M-自动焊接工艺
自动焊接工艺
一、题目、课型、时间
讲授题目:自动焊接(现代焊接方法、工艺)
课型:理论
时间:
二、教材逻辑结构分析和学生分析
1、学生在物理学、电工学中没有与本节内容相关的知识,对自动焊接(现代焊接方法、工艺)不了解。
2、学生对自动焊接(现代焊接方法、工艺)要进行学习和掌握,所以这部分是教学的重点。
三、教学目标
1、理解自动焊接原理;
2、掌握自动焊接的条件和步骤;
四、教学重点难点
教学重点:
1、理解自动焊接原理;
2、掌握自动焊接步骤;
教学难点:
掌握自动焊接的步骤和方法。
五、教学方法
播放教学录像
六、教学过程
1、 导入新课
为提高电子产品的生产效率,先后出现了浸焊、波峰焊等自动焊接技术,这些焊接技术比手工焊接效率高、操作简单。
2、 讲授新课(以播放教学录像的方式进行)
我国自20世纪60年代初引进自动焊接技术以来,自动焊接技术得到迅速发展,目前,在电子产品生产中,自动焊接技术已非常普遍。
1. 浸焊
浸焊是将插装好元器件的印制电路板浸入有熔融状态料的锡锅内,一次完成印制板上所有焊点的焊接。浸焊比手工焊接生产效率高,操作简单,适用于批量生产,但浸焊的焊接质量不如手工焊接和波峰焊,补焊率较高。手工浸焊的操作过程如下。
(1) 锡锅加热。浸焊前应先将装有焊料的锡锅加热,焊接温度控制在240℃~260℃为宜,温度过高,会造成印制板变形,损坏元器件;温度过低,焊料的流动性较差,会影响焊接质量。为去掉焊锡表面的氧化层,可随时添加松香等焊剂。
(2) 涂敷焊剂。在需要焊接的焊盘上涂敷助焊剂,一般是在松香酒精溶液中浸一下。
(3) 浸焊。用简单夹具夹住印制板的边缘,浸入锡锅时让印制板与锡锅内的锡液成30。~45。的倾角,然后将印制板与锡液保持平行浸入锡锅内,浸入的深度以印制板厚度的50%~70%为宜,浸焊时间约3s ~ 5s,浸焊完成后仍按原浸入的角度缓慢取出
(4) 冷却。刚焊接完成的印制板上有大量余热未散,如不及时冷却可能会损坏印制板上的元器件,所以一旦浸焊完毕应马上对印制板进行风冷。
(5)检查焊接质量。焊接后可能出现一些焊接缺陷,常见的缺陷有:虚焊、假焊、桥接、拉尖等。
(6)修补。浸焊后如果只有少数焊点有缺陷,可用电烙铁进行手工修补。若有缺陷的焊点较多,可重新浸焊一次。但印制板只能浸焊两次,超过这个次数,印制板铜箔的粘接强度就会急剧下降,或使印制板翘曲、变形,元器件性能变坏。
除手工浸焊外,还可使用机器设备浸焊。机器浸焊与手工浸焊的不同之处在于:浸焊时先将印制板装到具有振动头的专用设备上,让印制板浸入锡液并停留2 ~ 3s后,开启振动器,使之振动2 s~ 3s即可。这种焊接效果好,并可振动掉多余的焊料,减少焊接缺陷,但不如手工浸焊操作简便。
2.波峰焊
波峰焊是采用波峰焊机一次完成印制板上全部焊点的焊接。波峰焊机的主要结构是一个温度能自动控制的熔锡缸,缸内装有机械泵和具有特殊结构的喷嘴。机械能根据焊接要求,连续不断地从喷嘴压出液态锡波,当印制板由传送机以一定速度进入时,焊锡以波峰的形式不断地溢出至印制板面进行焊接。波峰焊接工艺流程为:焊前准备→涂焊剂→预热→波峰焊接→冷却→清洗。
(1) 焊前准备。焊前准备主要是对印制板进行去油污处理,去除氧化膜和涂阻焊剂。
(2) 涂焊剂。涂敷焊剂可利用波峰机上的涂敷焊剂装置,把焊剂均匀涂敷到印制板上,涂敷的形式有发泡式、喷流式、浸渍式、喷雾式等,其中发泡式是最常用的形式。涂敷的焊剂应注意保持一定的浓度,焊剂浓度过高,印制板的可焊性好,但焊剂残渣多,难以清除;焊剂浓度过低,则可焊性变差,容易造成虚焊。
(3) 预热。预热是给印制板加热,使焊剂活化并减少印制板与锡波接触时遭受的热冲击。预热时应严格控制预热温度。预热温度高,会使桥接、拉尖等不良现象减少。预热温度低,对插装在印制板上的元器件有益。一般预热温度为70~90℃,预热时间约为40s。印制板预热后可提高焊接质量,防止虚焊、漏焊。
