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1、目 录引言 焊接技术的发展21 锡焊及其特点21.1 锡焊21.2 锡焊的特点32 锡焊的原理3本 章 小 结4第一章 锡焊工具与材料41.1 锡焊工具41.1.1 电烙铁41.1.2. 其它常用工具141.2 焊接材料141.2.1 焊料15第二章 锡焊工艺202.1 锡焊工艺要求及基本条件202.1.1 锡焊工艺要求202.1.2 锡焊基本条件202.2 锡焊工艺过程212.3 焊接质量检验232.3.1 锡焊检查的意义232.3.2 焊接质量的检验内容23第三章 手工锡焊技术253.1 手工焊接基本操作253.2 手工焊接操作步骤263.3 手工锡焊技术要领283.4 焊接质量检验303
2、.4.1 锡焊检查的意义303.4.2 焊接质量的检验内容31第四章 导线焊接324.1 导线焊接过程324.2 导线在典型焊件上的焊接354.3 拆焊37第五章 印制电路板焊接425.1 印制电路板的焊接过程425.2 印制电路板上典型元件的焊接46第六章 工业生产锡焊486.1 浸焊486.2 波峰焊506.3 再流焊52引 言焊接技术的发展由于电子产品不断向微型化发展和绿色环保的要求，使得现代电子焊接技术得到了新的改观，它具有以下几个主要特点： 使用无铅焊料及免清洗技术。 大规模生产中，应用计算机集成制造系统，提高焊接的效率和质量。 采用特种焊接、无铅焊接、无加热焊接等多种焊接方法。焊接
3、是金属加工的主要方法之一，它是将两个或两个以上分离的工件，按一定的形式和位置连接成一个整体的工艺过程。焊接的实质，是利用加热或其它方法，使焊料与被焊金属原子之间互相吸引、互相渗透，依靠原子之间的内聚力使两种金属达到永久、牢固地结合。通常现代焊接技术可分为熔焊、压力焊和钎焊三大类。熔焊是焊接过程中，焊件接头加热至熔化状态(母材熔化)，不加压力就完成焊接的方法，如电弧焊、气焊及等离子焊等。压力焊是焊接过程中，必须对焊件加压力完成焊接的方法，在这一过程中可以加热也可以不加热，如超声波焊、脉冲焊及锻焊等。钎焊是采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将钎料和焊件加热到高于钎料熔点，但低于母材熔点的温度，利用
4、液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法，如火焰钎焊、电阻钎焊及真空钎焊等。根据使用钎料的熔点不同，也可将钎焊分为软钎焊(熔点低于450)和硬钎焊(熔点高于450)两种。软钎焊中的锡焊是电子工业中应用最普遍的焊接技术，在电气工程中占有重要的地位，也是电工、电子实践操作应掌握的技能之一。1 锡焊及其特点1.1 锡焊锡焊就是将焊料、焊件同时加热到最佳焊接温度，然后不同金属表面相互浸润、扩散，最后形成多组织结合层的过程。锡焊中的手工烙铁焊、浸焊、波峰焊、再流焊等在电子装配工业中有着广泛的应用，它主要由焊料和焊件组成。a.焊料 就是钎焊中的钎料，在锡焊中采用的是锡铅合金，熔点比
5、较低，其共晶成分熔点只有183。b.焊件 被施焊的零件通称为焊件，一般在电子工业中常指金属零件。1.2 锡焊的特点a.焊料熔点低于焊件，焊接时将焊件与焊料共同加热到最佳焊接温度，焊料熔化而焊件不熔化，一般加热温度较低，对母材组织和性能影响小，变形小。b.锡焊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，只需要简单的加热工具和材料即可加工，投资少。c.焊点有好的电气性能，适合于金属及半导体等电子材料的连接。d.焊接接头平整光滑，外形美观；焊接过程可逆，易于拆焊。2 锡焊的原理 利用焊锡作为媒介，接合零件与印刷电路板，在接合面形成一层合金层。对于锡焊操作来说最基本的
