什么手工焊接技術(shù)

什么手工焊接技術(shù)第一頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五4.1錫焊基礎(chǔ)

焊接是金屬加工的基本方法之一。通常焊接技術(shù)分為熔焊、壓焊和釬焊三大類。錫焊屬于釬焊中的軟釬焊。(釬料熔點低于450℃)。習(xí)慣把釬料稱為焊料，采用鉛錨焊料進行焊接稱為鉛錫焊，簡稱錫焊。施焊的零件通稱焊件，一般情況下是指金屬零件。第二頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五4.1.1錫焊概述

錫焊，簡略地說，就是將鉛錫焊料熔入焊件的縫隙使其連接的一種焊接方法，其特征是：

(1)焊料熔點低干焊件。

(2)焊接時將焊件與焊料共同加熱到焊接溫度，焊料熔化而焊件不熔化。

(3)連接的形式是由熔化的焊料潤濕焊件的焊接面產(chǎn)生冶金、化學(xué)反應(yīng)形成結(jié)合層而實現(xiàn)的。第三頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五

錫焊的使用非常方便，使其在電子裝配中獲得廣泛應(yīng)用。

(1)鉛錫焊料熔點低于200℃，適合半導(dǎo)體等電子材料的連接。

(2)只需筒單的加熱工具和材料即可加工，投資少。

(3)焊點有足夠強度和電氣性能。

(4)錫焊過程可逆，易于拆焊。第四頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五4.1.2錫焊機理

我們首先回憶物理學(xué)中講述的一個實驗:將一個鉛塊和金塊表面加工平整后緊緊壓在一起，經(jīng)過一段時間后二者“粘”到一起了，如果用力把它們分開，就會發(fā)現(xiàn)銀灰色鉛的表面有金光閃爍，而金塊的結(jié)合面上也有銀灰色鉛的蹤跡，這說明兩塊金屬接近到一定距離時能相互“入侵”，這在金屬學(xué)上稱為擴散現(xiàn)象。如圖4-1。第五頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五焊料與焊件擴散示意圖圖4-1第六頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五1、擴散

金屬之間的擴散不是任何情況下都會發(fā)生，而是有條件的。兩個基本條件是：

(1)距離，兩塊金屬必須接近到足夠小的距離。只有在一定小的距離內(nèi)，兩塊金屬原子間引力作用才會發(fā)生。金屬表面的氧化層或其他雜質(zhì)都會使兩塊金屬達不到這個距離。

(2)溫度，只有在一定溫度下金屬分子才具有動能，使得擴散得以進行，理論上說，到“絕對零度”時便沒有擴散的可能。實際上在常溫下擴散進行是非常緩慢的。

錫焊就其本質(zhì)上說，是焊料與焊件在其界面上的擴散。焊件表面的清潔，焊件的加熱是達到其擴散的基本條件。

第七頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五2、潤濕

潤濕是發(fā)生在固體表面和液體之間的一種物理現(xiàn)象。這種潤濕作用是物質(zhì)所固有的一種性質(zhì)(圖4-2)。

圖4-2潤濕角

不同的液體和固體，它們之間相互作用的附著力和液體的內(nèi)聚力是不同的，其合力就是液體在固體表面漫流的力。當力的作用平衡時流動也停止了，液體和固體交界處形成一定的角度，這個角稱潤濕角，也叫接觸角，是定量分析潤濕現(xiàn)象的一個物理量。如圖2-2所示，θ角從0°到180°，θ角越小，潤濕越充分。第八頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五

錫焊過程中，熔化的鉛錫焊料和焊件之間的作用，正是這種潤濕現(xiàn)象。如果焊料能潤濕焊件，我們則說它們之間可以焊接，觀測潤濕角是錫焊檢測的方法之一。潤濕角越小，焊接質(zhì)量越好。一般質(zhì)量合格的鉛錫焊料和銅之間潤濕角可達20°，實際應(yīng)用中一般以45°為焊接質(zhì)量的檢驗標準(圖4-3)。圖4-3焊料潤濕角