(4) 波峰焊接。印制板经涂敷焊剂和预热后,由传送带送入焊料槽,印制板的板面与焊料波峰接触,使印制板上所有的焊点被焊接好。波峰焊分为单向波峰焊。
焊接时,焊接部位先接触第一个波峰,然后接触第二个波峰。第一个波峰是由高速喷嘴形成的窄波峰,它流速快,具有较大的垂直压力和较好的渗透性,同时对焊接面具有擦洗作用,提高了焊料的润湿性,克服了因元器件的形状和取向复杂带来的问题。另外高速波峰向上的喷射力足以使焊剂气体排出,大大地减少了漏焊、桥接和焊缝不充实的焊接缺陷,提高了焊接的可靠性。第二波峰是一个平滑的波峰,流动速度慢,有利于形成充实的焊缝,同时可有利于去除引线上过量的焊料,修正焊接面,消除桥接和虚焊,确保焊接的质量。
为提高焊接质量,进行波峰焊接时应注意以下操作:
(1)按时清除锡渣。熔融的焊料长时间与空气接触,会生成锡渣,从而影响焊接质量,使焊点无光泽,所以要定时(一般为4h)清除锡渣;也可在熔融的焊料中加入防氧化剂,这不但可防止焊料氧化,还可使锡渣还原成纯锡。
(2)波峰的高度。焊料波峰的高度最好调节到印制板厚度的1/2~2/3处,波峰过低会造成漏焊,过高会使焊点堆锡过多,甚至烫坏元器件。
(3)焊接速度和焊接角度。传送带传送印制板的速度应保证印制板上每个焊点在焊料波峰中的浸渍有必须的最短时间,以保证焊接质量;同时又不能使焊点浸在焊料波峰里的时间太长,否则会损伤元器件或使印制板变形。焊接速度可以调整,一般控制在0.3~1.2m/min为宜。印制板与焊料波峰的倾角约为6。。
(4)焊接温度。一般指喷嘴出口处焊料波峰的温度,通常焊接温度控制在230℃~260℃之间夏天可偏低一些,冬天可偏高一些,并随印制板质的不同可略有差异。
(5)冷却。印制板焊接后,板面温度很高,焊点处于半凝固状态,轻微的震动都会影响焊接的质量,另外印制板长时间承受高温也会损伤元器件。因此,焊接后必须进行冷却处理,一般是采用风扇冷却。
(6)清洗。波峰焊接完成后,要对板面残存的焊剂等污物及时清洗,否则既不美观,又会影响焊件的电性能。其清洗材料要求只对焊剂的残留物有较强的溶解和去污能力,而焊点不应有腐蚀作用。目前普遍使用的清洗方法有液相清洗法和汽相清洗法两类。
①液相清洗法:液相清洗法一般采用工业纯酒精、汽油、去离子水等做清洗液。这些液体溶剂对焊剂残渣和污物有溶解、稀释和中和作用。清洗时可用手工工具蘸一些清洗液去清洗印制板,或用机器设备将清洗加压,使之成为大面积的宽波形式去冲洗印制板。液相清洗法清洗速度快、质量好,有利于实现清洗工序自动化,只是设备比较复杂。
②汽相清洗法:汽相清洗法是在密封的设备里,采用毒性小、性能稳定、具有良好清洗能力、防燃、防爆和绝缘性能较好的低沸点溶剂做清洗液,如三氯三氟乙烷。清洗时,溶剂蒸汽在清洗物表面冷凝形成液流,液流冲洗掉清洗物表面的污物,使污物随着液流流走,达到清洗的目的。
汽相清洗法比液相清洗法效果好,对元器件无不良影响,废液的回收方便 并可循环使用,减少了溶剂的消耗和对环境的污染,但清洗液价格昂贵。
为保证焊点质量,不允许用机械的方法去刮焊点上的焊剂残渣或污物。
3.自动焊接工艺
自动焊接工艺可归纳为一次焊接和二次焊接两类。
(1) 一次焊接。一次焊接的工艺流程为:焊前准备→涂敷焊剂→预热→焊接→冷却→清洗。
一次焊接工艺简单,设备成本低,操作和维修容易,适用于批量不大、品种较多的电子产品的生产。
(2)二次焊接。为了提高整机产品的质量,采取二次焊接来提高焊接的可靠性和焊点的合格率。二次焊接包括浸焊和波峰焊两种方法,因此二次焊接的类型有:浸焊→浸焊;浸焊→波峰焊;波峰焊→波峰焊;波峰焊→浸焊四种组合方式。
常用的二次焊接的工艺流程为:焊前准备→涂敷焊剂→预热→浸焊→冷却→涂敷焊剂→预热→波峰焊→冷却→清洗。
可见,二次焊接是一次焊接的补充,采用二次焊接可对一次焊接中存在的缺陷进行完善和弥补,焊接可靠性高但焊料的消耗较大,由于经过二次焊接加热,对印制板的要求也较高。
3、 小结新课
(1)、理解自动焊接原理;
(2)、掌握自动焊接的步骤和方法;
七、教学后记
同学掌握较好,有较好的教学效果。