6、就是润湿、扩散和结合层这三点。 润湿润湿就是焊料对焊件的浸润。熔融焊料在金属表面形成均匀、平滑、连续并附着牢固的焊料层就称为润湿，它是发生在固体表面和液体之间的一种物理现象。只有焊料能润湿焊件，才能进行焊接。金属表面被熔融焊料润湿的特性叫可焊性。 扩散锡焊的本质就是焊料与焊件在其界面上的扩散。正是扩散作用，形成了焊料和焊件之间的牢固结合，实现了焊接。 结合层将表面清洁的焊件与焊料加热到一定温度，焊料熔化并润湿焊件表面，由于焊料和焊件金属彼此扩散，所以在两者交界面形成一种新的金属合金层，这就是我们所说的结合层。结合层的作用就是将焊料和焊件结合成一个整体。本 章 小 结 焊接是金属连接的主要方法。
7、在熔焊、压力焊和钎焊三类焊接技术中，钎焊中的锡焊是电子工业中应用最普遍的焊接技术。 锡焊是由焊料和焊剂组成，其特点有： 对于锡焊操作来说最基本的就是润湿、扩散和结合层这三点。第一章 锡焊工具与材料1.1 锡焊工具用于锡焊的工具较多，最方便的手工锡焊工具是电烙铁。1.1.1 电烙铁电烙铁是必备的焊接工具,它在实验性的焊接操作，数量小的产品焊接和调试维修等方面被广泛的使用。其作用是加热焊接部件，熔化焊料，使焊料和被焊金属连接起来。1. 电烙铁的基本结构电烙铁的种类很多，结构各有不同，但其内部结构都是由发热部分、储热部分和手柄三部分组成。a.发热部分 也叫加热部分或加热器，或者称为能量转换部分，俗称
8、烙铁芯子。这部分的作用是将电能转换成热能。b.储热部分 电烙铁的储热部分就是我们所说的烙铁头，它在得到发热部分传来的热量后，温度逐渐上升，并把热量积蓄起来。通常采用紫铜或铜合金作烙铁头。c.手柄部分 电烙铁的手柄部分是直接同操作人员接触的部分，它应便于操作人员灵活舒适地操作。手柄一般由木料、胶木或耐高温塑料加工而成,通常做成直式和手枪式两种。2.电烙铁的种类由于用途、结构的不同，电烙铁的种类很多。通用的电烙铁按加热方式可分为外加热式和内加热式两大类；如果按发热能力又可分为20W、25W、100W等多种。随着科技的发展，电烙铁技术也不断革新，电烙铁的种类不断增加，出现了满足不同需要的各种新式的电
9、烙铁：除常用的内热式、外热式的电烙铁外，如用于集成MOS电路焊接的储能式电烙铁；用蓄电池供电的碳弧电烙铁；可同时除去焊件氧化膜的超声波电烙铁；具有自动送进焊锡装置的自动电烙铁，还有恒温电烙铁、吸锡电烙铁、微型烙铁、超声波烙铁、半自动送料焊枪等多种类型。a.外热式电烙铁 又叫旁热式电烙铁，如图5-1所示。由烙铁头烙铁心、外壳、手柄、电源线 和插头等部分组成。其烙铁心（也称为加热器）由电阻丝缠绕在绝缘的薄云母圆筒上制成，而烙铁头插入加热器里面，电阻丝通电后产生的热量传送到烙铁头上，使烙铁头温度升高，因此称为外热式电烙铁。外热式电烙铁的特点是结构简单、价格便宜，但热效率低、升温慢、体积较大，而且烙铁
10、的温度不能有效地控制。这种电烙铁主要用于导线、接地线和较大器件的焊接。图5- 1外热式与内热式电烙铁结构示意图电烙铁的规格一般是用电功率表示，常用规格有25W、45W、75W、100W等。功率越大，烙铁头的温度越高。在焊接印制电路板组件时，通常使用功率为25W的电烙铁。烙铁头可以加工成不同的形状，如图5-1所示。凿式和尖锥形烙铁头的角度较大时，热量比较集中，温度下降较慢，适用于焊接一般焊点。当烙铁头的角度较小时，温度下降较快，适用于焊接对温度比较敏感的元器件。斜面烙铁头，由于表面大，传热较快，适用于焊接布线不很拥挤的单面印制板焊盘接点。圆锥形烙铁头适用于焊接高密度的线头、小孔及小而怕热的元器件
11、。 烙铁头插入烙铁心的深度直接影响烙铁头的表面温度，一般焊接体积较大的物体时，烙铁头插得深些，焊接小而薄的物体时可浅些。 使用外热式电烙铁时应注意如下事项：1. 装配时必须用三线的电源插头。一般电烙铁有三个接线柱，其中一个与烙铁壳相通，是接地端；另两个与烙铁心相通，接220V交流电压。电烙铁的外壳与烙铁心是不接通的，如果接错就会造成烙铁外壳带电，人触及烙铁外壳就会触电；若用于焊接，还会损坏电路上的元器件。因此，使用前或更换烙铁心时，必须检查电源线与地线的接头，防止接错。 2. 烙铁头一般用紫铜制作，在温度较高时容易氧化，在使用过程中其端部易被焊料浸蚀而失去原有形状，因此需要及时加以修整。初次使
