片式元件手工焊接质量控制

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  摘要:本文阐述了采用HAKO926E、S、D日本白光电烙铁焊接片式元器件时如何保证焊接质量,控制虚焊形成,并对焊接温度进行了详细的分析,说明了烙铁温度与烙铁头的关系,并给出了选用和更换烙铁头的工艺措施。
  关键词:片式元件;焊接;质量控制
  一、前言:
  随着科技的发展,数字产品突显出现代化、小型化、集成化等特点。片式元件,小型及大型多引脚电路的使用,对操作工人都是一种考验,而焊接工具的使用,焊接温度和焊接时间准确把握,显得尤为重要。
  二、工艺分析:
  片式元器件无引线,体积小,可焊性高但耐焊性差,如若焊接时间不当,温度过低,焊锡流动性差,很容易凝固,形成虚焊;如温度过高会造成电极脱落,对于瓷介质电容器甚至会造成本体断裂;使焊剂分解速度加快,使金属表面加速氧化,并导致印制电路板上的焊盘脱落;造成氧化脱皮产生炭化,造成虚焊。可见,焊接温度过高或过低都会形成虚焊,因此选择正确的焊接温度、时间尤为重要;片式元件在印制版上的安装距离小、密度高,特别是电路DSP是一种窄间距多引脚方形扁平封装(QFP)元件,其外观特点是引脚细、间距小,烙铁头选用不恰当会造成焊点间桥连,元件重复受热,器件容易损坏;在焊接分立器件及接地点时需要的温度比片式高,选用一样的烙铁头和温度是不能满足焊接需要的,因此烙铁头也要根据被焊器件进行选择。虽然 ,形成虚焊的原因有很多,我们可以从一个优良的焊点形成应具备的条件加以把握:
  (1)被焊物应有良好的可焊性;
  (2)被焊物表面要清洁;
  (3)助焊剂的使用要适当;
  (4)焊料要适应焊接的要求;
  (5)焊接的时间温度要适当;
  三、工艺措施:
  1.根据《中华人民共和国航空航天工业部航天工业标准》的《片状电阻器、电容器手工表面装联工艺技术要求》中对于片状元件手工焊接要求烙铁头表面温度应控制在260度正负10度范围内,焊接的时间不大于2秒。对片式器件焊接的温度和焊接时间做了规定,在焊接一次焊不好需要补焊时,要等焊点完全冷却以后进行,最多不超过3次,保证器件的可靠性。为避免片状元件过热及印制电路板局部过热,应先对每个片状元件的一个电极焊接,待全部片状元件的一个电极焊接完毕,再焊接另一个电极。(QJ2465—93)
  2.对于手工焊接的电烙铁,应满足下列要求:
  (1)手工焊接应使用温度能自动控制的电烙铁,烙铁的温度应定期校验。
  (2)除采用自动调节功率的电烙铁外,印制电路板组装件的焊接一般采用30~50W电烙铁;微型器件及片状元件的焊接建议采用10~20W电烙铁;大型接线端子和接地线的焊接建议采用50~75W电烙铁。
  (3)一般电子元器件的焊接,建议烙铁头部温度为280度,但任何情况下不得超过320度。HAKO926E、S、D日本白光926电烙铁,该烙铁有温度旋钮,可以随意调节温度,也根据上述情况对分立器件焊接温度作了规定:290℃±10℃。
  3.根据烙铁头选用要求选择烙铁头型号:
  (1)烙铁头的形状要适应被焊件物面要求和产品装配密度,烙铁头的大小应满足焊接空间和连接点的需要,不应造成邻近区域元器件和连接点的损伤。
  (2)电烙铁热容量要恰当。烙铁头的温度恢复时间要与被焊件物面的要求相适应。温度恢复时间是指在焊接周期内,烙铁头顶端温度因热量散失而降低后,再恢复到最高温度所需时间。它与电烙铁功率、热容量以及烙铁头的形状、长短有关。对烙铁头型号作了选择,我们根据组合上的器件选择920-T-2C圆柱斜坡面来焊接片式器件,920-T-2、4D梯形烙铁头,焊接分立器件及接地点。对于大的接地端子则选用75W的外热式电烙铁。
