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手工焊接工艺技术专题(三)

 昵称47074140 2020-03-03

用湿海绵清洗烙铁头时,如果用水过量,烙铁温度会急速下降,锡渣就不容易落掉;水量不足时,海绵会被烧掉,诱发焊锡不良;水量适合时,烙铁头接触的瞬时,水会沸腾波动,达到清洗的目的。海绵清洗时,泡在水里清洗,轻轻挤压海绵,可挤出34滴水珠为宜,如图11所示。一般2 h清洗一次,有时每天早上用清洁剂将海绵清洗干净。粘在海面上的焊锡附着在烙铁头上,会导致助焊剂不足,同时海绵上残渣也会造成二次污染烙铁头。


电烙铁不宜长时间通电而不用,容易使烙铁芯加速氧化而烧断,缩短其寿命;同时也会使烙铁头因长时间加热而氧化甚至被烧死,可人为用细纹锉刀进行修复,重新涂上助焊剂和焊锡,形成保护层,如图12所示,或直接更换烙铁头。

手工烙铁焊工艺工作现场需配置局部粉尘吸收器(如图13所示)、个人防护罩及辐射控制系统,遵守环境保护相关条约,如ISO14000等。手工焊接前,要做好现场防静电要求(如图14所示),防止静电对元器件造成损伤。

常见元器件手工焊组装工艺
4.1 常见工具与材料选择
手工焊接时,除电烙铁外还需烙铁架、相应烙铁头、热风枪、吸水海绵、助焊剂、药芯焊丝、焊膏、毛刷、铜编织带、放大镜、镊子和清洁器等。拆焊时还需准备热驱动型烙铁嘴、烙铁钳子、烙铁夹子、双加热头、热喷嘴、回流返修站(BGA)、吸锡烙铁、吸锡器、医用针头、真空吸笔和剪钳等。图15和图16为常见组装及焊接用钎料和工具,应用于不同元件及PCB的钎焊工艺中。

烙铁头的选择对成功完成焊接很重要,需易接触焊点:对于表贴元件要保证烙铁头包住元件,所有焊点同时熔化(如图17所示);对于通孔焊点或单焊点注意采用最佳传热效果的烙铁头,如对于大焊点采用短粗的烙铁头(如图18所示)。工作允许的情况下,要求采取烙铁温度最低。一般要求烙铁温度为315 ℃且适当调整,过高的温度不仅容易损坏基板和元器件等材料,还大幅降低烙铁头的使用寿命。选择的烙铁头需可视性好且不易损伤其他结构,烙铁头与焊点保证一定角度改善传热接触面积。为此一般采用细长烙铁头,采用热桥大幅提高热效果(如图19所示)。


烙铁头使用完后,要注意维护与保养。新烙铁第一次使用时须使其吃锡,不但能保护烙铁头不被氧化,而且使烙铁头传热快,吃锡容易,焊接质量也容易得到保证。若烙铁头镀锡部分有黑色氧化物或不平,可先镀上新锡层,再用干净海绵擦净,如此重复清理至清除为止。平时不用烙铁时,要让烙铁嘴上保持有一定量的锡(如图20所示),不能把烙铁嘴在海棉上清洁后存放于烙铁架上。


表面贴装元件/通孔插装元件在生产工艺上都力求实现无损拆焊。若焊接不良需要拆焊时,必须严格按照手工焊工艺要求操作,即从预热/辅助加热、加热熔化焊锡、拆除元件/吸锡及焊盘准备4个方面防范元器件、基板及焊点的热、机械损坏。

4.2 直插式元器件手工组装工艺
直插式元件焊接时,可参考图21所示五步法进行。焊前应观察各个焊点铜箔是否光洁、氧化等,如果有杂物要用毛刷清理干净再进行焊接,如果有氧化物要添加适量助焊剂,以增加可焊性;焊接时要看准焊点,以免线路焊接不良引起短路缺陷;若电烙铁尖上有氧化层,不能用刀刮除,要用湿海绵擦拭干净,并马上镀锡防止再次氧化;如果焊接件是塑料壳不耐热封装,可以在元件本体上涂无水酒精后进行焊接,以防止热损伤;焊接后要认真检查元件焊接状态,焊点成内弧形,整体要圆满、光滑、无针孔、无松香残留、无锡珠及锡渣;如果有引线、引脚,它们露出引脚长度要在1.01.2 mm之间。