12、用或经过修整后的烙铁头都必须及时挂锡，以利于提高电烙铁的可焊性和延长使用寿命。目前也有合金烙铁头，使用时切记用锉刀修理。3. 使用过程中不能任意敲击，应轻拿轻放，以免损坏内部发热器件而影响使用寿命。4. 电烙铁在使用一段时间后，应及时将烙铁头取出，去掉氧化物再重新装配使用。这样可以避免烙铁心与烙铁头卡住而不能更换烙铁头。图 烙铁头的形状 b.内热式电烙铁 内热式电烙铁如图5-1所示，常用的规格有20W、30W、50W等。其加热器一般由电阻丝缠绕在密闭的陶瓷管上制成，插在烙铁头里面，被烙铁头包起来，直接对烙铁头加热，因此称为内热式电烙铁。由于芯子装在烙铁头内部，热量能完全传到烙铁头上，发热快，热
13、量利用率高达8590，烙铁头不温度达350左右。一把标称为20W的内热式电烙铁，相当于25W45W外热式电烙铁所产生的温度。内热式电烙铁的特点是体积小、重量轻、发热快、和耗电低等优点，而且得到广泛应用。内热式电烙铁的使用注意事项如外热式电烙铁基本相同。由于其连接杆的管壁厚度只有0.2mm,而且发热元件采用瓷管制成，所以应注意不要敲击，不要用钳子夹连接杆。内热式电烙铁的烙铁头形状较复杂，不易加工。为延长其使用时间，可将烙铁头进行电镀，在紫铜表面镀以纯铁或镍。这种烙铁头的使用寿命比普通；烙铁头高1020倍，并且由于镀层耐焊锡的浸蚀，不易变形，能保证操作时所需的最佳形状。使用时，应始终保持烙铁头头部
14、挂锡。擦拭烙铁头要用浸水海绵或湿布，不得用砂纸或砂布打磨烙铁头，也不要用锉刀锉，以免破坏镀层，缩短使用寿命。若烙铁头不沾锡，可用松香助焊剂或202浸锡剂在浸锡槽中上锡。c.感应式电烙铁 感应式电烙铁也叫快速加热电烙铁，俗称焊枪，如图5-2所示。它的加热器实际是一个变压器，这个变压器的次级线圈，只有几匝，当初级通电时，次级感应出大电流通过加热体，使同它相连的烙铁头迅速达到焊接所需温度。这种电烙铁的特点是加热速度快，一般通电几秒钟，即可达到焊接温度；因而，不需持续通电，它的手柄上带有开关，工作时只需按下开关几秒钟即可焊接，特别适于断续工作的使用。但由于电烙铁头实际是变压器次级，因而对一些电荷敏感器
15、件，不宜使用这种电烙铁。图5- 2 感应式电烙铁d. 恒温式电烙铁l 目前使用的外热式和内热式电烙铁的温度一般都超过了300，这对焊接晶体管、集成电路等是不利的。在质量要求较高的场合，通常需要恒温电烙铁。 恒温电烙铁有电控和磁控两种。电控恒温电烙铁是用热电偶作为传感元件来检测和控制烙铁头的温度。当烙铁温度低于规定时，温控装置内的电子电路控制半导体开关元件或继电器接通电源，给电烙铁供电，使电烙铁温度上升，温度一旦达到预定值，温控装置自动切断。如此反复动作，使烙铁头基本保持恒温。 磁控恒温电烙铁是借助于软磁金属材料在达到某一温度（居里点）时会失去磁性这一特点，制成磁性开关来达到控温目的，其结构如图
16、3-9所示，其外型如图3-10所示。 图3-9 磁控恒温电烙铁的结构示意图 1、烙铁头 2、软磁金属块 3、加热器 4、永久磁铁 5、非磁性金属管 6、支架 7、小轴 8、接点 9、接触片 图3-10 磁铁控恒温式电烙铁 在烙铁头1的右端镶有一块磁金属2，烙铁头放在加热器3的中间，非磁性金属圆管5底部装有一快永久磁铁4，再用小轴7与接触簧片9连起来而构成磁性开关，电源未接通时，永久磁铁4被软磁金属吸引，小轴7带动接触簧片9与接点8闭合。 当电烙铁接通电源后，加热器使烙铁头升温，在达到预定温度时（达到软磁金属的居里点），软磁金属失去磁性，永久磁铁4在支架6的吸引下离开软磁金属，通过小轴7使接点8
17、与接触簧片9分开，加热器断开，于是烙铁头温度下降，当降到低于居里点时，软磁金属又恢复磁性，永久磁铁又被吸引回来，加热器又恢复加热，如此反复动作，使烙铁头的温度保持在一定范围内。 如果需要不同的温度，可调换装有不同居里点的软磁金属的烙铁头，其居里点不同，失磁的温度也不同。烙铁头的工作温度可在260450范围内任意选取。 e. 吸锡电烙铁l 吸锡电烙铁是将普通电烙铁与活塞式吸锡器溶为一体的拆焊工具。它的使用方法是电源接通35s后，把活塞按下并卡住，将锡头对准欲拆元器件，待锡熔化后按下按钮，活塞上升，焊锡被吸入管。用毕推动活塞三、四次，清除吸管内残留的焊锡，以便下次使用。 f 热风枪l 热风枪又称贴
