3 人工焊接
3.1 一般知識
一. 銲錫烙鐵之結構
銲錫烙鐵有下列四種由基本零件所構成:
1. 加熱部份: 是使用熱效率及絕緣性最佳之陶瓷板上面印刷上電阻,只要電流通
2. 3. 4.
過就會發熱.
烙鐵鉗部份: 加熱機器中會發熱並且傳熱給欲焊接處的部份,係使用熱傳導效
率佳之銅金屬.
握柄部份:手握住的部份,是不會發熱的材質,必須要容易拿而且耐用. 電源線部份: 要輕而柔軟.和烙鐵本身必須要平衡.
二. 銲錫烙鐵之必要條件.
運用在電子機器生產中的銲錫烙鐵工具要求的條件:
1. 要實施防止靜電措施.
2. 3.
溫度控制的精密度要高. 重量輕,容易取用.
以上的必要條件整理列表如下: (A)作業性方面 1. 烙鐵鉗溫度上升時間要快,蓄熱量要大. 2. 熱效率佳,消耗電力小. 3. 重量輕,容易取用. 4. 烙鐵鉗容易更換,結構堅固. (B)保護電子零件方面’ 1. 能控制溫度. 2. 不會漏電. 3. 可去除靜電.
三. 烙鐵鉗之必要條件:
1.
2.
必須要使用容易傳熱之材質(熱傳導性佳者). 易熔解銲錫料之金屬.
合乎以上條件之適用金屬為銅.銅材中又可分為電氣銅,脫氧銅,無氧銅等.其中又因各種鍊製銅本身之磨耗比率及熱傳導係數不同,而已脫氧銅,無氧銅比電氣銅的特性較佳.
此外,如果烙鐵鉗本身是純銅的話,因為銅元素本身會向錫料擴散,所以很容易耗損,因而使得鉗子本身會變得凹凸不平,因而防止熱的傳導,而造成焊接不良,因此為防止熱的傳導,而造成焊接不良的現象發生,所以一般的做法都是在烙鐵鉗上再加上一層鐵質以防止磨耗過度.
鐵本身祇會有表面擴散作用,而且比較不容易溶解,所以是比較有效的電鍍材料. 當鍍鐵的烙鐵鉗尖端耗損時,如用銼刀去磨的話,會把鍍好的鐵層給磨掉,所以當烙
鐵鉗尖端發生氧化,黑化以至於無法順利沾上熔錫時,則應以極細之氧化鋁粉(礬土)打磨過後,做過預焊之後再來使用.
純銅 (使用表面) 再鍍鐵之上先包覆一層熔錫,或是再加鍍一層銀.
鍍鐵 一般烙鐵鉗的形狀有下列四種: a.角錐形. b.圓錐形. c.斜切圓錐形. d.一字起子形.雖然常被使用的烙鐵鉗有此四種,常被運用的代表形狀為(b)圓錐形.(d)一字起子形.
(1).圓錐形的烙鐵鉗:由於在焊接接觸表面時只能做點狀或是線狀接觸,所以
其熱效率會減半.但是極適合微小部位的接合之用.
(2).一字起子形狀著:由於可以做線狀或是面的接觸,因此其特徵就是能夠較
快地將欲接焊之表面接觸.
四. 適當的接合溫度:
焊接時由於熔錫能沾上並且擴散於欲焊接之金屬表面.同時在其接合介面上形成
合金層,因而才得以接合在一起.
在焊接時,首先就是必須要將焊錫料溶解.但並非是只要將錫料溶解就可,為了確保焊接結果完美無缺,並且有足夠的接合強度,所以一定會有一個適當的溫度存在. 對於使用錫63%,鉛37%之錫料來做焊接時之接合溫度及結合強度之間的關係,其於183℃的溫度熔解,接合溫度在250℃時,其接合強度最大,這也是意味著在這溫度範圍內能夠生成適度的合金層之意,而且接合部份的外觀上也會有較佳之光澤,當溫度增高時,則接合部份就會失去光澤.而形成粗糙的白色顆粒狀態,並且其接合強度也會降低.
