电子组装技术与设备手工焊接常见缺陷毕业论文.doc 20页

'南京信息职业技术学院毕业设计论文作者周德付学号21223P43系部机电学院专业电子组装技术与设备题目手工焊接常见缺陷指导教师余日新评阅教师完成时间：2015年月日16 毕业设计(论文)中文摘要题目：手工焊接常见缺陷摘要：虽然在现代化的电子产品的批量生产中广泛采用了回流焊、波峰焊等先进自动化焊接技术，但手工焊接在电子产品生产和维修中的地位永远不可能被替代，仍然有着广泛的应用，但手工焊接无法避免出现缺陷。因此，着重研究手工焊接出现的缺陷问题。本文首先介绍了手工焊接技术和手工焊接技术的应用与发展，然后讲解了手工焊接的基本原理与工艺，最终讨论手工焊接的常见缺陷问题及其危害，分析原因，找到缺陷的预防措施，减少手工焊接中出现的缺陷，提高产品质量。关键词：手工焊接焊接方法焊接要求焊接缺陷16 毕业设计(论文)外文摘要Title:CommondefectsofmanualweldingAbstract:Althoughtheelectronicproductsinthemodernproductionhasbeenwidelyusedinreflow,wavesolderingandotheradvancedautomaticweldingtechnology,butthehandsolderinginelectronicproductmanufacturingandrepairinthepositionthatcanneverbereplaced,thereisstillawiderangeofapplications,butcannotavoidthedefectsofmanualwelding.Therefore,focusesonthedefectsofwelding.Thispaperfirstintroducesthedevelopmentandapplicationofweldingandmanualweldingtechnology,andthenexplainedthebasicprincipleandprocessofmanualwelding,thefinalquestionofcommondefectsofmanualweldinganditsharm,causeanalysis,findthedefectpreventionmeasures,reducethedefectsofmanualwelding,improvethequalityofproducts.Keyword:ManualweldingWeldingmethodWeldingrequirementsWeldingdefects16 目录1引言·························12手工焊接概述·····················12.1手工焊接定义····················12.2手工焊接用途····················12.3电烙铁分类·····················12.4电烙铁的选用····················22.5电烙铁的使用方法··················32.6电烙铁的使用要求··················32.7焊锡丝拿法·····················32.8手工焊接相关辅料··················43手工焊接基本原理与工艺················53.1手工焊接原理····················53.2手工焊接必须具备的