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線路板焊接 線路板手工焊接 線路板手工焊接流程和注意事項

time : 2019-06-24 08:57       作者:凡億pcb

什么是手工焊接

焊接是被焊工件的材質(同種或異種),通過加熱或加壓或兩者并用,并且用或不用填充材料,使工件的材質達到原子間的結合而形成永久性連接的工藝過程。
線路板手工焊接更是要求杰出的操作員技術和良好工具的工藝步驟;一個經驗不足的操作員可能會產生可靠性的惡夢。當配備足夠的工具和培訓時,操作員應該能夠創作可靠的焊接點。表面貼裝手工焊接有時比通孔焊接更具挑戰性,因為是要求更小的引腳間距和更高的引腳數。

 

PCB手工焊接步驟

焊接前檢查

  • 每天工作前3-5分鐘把電烙鐵插頭插入規定的插座上,檢查烙鐵是否發熱,如發覺不熱,先檢查插座是否插好,如插好,若還不發熱,應立即向管理員匯報,不能自隨意拆開烙鐵,更不能用手直接接觸烙鐵頭
  • 已經氧化凹凸不平的或帶鉤的烙鐵頭應更新的:1、可以保證良好的熱傳導效果;2、保證被焊接物的品質。如果換上新的烙鐵嘴,受熱后應將保養漆擦掉,立即加上錫保養。烙鐵的清洗要在焊錫作業前實施,如果5分鐘以上不使用烙鐵,需關閉電源。海綿要清洗干凈不干凈的海綿中含有金屬顆粒,或含硫的海綿都會損壞烙鐵頭。
  • 檢查吸錫海綿是否有水和清潔,若沒水,請加入適量的水(適量是指把海綿按到常態的一半厚時有水滲出,具體操作為:濕度要求海綿全部濕潤后,握在手掌心,五指自然合攏即可),海綿要清洗干凈,不干凈的海綿中含有金屬顆粒,或含硫的海綿都會損壞烙鐵頭。
  • 人體與烙鐵是否可靠接地,人體是否佩帶靜電環。

焊接步驟

烙鐵焊接的具體操作步驟可分為五步,稱為五步工程法,要獲得良好的焊接質量必須嚴格操作。

  1. 準備施焊 :準備好焊錫絲和烙鐵。此時特別強調的施烙鐵頭部要保持干凈,即可以沾上焊錫(俗稱吃錫)。
  2. 加熱焊件 :將烙鐵接觸焊接點,注意首先要保持烙鐵加熱焊件各部分,例如印制板上引線和焊盤都使之受熱,其次要注意讓烙鐵頭的扁平部分(較大部分)接觸熱容量較大的焊件,烙鐵頭的側面或邊緣部分接觸熱容量較小的焊件,以保持焊件均勻受熱。
  3. 熔化焊料 :當焊件加熱到能熔化焊料的溫度后將焊絲置于焊點,焊料開始熔化并潤濕焊點。
  4. 移開焊錫 :當熔化一定量的焊錫后將焊錫絲移開。
  5. 移開烙鐵 :當焊錫完全潤濕焊點后移開烙鐵,注意移開烙鐵的方向應該是大致45°的方向。

按上述步驟進行焊接是獲得良好焊點的關鍵之一。在實際生產中,最容易出現的一種違反操作步驟的做法就是烙鐵頭不是先與被焊件接觸,而是先與焊錫絲接觸,熔化的焊錫滴落在尚末預熱的被焊部位,這樣很容易產生焊點虛焊,所以烙鐵頭必須與被焊件接觸,對被焊件進行預熱是防止產生虛焊的重要手段。

焊接要領

烙鐵頭與兩被焊件的接觸方式

接觸位置:烙鐵頭應同時接觸要相互連接的2個被焊件(如焊腳與焊盤),烙鐵一般傾斜45度,應避免只與其中一個被焊件接觸。當兩個被焊件熱容量懸殊時,應適當調整烙鐵傾斜角度,烙鐵與焊接面的傾斜角越小,使熱容量較大的被焊件與烙鐵的接觸面積增大,熱傳導能力加強。如LCD拉焊時傾斜角在30度左右,焊麥克風、馬達、喇叭等傾斜角可在40度左右。兩個被焊件能在相同的時間里達到相同的溫度,被視為加熱理想狀態。
接觸壓力:烙鐵頭與被焊件接觸時應略施壓力,熱傳導強弱與施加壓力大小成正比,但以對被焊件表面不造成損傷為原則。

