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焊锡学科教育指导手册初級、中級作業員用發行：焊錫技能分科會標題 焊接學科教育手冊，初級、中級作業員用修定秩號日期內 容部門修訂者核定歸檔日期00.10.01新規作成部(1)浅見石井焊接技能資格認定教育用標準学科教材学科指導手冊目次項目頁初級同項目焊接1.1焊接Q1.1何謂焊接？71.2焊接之目标Q1.2焊接使用於何處？另，為何使用？71.3焊接之特徴 Q1.3焊接之工作方法特徵為何？8焊接原理92.1焊接条件Q2.1焊接接合方法必需條件為何？92.2良好焊接 Q2.2優良焊接在外觀上有那些？102.3焊接之作業条件Q2.3要達到優良焊接目标，有那些必需作業條件？11焊接之材料12錫鉛系列焊接之性質及用途Q3.1常使用錫鉛系列焊錫性質及用途為何？123.2錫鉛系列焊接之状態圖Q3.2錫鉛系列焊錫狀態圖說明。133.3 焊錫之形狀Q3.3焊錫有那些形狀？另其用途為何？14Q3.3.1 內加助焊劑焊錫對焊錫有何功效?14Q3.3.2錫膏怎样使用在焊接上？15Q3.3.3錫鉛棒怎样使用在焊接上？153.4 焊錫不純物影響 Q3.4不純物對焊接為何產生影響？163.5助焊劑之三種作用 Q3.5助焊劑作用為何？17印刷電路板之基礎知識184.1 線路板之功效及種類 Q4,1PCB有那些功效？ 另有那些種類？184.2線路板之表面處理Q4.2 PCB之表面有否處理？用什麼方法處理？19電子回路零件205.1電子回路零件之種類 Q5.1電子回路零件有那些種類?205.2電子回路零件之形状 Q5.2電子回路零件形狀有那些？21焊接之加熱226.1焊接之基礎知識Q6.1焊接烙鐵構造為何？226.2烙鐵頭材料及形狀 Q6.2烙鐵頭尖端有何效果？另烙鐵頭尖端形狀有那些?236.3最適合接合温度 Q6.3適合焊接溫度是多少度？246.4烙鐵頭溫度與接合溫度 Q6,4烙鐵頭溫度和焊接位置溫度之關系為何？266.5 焊接作業溫度范圍 Q6.5焊接作業溫度范圍為何？27焊接作業277.1插孔實際裝配作業手法Q7.1.1手焊接插入實裝內，彎折實裝作業順序教導27Q7.1.2手焊接插入實裝內,插件實裝作業順序教導287.2表面黏著實際裝配作業手法Q7.2.1手焊接表面實裝之內，小CHIP零件實裝作業順序教導。29Q7.2.2手焊接插入實裝內，IC零件腳實裝作業順序教導。307.3 端子實際裝配作業手法Q7.3手焊接端子實裝內作業順序教導。31自動焊錫設備338.1波峰焊接設備Q8.1.1波峰焊接方法為何？33Q8.1.2波峰焊接條件，設定管理之教導。348.2 回焊焊接設備Q8.2.1概括回焊設備之種類及特長之教導。35Q8.2.2回焊之焊接槽溫度加熱之教導。368.3網版錫膏印刷Q8.3錫膏印刷方法之教導。378.4 印刷制程管理項目Q8.4 印刷制程管理之必需性？388.5 现在回焊焊接設備Q8,5局部回焊焊接之用途為何？另其方法有那些？39清洗 及免洗409.1清洗之目标Q9.1清洗目标何在？409.2CFC替换之清洗劑種類Q9.2CFC規定之替换清洗劑之教導？419.3免洗化Q9.3免洗化有無問題？另外免洗助焊劑之評價必需性？42焊接檢查4310.1檢查之目标及方法Q10.1為何要做檢查？另外有那些檢查方法？4310.2 焊接不良名稱及分類Q10.2焊接不良有那些？4410.3 接合部位劣化及信賴性Q10.3焊接接合部位劣化，破斷等是否有方法驗証？4610.4接合部位品質管理Q10.4焊接接合部位品質怎样管理？