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1、电子2 主编电子23.1焊接预备知识3.1.1钎焊简介钎焊是焊接的一种,焊接可分为熔焊、钎焊和压焊。熔焊是在焊接过程中利用加热被焊器件,使其熔化产生合金而完成焊接的方法,如电弧焊、气焊等;压焊则是在焊接过程中不用钎料和钎剂即可获得可靠连接的焊接技术,如超声波焊、气焊等;钎焊就是利用熔点比母材低的金属经过加热熔化后,渗电子2入焊件接缝间隙内与母材结合到一起,实现可靠电连接的焊接方法,其中的连接点称为焊点,钎焊包括火焰钎焊、电阻钎焊、真空钎焊、锡钎焊等。目前电子元器件的焊接主要采用锡钎焊技术。3.1.2钎料的选择手工焊接中钎料的选择十分的重要。钎料有各种形状的,有丝状的、泥状的、球状的、锭状的,还
2、有各种特定形状的,而电子2且根据焊件不同,选择钎料的形状、规格也各不相同。3.1.3电烙铁及烙铁头的选择在手工锡焊中一般选择2030W的内热式电烙铁,烙铁头的选用依操作者的习惯而定,可以选择斜面式的烙铁头,例如焊接插装元器件时,也可以选择圆锥式烙铁头。但是当手工焊接IC等引线密集的元器件及SMT元器件时建议采用圆锥式烙铁头。电子23.2手工焊接基本操作方法手工焊接看似简单,但其中却包含很多技巧,在电烙铁的握法、送锡方法和焊接方法等都有一定的技巧。下面分别进行阐述。3.2.1电烙铁的握法电子2电烙铁的握法有正握法、反握法和握笔法三种,三种握法如图3-1所示。图3-1电烙铁的三种握法a)正握法b)
3、反握法c)握笔法电子21.正握法用五指把电烙铁的手柄握在掌内,与反握法不同的是烙铁头在小指侧。适用于中功率的电烙铁,弯形烙铁头一般也用此法。2.反握法用五指把电烙铁的手柄握在掌内,烙铁头在大拇指侧。此法焊接时动作稳定,操作不易疲劳,适用于大功率电烙铁,焊接散热量大的被焊件时的操作。电子23.握笔法用握笔的方法握住电烙铁。适用于小功率电烙铁,焊接散热量小的被焊件,如焊接收音机、电视机的印制电路板及其维修等宜采用此法。3.2.2焊锡丝的拿法焊锡丝的拿法分为两种,一种是连续作业时的拿法,另一种是间断作业时的拿法,如图3-2a、b所示。使用焊锡丝之前首先电子2要清除粘在焊锡丝表面的污物,一般右手拿电烙
4、铁,左手拿焊锡丝。手指在距离焊锡丝顶端35cm处。连续作业时用拇指、食指和小指夹住焊锡丝,另外两个手指配合使用,自然收掌,电子2图3-2焊锡丝的拿法a)连续锡焊时焊锡丝的拿法b)断续锡焊时焊锡丝的拿法3.2.3电烙铁加热焊件的方法电子2用电烙铁焊接元器件时怎样才能在最短的时间内将几种金属以同一温度上升,达到良好的焊接效果呢?这就需要注意加热时电烙铁和元器件的接触方法。为了与元器件有良好的热传导效果,电烙铁的方向是个重要的因素,只有有效地利用烙铁头的侧面积才能达到良好的热传导效果。但是有人为了加热迅速直接对元器件进行加压,这样做不但加速了烙铁头的损耗,而且还可能对元器件造成不易察觉的隐患,直接影
5、响到电子产品的质量。所以烙铁头加热的方法在电子产品电子2手工焊接中是十分重要的。烙铁头和元器件接触的几种正确和错误的方法如图3-3所示。图3-3烙铁头和元器件接触方法a)错误的接触方法b)正确的接触方法电子23.2.4焊锡熔化的方法焊接过程中熔化焊锡也有一定的技巧和方法,熔化焊锡的方法如图3-4所示。先加热元器件引线,其方法如图3-4a所示,然后送焊锡丝,熔化焊锡丝。图3-4b所示为先将焊锡丝放在元器件引线上,然后将烙铁头放在焊锡丝上,熔化焊锡丝的方法。该方法最适合于焊接小型元器件。电子2图3-4熔化焊锡的方法a)先加热引线再熔化焊锡b)先送焊锡再加热c)错误加热方法3.2.5移开电烙铁的方法