第九頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五3、結(jié)合層

焊料潤濕焊件的過程中，符合金屬擴散的條件，所以焊料和焊件的界面有擴散現(xiàn)象發(fā)生。這種擴散的結(jié)果，使得焊料和焊件界面上形成一種新的金屬合金層，我們稱之為結(jié)合層。(圖4-4)結(jié)合層的成分是一種既有化學(xué)作用(生成金屬化合物)，又有冶金作用的特殊層。由于結(jié)合層的作用將焊料和焊件結(jié)合成一個整體，實現(xiàn)金屬連續(xù)性。而錫焊就是靠結(jié)合層的作用實現(xiàn)連接的。

焊料與焊件擴散示意圖圖4-4錫焊結(jié)合層示意圖第十頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五

鉛錫焊料和銅在錫焊過程中生成結(jié)合層，厚度可達1.2～10μm。由于潤濕擴散過程是一種復(fù)雜的金屬組織變化和物理冶金過程，結(jié)合層的厚度過薄或過厚都不能達到最好的性能。結(jié)合層小于1.2μm，實際上是一種半附著性結(jié)合，強度很低，而大于6μm則使組織粗化，產(chǎn)生脆性，降低強度。理想的結(jié)合層厚度是1.2～3.5μm，強度最高，導(dǎo)電性能好。

綜上所述，我們獲得關(guān)于錫焊的理性認識：將表面清潔的焊件與焊料加熱到一定溫度，焊料熔化并潤濕焊件表面，在其界面上發(fā)生金屬擴散并形成結(jié)合層，從而實現(xiàn)金屑的焊接。

第十一頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五4.2錫焊工具與材料

4.2.1電烙鐵

電烙鐵是手工施焊的主要工具，選擇合適的烙鐵，合理地使用它，是保證焊接質(zhì)量的基礎(chǔ)。

1、分類及結(jié)構(gòu)

由于用途，結(jié)構(gòu)的不同，有各式各樣的烙鐵，從加熱方式分：有直熱式、感應(yīng)式、氣體燃燒式等；從烙鐵發(fā)熱能力分：有20W，30W，……，300W等；從功能分:又有單用式、兩用式、調(diào)溫式等。最常用的還是單一焊接用的直熱式電烙鐵。它又可分為內(nèi)熱式和外熱式兩種。第十二頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五通常功率越大，烙鐵的手柄就越粗。第十三頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五

1）直熱式烙鐵

下圖所示為典型烙鐵結(jié)構(gòu)，主要由以下幾部分組成。圖4-5典型烙鐵結(jié)構(gòu)示意圖

第十四頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五(1)發(fā)熱元件，其中能量轉(zhuǎn)換部分是發(fā)熱元件，俗稱烙鐵芯子。它是將鎳鉻電阻絲纏在云母、陶瓷等耐熱、絕緣材料上構(gòu)成的。內(nèi)熱式與外熱式主要區(qū)別在于外熱式的發(fā)熱元件在傳熱體的外部，而內(nèi)熱式的發(fā)熱元件在傳熱體的內(nèi)部，也就是烙鐵芯在內(nèi)部發(fā)熱。顯然，內(nèi)熱式能量轉(zhuǎn)換效率高。因而，同樣溫度的烙鐵內(nèi)熱式體積，重量都小于外熱式。

(2)烙鐵頭，作為熱量存儲和傳遞的烙鐵頭，一般用紫銅制成。在使用中，因高溫氧化和焊劑腐蝕會變成凹凸不平，需經(jīng)常清理和修整。

(3)手柄，一般用木料或膠木制成，設(shè)計不良的手柄，溫升過高會影響操作。

(4)接線柱，這是發(fā)熱元件同電源線的連接處。必須注意：一般烙鐵有三個接線柱，其中一個是接金屬外殼的，接線時應(yīng)用三芯線將外殼接保護零線。新烙鐵或換烙鐵芯時，應(yīng)判明接地端，最簡單的辦法是用萬用表測外殼與接線柱之間的電阻。顯然，如果烙鐵不熱，也可用萬用表快速判定是否烙鐵芯損壞。第十五頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五2.電烙鐵選用