条件···············53.3手工焊接五步骤···················63.4手工焊接SMT元件焊接方法··············64手工焊接产生的缺陷及解决方法·············74.1焊接缺陷定义····················74.2手工焊接缺陷危害··················84.3手工焊接缺陷····················8结论·························15致谢·························16参考文献·······················1616 1引言现在焊接方式越来越多，自动化程度越来越高，但电子产品生产企业也离不开手工焊接。手工焊接可以完成机器焊接不了的工作产品，尤其是在设备故障修理。手工焊接对操作者经验要求特高，经验直接对产品的质量造成影响，焊点缺陷会降低产品的可靠性，质量没有保障。因此，必须要重视手工焊接缺陷，研究手工焊接缺陷的危害与预防措施，才能提高产品质量。2手工焊接概述2.1手工焊接定义手工焊接由人使用电烙铁等加热工具，在助焊剂的辅助下，将低熔点的焊料融化并使之扩散到被焊元件的金属表面，通过融化的焊料冷凝成新合金，从而使被焊接材料与焊料形成永久连接，使元器件得到固定并保证有效的电气导通的一种技艺。2.2手工焊接的现代用处有一种情况是用在自动化程度比较高的生产线上，有些不规则的元器件或者不适合使用自动焊接的元件需要使用手工焊接；还有一种情况是目前现有的自动焊接技术的合格率还做不到100％，总有一些元件需要重新焊接，所以手工焊接仍是生产线技工必备的技能。2.3电烙铁分类手工焊接用到的主要工具就是电烙铁，根据加热方式的不同，电烙铁可分为：内热式、外热式、恒温式和吸锡电烙铁四种。⑴内热式电烙铁（见图1）：图1内热式电烙铁⑵外热式电烙铁（见图2）：16 图2外热式电烙铁⑶恒温电烙铁（见图3）：图3恒温电烙铁⑷吸锡电烙铁（见图4）：图4吸锡电烙铁2.4电烙铁的选用如果不了解电烙铁与被焊元件间的关系，随便选用电烙铁，不仅不能保证焊接的质量，还有可能会损坏元器件或印制电路板。表1，列出了几个常用电烙铁的参数与焊接工件的对应关系。表1电烙铁的选用电烙铁功率（W）烙铁头温（℃）焊接器件20W外热式250～400集成电路、玻璃壳二极管25W外热式300～400一般印制板、导线的焊接35～50W内热式、外热式350～450大电阻、热敏元件100W内热式、外热式400～5508W以上的电阻、2A以上导线50W防静电调温烙铁100～550贴片元件16 注意事项：⑴电烙铁由于加热方式不同，相同瓦数不同加热方式的电烙铁的实际功率相差很大。⑵烙铁头的温度不仅和电烙铁的功率有关系，也与电源电压的变化也有关系。2.5电烙铁的使用方法电烙铁有三种握法：⑴握笔法（见图5）多用于小功率的电烙铁；⑵正握法（简图6）多用于弯形烙铁头；⑶反握法（见图7）多用于大功率电烙铁。图5握笔法图6正握法图7反握法2.6电烙铁的使用要求⑴新烙铁在使用前需要对烙铁头进行处理后才能正常使用，需在使用前先给烙铁头镀上一层焊锡。⑵可通过调整烙铁头插在烙铁芯上的长度来控制烙铁头的温度。⑶电烙铁长时间不用，会造成电烙铁芯加速氧化，同时会使烙铁头因再次长时间加热而氧化，甚至被烧“死”不再“吃锡”。⑷焊接时，优先选用松香型助焊剂，以保护烙铁头不被腐蚀。⑸电烙铁不用时应放在烙铁架上，烙铁架放置在操作者右前方40cm左右，放置要平稳，远离塑料等易燃物品。2.7焊锡丝拿法⑴连续焊接时（见图8）；⑵断续焊接时（见图9）。