焊接工藝原理和類型電子產品的焊接是指依照電路原理，將電子元器件通過導線連接起來，形成一定的機械連接和電氣連接，從而實現特定的電路功能。學習目標1.理解電子產品焊接工藝原理。2.熟悉焊接材料的組成和選用。3.掌握焊接工藝的類型和應用。4.掌握SMT焊接的技術特點。SMT焊接工藝與設備1SMT焊接工藝與設備2一、電子產品焊接工藝原理現代焊接技術主要有加壓焊（如冷壓焊、超聲波焊等）、熔焊（如等離子焊、電子束焊、氣焊等）、釬焊（軟釬焊和硬釬焊）。在現代電子產品制造過程中，電子產品焊接主要采用的方式是錫焊。錫焊是軟釬焊的一種，是電子產品焊接中最簡便、使用最早、應用最廣、占比重最大的焊接方法。錫焊過程可描述為采用簡單的工具將焊件和焊料共同加熱到錫焊溫度，在焊件不熔化的情況下，作為焊料的錫熔化潤濕焊件焊盤表面，對焊件實現連接和固定，并實現電氣導通的過程。SMT焊接工藝與設備3一、電子產品焊接工藝原理錫焊必須滿足以下條件：1.焊料熔點低于焊件熔點這樣才可保證當焊料和焊件同時加熱到焊接溫度時，焊料熔化，而焊件不熔化。

SMT焊接工藝與設備4一、電子產品焊接工藝原理2.焊件表面具有良好的可焊性當焊料熔化時，熔融的焊料要潤濕焊件表面，由于毛細作用，焊料和焊件原子互相擴散，在其接觸面形成合金層。有些金屬的可焊性較差，如鉻、鎢等；有些金屬的可焊性很好，如純銅、黃銅等，因此常用銅作為焊盤材質。同時要注意焊接過程中焊盤是否氧化，可通過鍍錫、鍍銀等方法防止焊盤表面氧化。

SMT焊接工藝與設備5一、電子產品焊接工藝原理3.焊件表面清潔、干燥即使是可焊性好的焊件，在儲存和運輸過程中，也可能出現油污或潮濕情況，焊接前必須采用刮除或烘干的方法使焊件保持清潔和干燥，以利于焊料的浸潤。4.采用合理的助焊劑助焊劑可有效清除焊件與焊盤表面的氧化膜，不同的焊接工藝選取的助焊劑不同，在錫焊時，常采用松香為主的助焊劑。SMT焊接工藝與設備6一、電子產品焊接工藝原理5.合適的焊接溫度與焊接時間焊接溫度過低，易造成虛焊；焊接溫度過高，易造成助焊劑分解、揮發，嚴重時造成焊盤脫落，元器件損壞。焊接時間過短，達不到焊接要求；焊接時間過長，易損壞焊接部位，一般一次焊接時間不超過2s。SMT焊接工藝與設備7一、電子產品焊接工藝原理在錫焊中，合格的焊點常通過潤濕角來判斷。在焊接過程中，焊料與焊件接觸所形成的夾角稱為潤濕角，也稱為浸潤角或接觸角，如下圖。仔細觀察潤濕角θ的大小，就可判斷焊點是否潤濕，潤濕良好則能夠形成良好的焊點。SMT焊接工藝與設備8二、焊接材料的組成和選用1.焊接材料的組成

（1）焊料焊料是電子產品焊接中主要的焊接材料。根據形態不同，可分為固態焊料、液態焊料、黏稠狀焊料（錫膏）；根據成分不同，可分為有鉛焊料和無鉛焊料。錫膏是SMT焊接中主要采用的焊接材料，錫膏主要由合金粉末和助焊劑組成。常見的合金粉末有錫鉛合金。盡管還沒有哪種無鉛焊料從性能上達到有鉛焊料的穩定性，但是隨著綠色產品的推行，許多問題正在逐步解決。目前SMT焊接多采用無鉛焊接工藝。SMT焊接工藝與設備9二、焊接材料的組成和選用1.焊接材料的組成