18、片电子元器件拆焊台。它专门用于表面贴片安装电子元器件（特别是多引脚的SMD集成电路）的焊接和拆卸。热风枪由控制电路、空气压缩泵和热风喷头等组成。其中控制电路是整个热风枪的温度、风力控制中心；空气压缩泵是热风枪的心脏，负责热风枪的风力供应；热风喷头是将空气压缩泵送来的压缩空气加热到可以使BGA IC上焊锡熔化的部件。其头部还装有可以检测温度的传感器，把温度信号转变为电信号送回电源控制电路板；各种喷嘴用于装拆不同的表面贴片元器件。g 半自动电烙铁 手枪式半自动电烙铁。它与普通电烙铁不同的是增加了焊锡丝送料机构。按动扳机，带动枪内齿轮转动，借助于齿轮和焊锡丝之间的摩擦力，把焊锡丝向前推进，焊锡丝通过
19、导向嘴到达烙铁头尖端，从而实现半自动送料。这种烙铁的优点是用单手操作焊接，使用灵活方便。目前，这种电烙铁广泛应用于流水生产线。3.电烙铁的选用 电烙铁的选用主要依据电子设备的电路结构形式、被焊元器件的热敏感性，使用焊料的特性等。 在电子产品的研制、生产和仪器的维修中，常选用普通内热式或外热式电烙铁；有特殊要求时，可根据具体情况而定，通常以选用恒温电烙铁为佳。电烙铁的选用应遵从下列原则。a.要根据焊接件的形状、大小以及焊点和元器件密度等要求来选择合适的烙铁头形状。b.烙铁头顶端温度应根据焊锡的熔点而定。通常烙铁头的顶端温度应比焊锡熔点高30C80C，而且不应包括烙铁头接触焊点时下降的温度。c.所
20、选电烙铁的热容量和烙铁头的温度恢复时间应能满足被焊工件的热要求。表3-3 选择电烙铁的依据 焊接对象及工作性质 烙铁头温度 （室温、220V） 选用烙铁 一般印制电路板、安装导线 300400 20W内热式、30W外热式、恒温式 集成电路 300400 20W内热式、恒温式 焊片、电位器、28W电阻、大电解电容器、大功率管 350450 3050W内热式、恒温式、5075W外热式 8W以上的电阻，2mm以上的导线 400550 100W内热式、150200W外热式 汇流排、金属板等 500630 30W外热式 维修、调试一般电子产品 20W内热式、恒温式、感应式、两用式 电烙铁功率的选择 电烙
21、铁上标出的功率，并不是它的实际功率，而是单位时间内消耗的电源能量。加热方式不同，相同瓦数的电烙铁的实际功率有较大差别。因此，选择电烙铁的功率一般应根据表3-3选择。 焊接集成电路、晶体管及受热易损元器件，一般选20W内热式或者25W外热式电烙铁。 焊接导线、同轴电缆时，应选用4575W外热式电烙铁或者50W内热式电烙铁。 焊接较大的元器件，如行输出变压器的引脚、金属底盘接地焊片等，应选用100W以上的电烙铁。 4.烙铁头的选用 电子整体装配中常选电烙铁作为焊接工具，电烙铁具有使用灵活、操作方便、适应性强、焊点质量容易控制、投资少等优点，但没有好的烙铁头就没有以上优点，因此好的电烙铁也要选择好的
22、烙铁头。在此简单介绍一下。 烙铁头按照材料分为合金头和纯铜头 合金头l 合金头又称长寿式电烙铁头，它的寿命是一般纯铜电烙铁寿命的10倍。因为焊接时是利用烙铁头上的电镀层焊接，所以合金头不能用锉刀锉。如果电镀层被磨掉，烙铁头将不能再粘锡导热；若电镀层在使用中有较多氧化反应物和杂质时，可以在烙铁架上轻轻擦除。 纯铜头l 纯铜头在空气中极易氧化，故应进行镀锡处理。具体做法是：先用锉刀锉出铜色，然后上松香镀锡。有些纯铜烙铁头在连续使用过程中，其刀刃发生氧化而凹陷发黑，需要拔下电源插头，用锉刀重新锉好并上锡。如果不是连续使用，应将烙铁头蘸上焊锡置于烙铁架上，拔下电源插头。否则，由于烙铁头上焊锡过少而氧化
23、发黑，烙铁不再粘锡。 注意烙铁头要保持刃口完整、光滑、无毛刺、无凹槽，才可使热传导效率高。烙铁在使用过程中，电源线不要搭在烙铁头上，以免发生漏电。 为了保证可靠、方便的焊接，应根据焊盘的大小和焊点的密度选择烙铁头的形状和尺寸。图3-11所示几种烙铁头的外形。 烙铁头有直形和弯形，其刃口形状种类很多。选择烙铁头的刃口和焊盘的接触面积。接触面积若大，大量的热量则会传给焊盘和元器件，一般要求烙铁头的刃口的接触面积小于焊盘的面积。 烙铁头的选用应适合焊接面的要求和焊点密度。焊点小的或焊点密集而怕热的元器件应选用尖锥刃口为好，焊点大的应选用圆斜面刃口为好。功率大的一般用弯头；功率小的一般使用直头。 圆斜
