锡焊属于钎焊中的软钎焊,钎料熔点低于450℃,习惯把钎料称为焊料。本文介绍了手工锡焊工艺的基本常识手工焊锡工艺 - 深圳市烽镭光电科技有限公司

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1.手工焊锡简介


1.1 锡焊的定义

焊接是一种化学过程,焊锡丝的锡在助焊剂和烙铁加热条件下与零件脚的铜合金发生反应,生成了一种新的金属氧化物,如果焊接的时间不够充分,或者温度过低,则发生的是一种不完全的反应,(通常指的假焊,虚焊) ,锡焊属于钎焊中的软钎焊,钎料熔点低于450℃,习惯把钎料称为焊料,采用铅锡焊料进行焊接称为铅锡焊。

1.2 锡焊的特征

1.2.1 焊料熔点低于焊件。

1.2.2 焊接时将焊件与焊料共同加热到焊接温度,焊料熔化而焊件不熔化。

1.2.3 连接的形式是由熔化的焊料润湿焊件的焊接面产生冶金、化学反应形成结合层而实现的。

  1.3 锡焊的分类

焊接分为自动焊接和人工焊接两种;

  • 自动焊接:英文缩写DIP,又称为波峰焊;
  • 人工焊接:分为人工手动焊接和浸焊;

  • 4. 焊接技法

    4.1 五步法焊接(适用于直插件的单点焊接),又称“点焊法”。


     
           

        ①焊接准备------②加热焊件---③熔锡润湿--④撤离焊锡---⑤停止加热

    4.1.1.准备焊接:
    4.1.1.1 清洁烙铁头:使烙铁头部保持干净(烙铁头前  端因助焊剂污染,易引起焦黑残渣,妨碍烙铁头前端的热传导),确保烙铁头可以上锡;
    4.1.1.2 清洁海绵:每天使用前清洁剂将海绵清洗干净,沾在海棉上的焊锡附着在烙铁头上,会导致助焊剂不足,同时海棉上的残渣也会造成二次污染烙铁头。
    4.1.1.3 烙铁头的温度超过松香溶解温度后插入松香, 使其表面涂覆一薄层松香,然后才开始进行正常焊接。


    1.4 焊锡原理

     1.4.1 扩散原理

    金属之间的扩散不是任何情况下都会发生,而是有条件的。其基本条件是:

  • 距离,两块金属必须接近到足够小的距离。
  • 温度,只有在一定温度下金属分子才具有动能,使得扩散得以进行,理论上说,到“绝对零度”时便没有扩散的可能。实际上在常温下扩散进行是非常缓慢的。

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    1.4.2 润湿现象

    润湿是发生在固体表面和液体之间的一种物理现象。如果液体能在固体表面漫流开,我们就说这种液体能润湿该固体表面。例:


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    水不能润湿荷叶

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    水能润湿玻璃

    4.1.2.加热焊件:烙铁头放在被焊金属的连接点,焊件通过与烙铁头接触获得焊接所需要的温度。注意:要保持烙铁加热焊件各部分,例如印制板上引线和焊盘都使之受热;要注意让烙铁头的扁平部分(较大部分)接触热容量较大的焊件,烙铁头的侧面或边缘部分接触热容量较小的焊件,以保持焊件均匀受热。
    4.1.2.1 接触位置:烙铁头应同时接触需要互相连接的两个焊件,烙铁头一般倾斜45度,应该避免只与一个焊件接触或接触面积太小的现象。
    4.1.2.2 接触压力:烙铁头与焊件接触时应施以适当压力,以对焊件表面不造成损伤为原则。


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    正确位置

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    错误(远离焊件)

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    错误(远离焊盘)

    4.1.3.熔锡润湿:当焊件加热到能熔化焊料的温度,将锡丝放在烙铁头对侧处,,焊料开始熔化并润湿焊点。
    4.1.3.1 送锡时机:原则上是焊件温度达到焊锡溶解温度时立即送上焊锡丝;
    4.1.3.2 供给位置:焊锡丝应接触在烙铁头的对侧。因为熔 融的焊锡具有向温度高方向流动的特性,在对侧加锡,它会很快流向烙铁头接触的部位,可保证焊点四周均匀布满焊锡。若供给的焊锡丝直接接触烙铁头,焊锡丝很快熔化覆盖在焊接处,如工件其它部位未达到焊接温度,易形成虚焊点。
    4.1.3.3 供给数量:确保润湿角在15~45º,焊点圆滑且能看清工件的轮角。