（2）助焊劑傳統助焊劑成分以松香為主，目前使用的大部分助焊劑是以松香為基體的活性助焊劑，成分還包含活性劑、成膜劑、添加劑和溶劑等。活性劑主要用來凈化焊料和焊件表面；成膜劑可在焊接完成后在表面形成一層保護膜，保護焊點和焊盤；添加劑是根據工藝要求加入的一些具有特殊物理、化學性能的物質，如調節劑、消光劑、光亮劑等；溶劑用于溶解助焊劑的固體成分，一般采用異丙醇和乙醇。SMT焊接工藝與設備10二、焊接材料的組成和選用1.焊接材料的組成

（3）清洗劑清洗劑是在印制電路板焊接后，為防止焊接殘留影響印制電路板質量，采用的一種焊接材料，主要用于清洗助焊劑殘留或其他雜質，提高可靠性。（4）黏結劑在SMT生產中，主要采用貼片膠作為黏結劑，用于將元器件固定在印制電路板的相應位置。SMT多采用絲網模板來印刷貼片膠。SMT焊接工藝與設備11二、焊接材料的組成和選用2.焊接材料的選用焊接材料的組成、性能都會影響焊接質量。在表面組裝技術中，對焊接材料的選用有嚴格的要求。（1）表面組裝對錫膏的要求及錫膏的選用原則1）表面組裝對錫膏的要求①具有良好的穩定性，可常溫或冷藏3～6個月。②印刷時或再流焊加熱時具有優良的脫模性，不易坍塌，有一定黏度。③加熱時具有良好的潤濕性，焊料飛濺少。④焊后易清洗，焊接強度高。SMT焊接工藝與設備12二、焊接材料的組成和選用2.焊接材料的選用（1）表面組裝對錫膏的要求及錫膏的選用原則2）錫膏的選用原則①根據印制電路板氧化程度不同進行選擇，一般選用中等活性錫膏，必要時選用高活性錫膏。②不同的涂覆方法選用不同黏度的錫膏。③精細間距焊盤應選用球形細粒度錫膏。④焊接熱敏元器件應選用低熔點錫膏。⑤采用免洗工藝時，應選用不含腐蝕性化合物的錫膏。SMT焊接工藝與設備13二、焊接材料的組成和選用2.焊接材料的選用（2）表面組裝對助焊劑的要求及助焊劑的選用原則1）表面組裝對助焊劑的要求①能夠去除焊盤表面氧化物，增加可焊性。②熔點低于焊料，要比焊料先熔化以起到助焊作用。③潤濕擴散速度快，要求擴展率在90%以上。④黏度和密度低于焊料。⑤不產生錫珠飛濺，不產生有毒氣體或刺激性氣體。⑥焊后殘渣易清洗，不黏手，不導電。SMT焊接工藝與設備14二、焊接材料的組成和選用2.焊接材料的選用（2）表面組裝對助焊劑的要求及助焊劑的選用原則2）助焊劑的選用原則①焊接方式不同，選用的助焊劑形態不同。②對于可焊性好的印制電路板，可選用中等活性助焊劑。③清洗方式不同，選用的助焊劑也不同。SMT焊接工藝與設備15二、焊接材料的組成和選用2.焊接材料的選用（3）表面組裝對清洗劑的要求1）對油脂、松香等有較好的溶解能力。2）表面張力小，有良好的浸潤性。3）無腐蝕性，不會造成二次損害和污染。4）易揮發，室溫下可自行去除。5）不燃，不爆，低毒性，對人體無危害。6）穩定性好，清洗中不發生化學反應。SMT焊接工藝與設備16二、焊接材料的組成和選用2.焊接材料的選用（4）表面組裝對貼片膠的要求及貼片膠的選用原則1）表面組裝對貼片膠的要求①常溫使用壽命長。②有合適的黏度。③可快速固化。④黏結強度適當，檢修時便于更換。⑤有顏色，便于檢查。