24、面式是市面最常见的形式，适用于单面板上焊接不太密集的焊点；凿式和半凿式多用于电器维修工作；尖锥式和圆锥式适合焊接高密度的焊点和小而怕热的元件。要想焊出优良的焊点，首先要有合适的电烙铁及平整的烙铁头。 5. 使用电烙铁的注意事项a.使用前必须检查两股电源线和保护接地线的接头,不要接错，否则会损伤元器件，严重时还会引起操作人员触电；更换烙铁芯时，要注意电烙铁内部的三个接线柱，其中一个是接地线的，该接线柱应与地线相连；电烙铁外壳要接地，长时间不用时，应切断电源。b.新电烙铁初次使用时，应先在电烙铁头上搪上一层锡；电烙铁使用一段时间后，应取下烙铁头，去掉烙铁头与传热筒接触部分的氧化层，再将烙铁头装上，
25、避免时间过长取不下烙铁头，防止烙铁头卡死在壳体内；焊接结束后，不要擦去烙铁头上留下的焊料。c.因为酸性焊剂易腐蚀元器件、烙铁头及发热器，电烙铁宜于用松香或中性焊剂；d.烙铁头应经常保持清洁。使用时应在石棉毡等织物上擦几下以除去氧化层或污物，否则影响焊接。e.电烙铁的温度控制要适宜。焊接时烙铁头的温度会有不同程度的下降，尤其是在连续操作时，若电烙铁头温度不能迅速恢复到焊接所需温度，会影响工作；另外，也有可能出现烙铁头温度过高，造成被焊元器件受热损坏的情况。所以控制电烙铁的温度是提高焊接质量和防止元器件过热损坏的重要措施。6.电烙铁的维修与故障处理电烙铁在使用过程中，必须进行及时的维修，经常需要维
26、修的是烙铁头。a.烙铁头一般采用紫铜材料制成，其使用部分应是一个平滑的斜面，为了便于焊料能顺畅地流落到焊接零件上，头部可用锉刀锉削成10 15角并呈圆弧形过度。b.烙铁头初次使用时应先用细砂纸将其使用部位打磨光，在上面搪上一层锡。c.当电烙铁头出现凹凸不平时，应该用细锉刀将凹面锉平，并进行重新整形和搪锡。d.有镀层的电烙铁头(现在内热式烙铁头都经电镀)，一般不会出现熔蚀坑。使用时，如发现对焊料不润湿，修理时不能用锉刀修整或打磨，可在布上撒上一些研磨细砂或铝粉，轻轻擦去表面氧化膜，然后擦净残存的研磨砂粉。e.电烙铁的电路故障一般有短路和开路两种。若是短路，一接电源保险丝就会熔断，短路点通常在手柄
27、内的接头处和插头中的接线处，这时若用万用表电阻档检查电源插头两插脚之间的电阻，阻值将趋于零。若在使用时发现电烙铁不热，应先检查电源是否打开了，如果是打开的，接上电源几分钟后，电烙铁还不热，一定是电路不通，通常是电烙铁的发热器、电源线或有关接头部分有开路现象，这时旋开手柄用万用表R100档测烙铁芯两接线柱之间的电阻值，若为2k左右，一定是电源线断或接头脱焊，应更换电源线或重新连接；若两接线柱间电阻无穷大，而烙铁芯引线与接线柱接触良好，一定是烙铁芯电阻丝断路，应更换烙铁芯。1.1.2. 其它常用工具 烙铁架电烙铁工作时要放在特制的烙铁架上，烙铁架一般应置于工作台右上方，烙铁头部不能超出工作台，以免
28、烫伤工作人员或其它物品。常用烙铁架底板由木板制成，烙铁架由铁丝弯制，松香和焊锡槽是一个带斜面的矩形槽，槽内盛松香和焊锡，槽的斜面可用来摩擦烙铁头，去除氧化层，以便对烙铁头搪锡。 印制电路板自动焊接机自动焊接机主要用于印制电路板工业生产的自动化焊接中，种类繁多，使用时要根据被焊工件的性质、要求及经济性等多方面进行选择。常用的有红外线式自动焊接机、流动式自动焊接机、脉冲加热式自动焊接机、再熔式自动焊接机等等。1.2 焊接材料焊接材料包括焊料(俗称焊锡)和焊剂。1.2.1 焊料焊料是一种熔点比被焊金属熔点低的易熔金属,亦即用来熔合两种或两种以上的金属面，使之成为一个整体的金属或合金。焊料熔化时，在被
29、焊金属不熔化的条件下能润湿被焊金属表面，并在接触面处形成合金层而与被焊金属连接到一起。在一般电子产品装配中，主要使用锡铅焊料，俗称为焊锡。1.焊料的作用及应具备的条件焊料的主要作用就是把被焊物连接起来，对电路来说构成一个通路。所使用的焊料必须具备以下条件：a.焊料的熔点要低于被焊工件。b.易于与被焊物连成一体，要具有一定的抗压能力。c.要有较好的导电性能。d.要有较快的结晶速度。2. 常用的焊料焊料有多种型号，根据熔点不同可分为硬焊料(熔点高于450)和软焊料（熔点低于450）；根据组成成分不同可分为锡铅焊料、银焊料、铜焊料等。纯锡能与多种金属反应，形成化合物，但强度低、较脆、价格贵，而且不能