因此,錫鉛系之錫料的適當接合溫度應符合以下的範圍:
適當的接合溫度 = 錫料之熔點 + ( 40～60℃)
接合強度〔kg f / m㎡〕 20 18 16 14 12 10 8 6 250
275
300
325
350
375
400
接合溫度(℃)
使用之錫料:錫63%,鉛37%(熔點183℃) 接合厚度: 0.1～0.15mm 接合材料: 6.5mm直徑之銅棒 五. 適當的烙鐵鉗溫度
焊接時適當的接合溫度,取決於烙鐵鉗之溫度、烙鐵鉗尖端之熱容量(大小)、接合部位之熱容量(大小)
烙鐵通電時,其電熱器部份會被加熱,然後加熱到設定好的溫度,當烙鐵鉗碰觸到接合部位,熱度即由烙鐵鉗移轉到接合部位,當接合部位被加熱溫度上升之後,烙鐵鉗的溫度會下降.而當烙鐵鉗的溫度一下降,其溫度控制系統就會自動加熱,使烙鐵鉗的溫度再回復到設定好的溫度.所以接合部份溫度之上升與否,會隨著烙鐵鉗的溫度變化而定.
0 接觸烙鐵拿開烙鐵時間
a 烙鐵鉗溫度 b c a 最適焊接溫度 銲錫熔解溫度
接合部位溫c 烙鐵鉗溫度範b 3530252015
溫度℃即使烙鐵鉗的溫度設定全部一樣的情形中,當接合部位的大小不同時,則其熱容量也會不一樣,因此接合部位的溫度上升情況也會不一樣.
若接合部位之熱容量較小,所以在短時間可達到欲接合之溫度,因此拉開烙鐵鉗的時間也是最難哪捏得準的,很容易造成過熱的狀態.解決此狀況的方式就是使用容量較小的烙鐵鉗之外,也須要將烙鐵鉗的設定溫度調低.若接合部位的熱容量較大,會比較不容易達到欲接合的最適合溫度.因此要不就採用容量比較大的烙鐵鉗,要不就是得提高烙鐵鉗之設定溫度.
焊接對象 印刷電路板 端子、包覆電線 2mm以上之粗線 容 量 20～40 30～60 60～100 烙鐵鉗溫度(適當範圍) 280～340℃ 320～370℃ 350～370℃ 3.2 實際的人工焊接技術
一. 人工焊接作業基本的必要條件: 條 件 說 明 如欲焊接之金屬表面有氧化膜獲各種髒污存在時,則會形成焊接時之障礙物,熔錫不易沾上表面.因此必須要將之除去.氧化膜可用松香除去,而像油脂之類的髒污,則要依賴溶劑來去除. 當加熱過的焊接金屬的溫度比熔錫的熔點低時,則焊錫不會熔得好,也不能順利地沾染到金屬表面,所以當加熱溫度清潔金屬表面 最適溫度之下加熱 過低時,則沾染性及擴散性都會不佳,而無法得到良好的焊接結果,因此絕對需要在適當的溫度範圍之內加熱. 供給適當的錫量
二. 銲錫烙鐵的接觸法:
原則上,最要緊的是必須要在最短時間內找到欲焊接的位置,同時將各個欲焊接的位置加熱至同樣的溫度.
烙鐵鉗尖端的形狀應配合接合部位的形狀而有所不同,但一般來說,從側面接觸時其熱傳導面積最大,所以使用一字起子形狀的烙鐵鉗時，其焊接效率會比較好,還有烙鐵鉗的接觸壓力,角度等不同時,其傳熱的能量也會有所變化. 三. 供錫料的方法
在欲供錫的時候,首先就是要再很短時間內先知道如何判斷再何時,焊接位置在何處,施予多少量的錫等.
在錫料的供給,要在欲焊接的數種金屬都同步到達可以熔解錫料的溫度時,快速地將烙鐵鉗和錫線同時接觸到欲焊接的金屬之上.
供給錫料的方法如下:
1. 首先,在欲焊接的金屬和烙鐵鉗之接觸面上先施予極少量的錫,使其熱傳導性變佳.
2. 次之,從離加熱位置最遠處適量地供給錫料.
3. 最後以整體的錫量來考量,供錫直到似乎可以看得出拉出錫線的樣子時,即馬上抽離錫線和烙鐵鉗,並要注意到不可使焊接部位的錫線拖出尾巴來.
四. 添加適當錫料的方法.
以焊點的中心點為境界,其左右之形狀應相似,同時由上往下緣呈現出一種平滑的曲線,在曲線的邊緣及焊接的導線之連接線的下方,必須要有弓狀的凹陷量為基準.
所謂良好的焊接狀態之外觀,應該要拉出平滑的曲線,同時要有金屬性光澤及亮度,不得有裂縫,錫量過多或是不足,針孔等缺陷.
錫量如果過多,可能會藏有某些缺陷,而且也不見得因為錫加得多,焊接強度就會變的比較強,但是錫量不足,一定會有強度不夠的問題.
如無法配合焊接部位的大小供給適量的熔錫,就會產生焊接強度不夠的問題. 弓狀的凹陷 弓狀的凹陷