FPC排線焊接原理及教程

一、FPC排線焊接原理

錫焊是一門科學(xué)，其原理是通過加熱的烙鐵將固態(tài)焊錫絲加熱熔化，再借助于助焊劑的作用，使其流入被焊金屬之間，待冷卻后形成牢固可靠的焊接點(diǎn)。

當(dāng)焊料為錫鉛合金，焊接面為銅時(shí)，焊料先對焊接表面產(chǎn)生潤濕，伴隨著潤濕現(xiàn)象的發(fā)生，焊料逐漸向金屬銅擴(kuò)散，在焊料與金屬銅的接觸面形成附著層，使兩則牢固的結(jié)合起來，所以焊錫是通過潤濕、擴(kuò)散和冶金結(jié)合這三個(gè)物理、化學(xué)過程來完成的。

1．潤濕：潤濕過程是指已經(jīng)熔化了的焊料借助毛細(xì)管力沿著母材金屬表面細(xì)微的凹凸和結(jié)晶的間隙向四周漫流，從而在被焊母材表面形成附著層，使焊料與母材金屬的原子相互接近，達(dá)到原子引力起作用的距離。

引起潤濕的環(huán)境條件：被焊母材的表面必須是清潔的，不能有氧化物或污染物。（潤濕可以形象的比喻為：把水滴到荷花葉上形成水珠，就是水不能潤濕荷花。把水滴到棉花上，水就滲透到棉花里面去了，就是水能潤濕棉花。）

2．?dāng)U散：伴隨著潤濕的進(jìn)行，焊料與母材金屬原子間的相互擴(kuò)散現(xiàn)象開始發(fā)生。通常原子在晶格點(diǎn)陣中處于熱振動狀態(tài)，一旦溫度升高。原子活動加劇，使熔化的焊料與母材中的原子相互越過接觸面進(jìn)入對方的晶格點(diǎn)陣，原子的移動速度與數(shù)量決定于加熱的溫度與時(shí)間。

3．冶金結(jié)合：由于焊料與母材相互擴(kuò)散，在兩種金屬之間形成了一個(gè)中間層－－金屬化合物，要獲得良好的焊點(diǎn)，被焊母材與焊料之間必須形成金屬化合物，從而使母材達(dá)到牢固的冶金結(jié)合狀態(tài)。

二、助焊劑的作用

助焊劑（FLUX）這個(gè)字來自拉丁文是“流動”（Flow in Soldering）。助焊劑主要功能為：

1．化學(xué)活性

要達(dá)到一個(gè)好的焊點(diǎn)，被焊物必須要有一個(gè)完全無氧化層的表面，但金屬一旦曝露于空氣中會生成氧化層，這種氧化層無法用傳統(tǒng)溶劑清洗，此時(shí)必須依賴助焊劑與氧化層起化學(xué)作用，當(dāng)助焊劑清除氧化層之后，干凈的被焊物表面，

才可與焊錫結(jié)合。

助焊劑與氧化物的化學(xué)反應(yīng)有幾種：

1、相互化學(xué)作用形成第三種物質(zhì)；

2、氧化物直接被助焊劑剝離；

3、上述兩種反應(yīng)并存。

松香助焊劑去除氧化層，即是第一種反應(yīng)，松香主要成份為松香酸（Abietic Acid）和異構(gòu)雙萜酸（Isomeric diterpene acids），當(dāng)助焊劑加熱后與氧化銅反應(yīng)，形成銅松香（Copper abiet），是呈綠色透明狀物質(zhì)，易溶入未反應(yīng)的松香內(nèi)與松香一起被清除，即使有殘留，也不會腐蝕金屬表面。

氧化物曝露在氫氣中的反應(yīng)，即是典型的第二種反應(yīng)，在高溫下氫與氧發(fā)生反應(yīng)成水，減少氧化物，這種方式常用在半導(dǎo)體零件的焊接上。

幾乎所有的有機(jī)酸或無機(jī)酸都有能力去除氧化物，但大部分都不能用來焊錫作業(yè)，助焊劑除了用于去除氧化物，還有其他功能，這些功能是焊錫作業(yè)時(shí)，必不可免考慮的。

2．熱穩(wěn)定性

當(dāng)助焊劑在去除氧化物的同時(shí)，必須還要形成一個(gè)保護(hù)膜，防止被焊物表面再度氧化，直到接觸焊錫為止。所以助焊劑必須能承受高溫，在焊錫作業(yè)的溫度下不會分解或蒸發(fā)，如果分解則會形成溶劑不溶物，難以用溶劑清洗，W/W級的純松香在280℃左右會分解，此應(yīng)特別注意。

3．助焊劑在不同溫度下的活性

好的助焊劑不只是要求熱穩(wěn)定性，在不同溫度下的活性亦應(yīng)考慮。助焊劑的功能即是去除氧化物，通常在某一溫度下效果較佳，例如RA的助焊劑，除非溫度達(dá)到某一程度，氯離子不會解析出來清理氧化物，當(dāng)然此溫度必須在焊錫作業(yè)的溫度范圍內(nèi)。

當(dāng)溫度過高時(shí)，亦可能降低其活性，如松香在超過600℉（315℃）時(shí)，幾乎無任何反應(yīng)，也可以利用此一特性，將助焊劑活性純化以防止腐蝕現(xiàn)象，但在應(yīng)用上要特別注意受熱時(shí)間與溫度，以確保活性純。