30、很快地流灌和充填焊接处的空隙，所以一般不用纯锡作焊料。 用锡与铅制成的锡铅合金，则既可降低焊料的熔点，又可避免纯锡较脆的缺点，提高了焊接强度。所以在锡焊工艺中，一般使用锡铅合金焊料， A、B、E绝缘等级的电机的线头焊接用锡铅合金焊料，F、H级用纯锡焊料。a.锡铅焊料 常用的锡铅合金焊料，通常又称焊锡，主要由锡和铅组成，还含有锑等微量金属成分。锡（Sn） 锡是一种质软、低熔点的金属，其熔点为232，纯锡较贵，质脆而机械性能差；在常温下，锡的抗氧化性强，金属锡在高于13.2时呈银白色，低于13.2时呈灰色，低于40变成粉末。 铅（Pb） 铅是一种浅青色的软金属，熔点为327，机械性能差，可塑性好，
31、有较高的抗氧化性和抗腐蚀性。铅属于对人体有害的重金属，在人体中积蓄能引起铅中毒。 锡铅合金 当铅和锡以不同的比例熔成锡铅合金以后，熔点和其他物理性能都会发生变化。 b.共晶焊锡 共晶焊锡是指达到共晶成分的锡铅焊料，对应的合金成分是锡的含量为61.9%，铅的含量为38.1%。在实际应用中一般将含锡60%，含铅40%的焊锡就称为共晶焊锡。在锡和铅的合金中，除纯锡、纯铜和共晶成分是在单一温度下熔化外，其它合金都是在一个区域内熔化的，所以共晶焊锡是锡铅焊料中性能最好的一种。锡铅共晶焊料有如下的优点：（1）熔点最低 由于共晶焊锡的溶化温度比非共晶焊锡要低，减少了元器件受热损坏的机会。 （2）熔流点一致
32、共晶焊锡只有一个熔流点，焊点可迅速凝固，因而可缩短焊接时间，减少虚焊。（3）流动性好、表面张力小 焊料能很好地填满焊缝，并对工件有较好的浸润性，这些都有利于减少虚焊点。（4）强度高 共晶焊锡能承受较大的拉力和剪切力，有较高的焊接强度。 锡铅焊料目前在电子通信及计算机产业广泛使用，但是，由于铅是有毒物质，一些国家已开始对无铅焊料进行研究。日本的一些公司已率先把无铅焊料用到电视及音响器材上。其他国家的公司也进行了小批量生产。一些跨国公司也将使用无铅焊料的“绿色产品”，将它作为促销工具。3.杂质对焊锡的影响 焊锡中往往存在少量其它元素，这些元素会影响焊锡的熔点、导电性、抗张强度等物理、机械性能，主要
33、有：铜 （Cu） 铜的成分来源于印制电路板的焊盘和元器件的引线，并且铜的熔解速度随着焊料温度的提高而加快。随着铜的含量增加，焊料的熔点增高，黏度加大，容易产生桥接、拉尖等缺陷。一般焊料中铜的含量允许在0.3%0.5%。锑 （Sb） 加入少量锑会使焊锡的机械强度增高，光泽变好，但润滑性变差。锌 （Zn） 锌是焊锡最有害的金属之一。焊料中熔进0.001%的锌就会对焊料的焊接质量产生影响。当熔进0.005%的锌时，会使焊点表面失去光泽，流动性变差。铝 （Al） 铝也是有害金属，即使熔进0.005%的铝，也会使焊锡出现麻点，黏接性变坏，流动性变差。铋 （Bi）含铋的焊料熔点下降，当添加10%以上时，有
34、使焊锡变脆的倾向，冷却时易产生龟裂。铁 （Fe） 铁难熔于焊料中。它会使焊点升高，难于焊接。4. 常用焊锡（1）、管状焊锡丝 由助焊剂与焊锡制作在一起，在焊锡管中夹带固体助焊剂。助焊剂一般选用特级松香为基质材料，并添加一定的活化剂，如盐酸二乙胺等。管状焊锡丝适用于手工焊接。 管状焊锡丝的直径有：0.5，0.8，1.0，1.2，1.5，2.0，2.3，2.5，4.0，5.0mm等。扁带焊料的古一个也有很多种。（2）、抗氧化焊锡 在锡铅合金中加入少量的活性金属，能使氧化锡、氧化铅还原，并漂浮在焊锡表面形成致密覆盖层，从而保护焊锡不被继续氧化。这类焊锡适用于浸焊和波峰焊。（3）、含银的焊锡 在锡铅焊
35、料中添加0.5%2.0%的银，可减少镀银件中的银在焊料中的熔解量，并可降低焊料的熔点。（4）、焊膏 由焊粉、有机物、溶剂组成。焊粉是焊接金属粉末，其直径为15微米20微米，目前已有Sn-Pb, Sn-Pb-Ag, Sn-Pb-In等。5.焊料的形状和选用焊料在使用时常按规定的尺寸加工成型，有片状、块状、棒状、带状和丝状等多种形状和分类。a.丝状焊料 通常称为焊锡丝，中心包着松香助焊剂，叫松脂芯焊丝,手工烙铁锡焊时常用。松脂芯焊丝的外径通常有0.5mm、0.6mm、0.8mm、1.0mm、1.2mm、1.6mm、2.0mm、2.3mm、3.0mm等规格。b.片状焊料 常用于硅片及其它片状焊件的焊