焊絲的供給方法

焊絲的供給應掌握3個要領,既供給時間,位置和數量。

  • 供給時間:原則上是被焊件升溫達到焊料的熔化溫度是立即送上焊錫絲。
  • 供給位置:應是在烙鐵與被焊件之間并盡量靠近焊盤。
  • 供給數量:應看被焊件與焊盤的大小,焊錫蓋住焊盤后焊錫高于焊盤直徑的1/3既可。

焊接時間及溫度設置

  1. 溫度由實際使用決定,以焊接一個錫點4秒最為合適,最大不超過8秒,平時觀察烙鐵頭,當其發紫時候,溫度設置過高。
  2. 一般直插電子料,將烙鐵頭的實際溫度設置為(350~370度);表面貼裝物料(SMC)物料,將烙鐵頭的實際溫度設置為(330~350度)
  3. 特殊物料,需要特別設置烙鐵溫度。FPC,LCD連接器等要用含銀錫線,溫度一般在290度到310度之間。
  4. 焊接大的元件腳,溫度不要超過380度,但可以增大烙鐵功率。

(4)焊接注意事項

  1. 焊接前應觀察各個焊點(銅皮)是否光潔、氧化等。
  2. 在焊接物品時,要看準焊接點,以免線路焊接不良引起的短路

焊接后檢查

  1. 用完烙鐵后應將烙鐵頭的余錫在海綿上擦凈。
  2. 每天下班后必須將烙鐵座上的錫珠、錫渣、灰塵等物清除干凈,然后把烙鐵放在烙鐵架上。
  3. 將清理好的電烙鐵放在工作臺右上角。

改進PCB手工焊接的工藝控制

由于大多數電子組裝廠已經通過及實施大批量無鉛波峰焊與再流焊工藝,所以現在關注的焦點開始適當地轉移到手工焊接。為保證無鉛制造環境下的焊接質量,必須把注意力放到手工焊接操作實踐與設備上。操作人員的技能及電烙鐵工具的功能是手工焊接質量的決定因素。烙鐵頭的溫度必須保持穩定,所有焊點操作應在同樣時間內完成,這樣才能保證焊點重復性的要求。但是烙鐵頭通常不能很快地恢復到原來的溫度,操作人員經常只能采取高溫度設置 —— 有時高達380℃ - 440℃。若采用這樣極端片面的做法,眾知無鉛焊接工藝溫度要比鉛錫共晶焊接工藝已高出40℃之多,這樣無非將原先已高的溫度繼續往上提升。
無鉛焊接的溫度控制
無鉛工藝控質量制鏈中,最薄弱環節是缺乏長遠的考慮。無鉛手工焊接需要嚴格的加熱溫度控制,滿足無鉛合金焊接工藝溫度高與工藝窗口窄小的要求。無鉛合金工藝溫度高與器件承受溫度極限,兩者構成無鉛焊接工藝難題的基礎。所以在手工焊接過程中,必須嚴格地提高溫度穩定性與重復性。