SMT焊接工藝與設備17二、焊接材料的組成和選用2.焊接材料的選用（4）表面組裝對貼片膠的要求及貼片膠的選用原則2）貼片膠的選用原則①根據不同點膠方式，選用不同的包裝。②根據不同設備、不同施膠方式，選用不同的黏度。③貼片膠應能在盡可能低的溫度下以最快速度固化，以避免PCB翹曲和元器件損傷。SMT焊接工藝與設備18三、焊接工藝的類型和應用1.焊接工藝的類型（1）手工電烙鐵焊接手工電烙鐵焊接的方法是使用手持式電烙鐵預熱焊件表面，熔化焊錫絲，在焊件表面形成良好的焊點。手工電烙鐵焊接采用的工具和材料主要有鑷子、恒溫電烙鐵、真空吸錫槍、焊錫絲、助焊劑等。SMT焊接工藝與設備19三、焊接工藝的類型和應用1.焊接工藝的類型（2）手工熱風槍焊接手工熱風槍焊接的方法是使用熱風槍對焊盤上已涂覆的錫膏進行加熱，使其熔化后潤濕焊盤，同時用鑷子夾取貼片元器件放置在焊盤上，自然冷卻形成焊點。手工熱風槍焊接采用的工具和材料主要有鑷子、熱風槍（或熱風工作臺）、真空吸錫槍、錫膏、助焊劑等。SMT焊接工藝與設備20三、焊接工藝的類型和應用1.焊接工藝的類型（3）浸焊浸焊的方法是將已經插好元器件的印制電路板焊盤面浸入液態焊料中，使焊料附著在焊盤表面，拿出后冷卻形成焊點。浸焊采用的工具和材料主要有浸焊工作臺、液態焊料等。SMT焊接工藝與設備21三、焊接工藝的類型和應用1.焊接工藝的類型（4）再流焊再流焊的方法是利用再流焊機，將已涂覆錫膏、貼裝元器件的印制電路板經過再流焊機加熱，冷卻后形成良好的焊點。再流焊主要采用全自動再流焊機完成。SMT焊接工藝與設備22三、焊接工藝的類型和應用1.焊接工藝的類型（5）波峰焊波峰焊是利用波峰焊機，將已涂覆貼片膠、貼裝元器件或插裝元器件的印制電路板經過波峰焊機中盛滿液態熔融焊料的焊料槽，冷卻后形成良好的焊點。波峰焊主要采用波峰焊機完成。SMT焊接工藝與設備23三、焊接工藝的類型和應用2.焊接工藝的應用不同的焊接工藝所適用的焊接產品種類及焊接條件不同。（1）手工電烙鐵焊接手工電烙鐵焊接主要應用于維修及檢測電子產品或制作樣機，或在自動化設備無法完成的情況下使用。常見的手工電烙鐵如下圖所示。a）普通電烙鐵b）自動送錫電烙鐵c）恒溫電烙鐵SMT焊接工藝與設備24三、焊接工藝的類型和應用2.焊接工藝的應用（1）手工電烙鐵焊接手工電烙鐵焊接既可以焊接THT元器件，也可以焊接SMT元器件。SMT焊接與THT焊接相比有以下幾點不同：由于SMT元器件體積小，質量輕，手工電烙鐵焊接時，要采用更細的焊錫絲，一般直徑為0.5～0.8mm，或直接使用錫膏；焊接SMT元器件要使用更加小巧的專用鑷子和電烙鐵，使用尖細的錐狀電烙鐵頭。SMT焊接工藝與設備25三、焊接工藝的類型和應用2.焊接工藝的應用（1）手工電烙鐵焊接針對引腳數量為2～4的片式元器件，以焊接SMC元件為例，進行手工電烙鐵焊接時的步驟如下圖所示。SMT焊接工藝與設備26三、焊接工藝的類型和應用2.焊接工藝的應用（1）手工電烙鐵焊接1）左手拿焊錫絲，右手拿電烙鐵，用加熱的電烙鐵在一個焊盤上加適量的焊錫。2）保持焊盤上焊錫處于熔融狀態。3）用鑷子夾取元器件推到焊盤上熔融的焊錫處。