36、接。c.带状焊料 常用于自动装配芯片的生产线上，用自动焊机从制成带状的焊料上冲切一段进行焊接，以提高生产效率。d.焊料膏 将焊料与助焊剂粉末拌合在一起制成，焊接时先将焊料膏涂在印制电路板上然后进行焊接，在自动装片工艺上已经大量使用。6. 焊锡成分与电导率的关系 焊锡的电导率是一个很重要的参数，但往往被忽略。共晶焊锡具有铜线1/10的电导率，即具有铜线10倍的电阻率。所以，当有大电流流经焊接部位时，就必须要注意它的压降及发热。因此，对大电流通过的部位，印制导线除了要加宽加厚外，被焊物还应采取绕焊（例如，一个电子产品，某部位需通过10A以上的大电流，但有一工人将粗导线剪短了，不能绕接了，就用一堆焊
37、锡代替粗导线连上了，在长时间通电后印制电路板上该部位烧糊了，险些起火）。 7.无铅焊料简介 如果用无铅焊料替代锡铅焊料，它应在物理性能、铅焊工艺性能、接头的力学性能等方面与锡铅焊料接近，而且成本不能过高。从进展情况看，有些无铅焊料合金可以直接采用，或对现行工艺作较大调整。目前，虽然仍处于积极开发、积累数据的阶段，但是广泛使用无铅焊料的日期已不遥远。表3-2列出了可推荐使用的无铅焊料。 表3-2 可推荐使用的无铅焊料 合金 熔点/ 适用场合 特点 Sn-58Bi 138 消耗电子产品、无线通信产品 有较好的抗热疲劳性能，较少的疲劳损伤；熔点过低，限制产品的最高服役温度，成本稍高 Sn-3.5Ag
38、 221 消耗电子产品、无线通信产品、飞机、汽车 力学性能良好，可焊性良好，热疲劳可靠性良好，共晶成分时熔点为221，成本较高 Sn-3.5Ag-4.8Bi 205210 消耗电子产品、无线通信产品、飞机、汽车 熔点较低，200210；可靠性良好；在所有无钎焊料中可焊性最好，成本较高 续表 合金 熔点/ 适用场合 特点 Sn-0.7Cu 227 通信产品 熔点偏高、强度低，热疲劳性能优于Sn-Pb共晶焊料，成本适中 Sn-3.8Ag-0.7Cu 217 电子、无线通信产品、汽车、军用产品 可靠性及钎焊工艺性均较好；加入0.5Sb可改善强度，特别适于波焊；热疲劳性优于Sn-Pb共晶焊料，成本较高
39、 1.2.2 焊剂又称助焊剂，通常是以松香为主要成分的混合物，是保证焊接过程顺利进行和致密焊点的辅助材料。1. 焊剂的作用a.破坏金属氧化膜使氧化物漂浮在焊锡表面而清除，有利于焊锡的浸润和焊点合金的生成。b.能覆盖在焊料表面，防止焊料或金属继续氧化。c.增强焊料和被焊金属表面的活性，降低焊料的表面张力，焊料和焊剂是相熔的可增加焊料的流动性，进一步提高浸润能力。d.能加快热量从烙铁头向焊料和被焊物表面传递。一般使用的助焊剂熔点要比焊料低，所以在加热过程中应先熔化成液体填充间隙润湿焊点，在此过程中一方面清除氧化物，另一方面就是传递热量。e.合适的助焊剂还能使焊点美观。2.焊剂应具备的条件a.熔点应
40、低于焊料。b.表面的张力、粘度、密度要小于焊料。c.不能腐蚀母材，在焊接温度下，应能增加焊料的流动性，去除金属表面氧化膜。d.因为各种焊剂均具有不同程度的腐蚀作用，焊接完毕必须清除残留的焊剂，所以焊剂残渣应能容易去除同时可改善焊点的外观。e.不会产生有毒气体和臭味，以防对人体的危害和污染环境。3. 焊剂的分类及应用焊剂的种类很多，大体上可分为有机、无机和树脂三大系列。而对于树脂焊剂通常是从树木的分泌物中提取，属于天然产物，不会有什么腐蚀性，松香是这类焊剂的代表，所以也称为松香类焊剂。由于焊剂通常与焊料相匹配使用，可按照与焊料相对应分为软焊剂和硬焊剂。电工、电子常用的有松香、松香混合焊剂、焊膏和
41、盐酸等软焊剂，在不同的场合应根据不同的焊接工件选用。第二章 锡焊工艺2.1 锡焊工艺要求及基本条件2.1.1 锡焊工艺要求1.焊接点必须焊牢，具有一定的机械强度，每个焊接点都是被焊料包围的接点。2. 焊接点的焊锡液必须充分渗透，其接触电阻要小，具有良好的导电性能。3. 焊接点表面干净、光滑并有光泽，焊接点的大小均匀。在焊接中要避免虚焊(假焊)、夹生焊等焊接缺陷现象的出现。2.1.2 锡焊基本条件1. 焊件必须具有可焊性只有能被焊锡浸润的金属才具有可焊性。并非所有的金属材料都具有良好的可以进行锡焊的性质，有些金属，如铝、铬、铸铁等，可焊性非常差，一般需要采用特殊焊剂及方法才能进行焊接。即使一些容
