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焊锡焊接工艺-手工焊接基础知识以及各工具的应用介绍

今天主要介绍手工焊接基础知识以及各工具的应用。

一、焊接基础

手工焊接 :指以烙铁头为主要热源以及其他手动设备,用手工操作的方式加热锡料与被焊件(如元器件引脚焊端、焊盘、导线等)进行焊接/或拆焊的过程/作业。它是制造电子产品最基本、最有效的装联方法。

1、润湿:熔融焊料在被焊母材表面扩展形成附着层。

在自然界中有很多这方面的例子,举例来说,在清洁的玻璃板上滴一滴水,水滴可在玻璃板上完全铺开,这时可以说水对玻璃板完全润湿;如果滴的是一滴油,则油滴会形成一个球块,发生有限铺开,此时可以说油滴在玻璃板上能润湿;若滴一滴水银,则水银将形成一个球体在玻璃板上滚动,这时说明水银对玻璃不润湿。焊料对母材的润湿与铺展也是一样的道理,当焊料不加助焊剂在焊盘上熔化时,焊料呈球状在焊盘上滚动,也就是焊料的内聚力大于焊料对焊盘的附着力,此时焊料不润湿焊盘;当加助焊剂时,焊料将在焊盘上铺开,也就是说此时焊料的内聚力小于焊料对焊盘的附着力,所以焊料才得以在焊盘上润湿和铺展。

2、润湿角:是指焊料与母材间的界面和焊料熔化后焊料表面切线之间的夹角,又称接触角

3、扩散:伴随着润湿的进行,焊料与母材金属原子间的相互扩散现象开始发生。通常原子在晶格点阵中处于热振动状态,一旦温度升高。原子活动加剧,使熔化的焊料与母材中的原子相互越过接触面进入对方的晶格点阵,原子的移动速度与数量决定于加热的温度与时间。

二、助焊剂的作用

助焊剂(FLUX)這個字来自拉丁文是”流动”(Flow in Soldering)。

助焊剂主要功能为:

1.除去氧化物

要达到一个好的焊点,被焊物必须要有一个完全无氧化层的表面,但金属一旦曝露于空气中回生成氧化层,这中氧化层无法用传统溶剂清洗,此时必须依赖助焊剂与氧化层起化学作用,当助焊剂清除氧化层之后,干净的被焊物表面,才可与焊锡结合。

助焊剂与氧化物的化学放映有几种:

a、相互化学作用形成第三种物质;

b、氧化物直接被助焊剂剥离;

c、上述两种反应并存。

2.防止再氧化

当助焊剂在去除氧化物反应的同时,必须还要形成一个保护膜,防止被焊物表面再度氧化,直到接触焊锡为止。所以助焊剂必须能承受高温,在焊锡作业的温度下不会分解或蒸发,如果分解则会形成溶剂不溶物,难以用溶剂清洗。

3、降低被焊接材质表面张力

在焊接过程中,焊料基本处于液体状态,而元件管脚或焊盘则为固体状态,当两种物质接触时,因液态物质表面张力的作用,会直接造成两种物质接触界面的减小,我们对这种现象的表面概括是“锡液流动性差”或“扩展率小”,这种现象的存在影响合金形成的面积、体积或形状。这时需要的是助焊剂中“表面活性剂”的作用,“表面活性剂”通常指在极低的浓度下,就能够显著降低其他物质表面张力的一种物质,它的分子两端有两个集团结构,一端亲水憎油另一端亲油憎水,通过其外部表现可以看到,它由溶剂可溶性和溶剂不溶性两部分组成,这两个部分正处于分子的两端,形成一种并不对称的结构,它之所以能够显著降低表面张力的作用正是由这种特殊结构所决定的。

助焊剂中表面活性剂的添加量很小,但作用却很关键,降低“被焊接材质表面张力”,所表现出来的就是一种强效的润湿作用,它能够确保锡液在被焊接物表面顺利扩展、流动、浸润等。通常焊点成球、假焊、拉尖等类似不良状况均与表面活性不够有一定关系,而这种原因不一定是焊剂“表面活性剂”添加量太少,也有可能是在生产工艺过程中造成了其成分解、失效等,从而大大减弱表面活性作用。

三、电烙铁的结构

(1)手柄 (2)电发热器 (3)烙铁头 (4)控温系统

各部份的作用:

烙铁手柄——为操作者提供舒适而安全的使用手柄。

电发热器——电热转换,为烙铁头提供热能。

烙 铁 头—— 接受与储存热能,并将焊接所需的热能或温度,迅速而有效地传递到所需的 焊接处。

控温系统——以控制烙铁头达到所需要的焊接温度,并保持其稳定性。

电烙铁的特性与参数

1、输入电功率(耗电量) 6、烙铁头漏电电压

2、电热转换率 7、电绝缘阻抗

3、热容量 8、使用寿命

4、最高焊接温度 9、操作与维修性

5、复热速率 10、价格

烙铁头选择的基本原则

1、烙铁头的形体粗细或质量(即重量)轻重应与被焊接处所需的热容量或焊接温度相匹配。

2、烙铁头形体的几何形体(特别是其头部)应与被焊接的空间位向相适用。

3、烙铁头头部的几何形体应使其与被焊接处的接触面积为最大。

4、烙铁头柄部应与所用烙铁身相匹配(即柄部的内径或外径与烙铁身的配合应适宜而无松动)。

5、烙铁头其使用寿命应较长(如耐高温、耐腐蚀、不易磨损等)且价格适合。

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