手工焊接中，一般右手握烙铁，左手拿焊锡丝，双手协调工作。16 图8连续焊接焊锡丝拿法图9断续焊接焊锡丝拿法2.8手工焊接相关辅料2.8.1焊料的定义焊料是熔点比被焊金属低，在被焊金属不熔化的加热条件下能够润湿被焊金属的表面，并在接触处的表面扩散开来形成新的合金的物质。⑴焊料的概述常用的焊料根据其成分可分为无铅焊料和锡铅合金焊料，有圆状、带状、球状和丝状。手工焊接常用的焊料俗称为焊锡丝。⑵焊料的特性焊锡由于生产厂家的不同，成分配制比例和性能有很大的差异，使用者要根据所生产的产品特性来选择。⑶焊料的选用规则①与被焊接金属具有很强的亲和力；②与被焊接金属的熔点相匹配；③与被焊接点有良好的机械性能导电性能。2.8.2助焊剂助焊剂专门用于清除金属表面氧化物，是保证焊接过程顺利进行，获得良好的导电性、足够的机械强度、清洁美观的高质量焊点必需的辅助材料。⑴助焊剂的功能①去除氧化物与杂质；②防止焊接面氧化；③促使焊料流动。⑵助焊剂的分类、优缺点与适用范围①无机系列助焊剂主要成分：氯化锌或氯化铵及其他们的混合物。16 优点是助焊作用强，但具有强烈的腐蚀性。缺点是焊接后要清洗，否则会造成被焊物的损坏。适用范围：金属制品、贴片元器件焊接。②有机系列助焊剂主要成分：有机酸卤化物。优点是助焊性能良好，可焊性好。缺点是有一定腐蚀性，热稳定性比较差，加热便迅速分解，只剩下无活性的残留物。适用范围：铅、黄铜、青铜及带镍层的金属制品、开关、接插件等塑料件的焊接。③树脂活性系列助焊剂主要成分：松香或在松香焊剂中加入活性剂。优点是无腐蚀性、高绝缘性能、优良的稳定性和耐湿性。焊接后容易清洗并形成膜层覆盖焊点，使焊点不被氧化腐蚀。适用范围：铂、铜、金、银等金属焊点、电子元器件的焊接。3手工焊接基本原理与工艺3.1手工焊接原理焊接由润湿、扩散、冶金结合三个过程组成，焊料先在焊接表面上产生润湿效果，随后焊料便向焊接点扩散，在焊料与金属铜的接触面形成连接层，将两者牢固的结合起来。⑴润湿：润湿过程是指已经熔化了的焊料沿着母材金属表面向四周漫流，在被焊母材表面形成附着层。⑵扩散：也称为向锡移动。一般金属原子在晶格点阵中会以其平衡位置为中心进行不息的热运动，随着温度的升高热运动的频率和能量也逐渐升高，一旦具有足够的能量和温度，一些原子就会克服周围原子对它的束缚，从原来的位置分离，这种现象叫作扩散。温度和时间对金属间的扩散速度和扩散量有重大影响。⑶冶金结合焊料与母材互相扩散，在两种金属间形成金属化合物，使得母材与焊料之间达到牢固的冶金结合状态。3.2手工焊接需要具备的条件16 ⑴被焊金属应具备良好的可焊性；⑵被悍金属表面和焊锡应保持清洁接触；⑶应选用助焊性能适合的助焊剂；⑷选择合适的焊锡；⑸保证足够的焊接温度；⑹要有适当的焊接时间。3.3手工焊接工艺五步骤手工焊接工艺五个步骤见图10：点锡焊接法又称为五步焊接法。一般初学者都必须从此法开始训练。图10手工焊接五步骤⑴准备施焊：准备好焊锡丝和烙铁，烙铁头部要沾上焊锡（俗称吃锡）。左手拿焊丝，右手拿烙铁对准焊接部位，如图10（a）所示。⑵加热焊接元件：使烙铁头接触焊接点，首先要保持烙铁加热焊接元件各部分，其次是要将烙铁头的扁平部分接触热容量较大的焊接元件，烙铁头的侧面或边缘部分接触热容量较小的焊件，以保持均匀受热，如图10（b）所示。⑶熔化焊料：当焊接元件被加热到能熔化焊料的温度后就将焊丝置于焊点，融化的焊料就会润湿焊盘，熔化焊料要适量，如图10（c）所示。⑷移开焊锡：当熔化适量量焊锡后移开焊丝，如图10（d）所示。⑸移走烙铁：当焊锡完全润湿焊接点之后就移开烙铁，移开烙铁的方向是大致45度的斜方向，如图10（e）所示。