6、焊锡撤离之后焊点完全润湿,此时需要移开电烙铁,如果继续电子2加热会导致原来合格的焊点外观遭到破坏,外观有可能呈现无规则的粗糙颗粒状,颜色变得不明亮,可能会导致焊点不合格。如果加热时间过短会导致不完全焊接的“松香焊”、“电渣焊”等。因此必须等焊锡完全润湿之后才能移开电烙铁,而且移开电烙铁的方法也直接影响到焊点焊锡的多少及焊点的可靠性。移开电烙铁的方法如图3-5所示。电子2图3-5移开电烙铁的方法a)沿烙铁的轴向45角撤离b)向上撤离c)水平方向撤离d)垂直向下撤离e)垂直向上撤离3.2.6焊接姿势焊接时,工具要摆放整齐,电烙铁要拿稳,保持烙铁头的清洁。电子2将桌椅高度调整适当、挺胸、端坐,操作者
7、的鼻尖与烙铁头的距离在20cm以上。3.2.7焊接步骤电子产品的手工锡焊接操作可分为两种,一种是五步焊接法,一种是三步焊接法。1.五步焊接操作法电子2电子爱好初学者一般从五步操作法开始训练,五步操作法如图3-6所示。图3-6五步焊接操作法a)准备施焊b)加热焊件c)熔化焊锡d)撤离焊锡丝e)撤离电烙铁2.三步焊接操作法三步焊接操作法又可称为带锡焊接法,如图3-7所示,具体步骤如下:电子2图3-7三步焊接操作法a)准备施焊b)同时加热焊件和焊锡丝c)同时撤离焊件和焊锡丝3.左手两用法通过以上介绍可以看到,在基本焊接操作方法中都是一手拿焊锡电子2丝,一手拿电烙铁进行焊接操作。在给导线或者引线上锡时
8、通常需要将引线或者导线固定,然后再进行焊接操作,这种操作费时费力。如果此时左手既能拿焊锡丝又能拿导线,一只手当两只手用,那将会使焊接操作方便很多,并能节省操作时间。下面介绍一种将左手当两只手用的焊接操作方法。电子2图3-8左手两用法焊接电子23.3焊接前的准备工作3.3.1焊接工具及辅助工具的准备进行焊接操作之前首先要对焊接环境进行清理,工作台面要干净、整洁,准备好各种焊接工具及拆焊工具,以及镊子、剪刀、斜嘴钳、尖嘴钳、钎料、钎剂等辅助工具,并能正确使用这些工具。电子23.3.2焊接之前的清洁工作1.待焊件的清洁镀锡之前首先要对镀面进行清洁工作,这样有助于镀锡的可靠性,清洁主要是对附着在焊件表
9、面的锈迹、油迹、附着物等进行清洁,可以用酒精进行清洁,如果锈迹或者是污物严重可以用砂纸打磨或者是机械方法去除,也可用断锯条自制成小刀,刮去金属引线表面的氧化层,使引线露出金属光泽。电子22.印制电路板的清洁焊接前,还应对电路板进行焊前处理,用砂纸打磨使电路板焊点部位露出金属光泽,然后将处理部位涂上一层松香酒精溶液。3.3.3元器件镀锡元器件可焊性的处理其实就是对经过清洁处理后的元器件引线进行镀锡的工作,镀锡在手工焊接操作中是一项非常重要的工序,只有对元器件焊接表面进行可焊性处理,才能提高电子2焊接的可靠性和速度,减少焊接缺陷的发生。对于不同元器件的表面清理方法也不相同,在镀锡之前要注意。镀锡时