企業技術層上下要統一認識

直接影響手工焊接工藝質量有三個因素;焊接工具的選擇,操作人員的培訓,管理人員對工藝的關注。高級管理人員應該關心產品組裝生產全過程的每一項工藝。可是在SMT組裝廠一般碰到的情況是,管理人員主要精力放在‘重要投資’方面。(焊膏印刷,器件貼裝,焊接,測試與檢測),忽視對手工焊接工藝的重要性;于是焊接工具的選擇,操作人員培訓與設備的決定權轉讓給生產線上人員。
首先高級管理人員沒有能夠考慮SMT組裝無鉛化全部過程的方方面面,他們也缺少充分資金來支撐成功實施無鉛手工焊接;必須更新焊接裝備與重新培訓生產線人員,結果使得無鉛手工焊接經常成為電子組裝無鉛化的一個嚴峻問題。手工焊接是一項與操作者自身技能密切相關的工藝,使用不合適的焊接裝備,受訓過的手工焊接技術員又無能力正確指導工藝。粗略估計只有10 – 25%的組裝廠實施IPC規定的手工焊接標準的培訓計劃。
現在許多返工與返修專業商應運而生,他們看到組裝廠開始轉入大批量無鉛化生產后,產品的投訴抱怨電話增加。經常是一些組裝廠需要返修大量印制電路板組件,但在他們自己的無鉛生產線上檢驗及鑒別問題根源卻遇到失敗。
管理者最終注意到;產品因質量問題不能上市或從不滿意的用戶手里返回而使企業受到很大傷害,損失公司資金,形象及與用戶的關系。手工焊接低劣的技能暴露無遺,這也就是為什么有些高級管理者開始重視無鉛手工焊接的主要原因。

溫度穩定性

重復,穩定的手工焊接工藝依賴于三個因素;時間,溫度與操作者技能。
烙鐵頭在焊點上的停留時間,手工焊接工藝是與操作者的技能及培訓水平相關,而在焊接過程的焊點溫度是由烙鐵頭上的實際溫度所控制的,這完全取決于電烙鐵的設計與制造技術。
電烙鐵怎樣才能使烙鐵頭很快地恢復熱量補償熱量的損失,烙鐵頭在焊點上保持的時間,最終決定焊點的實際溫度。恢復遲慢的電烙鐵導致焊點溫度的不一致。
老式電烙鐵的溫度傳感器安裝位置遠離烙鐵頭工作端面 - 這將造成焊點質量不一致。溫度總是由高處向低處傳遞,烙鐵頭與焊點接觸時溫度跌落,在下一個焊點操作前無法足夠快地恢復到原來溫度。結果是每一個焊點的焊接溫度,總比前一個焊點焊接溫度低。
焊接電烙鐵制造商正在研發具有更好性能的電烙鐵,烙鐵頭直接安裝加熱元件的套筒上。使得烙鐵頭溫度在加熱元件的熱慣性作用下,溫度不會下降。由于銅烙鐵頭尺寸小,容易損壞,烙鐵頭的更換費用很高,迫使組裝廠只能簡單地放棄選用這種配置性能好,價格貴加熱元件的電烙鐵。
無鉛手工焊接,烙鐵頭消耗上升,一種新型焊接臺(I-Con),使用150W 微型加熱元件技術(I-Tool),(專利在審查中)其性能與配置昂貴加熱元件套筒的電烙鐵相同。
微型加熱元件(I-Tool)使用標準的,低價烙鐵頭,每次需要更換烙鐵頭時,烙鐵頭可方便拆卸,不必更換加熱元件。采用此項技術的烙鐵頭溫度在約9秒內,從室溫加熱到350℃,或3秒從電烙鐵待用狀態溫度到350℃。
電烙鐵內置電動傳感器芯片,電烙鐵使用時可自動確認及監控。當電烙鐵放回固定架或長時間未移動,電烙鐵會自動降到較低的待用溫度,免除了固定架需要安裝微型開關所帶來的一些問題;若電烙鐵沒有完全安放在正確位置上,電烙鐵就不能被檢測到。現在這種新型電烙鐵改進了無鉛手工焊接的工藝控制。

此外,如烙鐵頭過冷或過熱,系統會使用視象與聲音信號警示操作者,新型電烙鐵準許專定工藝窗口,保證每個焊點在正確工藝溫度條件下形成。

手工焊接注意事項

  1. 烙鐵溫度要適中(太高烙鐵頭容易燒死;太低焊不牢,焊點也不光滑)最好用恒溫烙鐵或普通烙鐵間斷通電;
  2. 助焊劑不能用焊錫膏,只能用松香酒精溶液(焊錫膏有腐蝕性);
  3. 焊接前要涂助焊劑;烙鐵頭一次吃錫不能太多,否則焊點太大容易焊點之間粘連;
  4. 元件焊接前要處理干凈元件腿,事先蘸松香搪一層錫;
  5. 每個元件腿的焊接時間不能超過3秒(時間長容易燒壞元件和導致線路板銅箔脫落)。