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    正确加锡位置

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    错误(先加锡于烙铁嘴)

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    错误(锡丝不应加于烙铁嘴)


    液体和固体交界处形成一定的角度,这个角称润湿角,θ角从 0°到 180°, θ角越小,润湿越充分一般质量合格的铅锡焊料和铜之间润湿角可达 20°,实际应用中一般以 45°为焊接质量的检验标准   


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    1.4.3 结合层

    焊料润湿焊件的过程中,符合金属扩散的条件,所以焊料和焊件的界面有扩散现象发生。这种扩散的结果,使得焊料和焊件界面上形成一种新的金属合金层,我们称之为结合层,结合层的成分既不同于焊料又不同于焊件,而是一种既有化学作用(生成金属化合物,例如Cu6Sn5、 Cu3Sn 、 Cu31Sn8等),又有冶金作用(形成合金固溶体)的特殊层。 理想的结合层厚度是1.2 ~3.5µm,强度最高,导电性能好。结合层小于1.2µm ,实际上是一种半附着性结合,强度很低;而大于6µm 则使组织粗化,产生脆性,降低强度。   

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    4.1.4.撤离焊锡:当熔化一定量的焊锡后将焊锡丝移开。
    4.1.4.1脱落时机:焊锡已经充分润湿焊接部位,而焊剂尚未完全挥发,形成光亮的焊点时,立即脱离,若焊点表面沙哑无光泽而粗糙,说明撤离时间晚了。
    4.1.4.2 脱离动作: 一般沿焊点的切线方向拉出或沿引线的轴向拉出,即将脱离时又快速的向回带一下,然后快速脱离,以免焊点表面拉出毛刺;

    4.1.5.停止加热: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 °方向。

     


    2.焊接工具和材料

    2.1 烙铁

    2.1.1 烙铁分类

    按功率来分一般可分为:100W,60W,45W,40W,30W,20W等6种;功率的大小决定了烙铁发热(温度)的大小,因此选用不同温度的烙铁,首先要考虑其功率(瓦数)是否合适;

    按发热的方式来分一般分为:外热式,内热式。内热式特点是发热(温度上升) 比较快,而外热式烙铁发热(温度上升)较慢;

    按烙铁的温度是否恒定来分一般分为:恒温烙铁、调温烙贴、普通烙铁;恒温烙铁一般用于对温度影响敏感的元器件, 普通烙铁、调温烙铁用于一般元件的焊接;


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    恒温烙铁

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    调温烙铁

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    普通烙铁

    2.焊接工具和材料

    2.1 烙铁

    2.1.1 烙铁分类

    2.1.2 烙铁的选用

    基本原则: 应综合考虑零件脚的直径,焊盘的大小,元器件对温度的要求来选用
    合适的烙铁。

  • 低温烙铁通常为30W﹑40W﹑60W等主要用于普通焊接。
  • 高温烙铁通常指60W或60W以上烙铁,主要用于大面积焊接,例如:电源线的焊接等。
  • 恒温烙铁又可分为恒温烙铁和温控烙铁(温控烙铁可以调节温度)温控烙铁主要用于IC或多脚密集组件的焊接,恒温烙铁则主要用于CHIP组件的焊接。
  • 2.1.3 烙铁的握法

    为了人体安全一般烙铁离开鼻子的距离 通常以30cm为宜。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。 < /li>
  • 正握法:适合于中等功率烙铁或带弯头电烙铁的操作。 < /li>
  • 握笔法:一般在工作台上焊印制板等焊件时,多采用握笔法。 < /li>

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    反握法

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    正握法

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    握笔法


  • 2.1.3 烙铁温度的识别

    通常根据助焊剂的发烟状态用目测法判断烙铁头的温度:在烙铁头上熔化一点松香芯焊料,温度低时,发烟量小,持续时间长;温度高时,烟气量大,消散快;在中等发烟状态,约6~8秒消散时,温度约为300℃,这时是焊接的合适温度。

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          温度偏低                温度适中                温度偏高


    3.决定焊接质量的要素

    3.1 PCB焊盘的上锡难易程度;
    3.2 烙铁的温度是否合适;
    3.3 烙铁头的大小以及形状;
    3.4 焊接的方法及程度把握(五步法或三步法);
    3.5 锡线本身的质量;
    3.6 助焊剂比例。