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1、现代电子技术工程设计与实践3.4 元器件的装配焊接元器件的装配焊接n3.4.1 手焊工具与焊接材料n3.4.2 手工焊接基本操作n3.4.3 贴片元件的手工焊接n3.4.4 拆焊 现代电子技术工程设计与实践3.4.1 手焊工具与焊接材料n 装配、焊接是电子设备制造中极为重要的一个环节，任何一个设计精良的电子装置，没有相应的焊接工艺保证是难以达到技术指标要求的。焊接就是按电路工作原理，用一定的工艺方法连接成电子装置。随着现代科技的飞速发展，电子产业高速增长，驱动着焊接方法和设备不断推陈出新。从元器件选择、测试，直到装配成一台完整的电子设备，需经过多道工序。在专业生产中，多采用波峰焊、再流焊、倒装
2、焊等自动化设备。但在产品研制、设备维修中，目前仍广泛地应用手工装配焊接方法。现代电子技术工程设计与实践3.4.1 手焊工具与焊接材料n 1. 电烙铁n 电烙铁是手工施焊的主要工具，选择合适的烙铁，合理地使用它，是保证焊接质量的基础。根据功率的高低，烙铁可以分为30W、50W、1000W等；按功能分，又有普通型、恒温型、调温型等。实验室中最常使用的是30W内热式电烙铁。电烙铁的结构如图3-13所示。主要包括以下几个部分：现代电子技术工程设计与实践3.4.1 手焊工具与焊接材料n （1）发热元件：发热元件是电烙铁中的能量转换部分，俗称烙铁芯。它是将镍铬发热电阻丝缠在云母、陶瓷等耐热、绝缘材料上构成
3、的。内热式与外热式主要区别在于外热式发热元件在传热体的外部，而内热式的发热元件在传热体的内部，也就是烙铁芯在内部发热。显然，内热式能量转换效率更高。因而，同样温度的烙铁内热式体积、重量都小于外热式。 现代电子技术工程设计与实践3.4.1 手焊工具与焊接材料n （2）烙铁头：作为能量存储和传递的烙铁头，般用紫铜制成。在使用中，因高温氧化和焊剂腐蚀会变得凸凹不平，需经常清理和修整。n （3）手柄：一般用木料或胶木制成，设计不良的手柄，温升过高会影响操作。n （4）接线柱：这是发热元件同电源线的连接处。一船烙铁有三个接线柱，其中一个是接金属外壳的，接线时应用三芯线将外壳接保护零线。现代电子技术工程设
4、计与实践3.4.1 手焊工具与焊接材料图3-13 电烙铁的结构现代电子技术工程设计与实践3.4.1 手焊工具与焊接材料n 2. 焊料和助焊剂n（1）焊料n 焊料是易熔金属，熔点应低于被焊金属。焊料熔化时，在被焊金属表面形成合金而与被焊金属连接到一起。焊料按成分分类，有锡铅焊料、银焊料、铜焊料等。在一般电子产品装配中，主要使用锡铅焊料，俗称为焊锡。n 锡(Sn)是一种质软低熔点金属，熔点为232。在高于132时是银白色，低于13.2时呈灰色，低于-40变成粉末。常温下锡的抗氧化性强，并且容易同多数金属形成金属化合物。纯锡质脆，机械性能差。现代电子技术工程设计与实践3.4.1 手焊工具与焊接材料n
5、 铅(Pb)是一种浅青白色软金属，熔点327。塑性好。有较高抗氧化性和抗腐蚀性。铅属于对人体有害的重金属，在人体中积蓄能引起铅中毒。纯铅的机械性能也很差。 n 锡铅合金即锡与铅熔合成合金(即锡铅焊料)后，具有一系列锡和铅不具备的优点：n1）低熔点，各种不同成分的锡铅合金熔点均低于锡和铅的熔点，有利于焊接。n2）机械强度高，合金的各种机械强度均优于纯锡和铅。现代电子技术工程设计与实践3.4.1 手焊工具与焊接材料n 3）表面张力小，粘度下降，增大了液态流动性，有利于焊接时形成可靠接头。n 4）抗氧化性好，铅具有的抗氧化性优点在合金中继续保持，使焊料在熔化时减少氧化量。n目前，出于人体健康和环保的