10、元器件引线的表面要与焊锡的熔化温度接近,不能太低也不能太高,太低焊锡镀层效果不好,太高了容易损坏电子元器件。而且在镀锡过程中要使用有效的钎剂,一般用焊锡丝进行镀锡的时候选择有松香芯的焊锡。对于小批量的生产镀锡不能再用焊锡丝一个一个进行镀锡,可以选择用锡锅进行镀锡处理,需要注意的是要保持焊锡的合适温度,不能太高也不能电子2太低,否则熔化的焊锡表面很快就会被氧化。对于多股导线进行镀锡要注意在镀锡过程中剥取导线外层绝缘皮时不能伤到内层导线,而后要将多股导线很好地绞合在一起,镀锡的时候要留有余地,不能让焊锡浸入绝缘层内部,最好是在距绝缘覆皮端部留有13mm的间隔,这样不仅有利于检查导线是否有断股现象,
11、而且方便导线穿管。镀锡时先将元器件引线蘸一下松香酒精溶液,然后将带锡的热烙铁头压在引线上,并转动引线即可使引线均匀地镀上一层很薄的锡层,若是多股电子2金属丝导线,应该先拧在一起,然后再镀锡。3.3.4元器件引线成形元器件引线成形在手工焊接中也是一个关键步骤,元器件购买时引线的形状是固定的,但是这个形状一般不能满足焊接需求,需要在焊接之前对元器件引线进行加工,也就是元器件引线成形这一步骤。电子2图3-9引线的基本成形要求a)正常引线成形b)有熔接的引线成形c)引线弯曲时的要求3.3.5元器件的插装元器件引线成形之后需要进行插装,插装方法如图3-10所电子2示。紧贴插装如图3-10a所示,其优点是
12、稳定性好,插装方便、简单,但是这种插装方法不利于元器件的散热,对于散热有要求的元器件不适合,而适合有高度限制的产品。非紧贴插装如图3-10b所示,一般产品如果对高度没有明显的限制可以采用此插装方法,这种插装有利于元器件的散热,但是插装时需要控制元器件的高度,保证产品的美观,因此给插装带来一定困难。立式插装如图3-10c所示,对于空间有限的产品也可以采取此插装方法。对于这三种插装方式,如果没有特殊要求,电子2一般采取贴板安装。安装的时候要注意元器件字符标记方向应该一致,这样方便辨识和操作;安装时尽量不用手去碰触元器件引线和覆铜,避免接触氧化;如果为了焊接方便还可将引线进行折弯处理,但是这样对于以
13、后的拆焊工作来说是不合适的,因此可以选择前边介绍的绝缘小板协助进行焊接操作。电子2图3-10引线的基本成形方法a)紧贴插装b)非紧贴插装c)立式插装3.3.6安全准备在焊接之前还要准备适量治疗烫伤的药品,因为在焊接过程中有可能会发生烫伤事件,用过电烙铁的人很多都有被烫伤电子2的“经验”,稍不注意就可能被烫伤。电烙铁的温度一般都会达到300,只要手或其他部位皮肤碰触到烙铁头就会被烫伤,而且在焊接过程中如果甩电烙铁也可能会被甩落的焊锡烫伤。所以操作人员要准备烫伤类药品或者用冷水洗,用湿毛巾敷。3.4焊接过程中的注意事项焊接操作是整个焊接技术中最重要的一部分,焊电子2接质量的好坏直接关系到整个电子产
14、品质量的好坏。那么焊接过程中需要注意的问题有哪些呢?具体应该怎样做呢?下面进行详细阐述。3.4.1电烙铁使用时的注意事项焊接过程中一定要正确使用电烙铁,电烙铁使用时的注意事项参见2.1.3节中所述。电子23.4.2烙铁头的修整参见2.1.2中所述。3.4.3电烙铁的保养1)电烙铁应放置在干燥的环境中,不应有易燃和腐蚀性气体和液体。避免因环境潮湿引起电烙铁受潮漏电以及被腐蚀的现象。电子23.4.4焊接操作的基本要领电烙铁的基本操作要领,笔者在多年使用电烙铁手工锡焊过程中总结出“刮、镀、测、插、焊、剪、查、擦、装”九字法。1.刮电子产品焊接之前需要进行预处理,刮就是其中的第一步。对元器件进行清洁除