47焊接作業環境，安全衛生48Q11焊接作業之方法和作業環境管理之實施否？另那些安全衛生須注意？48焊 接 焊 接初中物質溶解之溫度 何謂焊接？ 焊接是利用未滿4500C融點之軟化焊錫、運用其在金屬面間毛細管現象來作接合金屬面。金属毛細管現象液体焊錫 図焊接之概要圖 （注）1) 毛細管現象：當液體在細小管中，管中液面會比外面液面高現象而言，溶融焊錫在接合金屬間，會僅朝其間隙間流動，此為毛細管現象。焊 接 焊接之目标 焊接使用於何處？另為何使用？連接器 焊接，金屬接合使獲得電氣導通埸合，在低溫下金屬之間接合埸合，另在不良零件取下Chip小零件替換也適用此工作方法之埸合，焊接使用之目标以下所表示： (1)電氣接續：兩種金屬之間接合使轻易得到電氣導通之埸合。 (2)機械接續：兩種金屬之間接合兩者間位置關系固定。 (3)密閉效果；接合部份预防水、空氣、油等進入之埸合。 【参考】除了上面所記表面處理之效果，另外有下面所記效果。 (1)防銹效果：鍍錫鉛，塗布錫鉛（薄薄覆蓋一層錫鉛），使金屬表面具備防銹處理效果。 (2潤濕性效果：金屬表面鍍上一層錫鉛，錫鉛塗布使潤濕性增加。焊接 焊接之特徵中初 焊接之工作特徵為何？焊接之使用其優點以下： (1)作業性； 低成本轻易接合。 (2)零件更換：故障零件很簡單能够取換（取下裝上）。 (3)零件之安全性：由於在低溫短時間作業，不耐熱零件在接合時能不會受損。 (4)一起多點，大量接續：PCB板上多處接點能够同時焊接。焊接原理 焊接条件中初焊接必須滲入金屬層之間。 焊接接合方法必需條件為何？ 執行焊接接合2個必需條件。 【第一個条件】首先與金屬面接觸時溶融焊錫擴散流動為其必需性，此現象稱之為”潤濕”。 【第二個条件】溶融錫鉛在金屬面上再擴散必需性，此現象稱之為”擴散”，另外相互金屬間作用，產生合金層作用必需性。合金層之厚度為关键交界處銅線焊錫(焊錫面)銅箔 (母材面)：Sn(錫)， ：Pb(鉛)，：Cu(銅)）潤濕经典）擴散之经典 図 潤濕擴散之经典机水水机上広 （注） 1潤濕：當液體接觸到固體時流動稱之，此性質與金屬之種類，金屬表面之乾凈度和表面之粗糙之條件不一样而變化。2) 拡散：在十分高溫度下，固體內原子在固體內流動稱之。墨水點到杯子內似墨水會擴散良好合金層無法出來不知道融接之原理、原則。很難且無法確認出來合金層外觀。中初焊接之原理 優良焊接 優良焊接有那些外觀？ 以下為外觀上所見之優良焊接。 (1)錫鉛流動良好，像長裙襬似延伸，此與錫鉛之潤濕和錫鉛量是否恰當有關。合金屬之厚度薄色為鉛色，厚色為白色 (2)焊墊之光澤、鮮艷、光滑，此為擴散後有否生成之合金層及是否適切顯示之表示。 (3)錫鉛焊層厚度必須薄薄，理想合金外層線如想像此為加錫鉛量是否適切表示。 (4)接合形狀外觀不可見到異常，錫裂即為錫量不足，針孔之缺點等均表示不能够。 以上内容匯集外觀上良好焊接经典如圖2.2所表示。事件此間角度加錫面較良好加錫面超過被焊線徑二分之一以上：接触角：加錫面終端和被焊線外形間之接触角 図 外観上優良焊接经典1)加錫面：零件端子和基板焊墊之間切線所形成焊接部份。2)針孔：焊接接合部位造出小孔。焊接之基礎 焊接之作業條件初中要達到優良焊接目标，有哪些必需作業條件？ 優良焊接作業匯成以下之三個必需之條件，假如這些條件之一，不十分良好焊接作業條件時，將來分析不合格原因時要特別注意。 (1)接合金屬之表面是否良好清潔？ 接合金屬表面氧化膜及各種臟污存在，錫鉛無法潤濕，所以，氧化膜除去為必需性。其它砂紙等機械式除法。氧化膜用助焊劑（參照Q3.5）除去油脂及各種臟污用清洗劑除去。 (2)錫鉛加熱條件是否在適當溫度范圍之內？ 