6、考虑，已在推广使用无铅焊料。现代电子技术工程设计与实践3.4.1 手焊工具与焊接材料n （2）助焊剂n 由于金属表面同空气接触后都会生成一层氧化膜，温度越高，氧化越厉害。这层氧化膜阻止液态焊锡对金属的润湿作用。助焊剂就是用于清除氧化膜的一种专用化学材料，它不像电弧焊中的焊药那样参与焊接的冶金过程，而仅仅起清除氧化膜的作用。不要企图用焊剂除掉焊件上各种污物。现代电子技术工程设计与实践3.4.1 手焊工具与焊接材料n 1）助焊剂的主要作用：除去氧化膜、防止氧化、减小表面张力、增加焊锡流动性、有助于焊锡浸润。n 2）对助焊剂的要求：熔点应低于焊料；表面张力、粘度、比重应小于焊料；残渣应容易清除；不能
7、腐蚀母材；不产生有害气体和刺激性气味。现代电子技术工程设计与实践3.4.1 手焊工具与焊接材料n3）助焊剂的分类及应用n 助焊剂分类如图3-14所示。其中无机焊剂活性最强，常温下即能除去金属表面的氧化膜。但这种强腐蚀作用很容易损伤金属及焊点，电子焊接中是不用的。这种焊剂用机油乳化后，制成一种膏状物质，俗称焊油。活性很强，焊后可用溶剂清洗。一般用于金属板等容易清洗的焊件，除非特别准许，一般电子焊接中不允许使用这类焊剂。有机焊剂的活性次于氯化物，有较好助焊作用，但也有一定腐蚀性，残渣不易清理，且挥发物对操作者有害。现代电子技术工程设计与实践3.4.1 手焊工具与焊接材料n 松香的主要成分是松香酸和
8、松脂酸酐。在常温下几乎没有任何化学活力，呈中性，而当加热到熔化时，表现为酸性。可与金属氧化膜发生化学反应，变成化合物而悬浮在液态焊锡表面，这也起到焊锡表面不被氧化的作用。同时还能降低液态焊锡表面张力，增加它的流动性。焊接完毕恢复常温后，松香又变成稳定的固体。无腐蚀，绝缘性强。经常使用松香溶于酒精制成的“松香水”。松香同酒精的比例一般以1:3为宜，也可根据使用经验增减，但不宜过浓，否则使用时流动性能差。现代电子技术工程设计与实践3.4.1 手焊工具与焊接材料图3-14 助焊剂分类现代电子技术工程设计与实践3.4.2 手工焊接基本操作n1. 焊接操作姿势n 焊剂加热挥发出的化学物质对人体是有害的，
9、如果操作时鼻子距离烙铁头太近，则很容易将有害气体吸入。一般烙铁离开鼻子的距离应不少于20cm，通常以40cm为宜。n 电烙铁拿法有三种，如图3-15所示。反握法动作稳定，长时间操作不易疲劳，适于大功率烙铁的操作。正握法适于中等功率烙铁或带弯头电烙铁的操作。一般在操作台上焊印制板等焊件时，多采用笔握法。现代电子技术工程设计与实践3.4.2 手工焊接基本操作图3-15电烙铁握持方法现代电子技术工程设计与实践3.4.2 手工焊接基本操作n2. 五步训练法n 作为一种初学者掌握手工锡焊技术的训练方法，五步法是卓有成效的。这里专门予以讨论。不少电子爱好者中通行一种焊接操作法，即先用烙铁头沾上一些焊锡，然