如果有條件選用恒溫烙鐵是比較理想的。對一般研制、生產(chǎn)，可根據(jù)不同施焊對象選擇不同功率的普通烙鐵，一般也可滿足需要。表2-1所提供的選擇供參考。烙鐵頭溫度的高低，可以用熱電偶或表面溫度計測量，一般可根據(jù)助焊劑發(fā)煙狀態(tài)粗略估計。如表2-2所示，溫度越低，冒煙越小，持續(xù)時間長，溫度高則反之。當然對比的前提是在烙鐵頭蘸上等量的焊劑。實際使用時，根據(jù)情況靈活應(yīng)用。需要指出的是不要以為烙鐵功率越小，越不會燙壞元器件。用一個小功率烙鐵焊大功率三極管，因為烙鐵較小，它同元件接觸后不能很快提供足夠的熱量，所以焊點達不到焊接溫度而不得不延長烙鐵停留時間，這樣熱量將傳到整個三極管上并使管芯溫度可能達到損壞的程度。相反，用較大功率的烙鐵；則很快可使焊點局部達到焊接溫度而不會使整個元件承受長時間高溫，因而不易損壞元器件。第十六頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五表4-1表4-2第十七頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五第十八頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五4.2.2焊料

焊料是易熔金屬，它熔點低于被焊金屬，在熔化時能在被焊金屬表面形成合金而將被焊金屬連接到一起。按焊料成分，有錫鉛焊料、銀焊料、鋼焊料等，在一般電子產(chǎn)品裝配中主要使用錫鉛焊料。錫鉛合金：鉛與錫熔形成合金后，具有一系列鉛和錫不具備的優(yōu)點：（１）熔點低；（２）機械強度高；（３）表面張力小；（４）抗氧化性好。第十九頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五4.2.3焊劑

助焊劑有三大作用：（1）除氧化膜，其實質(zhì)是助焊劑中的氯化物、酸類同氧化物發(fā)生還原反應(yīng)，從而除去氧化膜，反應(yīng)后的生成物變成懸浮的渣，漂浮在焊料表面。（2）防止氧化，液態(tài)的焊錨及加熱的焊件金屬都容易與空氣中的氧接觸而氧化．助焊劑在熔化后，漂浮在焊料表面，形成隔離層，因而防止了焊接面的氧化。（3）減小表面張力，增加焊錫流動性，有助于焊錫潤濕焊件。對助焊劑要求是:

（1）熔點應(yīng)低于焊料。只有這樣才能發(fā)揮助焊劑作用。（2）表面張力、黏度、比重小于焊料。（3）殘渣容易清除。焊劑都帶有酸性，而且殘渣影響外觀。（4）不能腐蝕母材。焊劑酸性太強，就會不僅除氧化層，也會腐蝕金屬，造成危害。（5）不產(chǎn)生有害氣體和刺激性氣味。第二十頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五4.3手工錫焊基本操作1、焊接操作姿勢與衛(wèi)生

電烙鐵拿法有三種:

一般烙鐵離開鼻子的距離應(yīng)至少不小于30cm，通常以40cm時為宜

圖4-6焊烙鐵拿法第二十一頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五焊錫絲一般有兩種拿法:注意：使用電烙鐵要配置烙鐵架，一般放置在工作臺右前方，電烙鐵用后一定要穩(wěn)妥放于烙鐵架上，并注意導(dǎo)線等物不要碰烙鐵頭。圖4-7焊錫絲拿法第二十二頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五２、五步法訓(xùn)練

（1）準備施焊準備好焊錫絲和烙鐵。此時特別強調(diào)的是烙鐵頭部要保持干凈，即可以沾上焊錫(俗稱吃錫)。（2）加熱焊件將烙鐵接觸焊接點，注意首先要保持烙鐵加熱焊件各部分，例如印制板上引線和焊盤都使之受熱，其次要注意讓烙鐵頭的扁平部分(較大部分)接觸熱容量較大的焊件，烙鐵頭的側(cè)面或邊緣部分接觸熱容量較小的焊件，以保持焊件均勻受熱。圖4-8五步訓(xùn)練法第二十三頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五