15、氧化物的处理,用小刀或锉刀、砂纸轻轻的除去电子2电子元器件表面的绝缘层、氧化物及污物,直到露出元器件内层金属为止。对于镀金、银等的引线不能采用刮的方法去除氧化物,应该用橡皮或清洁的布块清除掉表面脏物,对于集成芯片由于其是密封包装,在使用之前可以不用对其进行处理,但是要确保使用之前不能将其弄脏。对于印制电路板上的焊点,用砂纸将其打磨,除去污物及氧化物之后涂抹上松香酒精溶液,等待使用。2.镀电子产品进行焊前预处理之后需要对其进行第二步操作镀。电子2镀就是对这些处理好的引线、焊盘等进行上锡操作。首先将处理好的元器件涂上钎剂,之后用电烙铁进行上锡处理,主要目的就是避免已经处理好的引线暴露在空气中被再次
16、氧化,提高元器件的可焊性,避免形成虚焊、假焊等不良焊点,影响产品质量;对于少量元器件引线镀锡可采取直接用电烙铁进行镀锡的方法,对于大量元器件引线镀锡可采用焊锡锅进行镀锡的方法。3.测测就是对镀过锡的电子元器件进行测量、检查,这样可以避免不电子2合格元器件的出现,检查出元器件经过电烙铁高温镀锡之后是损坏或者是性能变差,尤其是电容器、晶体管及一些耐热性差的元器件更要仔细检查。只有检查之后质量可靠的元器件才能使用,否则应更换新的元器件。4.插插就是将合格元器件按照一定的顺序插装到电路板上的过程。这个过程中一定要仔细,避免弄错元器件。电子25.焊焊就是对所有插装好的元器件进行焊接的过程。6.剪即将焊接
17、好的电子元器件插件的引线用斜嘴钳或其他工具剪短,这样可以避免焊接后元器件引线过长引起桥接等现象的发生,而且可以使其满足装机高度的要求;注意剪短之前用镊子转动引线,要确认引线不松动,焊接合格。电子27.查就是检查焊接好的印制电路板的过程。这个过程必不可少,首先进行目测,可以检查出明显不合格的焊点,其次通电检查可以检查产品是否合格,是否满足电气要求,如果不满足要求可能是元器件插装焊接错误,或者是电子元器件在经过电烙铁的高温焊接之后损坏。查是保证产品质量的必要步骤,尤其在电子产品的研发阶段更是不可缺少。8.擦电子2全部检查之后,需要将印制电路板焊盘上可能遗留的少量钎剂清除,因为遗留的钎剂会保持少量活
18、性并且会吸潮,并吸附灰尘,这样会导致产品性能受影响,引起故障,对于烧黑烧焦的钎剂遗留物更应清除,因为这些炭化材料可能会导电,导致不合格焊点的产生。9.装一切检查合格之后需要将电子产品安装到准备好的设备外壳中,形成一个合格的电子产品。电子23.4.5焊接之后的处理电子产品焊接之后需要对电路板进行清洁处理,用布蘸取工业酒精进行擦拭,直到印制电路板上没有残余的钎剂及其他污物,光亮为止,以防炭化后的钎剂影响电路正常工作。而后对印制电路板进行检查,检查焊点、电路,看是否满足所要求的电气性能,进而进行装机处理。3.5焊点电子2焊点是把组成电子产品整机的各个元器件安全可靠连接在一起的主要方法,焊点质量的好坏
19、直接影响到电子产品的可靠性及稳定性,因此焊点必须安全可靠,在此对焊点进行详细介绍。3.5.1焊点形成的必要条件要想获得合格的焊点,要具备以下几个条件:电子21.必须保证被焊金属材料具有良好的可焊性那么什么是可焊性呢?可焊性就是指被焊的金属材料与钎料在适当的温度和合适的钎剂的共同作用下,形成良好结合的能力。我们在电子产品焊接中用得最多的金属材料是铜,铜是导电性能良好和易于焊接的金属材料之一,电子产品中常用的各种元器件引线、焊接用的导线以及焊盘等大多采用铜材或镀铝锡合金的金属材料,除铜以外,金、银、铁等金属也都具有良好的可焊性,但是由于价格及产量问题它们远不如铜的应用广泛。电子22.要保证被焊金属