10、后将烙铁放到焊点上停留等待加热后焊锡润湿焊件。这种方法，不是正确的操作方法。虽然这样也可以将焊件焊起来，但却不能保证质量。现代电子技术工程设计与实践3.4.2 手工焊接基本操作n 当把焊锡熔化到烙铁头上时，焊锡丝中的焊剂附在焊料表面，由于烙铁头温度一般都在250350以上，在烙铁放到焊点上之前松香焊剂将不断挥发，而当烙铁放到焊点上时由于焊件温度低，加热还用一段时间，在此期间助焊剂很可能挥发大半甚至完全挥发，因而在润湿过程中由于缺少助焊剂而润湿不良。同时由于焊料和焊件温度差得多，结合层不容易形成，很难避免虚焊。更由于焊剂的保护作用丧失后焊料容易氧化，质量得不到保证就在所难免了。正确的方法应该是五
11、步法，如图3-16所示。现代电子技术工程设计与实践3.4.2 手工焊接基本操作图3-16 手工焊接五步法现代电子技术工程设计与实践3.4.2 手工焊接基本操作n （1）准备：准备好焊锡丝和烙铁、此时特别强调的是烙铁头部要保持干净，即可以沾上焊锡（俗称吃锡）。在焊接之前，对于一些引脚氧化或引脚没镀锡的元件要献上一些锡。n （2）加热焊件：将烙铁接触焊接点，注意首先要保持烙铁加热焊件各部分，例如印制板上引线和焊盘都使之受热，其次要注意让烙铁头的扁平部分（较大部分）接触热容量较大的焊件，烙铁头的侧面或边缘部分接触热容量较小的焊件，以保持焊件均匀受热。现代电子技术工程设计与实践3.4.2 手工焊接基本
12、操作n （3）熔化焊料：当焊件加热到能熔化焊锡的温度后将焊丝置于焊点，焊料开始熔化并润湿焊点。n （4）移开焊锡：当熔化一定量的焊锡后将焊锡丝移开。n （5）移开烙铁n 当焊锡完全润湿焊点后移开烙铁，注意移开烙铁的方向应该是大致45的方向。现代电子技术工程设计与实践3.4.2 手工焊接基本操作n 上述过程，对一般焊点大约二、三秒钟。对于热容量较小的焊点，例如印制电路板上的小焊盘，有时用三步法概括操作方法，即将上述步骤2，3合为一步，4，5合为一步。实际上细微区分还是五步，所以五步法有普遍性，是掌握手工烙铁焊接的基本方法。特别是各步骤之间停用的时间，对保证焊接质量至关重要，只有通过实践才能逐步掌
13、握。n 图3-17 展示了焊点经常出现的各种情况。其中（a）为标准焊点，a(11.2)b，c1mm。其它都是缺陷焊点。现代电子技术工程设计与实践3.4.2 手工焊接基本操作图3-17焊点出现的各种情况现代电子技术工程设计与实践3.4.3 贴片元件的手工焊接n 贴片元器件的手工焊接方式与通孔元器件的焊接方式相同，只是它更强调焊接时间和温度。n1. 焊接工具的选用n 由于贴片元器件的体积小，引脚间距小，一般电烙铁不便进行焊接，所以选用功率小（如20W）接地良好的尖锥形烙铁头的电烙铁，最好采用恒温或电子温控的烙铁和热风焊枪。现代电子技术工程设计与实践3.4.3 贴片元件的手工焊接n2. SMC的手工
14、焊接操作n 操作流程：清洁焊盘去氧化焊盘涂助焊剂或焊膏用镊子放置SMC焊接。n 焊接时用镊子固定SMC，电烙铁吃锡后焊接SMC的一端（对涂焊膏的的焊盘，烙铁头只需带少许锡桥），待焊点固化后再焊接另一端，如图3-18所示。焊接的时间尽可能的短，一般控制在23s内。现代电子技术工程设计与实践3.4.3 贴片元件的手工焊接 图3-18 手工焊接SMC元件现代电子技术工程设计与实践3.4.3 贴片元件的手工焊接n3. SOP芯片的手工焊接操作n（1）有阻焊层的PCB板SOP芯片焊接n批量生产及工厂打样的PCB板都有阻焊层，且焊盘之间有稍高一点。一般情况下，引脚之间不会连在一起。可采用下面的方法拉焊：n