（3）熔化焊料當焊件加熱到能熔化焊料的溫度后將焊絲置于焊點，焊料開始熔化并潤濕焊點。（4）移開焊錫當熔化一定量的焊錫后將焊錫絲移開。（5）移開烙鐵當焊錫完全潤濕焊點后移開烙鐵，注意移開烙鐵的方向應(yīng)該是大致45度的方向。圖4-8五步訓(xùn)練法第二十四頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五

上述過程，對一般焊點而言大約二、三秒鐘。對于熱容量較小的焊點，例如印制電路板上的小焊盤，有時用三步法概括操作方法，即可將上述步驟2、3合為一步，4、5合為一步。實際上細微區(qū)分還是五步，所以五步法有普遍性，是掌握手工烙鐵焊接的基本方法．特別是各步驟之間停留的時間，對保證焊接質(zhì)量至關(guān)重要，只有通過實踐才能逐步掌握。

第二十五頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五３、錫焊操作要領(lǐng)

焊件表面處理手工烙鐵焊接中遇到的焊件是各種各樣的電子零件和導(dǎo)線，除非在規(guī)模生產(chǎn)條件下使用“保鮮期’’內(nèi)的電子元件，一般情況下遇到的焊件往往都需要進行表面清理工，去除焊接面上的銹跡、油污、灰塵等影響焊接質(zhì)量的雜質(zhì)。手工操作中常用機械刮磨和酒精、丙酮擦洗等簡單易行的方法。

第二十六頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五預(yù)焊

預(yù)焊就是將要錫焊器件引線或?qū)Ь€的焊接部位預(yù)先用焊錫潤濕，一般也稱為鍍錫，上錫等。稱預(yù)焊是準確的，因為其過程和機理都是錫焊的全過程一焊料潤濕焊件表面，靠金屬的擴散形成結(jié)合層后而使焊件表面“鍍”上一層焊錫。

圖4-9鍍錫第二十七頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五不要用過量的焊劑

適量的焊劑是必不可缺的，但不要認為越多越好。過量的松香不僅造成焊后焊點周圍需要清洗的工作量，而且延長加熱時間(松香溶化、揮發(fā)需要并帶走熱量)，降低工作效率：而當加熱時間不足時又容易夾雜到焊錫中形成“夾渣”缺陷；對開關(guān)元件的焊接，過量的焊劑容易流到觸點處，從而造成接觸不良。合適的焊劑量應(yīng)該是松香水僅能浸濕將要形成的焊點，不要讓松香水透過印刷板流到元件面或插座孔里(如IC插座)。對使用松香芯的焊絲來說，基本不需要再涂焊劑。第二十八頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五保持烙鐵頭的清潔因為焊接時烙鐵頭長期處于高溫狀態(tài)，又接觸焊劑等受熱分解的物質(zhì)，其表面很容易氧化而形成一層黑色雜質(zhì)，這些雜質(zhì)幾乎形成隔熱層，使烙鐵頭失去加熱作用。因此要隨時在烙鐵架上蹭去雜質(zhì)。用一塊濕布或濕海綿隨時擦烙鐵頭，也是常用的方法。第二十九頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五加熱要靠焊錫橋

非流水線作業(yè)中，一次焊接的焊點形狀是多種多樣的，我們不可能不斷換烙鐵頭。要提高烙鐵頭加熱的效率，需要形成熱量傳遞的焊錫橋。所謂焊錫橋，就是靠烙鐵上保留少量焊錫作為加熱時烙鐵頭與焊件之間傳熱的橋梁。顯然由于金屬液的導(dǎo)熱效率遠高于空氣，而使焊件很快被加熱到焊接溫度。應(yīng)注意作為焊錫橋的錫保留量不可過多。第三十頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五焊錫量要合適

過量的焊錫不但毫無必要地消耗了較貴的錫，而且增加了焊接時間，相應(yīng)降低了工作速度。更為嚴重的是在高密度的電路中，過量的錫很容易造成不易覺察的短路。但是焊錫過少不能形成牢固的結(jié)合，降低焊點強度，特別是在板上焊導(dǎo)線時，焊錫不足往往造成導(dǎo)線脫落。圖4-10焊點第三十一頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五焊件要固定

在焊錫凝固之前不要使焊件移動或振動，特別是用鑷子