20、材料表面清洁被焊金属材料表面必须清洁无氧化,只有这样,才能使得熔融的焊锡与焊件有良好的润湿性,才可能形成良好的焊点。即使是可焊性好的元器件,由于长期存储和污染等原因,焊接元器件表面也可能产生有害的氧化物、油污等,这些都会影响到焊接质量,因此元器件焊接之前必须对其进行清洁、除氧化物的处理。3.要合理选择钎剂电子2钎剂的作用是在焊接过程中去除母材和钎料表面的氧化膜,降低钎料表面张力,改善钎料润湿性,使焊点美观。但是钎剂的性能一定要适合被焊接的金属材料的焊接性能,所以选择合适的钎剂才能很好地帮助清洁焊接界面,有助于熔化的焊锡润湿金属表面,从而使焊锡和被焊件结合牢固。4.选择合适的钎料对于不同的焊接,
21、钎料的选择也不同,要保证钎料中合金的成分和性能与被焊金属材料的可焊性、焊接温度、焊接时间、焊点的机电子2械强度等相适应,从而达到易于焊接和焊点牢固、可靠的目的。5.焊接温度要适当焊接是利用加热钎料从而使钎料熔化来达到焊接的目的,所以只有将钎料和被焊件加热到适当的焊接温度,才能使它们完成焊接过程并最终形成牢固可靠的焊点。6.焊接时间要适当电子2焊接时间对焊锡、元器件的浸润性及合金层形成都有很大的影响,因此焊接时间的长短要适当,时间短会造成焊锡不能完全熔化,容易形成夹渣和虚焊等不合格焊点。焊接时间过长可能会损坏元器件或者焊接部位,使得焊点外观变差,形成不合格焊点,严重时会导致元器件损坏,焊盘翘起、
22、脱落等。因此焊接电子元器件的时间通常控制在3s以内,对热容量较大的印制电路板焊接时间控制在5s以内,集成电路及热敏元器件焊接时间不应超过2s。7.在钎料冷却和凝固之前,被焊部位必须可靠固定,不允许出现碰电子2触、摆动、抖动等现象焊点应自然冷却,必要时可用散热措施加快冷却。3.5.2焊点的质量要求合格的焊点应该具备以下特征:1.良好焊点外观电子2(1)焊接质量良好的焊点,表面要清洁、光滑,有金属光泽。如果表面有污垢和焊接之后的残渣,有可能会腐蚀元器件的引线、焊盘以及印制电路板,如果吸潮有可能会造成局部短路或者漏电事故发生。2.焊点应具有可靠的电连接焊接中焊点的作用主要有两个:一是将两个或两个以上
23、的元器件通过焊锡连接起来;二是要求其具有良好的电气特性。因此,一个焊点要能稳定、可靠地通过一定大小的电流,没有足够的连接面电子2积和稳定的组织是不行的。因为锡焊连接不是靠压力,而是靠结合层形成牢固连接的合金层达到电气连接的目的。如果仅仅是将钎料堆在焊接元器件表面而形成了虚焊,或只有少部分形成合金层,那么在测试和初期工作中也许不易发现焊点不牢,但是随着工作条件的改变和时间的推移,接触层氧化后有可能出现脱焊现象,电路就会产生时通时断或者干脆不工作的现象。而这时通过眼睛观察焊接电路板外表,电路依然是连接的,即用眼睛是不容易检查出来的,这是电子设备使用中最头疼的问题。因此焊点必须具有可靠的电连接。电子