三、焊錫絲的組成與結(jié)構(gòu)

我們使用的有鉛SnPb（Sn63%Pb37%）的焊錫絲和無鉛SAC（96.5%Sn 3.0%Ag0.5%Cu）的焊錫絲里面是空心的，這個(gè)設(shè)計(jì)是為了存儲助焊劑（松香），使在加焊錫的同時(shí)能均勻的加上助焊劑。當(dāng)然就有鉛錫絲來說，根據(jù)SnPb的成分比率不同有多種類型，其主要用途也不同

焊錫絲的作用：達(dá)到元件在電路上的導(dǎo)電要求和元件在PCB線路板上的固定要求。

四、電烙鐵的基本結(jié)構(gòu)

烙鐵：（1）手柄、（2）發(fā)熱絲、（3）烙鐵頭、（4）電源線、（5）恒溫控制器、（6）烙鐵頭清洗架 電烙鐵的作用：用來焊接電子原件、五金線材及其它一些金屬物體的工具。

五、手工焊接過程

1、操作前檢查

（1）每天上班前3-5分鐘把電烙鐵插頭插入規(guī)定的插座上，檢查烙鐵是否發(fā)熱，如發(fā)覺不熱，先檢查插座是否插好，如插好，若還不發(fā)熱，應(yīng)立即向管理員匯報(bào)，不能自隨意拆開烙鐵，更不能用手直接接觸烙鐵頭。

（2）已經(jīng)氧化凹凸不平的或帶鉤的烙鐵頭應(yīng)更新的：1、可以保證良好的熱傳導(dǎo)效果；2、保證被焊接物的品質(zhì)。如果換上新的烙鐵嘴，受熱后應(yīng)將保養(yǎng)漆擦掉，立即加上錫保養(yǎng)。烙鐵的清洗要在焊錫作業(yè)前實(shí)施，如果5分鐘以上不使用烙鐵，需關(guān)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。

（3）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(tài)的一半厚時(shí)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。

（4）人體與烙鐵是否可靠接地，人體是否佩帶靜電環(huán)。

2、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(zhì)量必須嚴(yán)格的按步驟操作。按步驟進(jìn)行焊接是獲得良好焊點(diǎn)的關(guān)鍵之一。在實(shí)際生產(chǎn)中，最容易出現(xiàn)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(yù)熱的被焊部位，這樣很容易產(chǎn)生焊點(diǎn)虛焊，所以烙鐵頭必須與被焊件接觸，對被焊件進(jìn)行預(yù)熱是防止產(chǎn)生虛焊的重要手段。

3、焊接要領(lǐng)

（1）烙鐵頭與兩被焊件的接觸方式

接觸位置：烙鐵頭應(yīng)同時(shí)接觸要相互連接的2個(gè)被焊件（如焊腳與焊盤），烙鐵一般傾斜45度，應(yīng)避免只與其中一個(gè)被焊件接觸。當(dāng)兩個(gè)被焊件熱容量懸殊時(shí)，應(yīng)適當(dāng)調(diào)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(dǎo)能力加強(qiáng)。如LCD拉焊時(shí)傾斜角在30度左右，焊麥克風(fēng)、馬達(dá)、喇叭等傾斜角可在40度左右。兩個(gè)被焊件能在相同的時(shí)間里達(dá)到相同的溫度，被視為加熱理想狀態(tài)。

接觸壓力：烙鐵頭與被焊件接觸時(shí)應(yīng)略施壓力，熱傳導(dǎo)強(qiáng)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。

（2）焊絲的供給方法

焊絲的供給應(yīng)掌握3個(gè)要領(lǐng)，既供給時(shí)間，位置和數(shù)量。

供給時(shí)間：原則上是被焊件升溫達(dá)到焊料的熔化溫度是立即送上焊錫絲。

供給位置：應(yīng)是在烙鐵與被焊件之間并盡量靠近焊盤。

供給數(shù)量：應(yīng)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。

（3）焊接時(shí)間及溫度設(shè)置

A、溫度由實(shí)際使用決定，以焊接一個(gè)錫點(diǎn)4秒最為合適，最大不超過8秒，平時(shí)觀察烙鐵頭，當(dāng)其發(fā)紫時(shí)候，溫度設(shè)置過高。

B、一般直插電子料，將烙鐵頭的實(shí)際溫度設(shè)置為（350~370度）；表面貼裝物料（SMC）物料，將烙鐵頭的實(shí)際溫度設(shè)置為（330~350度）

C、特殊物料，需要特別設(shè)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。

D、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(xiàng)

A、焊接前應(yīng)觀察各個(gè)焊點(diǎn)（銅皮）是否光潔、氧化等。

B、在焊接物品時(shí)，要看準(zhǔn)焊接點(diǎn)，以免線路焊接不良引起的短路

4、操作后檢查

（1）用完烙鐵后應(yīng)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。

錫點(diǎn)質(zhì)量的評定：

1、標(biāo)準(zhǔn)的錫點(diǎn)

（1）錫點(diǎn)成內(nèi)弧形；

（2）錫點(diǎn)要圓滿、光滑、無針孔、無松香漬；

（3）要有線腳，而且線腳的長度要在1-1.2MM之間；

（4）零件腳外形可見錫的流散性好；

（5）錫將整個(gè)上錫位及零件腳包圍。
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