李铮铮——奥科电子(北京)有限公司总经理
手工焊接系列之二
手工焊接通常是电子制造工艺生产线中,当组装 产品取得一系列增值效应后而进行的一道电子 装联工序。此时,电路板已经有了较高的内在 价值,因此,正确的焊接过程控制对降低制造成本和提高生产率起到关键性的作用。

烙铁头闲置温度与热能输出的关系
很多制造厂商通过规定烙铁的温度来制定他们的手工焊 接工艺,而考虑点是基于常规烙铁加热原理的局限性,因为 传统烙铁采用的加热技术是加热体恒定功率输出,烙铁头温 度随被焊接负载在短期内变化;因此,人们试图通过规定烙 铁头的闲置温度(最高温度)来确保焊接质量,这是一种传统 的做法,其潜在的危险在于,似乎一旦规定新的闲置温度, 生产线上只要不超过规定的闲置温度就可以保证高质量的焊 接。目前,焊接已经应用进入了无铅时代,由于无铅合金的 熔点比传统的铅/铅合金高,简单的提高烙铁的闲置温度将 会造成产品质量下降的严重后果,所以,焊接需要重新确定 一整套更复杂的工艺参数。

下面的实际测试曲线明显说明,在有铅焊接条件下, 如果将烙铁的闲置温度从315℃提高到350℃,其输出热能 量将提高到200%;将烙铁的闲置温度从不350℃提高到 380℃,其输出热能量提高150%;而烙铁头的寿命没有明 显下降趋势。从曲线上可以看出,一旦将烙铁头限制温度提 高到400℃,其烙铁头寿命明显下降,而输出热容量没有明 显提高。这就是目前行业内普遍面临的难题,烙铁头设置的 闲置温度过低,无法实现无铅焊接。

温度设置过高,元器件无法承 受高温,质量下降,标准烙铁头寿命 下降。

手工焊接工艺定义
IPC根据在一个规定的时间内所 达到的最佳连接温度定义了手工焊 接工艺。这种定义更强调热传递效 率,而不是烙铁头的绝对温度。烙 铁头的形状、使用状况、烙铁的 输出功率及烙铁头在焊点上的停留时间都会影响热传递效 率,因此监视、控制和定义手工焊接工艺时,都应考虑热 传递效率。

因而可通过下列步骤定义手工焊接工艺:

1、烙铁头应易清洁、易上锡、形状合适,使烙铁头与 引脚/焊盘的接触面积最大,焊锡丝和加热的烙铁头应放到 引脚和焊盘上;

2、连接处要达到比焊料熔点高40℃的温度,并保持 2到5秒,在此期间,助焊剂开始活化,焊料开始流动;

3、焊料开始在整个表面流动,吸满到引脚上,填充通 孔并覆盖焊盘;

4、移开加热的烙铁头,焊料固化。

如何避免对元器件的损伤
如果要避免因为过高的温度对元器件的损坏,在手工 焊接时必须考虑以下条件:

1、烙铁头的几何形状与尺寸要选合适,以保证烙铁头 对焊点有良好的热传导;

2、焊锡丝中的助焊剂含量与作用强度要选择合适, 增加助焊剂的含量有助于改善热传导,但会增加清理的困 难,助焊剂的作用强度适当是重要的;

3、烙铁头的温度要能够升高的一定的温度,这对于焊 点最后形成的温度与保证助焊剂的作用强度是很重要的;

4、现在的烙铁头温度在多数场合下,只要烙铁头几何 形状与尺寸选择正确是可以应用的, 较高的烙铁头温度对于某些热量需求 较高的焊接或者是无铅焊接有时候是 必要的。

无铅焊接要比以往的普通焊接要 求更加严格的工程控制,所以手工无 铅焊不仅对于烙铁头温度有更高的要 求,而且对于烙铁头的几何形状、烙 铁头输出的功率,以及良好的热传导 速度也同时有更高的要求。

李铮铮

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