4）先移開電烙鐵，再移開鑷子。5）用電烙鐵和焊錫絲焊接元器件另一端。SMT焊接工藝與設備27三、焊接工藝的類型和應用2.焊接工藝的應用（1）手工電烙鐵焊接采用手工電烙鐵還可以焊接引腳數目較多（如6～20之間）但引腳間距較大（引腳間距在1.27mm左右）的SOP、QFP等封裝的集成電路，同樣可采用上述方法，先固定一個引腳，對齊后，逐個焊接其余引腳。對于引腳較密（引腳間距在0.5mm左右）的集成電路，可先將IC放在相應的焊盤上，用少量焊錫固定IC對向的兩個引腳，使IC準確固定，然后在其余焊盤上涂抹助焊劑，利用焊錫逐個將引腳焊牢，若焊接時引腳間存在粘連現象，可涂抹少許助焊劑，用尖頭電烙鐵沿引腳方向向外刮撥。SMT焊接工藝與設備28三、焊接工藝的類型和應用2.焊接工藝的應用（2）手工熱風槍焊接手工熱風槍主要用于焊接高引腳密度集成電路，在檢修電子產品時常用于拆焊。熱風槍可用于焊接和拆焊多種SMT元器件。常見的熱風槍如下圖所示。a）數顯恒溫熱風槍b）大功率數顯熱風槍SMT焊接工藝與設備29三、焊接工藝的類型和應用2.焊接工藝的應用（2）手工熱風槍焊接1）應用熱風槍焊接高引腳密度元器件①用助焊劑涂抹所有焊盤。②用錫膏注射器在每列引腳上涂一條錫膏線。③將元器件貼放在相應位置上。④用熱風槍來回吹焊錫，直至錫膏熔化，利用張力及阻焊膜作用，將焊錫均勻分布在各焊點上。⑤冷卻后完成該焊接操作。SMT焊接工藝與設備30三、焊接工藝的類型和應用2.焊接工藝的應用（2）手工熱風槍焊接1）應用熱風槍焊接高引腳密度元器件焊接注意事項：焊接時，由于引腳密度高，每個焊盤吃錫量極少，極易造成連焊，可采用吸錫帶吸走多余焊錫，或將印制電路板傾斜，利用焊錫重力和表面張力作用，用尖頭電烙鐵將連焊處撥開。SMT焊接工藝與設備31三、焊接工藝的類型和應用2.焊接工藝的應用（2）手工熱風槍焊接2）應用熱風槍拆焊SMT元器件①先在貼片元器件引腳處涂抹適量助焊劑，然后將熱風槍通電，調節溫度及風量，根據所拆焊元器件大小、焊盤多少，選擇預熱溫度及風量大小。②用夾具固定好需要維修的印制電路板。SMT焊接工藝與設備32三、焊接工藝的類型和應用2.焊接工藝的應用（2）手工熱風槍焊接2）應用熱風槍拆焊SMT元器件③一只手用鑷子（或真空吸筆）夾住所拆元器件，另一只手用熱風槍來回吹所有引腳，等所有焊盤上的焊錫都熔化時，將元器件提起。④用吸錫帶清理焊盤上殘留的焊錫和助焊劑，拆焊完成。拆焊注意事項：若拆下的元器件還準備再使用，拆焊時應盡量避免直吹元器件中心，也不宜吹的時間過長，以免燒壞元器件。SMT焊接工藝與設備33三、焊接工藝的類型和應用2.焊接工藝的應用（3）浸焊浸焊多用于焊接THT印制電路板，整塊板一次焊接完成，可分為手工浸焊和機器浸焊兩種。手工浸焊是由操作者手持夾具夾持印制電路板，手工完成浸焊的方法。機器浸焊是利用自動化浸焊設備夾住插裝好的PCB進行浸焊的過程，當印制電路板較大，元器件較多，無法完成手工夾持時，多采用機器浸焊。SMT焊接工藝與設備34三、焊接工藝的類型和應用2.焊接工藝的應用（3）浸焊常見的浸焊設備如下圖所示。a）臺式手工浸焊機b）立式手工浸焊機