3.4手工焊接SMT元件焊接方法⑴通常焊SMD16 元件时都要加助焊剂，主要是为了增加焊锡的流动性，使焊锡借助表面的张力作用光滑地依附在引脚和焊盘上。焊接之前先在焊盘上涂上助焊剂再用烙铁处理一遍，防止焊盘镀锡不过关或已被氧化不便焊接（见图11）。图11SMD焊接⑵如果是多引脚的元器件，如IC，同样是先焊接两个对角线方向的引脚，固定元件位置后再焊接其他引脚。如果出现桥接，就加点助焊剂，然后将板子竖起，再用铬铁加热焊点，这样多余的焊锡就会流到铬铁上来，桥接也就解决了。焊接芯片时一般不需要助焊剂处理。只是焊时需要将引脚和焊盘对齐，然后在对角线方向固定几个点（只要加一点焊锡就可以），多余的焊锡可加些松香加热后用吸锡线吸除。手工焊接所允许的温度一般小于300摄氏度，时间一般少于10秒，但很多常用电路并不很严格（见图12）。图12SMT芯片焊接4手工焊接产生的缺陷4.1焊接缺陷定义焊接缺陷是指焊接16 过程中在焊点处产生的不符合设计或工艺要求的缺陷。缺陷的存在使焊接金属的显微组织、物理化学性能以及力学性能显示出不连续性。4.2手工焊接缺陷危害焊点的不完整性称为焊接缺陷，主要有虚焊、冷焊、空洞、桥接、锡珠等等。这些焊接缺陷在电子产品中会严重影响电子产品的使用寿命，或者直接导致电子产品生产不合格，轻则造成经济损失，重则造成使用安全隐患。4.3手工焊接缺陷⑴虚焊：不能形成一个完整的焊点（见图13）。图13虚焊原因：焊盘、元器件引线有氧化；焊接过程中热量不足，焊料的润湿不良；焊料太少。危害：设备时好时坏，工作不稳定。预防措施：分析元器件氧化的原因并消除,使用助焊剂处理印制板和元器件引线,选择合适的焊接材料,使用正确的焊接方法。⑵针孔：锡点上存在深凹痕、小渗孔（见图14）。图14针孔原因：焊锡焊料被污染，不清洁。危害：强度不足，焊点易腐蚀。16 预防措施：在焊接前给焊接材料进行清洁，平时注意材料的储存环境，临用前检查材料是否被污染。⑶气泡/空洞：内部有空洞，气泡（见图15）。图15气泡空洞原因：焊盘、元器件引线氧化处理不彻底；焊盘的穿线孔太大，而器件引脚太小；焊接过程中温度不足，或焊料太少。危害：暂时导通，但长时间容易造成导通不良。预防措施：焊接前要对焊盘和元件引脚进行氧化处理，要注意是否存在穿线孔和引脚的比例是否过大，焊料随此定量，控制加热温度。⑷冷焊：外观粗糙，可能有裂纹，塌锡（见图16）。图16冷焊原因：焊料未凝固前焊件抖动。危害：强度低，导电性能不好。预防措施：焊接时必须固定焊接元件,焊锡凝固前不要移动焊接件，选用适合的电烙铁进行焊接操作。⑸16 桥接，电烙铁撤离方向不对或焊丝过多导致桥接，由于相邻导线连接导致电器短路（见图17）。图17桥接原因：焊锡过多,烙铁撤离角度不当都有可能引起桥接。危害：电气短路。预防措施：控制焊料的供给,把握焊接时间,掌握好烙铁的撤离方向。⑹焊料过多：焊丝撤离过迟造成焊料过多，表现为形状呈蒙古包，焊锡覆盖了零件轮廓，看不到焊点，焊锡收束面呈圆凸状、焊点附近焊锡多余。会导致短路，浪费焊料（见图18）。图18焊料过多原因：焊丝撤离过迟。危害：浪费焊料，可能包藏缺陷。预防措施：可用吸锡线或者吸锡枪进行事后处理，掌握焊料的供给方法和供给时间。⑺焊料过少：焊丝撤离过早导致焊料过少，表现为焊面不能形成平滑面，焊锡量不足，焊接点不能完全覆盖，覆盖面薄。使得机械强度不够，会导致假焊（见图19）。16 图19焊料过少原因：焊锡流动性差或焊锡撤离过早，助焊剂不足，焊接时间太短。危害：机械强度不足。预防措施：控制撤离锡线的时间。⑻毛刺：焊点出现一个或多个毛刺（见图20）。图20毛刺原因：焊料过多、焊接时间过长，使焊锡黏性增加，当烙铁离开焊点时就容易产生毛刺现象。