加熱在接合金屬溫度比錫鉛融點低，錫鉛在金屬表面無法溶解，加熱溫度低或是高，會影響到接合強度，適當加熱溫度范圍是必需。(Q6.3参考)合金層厚度會對強度產生變化。 (3)錫鉛供給量是否適當？（Q2.2参考） 接合部位假如很大，就必須較多量，合致且適宜錫鉛，會產生焊接強度問題。錫鉛量多好，量太少則焊接強度低。 三個焊接條件請參考閱2.3之表示。）氧化膜和臟污氧化膜髒汚表面清浄除去）適當加熱）適當焊錫量烙鐵接合之兩方面錫絲適當加錫面母材図焊接3條件中初焊接之材料同 錫-鉛系列焊接之性質及用途性質用途 常使用錫-鉛系列焊錫性質及用途為何？酒杯（固体）液体液体在固体上吸附寄托。 電子電氣制品焊接，通常使用錫-鉛系列焊錫，錫之融點低（融點2320C）,與銅接合性良好，與鉛之合金化可改良其接合性。比錫鉛單體強度還好。 ）融点低作業性良好。 ）機械特征（強度）良好。 ）表面張力低下，錫鉛流動性增加。 ）增加预防氧化膜生成效果。 錫鉛系列焊錫在電氣接續上使用時，通常為錫50-63程度 在此范圍錫鉛关键性質和用途，整理如表3.1所表示。 表3.1 焊錫之種類性質及用途 組成(質量%) 種類 性質 用途 錫 63 融點低作業轻易 自動焊接用電子機器 錫 60 機械性質良好 通常零件之機械接合 電子機器配線之接合等 錫 50 加錫量大轻易 通常配線之接合 機械強度要求接合之場合 【参考】橫向延伸擴張時力量 錫鉛性質與銅、錫、鉛之比較於下表。轻易電器導通 融 点 電気伝導度 引張強度 延展 銅為100% kg/mm2 銅（標準値） . 錫鉛 . . 錫 . . 鉛 . .（注）1)表面張力：氣體液休，固體及其它之氣體、固體之交接處，此交接之處活動力。焊接材料 焊錫系列焊接之狀態圖中錫鉛系列焊錫狀態圖說明。 錫鉛系列之狀態圖（圖3.1）錫鉛配合比之溫度和液相、固相，其它金屬之狀態變化表示在此場合，錫鉛二個成份元素，二種合金狀態圖。通常金屬單獨比較，其合金方面融點全部有較低性質，錫鉛系列焊錫場合也一樣，錫融點2320C，鉛融點3270C之單體融點，而錫鉛合金之方面融點較低。錫63（重量比）和鉛37重量比合金，融點1830C就會溶解，這是錫鉛系列焊錫最小融點，共晶化焊錫之稱乎。物質完全液化物質溶始 至為半溶融狀態完全無液體（粘土狀）線abc以上為完全之液體，線abce以下為完全固態。n 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100b 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0配合重量比（重量mass%）380327300200183100温度()融点232 (融点)L（液状態）液相線abc液相線固相線(半溶融状態)共晶線共晶点edfg溶解度曲線固溶体固溶体溶解度曲線固相線(固溶体)錫鉛開始溶解共晶線上之組成(%)各点n Pb点61.9 38.1点19.5 80.5点97.5 2.5図錫(n)鉛(b)系之状態図 （注）1) 図.表示錫-鉛狀態圖，其共晶點b之組成錫61.9%，鉛38.1%通常組成錫為63%,鉛37共晶焊錫.中初焊接之材料 焊錫之形狀 焊錫有那些形狀？ 另其用途為何？焊錫使用場所，焊接方法如圖3.2所表示之各種焊錫之制造方法。. (a) 錫絲 (b) 錫膏 (d) 錫鉛棒 （糊状） （塊状） 用途：徒手焊接 用途：回焊焊接 用途：波峰焊接之焊接 図 焊錫之形狀及其关键用途焊接之材料 內加助焊劑焊錫 內加助焊劑焊錫對焊錫有何功效？ 