4.2.1 接触方式
烙铁头应同时接触到相互连接的2个被焊接件(如焊脚与焊盘),烙铁一般倾斜30°45°,避免与其中一个被焊接件接触。当两个被焊接元件受热面积相差悬殊时,应当调整烙铁倾斜角度,使烙铁与焊接面积大的被焊接件倾斜角减小、接触面增大,热传导能力增强。
4.2.2 接触压力
烙铁头与被焊接件接触式应略施压力,热传导强弱与施加压力大小成正比,但以对被焊接件表面不造成损伤为原则。
4.2.3 焊锡丝供给时间及供给数量
原则上是被焊接件温度达到焊料的融化温度立即送丝;根据被焊接件与焊盘的大小,焊锡盖住焊盘后焊锡高于焊盘直径的1/3即可,焊点成圆锥型。
4.2.4 焊接时间及温度设定
焊接时间为一个点15 s为合适,最大不超过8 s;温度根据实际使用设定。观察烙铁头,当其发紫时,温度设置过高,一般为焊锡熔点加上150 ℃,即通孔焊点烙铁头实际温度为350370 ℃,焊接大元件脚时烙铁温度可提高到380 ℃,否则只能增加烙铁功率来保证热输入。特殊物料,比如LCD连接器用含银锡线,烙铁温度一般控制在290310 ℃即可。
4.3 贴片元器件手工组装焊接工艺
4.3.1 贴片阻容元件组装焊接工艺-电烙铁法
先把电烙铁预热,在一个焊盘上点锡,然后用镊子夹住元件,放置元件的一头在刚才点锡的焊盘上,并确认是否放正了,接着用电烙铁焊接元件一头,再焊接元器件另外一头。对于熟练的操作工,也可以等电烙铁预热后粘一点锡,用镊子夹着贴片阻容元件,轻轻地往融化了的焊焬上碰一下,使元件两个末端粘上一点锡,接着用镊子夹着贴片阻容元件,放在要焊的地方,用电烙铁的尖头分别在元件的两端接触,不要太长时间,锡一旦熔化马上离开。焊接完毕如图22所示,焊点成内弧形,整体要圆满、光滑、无针孔、无松香渍;零件脚外形可见锡的流散性好;焊锡将整个上锡位置及零件包围。如果达不到上述要求,就需进行二次修理:焊锡不够则适当加锡,否则用吸锡带吸锡。

4.3.2 贴片阻容元件组装焊接工艺-热风法
片式阻容元件焊接工具及组装工艺如图23、图24所示,焊接前清理焊点以及焊盘表面的污染。将热风烙铁工作温度调至约427 ℃,安装热风枪至烙铁柄。接着将钎料膏均匀地涂覆在焊盘表面,然后利用夹子把元件放置在焊盘表面,调节空气压力,确定合适的热风速度,直到热风能将0.5 cm外的薄纸烧焦。利用热风枪加热整个元件,保持距离为2.5 cm,待助焊剂熔化并部分挥发后,保持喷嘴和元件距离为0.5 cm,确认元件焊点钎料已经熔化移开烙铁。

4.3.3 QFP组装焊接工艺-电烙铁法
25QFP组装工序,焊接前先在焊盘上涂上助焊剂,用烙铁处理一遍,以免焊盘镀锡不良或被氧化造成不好焊接,芯片则一般不需处理。用镊子小心将QFP芯片放到PCB上,使其与焊盘对准,防止损坏引脚并保证芯片的放置方向正确。把烙铁温度调到315 ℃,用工具向下按住已对准位置的芯片,将烙铁头尖上沾少量焊锡,在两个对角位置的引脚上加少量焊锡,焊接并固定芯片。若采用刮刀型烙铁头则无需预固定对角位置引脚,可一次性进行多引脚焊接。

焊接剩余引脚时,可采用引脚顶部法及脚趾法、点对点定点焊盘法和刮刀烙铁法。元件每一边焊到最后一个引脚时,需假想还有一引脚进行拖焊,可防止连锡或最后一引脚焊锡过多。焊完所有引脚后,需清除助焊剂,将硬毛刷浸上酒精沿引脚方向仔细擦拭,直到焊剂消失为止。

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