危害：不美观，强度低，可能会造成线路短路。预防措施：控制好焊料的供给量,把握好焊接的时间，控制好电烙铁的撤离方向,焊接动作要干净利落。⑼不对称：焊点呈不对称形状（见图21）。16 图21不对称原因：焊料流动性不好，助焊剂不足或质量差，加热不足。危害：强度不足。预防措施：使用质量好的助焊剂和焊料。⑽锡尖：焊点有尖刺（见图22）。图22锡尖原因：助焊剂过少而加热时间过长，烙铁撤离角度不当。危害：外观不佳，容易造成桥连短路。预防措施：控制加热时间和烙铁撤离角度。⑾锡珠：焊锡珠附着在PCB板上或元件上(见图23)。图23锡珠16 原因：助焊剂过度挥发导致焊锡粘度过大。危害：短路。预防措施：注意控制加热时间和加热温度。⑿不洁净的锡点：锡点附近存在污染物如焦渣、焊剂等(见图24）。图24不洁净的锡点原因：助焊剂过多或者已经失效，加热时间不足。危害：强度不足，导通不良，不美观。预防措施：注意加热时间，使用有效的助焊剂，适度使用助焊剂。⒀锡裂分离焊点：连接处存在裂痕和缝隙，接合处为齿状（见图25）。图25锡裂分离焊点原因：烙铁功率过大，加热时间过长。危害：强度低，焊盘容易剥落，强度降低，不导通或者时断时通。预防措施：注意选用合适功率的烙铁，注意加热时间。⒁上锡不良、不上锡：锡垫或被焊零件呈干燥或沙粒状的面（见图26）。16 图26上锡不良、不上锡原因：焊盘或元件引脚已经氧化，或者是焊料质量不高，也可能是焊接时间过长加热温度过高是的助焊剂过度挥发。危害：强度低，或者是时通时断。预防措施：使用质量高的焊料，注意清洁焊料。⒂焊盘损伤：基体金属如线路、锡垫上，露铜或存在明显的伤痕，或者是损坏（见图27）。图27焊盘损坏原因：焊接时间太长，焊接温度过高。危害：印制电路板已被损坏，整体电气功能已经没有保障。预防措施：防止过度加热。⒃锡点接触角过大、蔓延不良：表面不连续，焊料在金属表面凸起，连接成不规则斜坡状。容易造成通电不良（见图28）。16 图28锡点接触角过大、蔓延不良原因：焊接处未与焊锡融合，热或焊料不够，烙铁短不干净。危害：强度低，导电性不好。预防措施：控制加热时间和加热温度，合理使用助焊剂和性能良好的焊料。⒄焊点出现损坏：存在划痕，剪切伤口，焊点不平滑，甚至焊点剥落（见图29）。图29焊点出现损坏原因：焊盘上金属镀层不良。危害：不美观，电气性能不稳定甚至断路。预防措施：控制烙铁撤离方向，助焊剂在焊接前进行氧化处理。结论16 本文先介绍了手工焊接的应用和地位、手工焊接工具的选用、使用和手工焊接元器件的方法以及原理与要求，重点分析手工焊接缺陷形成的原因、危害，找出预防措施。为了避免缺陷的产生，提高产品的质量，我们需要通过实践操作积累经验，掌握手工焊接的技艺与方法，从缺陷的原因出发，提高手工焊接质量。致谢首先感谢南京信息职业技术学院三年来对我的栽培，让我学到了很多。其次感谢学院老师对我的教导。历时将近两个月的时间终于将这篇论文写完，在论文的写作过程中遇到了无数的困难和障碍，都在同学和老师的帮助下度过了。尤其要强烈感谢我的论文指导老师余日新老师，他对我进行了无私的指导和帮助，不厌其烦的帮助进行论文的修改和改进。通过撰写此论文，我学到了研究方法，提高了查阅文献资料的能力与分析问题解决问题的能力。同时也提高了自己的专业知识和处事态度，在这里要衷心的感谢余日新老师。参考文献1赵熹华.焊接检验.机械工业出版社，20052王春霞.电子元器件手工焊接技术.机械工业出版社，20133陈伯蠡.焊接工程缺陷分析与对策.机械工业出版社，20064王洪光.实用焊接设备手册.化学工业出版社，201216'