助焊劑滲入之焊錫，圖3.2.1表示，焊錫絲焊錫中心有一芯或多芯固態助焊劑之填充，加熱時在低溫（1600C）助焊劑先流出來將金屬表面氧化物除去後，焊錫溶融（1830C）在接合處產生潤濕竅門。焊錫用助焊劑加入是活化性樹脂，其含量約1-3.5採用之。 助焊劑焊錫 図 內加助焊劑焊錫絲之斷面圖例中初焊接之材料 錫 膏Q.3.3.2:錫膏怎样用在焊接上？ 錫膏关键以錫粉和助焊劑合成糊狀構成，助焊劑比，以重量8-15混合比加以使用，而糊狀助焊劑关键成份為鬆香、溶劑，加速劑活性劑等組成，錫粉形成如圖3.3.2之球形物或不定形物。使用助焊劑作用？藻液狀成份 焊錫粉之形状， 図 有球形物及不定形物。(a) 球形錫鉛粉末(b) 不定形錫鉛粉末顕微鏡下之照片図 錫鉛粉形状例子助焊劑成份（注）1) 鬆香：松，杉等針葉樹之樹脂精制物，有清凈化作用。2) 加速剤：使錫膏在印刷時粘度低，印刷後粘度變為高。焊接之材料 錫鉛棒 錫鉛棒怎样使用在焊接上？錫鉛棒為棒狀焊錫溶於錫鉛槽在波峰焊接上使用。 同様用途，焊錫也有做成 球狀。焊接之材料 不純物對焊錫影響中不純物對焊接為何產生影響？ 焊錫之不純物指在焊錫精制過程中未除去之不純物混入焊錫內，或是在焊接時制程內之其她金屬溶解之污染物在雙方全部有。前者，通常JIS規格全部有規定，通常全部是後者構成問題。 另前者中之不純物對作業接合性是沒有害，又有時某分量參入對焊錫特征作有利改善，單純不純物是無法處理物質， 表.是對焊接有不良影響之不純物有關之整理，通常不純物中特別是鋅、鋁、鎘 0.002以上含量時對外觀性、接合性、流動性全部有顯著妨害。 表.不純物對焊錫之影響。 不純物 不純物對焊錫之影響 強度増加，.不溶解性化合物之生成，粘性增加，PCB板氣孔及冰柱之生成。 (銅) 微量時焊錫流動性降低光澤消失，PCB板氣孔及冰柱產生。 (鋅) 微量時焊錫流動性降低光澤消失，特別是氧化性加強。 (鋁) 類似鋅癥狀產生。機械粘性增強，沖擊值降低，成品外觀變白 (金) 拉伸強度增加且變脆電氣抵御增加，在添加為4以下時硬度增加。 (銻) 會變硬變脆，融點下光澤變差，少许添加時可增加耐寒性。 (鉍) 場合。焊錫表面變黑，流動性變差。 (砷)少许在飽和焊錫中溶解，使帶有磁性。 (鉄)中初焊接材料 助焊劑三種作用？ 助焊劑作用為何？ 助焊劑，拉丁語是流動意味之稱呼，通常金屬表面常被氧化皮膜覆蓋住，必須用種種方法除去，空氣中漂流有酸氣產生氧化。從而，溶融焊錫母材表面潤濕目标，必須把母材表面氧化物除去，同時必需预防其再氧化產生，因為此目标，所以使用助焊劑。助焊劑作用（1）.清潔化作用：金屬表面氧化物及臟污以化學溶解除去之。（2）.预防再氧化作用：焊接時加熱時急速氧化作用在進行，其將金屬表面包住，遮斷空氣以预防再氧化產生。(3).表面張力降低之作用：焊接表面張力降低，以促進潤濕之效果。（注）1. 表面張力：液體表面產生收縮形態（表面面積最小形狀為球）所能承擔力為最恰當。所以，液體表面呈現薄膜擴張現象。中初（PCB印刷線路板基礎知識PCB之功效及種類 PCB有那些功效？另有那些種類? 図.為SMT裝配用PCB之實例。 PCB板有下列之功效。 1) 多數電子零件之承載。 2) 搭載電子零件相互間電氣連接。 3)相鄰連接回路間絕緣。依PCB板導體回路構成觀點，有下列分類方法。 (1)單面PCB板：單面導體構成。 (2) 雙面PCB板；雙面導體構成，貫通孔把兩面線路導通。 (3) 多層PCB板：在雙面板之內部還有其它導體之形式，多層板各層間連續也是用貫通孔來連串。9r16QFP1110r1319R111420SOP2117181215図SMT用之PCB外觀例子中PCB基礎知識 PCB表面處理PCB之表面處理否，什麼方法處理？ PCB板关键表面處理方法，如表4.1所表示，焊錫塗布，預上助焊劑化學防銹處理，無電解鎳、鍍金、鍍錫鉛等。 插入實裝場合，焊錫熱氣噴錫為关键處理，而在SMT場合，表面零件搭載，著重在平坦度，通常主流以化學防銹處理及耐熱預上助焊劑。 其它高信賴性要求時，用高價化學鍍鎳、鍍金處理等化學處理。 表PCB关键表面處理方法 表面処理之種類 表面之設計(膜質厚度) 特 徴 共晶焊錫 接續之信賴性良好 焊錫塗布 140 錫鉛量較大，對狹小幅寬者較不好 （Pitch 小易產生短接現象） 預上助焊劑 樹脂被膜 耐熱性之改良且對狹小幅寬者之實 数 裝之實用化有改進 化学防銹處理 銅錯体被膜 耐熱性不足 1.0以下 僅用在單面板裝配使用 化學鎳、金電鍍 鎳 數u m 免洗適合於較高之成本 金；0.030.1 鍍錫鉛 共晶焊錫 錫鉛量之散布較少 120 為錫鉛組成之鍍層 （注） 1) 預上助焊劑：鬆香系列之耐熱樹脂皮膜之塗布和氧化预防之被覆之物 2) 熱空氣噴錫處理：溶融形態之錫鉛浸泡後，用高溫、高壓空氣把不要部份錫鉛吹走，使形成 錫鉛皮膜厚度均一。電子回路零件電子回路零件種類初中 電子回路零件有那些種類？ 表.為電子回路零件之種類及機能之概要說明，回路零件之大部份為通常電子零件之主動之元件部份。 主動元件是收發信號之增幅，御制、記憶及各種信號處量，交換主能動機能，為零件特有面通常電子零件是指沒有能力機能零件統稱。 通常電子零件機能分類為被動之件，機能零件，接續零件及變換零件之分類。主動元件是能動原子形狀，原子積集之尺寸分類有個別半導體，積體電路，混成積體電路（CMOS）之分。 表.電子回路零件之分類 零件之種類 機能 代表零件 代表回路零件，入力信 抵御器，電容器、電感線圈一 般 電 子 部 品 被動元件 号特征之変化， 電流 可變電容器、液晶過濾波器， 電圧之控制。 陶瓷濾波器。 周波数，時間軸等之入力信号 表面聲波濾波器 機能部品 特征之変化機能。 部品，回路，機器之相互間 接続部品 信号之接續、切換、切断等 開關、連接器、延遲開關、PCB板 線板。 入力信号之不一样能量 麥克風、擴音器、磁？加熱器、加熱器、 変換部品 系列之変換。入出力信号之 感應器、馬達 最近電気系列之產品。 入力信号之増幅，控制，変換，電晶體、二極體、功率晶體、LED能 動 部 品 個別半導体 記憶，各種処理主動 ，半導体、雷射。 機能。 原子等之物。 集積回路 上記機能原子之複数個 類比IC、數位IC IC 集積化，一体化之物。 ，微型 ， 能動原子，受動原子，膜原子 厚膜混成，薄膜混成IC 混成集積回路 在基板上集積之物 CMOS ，能動機能。電子回路零件 電子回路零件之形状初中電子回路零件形態有哪些？ 電子回路零件形態，依實裝形態分為插入型SMT型，裸晶零件3大類。図是實裝形態電子回路零件分類。形状例 丸腳（軸形腳） 通常電子 扁腳 零件 挿入零件 異形腳零件 單排包裝 Single Inline Package 主動元件 雙排包裝 Dual Inline Package 矩陣腳包裝 Pin Grid Array電子回路零 件 角形Chip零件通常電子 零件 圓筒Chip零件 SMT零件 異形Chip零件 () 迷你型 小外型包裝SOP主動元件 Small Outline Package 四面平腳包裝QFP Quad Flat Package 球面包裝 BGA Ball Grid array 無腳 Chip Leadless 裸晶零件 (方 式) 線點 Wire point TAB帶狀組裝 翻轉Chip Flip chip 図. 回路零件形狀分類（注）1裸晶零件：