24、23.焊点应具有足够的机械强度焊接不仅起电连接作用,同时也是固定元器件保证机械连接的手段,电子产品需要适应各种工作环境,为了保证在振动工作环境中焊件不松动、不脱落,焊点必须具备足够的机械强度,以此来保证产品的安全可靠。作为锡焊材料的铅锡合金本身,强度是比较低的,常用的铅锡钎料抗拉强度约为347kg/cm2,只有普通钢材的1/10,要想增加强度,就要有足够的连接面积。但是机械强度不代表用过多的钎料进行堆积,这样容易造成虚焊、假焊短路等现象。电子23.5.3合格焊点合格焊点要求焊接牢固、接触良好、锡点光亮、圆滑而无毛刺、锡量适中、焊锡和被焊件融合牢固,不应有虚焊和假焊等现象。合格焊点外观如图3-1
25、1所示。电子2图3-11合格焊点的外观3.5.4不合格焊点不合格焊点有搭焊、钎料过多、拉尖、浮焊、空洞、松香过多、气泡、钎料过少、铜箔翘起等,如图3-12所示。电子2图3-12不合格焊点的外观a)搭焊b)钎料过多c)拉尖d)浮焊e)空洞f)松香过多g)气泡h)钎料过少i)铜箔翘起3.5.5焊点不良的修补在电子产品焊接过程中焊点不合格的情况经常发生,这就需要对不合格焊点进行修补,原则上不允许用重新加焊锡的方法进行修补,应将不合格焊点的焊锡全部去掉,清洗零件之后电子2才可以重新焊接。3.5.6避免不合格焊点的操作方法焊点不合格会导致各种事件发生,为了避免这些现象的发生,应注意3.4节中所述的各项注
26、意事项。3.6焊接顺序电子2在电子产品元器件焊接过程中,焊接顺序依次为:电阻器、电容器、二极管、晶体管、集成电路、大功率管,其他元器件为先小后大的顺序进行。对于贴片元器件和插件都存在的电路板首先焊接贴片小电阻,无极性电容,集成芯片等可以称之为最矮的元器件,而后是插件的电阻、电容、二极管、晶体管、集成电路和大功率管等,电子2按照由矮到高,由小到大的顺序进行焊接。3.7松香钎剂的使用在焊接过程中要用到松香钎剂,它是最常用的钎剂,因为松香是中性的,不会腐蚀电路元器件和烙铁头。如果焊接时使用的是实芯焊锡,加些松香是必要的。如果使用松香芯锡焊丝,可不使用松电子2香。如果是新的印制电路板,在焊接之前要在铜
27、箔表面涂上一层松香水。3.8不能进行焊接的原因1)电烙铁本身有问题,这种情况需要对电烙铁进行检查,排除故障。电子23.9焊接过程中的注意事项1)焊前处理一定要做好,必须保证元器件及电路板的焊盘处于可焊状态。3.10拆焊技术电子产品焊接错误以及焊接完成后的调试、实电子2验、检验过程都需要对元器件进行拆焊操作,拆焊就是把已经焊接在电路板上的装错、损坏、需要调试或维修的元器件拆下来更换的过程,拆焊也叫解焊。拆焊需要一定的技巧和耐心,否则过度加热或者拉拽元器件都有可能导致元器件损坏或者是焊盘脱落等现象发生。好的拆焊技术,能保证调试、维修工作顺利进行。电子23.10.1拆焊原则1)拆焊时不能损坏元器件、导线。3.10.2拆焊工具拆焊需要的工具有电烙铁、镊子、偏嘴钳、医用空心针头、铜编织带、气囊吸锡器、吸锡器、吸锡绳、吸锡电烙铁、热风枪等。工具的具体使用方法在2.2节中已经详细介电子2绍。3.10.3拆焊插件方法1.用镊子拆焊用镊子进行拆焊是最简单的拆焊方法,是印制电路板上元器件最常用的拆焊方法,适合于没有专用拆焊工具的情况下进行。2.用专用吸锡工具进行拆焊电子2专用的吸锡工具以及使用在2.2节中已经进行详细介绍了,本章不再重复。3.10.4拆焊注意事项1)拆焊时一定要用镊子或者是其他工具将元器件取下,不能用手去拿,避免烫伤。