵熱后，在木板上放些松香并放一段焊錫，烙鐵頭沾上錫，在松香中來回磨擦；直到整個(gè)烙鐵頭的修整面均勻鍍上一層焊錫為止。注意: 新的電烙鐵通電以前，一定要先浸松香水，否則烙鐵頭表面會(huì)生成難以鍍錫的氧化層。（3） 電烙鐵的靈活使用 在不太大的范圍內(nèi)，用一把烙鐵可以對(duì)付不同要求的焊接點(diǎn)，關(guān)鍵在于烙鐵頭的靈活選擇。 烙鐵頭與溫度的關(guān)系是： 烙鐵頭越長、越粗，溫度越低；反之則是溫度高了。這里所說的溫度，是指連續(xù)焊接時(shí)烙鐵尖的溫度。 修整多次后變短的烙鐵頭，可在需要高溫烙鐵時(shí)用以代替功率較大的烙鐵。為了熱量集中，可以把它修得細(xì)一些。如果手頭只有一把大功率電烙鐵，但需要焊接細(xì)小的或熱容量小的焊點(diǎn)，可以用