15、1）选用烙铁头为扁平式的普通电烙铁。n2）检查SOP芯片引脚，若有变形，用镊子谨慎调整。现代电子技术工程设计与实践3.4.3 贴片元件的手工焊接n3）清除焊接污垢。n4）焊盘涂助焊剂或焊膏。n5）用镊子放置SOP芯片。n6）先焊接对角的两个引脚将器件固定，接着调整其他引脚与焊盘位置无偏差，如图3-19所示。n7）进行拉焊操作。用擦干净的烙铁头蘸上焊锡，一手持电烙铁由左至右对引脚进行焊接，拉焊方向如图中箭头1所示，另一只手持焊锡丝不断加锡。现代电子技术工程设计与实践3.4.3 贴片元件的手工焊接n（2） 无阻焊层的PCB板SOP芯片焊接n 自制的PCB板一般都没有阻焊层，焊接SOP是焊锡较多时引
16、脚容易连在一起。n 焊接方法和有阻焊层得稍有不同， 两者的前三步是一样的。n1）选用烙铁头为扁平式的普通电烙铁。n2）检查SOP芯片引脚，若有变形，用镊子谨慎调整。n3）清除焊接污垢。现代电子技术工程设计与实践3.4.3 贴片元件的手工焊接n4）焊盘涂助焊剂或焊膏。n5）烙铁头粘少量的焊锡，沿焊盘方向给焊盘上锡，不要太多，也不要太久，否则焊盘易脱落。n6）用镊子放置SOP芯片。n7）先焊接对角的两个引脚将器件固定，接着调整其他引脚与焊盘位置无偏差。n8）进行拉焊操作。烙铁头清理干净，不用粘锡，按图3-19所中箭头2所示方向在元件引脚上拉过，由于焊盘上已上过锡，且元件引脚通常也有焊锡，所以很容易
17、就焊接在一起。注意不要用力过大，焊接太久。现代电子技术工程设计与实践3.4.3 贴片元件的手工焊接 图3-19 SOP芯片的手工焊接操作示意图现代电子技术工程设计与实践3.4.3 贴片元件的手工焊接n4. 热风枪焊接操作n（1）清洁焊盘去氧化。n（2）焊盘涂焊膏。n（3）用镊子放置SMC/SMD。n（4）用热风枪给SMC/SMD一排或所有引脚均匀加热，待焊膏充分溶化后停止加热，如图3-20所示。现代电子技术工程设计与实践3.4.3 贴片元件的手工焊接图3-20 热风枪焊接操作示意图现代电子技术工程设计与实践3.4.4 拆焊 n 在安装、调试和维修中常需更换一些元器件，需要将已焊接的焊点拆除，这
18、个过程就是拆焊。n1. 拆焊的原则n（1）拆焊时要尽量避免所拆卸的元器件因过热和机械损伤而失效。n（2）拆焊电路板上的元器件时要避免印制焊盘和印制导线因过热和机械损伤而剥离或断裂。n（3）拆焊过程中要避免电烙铁及其它工具烫伤或机械损伤周围其它元器件、导线等。 现代电子技术工程设计与实践3.4.4 拆焊 n2. 拆焊的操作要求n（1）拆焊时要严格控制加热的温度与时间。n（2）拆焊时不要用力过猛。n（3）拆焊时不能用电烙铁撬焊接点或晃动元件引脚，这样会造成焊盘的剥离脱落和引脚的损伤。 现代电子技术工程设计与实践3.4.4 拆焊 n3. 拆焊的方法 n（1）电烙铁直接拆焊n 一般像电阻器、电容器、晶
19、体管等引脚不多，且每个引线可相对活动的元器件可用电烙铁直接拆焊，如图3-21所示。将印制电路板竖起来夹住，一边用电烙铁加热待拆元器件的焊点，一边用镊子或尖嘴钳夹住元器件引线轻轻拉出。现代电子技术工程设计与实践3.4.4 拆焊 图3-21拆焊示意图现代电子技术工程设计与实践3.4.4 拆焊 n（2）采用吸锡器或吸锡烙铁拆焊 n 吸锡电烙铁是一种专用于拆焊的烙铁，它能在对焊点加热的同时，把锡吸入内腔，从而完成拆焊。n（3）采用吸锡材料拆焊法n 将吸锡带前端吃上松香，放在将要拆焊的焊点上，再把电烙铁放在吸锡带上加热焊点，待焊锡熔化后，就被吸锡带吸去，如焊点上的焊料一次没有被吸完，可重复操作，直到吸完。用后将吸锡带吸满焊料的部分剪去。