c）自動浸焊機SMT焊接工藝與設備35三、焊接工藝的類型和應用2.焊接工藝的應用（3）浸焊1）手工浸焊①加熱錫爐，使爐溫控制在250～280℃。②在PCB焊接面預涂一層助焊劑。③手持夾具夾持PCB，使焊盤面全部浸入液態焊料中，通常以浸入深度為PCB厚度的1/2～2/3為宜，浸錫時間為3～5s。④浸錫完成后，PCB與錫面成5°～10°角離開錫面。SMT焊接工藝與設備36三、焊接工藝的類型和應用2.焊接工藝的應用（3）浸焊1）手工浸焊⑤冷卻一定時間后，檢查焊接質量，若多處未焊接，需重新進行浸焊，若只有少數缺焊，可采用電烙鐵補焊。手工浸焊注意事項：操作者應時刻注意錫爐溫度，及時清除錫爐表面的錫渣，防止浸焊時錫渣粘在PCB底部，影響焊接質量。SMT焊接工藝與設備37三、焊接工藝的類型和應用2.焊接工藝的應用（3）浸焊2）機器浸焊①將待焊接的印制電路板置于浸焊機導軌上。②待PCB運行至錫爐上方時，PCB下降或錫爐上升，使焊盤與高溫焊料接觸。③PCB浸入焊料深度為PCB厚度的1/2～2/3，浸錫時間為3～5s。④浸錫結束，PCB離開錫爐，完成焊接。SMT焊接工藝與設備38三、焊接工藝的類型和應用2.焊接工藝的應用（4）再流焊1）在自動化生產線上，對全表面組裝電路板進行錫膏印刷，貼裝元器件。2）根據所使用錫膏的熔點，設置再流焊各溫區的溫度。3）對再流焊錫爐進行預熱，使實際溫度和設定溫度相同。4）將貼裝好元器件的印制電路板送入再流焊錫爐，錫膏經過熔化再凝固的過程完成焊接。SMT焊接工藝與設備39三、焊接工藝的類型和應用2.焊接工藝的應用（4）再流焊再流焊注意事項：若焊接一塊新的印制電路板，需采用爐溫檢測儀檢測爐溫曲線，首件焊接需進行試焊，試焊合格后再進行批量焊接。SMT焊接工藝與設備40三、焊接工藝的類型和應用2.焊接工藝的應用（5）波峰焊波峰焊主要用于焊接插件印制電路板或混合組裝電路板。波峰焊是在浸焊的基礎上，改變焊錫槽結構發展起來的。波峰焊利用焊錫槽內的離心泵，形成一股向上的焊料波峰，使導軌上運動的印制電路板勻速通過波峰，接觸焊點，完成焊接。SMT焊接工藝與設備41三、焊接工藝的類型和應用2.焊接工藝的應用（5）波峰焊波峰焊工作原理如右圖SMT焊接工藝與設備42三、焊接工藝的類型和應用2.焊接工藝的應用（5）波峰焊常見的波峰焊機主要有斜坡式波峰焊機、高波峰焊機、電磁泵噴射波峰焊機以及雙波峰焊機。雙波峰焊機焊料波形又可分為空心波、寬平波、紊亂波。SMT焊接工藝與設備43三、焊接工藝的類型和應用2.焊接工藝的應用（5）波峰焊波峰焊機內部焊接步驟如下：1）在自動化生產線上，對插件印制電路板進行插裝元器件操作或對混合組裝電路板進行印刷貼片膠、貼裝元器件、插裝元器件操作。2）印制電路板通過傳送導軌進入波峰焊機，此時焊錫槽中已加熱好熔融的焊料，通過離心泵，形成焊料波峰。3）印制電路板通過助焊劑噴嘴，底部焊盤被噴涂助焊劑。SMT焊接工藝與設備44三、焊接工藝的類型和應用2.焊接工藝的應用（5）波峰焊4）通過預熱區對元器件、PCB預熱，防止高溫液態焊料形成的熱沖擊