  四、焊接问题的出现及解决:
  在焊接过程中为了避免虚焊的产生,做了以下措施:注意表面的清洁;助焊剂选用松香酒精,松香25%酒精75%,因为它是中性无腐蚀的;焊料选用电气性能好,强度高的S-Sn63PbA(GB/T3131-2001)锡铅焊料,根据被焊件的情况选择不同直径的焊料,片状元件较小,选用直径为0.5的丝网状的焊锡丝;对于分立的和接地端子选用直径为1.5的焊锡丝;焊接的时间不大于2秒;温度控制在260℃±10℃。以上方面都不难把握。但是当按照上述温度将白光烙铁调到刻度260℃时是无法进行操作的,多数电烙铁不能使焊锡丝熔化。显然温度过低,经分析,厂家并没有对温度进行计量,所示温度不是烙铁头头部的实际温度,而焊接所需要的温度是头部的温度,选用8024A数字万用表和K型热电偶传感器对烙铁头部进行测量,先让电烙铁预热到满足焊接要求的情况下,再拿烙铁头溶适量焊料,放到热传感头上,放至焊接需要的时间2秒,最后的读数就为烙铁头部温度。根据计量的结果显示,各个电烙铁的实际测得温度与烙铁刻度温度相差不相同,相差最大的达155℃之多。
  在烙铁的型号、功率不变的情况下,烙铁头的大小跟温度呈正比例关系。选择烙铁头主要是为了适应焊点的需要,如果焊点需要热量大,如大型接线端子和接地线,这就需要选择大烙铁头,这样烙铁头头部的热量散失小,温度恢复快,能够使被焊件物面达到需要的焊接温度。保证焊接质量。反之,如果焊点需要温度小,器件受热易损,就要选择小烙铁头,这样可以使温度直接到达被焊点上,而保证器件本身所受温度降低,既達到焊接温度要求,又保证了器件本身所受损害大大降低。
  为了保证焊接质量,对常用的两种烙铁头温度进行计量,以1号烙铁为例进行说明:
  上左图是常用的920-T-2C烙铁头,当烙铁头部温度为260℃时,烙铁刻度温度为410℃。而当烙铁头改为920-T-2、4D时(如右图)
  当烙铁头部温度为260℃时,烙铁刻度温度385℃。可见,烙铁头与温度的正比例关系。
  在计量的过程中发现,把烙铁的刻度调到相同的档,选用相同的烙铁头,计量所得的温度不尽相同,用1号和2号烙铁的温度对比可见一斑,当1号用920-T-2C烙铁头,当烙铁头部温度为260℃时,烙铁刻度温度410℃;而2号用920-T-2C烙铁头,当烙铁头部温度为260℃时,烙铁刻度温度380℃;可见每把烙铁都是有差异的,这个差异来源可能来自以下几个方面:1、烙铁本身有差异的原因,以及烙铁使用的时间长短和使用率不同的原因;2、烙铁头的原因,包括烙铁头本身以及使用的时间长短和使用率不同的原因。根据每把烙铁的温度在计量过程中都不相同以及差异来源的原因得出:要控制烙铁的温度要做到烙铁头与烙铁专用,不能任意更换,不但要定期对烙铁进行计量;还要在更换烙铁头时对烙铁进行计量;选用新型号烙铁头时对烙铁重新计量。
  五、结论:
  实践证明,我们对采取的测量措施是完全正确的,通过产品的焊接显示,质量良好。该措施,既满足了焊接温度又保证了焊接质量,并有效控制了虚焊的产生。此方法对采用HAKO926E、S、D日本白光926电烙铁以及其他同类型烙铁进行手工焊接,在温度控制方面也有较好的参考价值。
  参考文献:
  [1]《片状电阻器、电容器手工表面装联工艺技术要求》中华人民共和国航空航天工业部,1993年
  [2]《航天电子电气产品手工焊接工艺技术要求》中华人民共和国航空航天工业部,1999年
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