42、易焊的金属，如紫铜及其合金等，因为表面容易产生氧化膜，一般须采用表面镀锡、镀银等措施来提高其可焊性。2. 焊件表面必须保持清洁金属之间的扩散必须满足两块金属接近到足够小的距离，为了使焊锡和焊件达到原子间相互作用的距离，焊件表面任何污物杂质都应清除，否则难以保证焊接质量。3.使用合适的焊料不合格的焊料或杂质超标的焊料都会影响到焊接，影响焊料润湿性和流动性，降低焊接质量，甚至不能进行焊接。所以锡焊能够进行的条件之一就是使用合适的焊料。4.使用合适的焊剂焊剂的作用是清除焊件表面氧化膜并减小焊料融化后的表面张力，以利浸润。焊接不同的材料要选用不同的焊剂，即使是同种材料，当采用焊接工艺不同时也往往要用不
43、同的焊剂。5. 要有适当的温度只有在足够高的温度下，焊料才能充分浸润，并充分扩散形成合金结合层。但由于锡焊是焊料熔化而母材或称为焊件不熔化的焊接技术，所以温度不宜过高，而且过高的温度还会加快金属的氧化。所以作为焊接条件必须要掌握的就是要有适当的温度。2.2 锡焊工艺过程锡焊按照其工作原理一般可分为焊前准备、焊件装配、加热焊接、焊后清理及质量检验等多道工序。1. 焊前准备 焊前的清洁和搪锡搪锡 也就是预焊或镀锡，它是为了使金属表面在随后的焊接中易于被焊料浸润而预先进行一次浸锡处理的方法，实际上搪锡是锡焊的核心。元器件引线一般都镀有一层薄的焊料，但时间一长，引线表面会产生一层氧化膜，降低可焊性，而
44、且焊接不良的镀层，未形成结合层，只是在焊件表面“粘”了一层焊锡，这种镀层，很容易脱落。所以，除少数有良好银、金镀层的引线外，大部分元器件在焊接前都要先去除氧化物，作好焊前清洁，然后搪上一层锡。通常是用刮刀或砂纸去除元器件引线的氧化层。应注意不得划伤和折断引线。对于扁平封装的集成电路引线，一般在焊前不作清洁处理，但要求元器件在使用前妥善保存；如果引线弄脏氧化，不允许用刮刀清除氧化层，只能用绘图橡皮轻擦，并应先成型处理后再搪锡。 搪锡方法导线端头和元器件引线的搪锡方法有电烙铁搪锡、搪锡槽搪锡和超声波搪锡等。在大规模生产中，从元器件清洗到搪锡，这些工序都由自动生产线完成。中等规模的生产也可以使用搪锡
45、机给元器件搪锡。在手工锡焊和小批量生产中，常用的搪锡方法是电烙铁搪锡如图5-3(a)所示和搪锡槽搪锡如图5-3(b)所示。 (a)电烙铁搪锡 (b)搪锡槽搪锡 图5-3 搪锡方法 搪锡的质量要求a.经过搪锡的元器件引线和导线端头，搪锡处距元器件引线根部和导线绝缘层应留有一定的距离，至少应在1mm以上。b.被搪锡表面应光滑明亮，无拉尖的毛刺，焊料层厚薄均匀，无残渣和焊剂粘附。c.搪锡后的元器件外观无损伤、裂痕，漆层无脱落，标志保持清晰。d.未搪锡的导线外绝缘层无烫伤、烧焦等损坏痕迹。 搪锡操作应注意的事项a.通过试搪锡操作，熟悉并严格控制搪锡的温度和时间，要使用有效的焊剂；搪锡场地应通风良好，及
46、时排除污染气体。b.搪锡面要清洁，元器件引线去除氧化膜或导线剥去绝缘层后应立即搪锡，以免再次被氧化；对轴向引线的元器件搪锡时，一端引线搪锡后，要等元器件充分冷却后才能进行另一端引线的搪锡；部分非密封的元器件，一般不宜用搪锡槽搪锡，可采用电烙铁搪锡，防止焊料和焊剂渗入元器件内部。c.在规定的时间内，若搪锡质量不好，可待搪锡件冷却后，再进行第二次搪锡；若质量依旧不好，应立即停止操作并找出原因。d.经搪锡处理的元器件和导线要及时使用，妥善保存。2.焊件的装配和加热焊接作好焊前准备后，接下来就是把待焊的元器件按要求组装好，进行加热焊接。大批量工业生产中，装配和焊接都是由自动生产线完成的；对于数量少的或进行调试和维修的电子产品往往都由手工进行。3. 焊后处理 焊后清理在锡焊中广泛应用松香系列焊剂，一般条件下它不会造成麻烦，故焊后清洗的必要性不大；但是在某些微型件焊接后松香残留物将导致元器件的绝缘降低而产生故障，所以常用无水酒精把焊剂清洗干净。特别是焊接铝及其合金时使用的腐蚀性焊剂，清洗不好会导致随后整个接头因焊剂残留物的腐蚀作用而破坏，更要选择合适的清洗剂进行清洗。 重焊处理对于不合格的焊点需要重新焊接