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手工无铅焊接过程控制分析(二)

作者:西安中盛圣远有限公司 发布时间:2009-9-27 16:54:01  浏览次数:1976

手工无铅焊接过程控制分析(二)
来源:OKi 国际集团 发布时间:2008-5-29
最佳的热传导。
标准的烙铁头是由以下成分构成:

注:chrome( 铬)nieckel( 镍)iron ( 铁)copper (铜) tin ( 锡)

    采用铜的原因是它有良好的热传导特性,铁的作用是可以防止铜的耗散并保护铜的外形,最外侧的涂层(必须是无铅焊材料)使烙铁的焊接具有好的沾锡特性-形成好的热传导特性。对这涂层的保护对于形成最佳的热传导极为关键。(铬与镍的作用是防止在焊接中焊锡渗入烙铁头内部)
另外一个重要的选择是挑选正确的烙铁头几何形状,它的大小应当与被焊接的元件相当,平的烙铁头比圆的烙铁头有更大的接触面积,从而有更好的热传导特性。

烙铁头的形状应当与被焊接物体有类似的形状与尺寸。
(左:形状合适,中:型状太小, 右:形状太大)
 
烙铁头寿命
    一般来说,所有的烙铁头当采用无铅焊合金涂敷表面以后,寿命都要有所下降,因为:
1. 锡的含量增大,而锡会腐蚀烙铁头中铁的的涂层。
2. 无铅合金的熔点较高。烙铁头被腐蚀的速度与温度成比例。.
3. 铁的涂层有较高的氧化率。
4. 助焊剂有更强的腐蚀性。

    由于材料本身的特性,烙铁头的被腐蚀是无法避免的。所有的涂层表面都有缺陷存在,如下图的裂缝所示。

 
    焊锡熔化以后势必沿这些裂缝往里面渗透。这种损坏被称为初始的损伤,大部分使用时间(约90%)导致烙铁头的这种损伤。
大部分使用时间(约90%)导致烙铁头的这种损伤
 
    一旦熔化的焊锡穿透铁的镀层进入到铜的内部,铜材料就会迅速被破坏,烙铁头的寿命就终止。10%的使用时间导致烙铁头这种损坏。
 
裂缝的扩散破坏

    增加贴得镀层厚度虽然可以增加烙铁头的使用寿命,但是将导致烙铁的热传导特性下降,所以并不能以为镀层厚度越厚越好。
    良好的镀层与对烙铁头很好的维护对改善烙铁头的热传导特性与延长烙铁头的使用寿命有重要的影响。
    无铅焊点的外观一般来说,无铅焊点的外观与有铅焊点的外观完全不同。IPC正在开始制定关于焊点外观的标准,不过许多公司有他们自己的标准。对于生产者来说,实施这种新的标准与培训也是同样重要的,不然操作者与质量检测人员会抵触这种新的标准,从而导致不必要的返工。以下是典型的无铅焊点的例子。
 

无铅焊接与有铅焊接的焊球外观,焊球高度是不同的
 
总的结论
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许是必要的。
   
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。
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