手工焊接的基本知識

手工焊接的基本知識隨著電子元器件的封裝更新?lián)Q代加快，由原來的直插式改為了平貼式，連接排線也由FPC軟板進行替代，元器件電阻電容經(jīng)過了1206，0805，0603，0402后已向0201平貼式，BGA封裝后已使用了藍牙技術，這無一例外的說明了電子發(fā)展已朝向小型化、微型化發(fā)展，手工焊接難度也隨之增加，在焊接當中稍有不慎就會損傷元器件，或引起焊接不良，所以我們的一線手工焊接人員必須對焊接原理，焊接過程，焊接方法，焊接質量的評定，及電子基礎有一定的了解。一、焊接原理：錫焊是一門科學，其原理是通過加熱的烙鐵將固態(tài)焊錫絲加熱熔化，再借助于助焊劑的作用，使其流入被焊金屬之間，待冷卻后形成牢固可靠的焊接點。當焊料為錫鉛合金，焊接面為銅時，焊料先對焊接表面產生潤濕，伴隨著潤濕現(xiàn)象的發(fā)生，焊料逐漸向金屬銅擴散，在焊料與金屬銅的接觸面形成附著層，使兩則牢固的結合起來，所以焊錫是通過潤濕、擴散和冶金結合這三個物理、化學過程來完成的。1.潤濕：潤濕過程是指已經(jīng)熔化了的焊料借助毛細管力沿著母材金屬表面細微的凹凸和結晶的間隙向四周漫流，從而在被焊母材表面形成附著層，使焊料與母材金屬的原子相互接近，達到原子引力起作用的距離。引起潤濕的環(huán)境條件：被焊母材的表面必須是清潔的，不能有氧化物或污染物。（潤濕可以形象的比喻為：把水滴到荷花葉上形成水珠，就是水不能潤濕荷花。把水滴到棉花上，水就滲透到棉花里面去了，就是水能潤濕棉花。）擴散：伴隨著潤濕的進行，焊料與母材金屬原子間的相互擴散現(xiàn)象開始發(fā)生。通常原子在晶格點陣中處于熱振動狀態(tài)，一旦溫度升高。原子活動加劇，使熔化的焊料與母材中的原子相互越過接觸面進入對方的晶格點陣，原子的移動速度與數(shù)量決定于加熱的溫度與時間。冶金結合：由于焊料與母材相互擴散，在兩種金屬之間形成了一個中間層一一金屬化合物，要獲得良好的焊點，被焊母材與焊料之間必須形成金屬化合物，從而使母材達到牢固的冶金結合狀態(tài)。二、助焊劑的作用助焊劑(FLUX)逼侗字來自拉丁文是“流動”(FlowinSoldering)。助焊劑主要功能為：1.化學活性(ChemicalActivity)要達到一個好的焊點，被焊物必須要有一個完全無氧化層的表面，但金屬一旦曝露于空氣中會生成氧化層，這種氧化層無法用傳統(tǒng)溶劑清洗，此時必須依賴助焊劑與氧化層起化學作用，當助焊劑清除氧化層之后，干凈的被焊物表面，才可與焊錫結合。助焊劑與氧化物的化學反應有幾種：1、 相互化學作用形成第三種物質；2、 氧化物直接被助焊劑剝離；3、 上述兩種反應并存。松香助焊劑去除氧化層，即是第一種反應，松香主要成份為松香酸(AbieticAcid)和異構雙萜酸(Isomericditerpeneacids)，當助焊劑加熱后與氧化銅反應，形成銅松香(Copperabiet)，是呈綠色透明狀物質，易溶入未反應的松香內與松香一起被清除，即使有殘留，也不會腐蝕金屬表面。氧化物曝露在氫氣中的反應，即是典型的第二種反應，在高溫下氫與氧發(fā)生反應成水，減少氧化物，這種方式常用在半導體零件的焊接上。幾乎所有的有機酸或無機酸都有能力去除氧化物，但大部分都不能用來焊錫作業(yè)，助焊劑除了用于去除氧化物，還有其他功能，這些功能是焊錫作業(yè)時，必不可免考慮的。熱穩(wěn)定性(ThermalStability)當助焊劑在去除氧化物的同時，必須還要形成一個保護膜，防止被焊物表面再度氧化，直到接觸焊錫為止。所以助焊劑必須能承受高溫，在焊錫作業(yè)的溫度下不會分解或蒸發(fā)，如果分解則會形成溶劑不溶物，難以用溶劑清洗，W/W級的純松香在280°C左右會分解，此應特別注意。助焊劑在不同溫度下的活性好的助焊劑不只是要求熱穩(wěn)定性，在不同溫度下的活性亦應考慮。助焊劑的功能即是去除氧化物，通常在某一溫度下效果較佳，例如RA的助焊劑，除非溫度達到某一程度，氯離子不會解析出來清理氧化物，當然此溫度必須在焊錫作業(yè)的溫度范圍內。當溫度過高時，亦可能降低其活性，如松香在超過600°F(315C)時，幾乎無任何反應，也可以利用此一特性，將助焊劑活性純化以防止腐蝕現(xiàn)象，但在應用上要特別注意受熱時間與溫度，以確?；钚约兓Ｈ?、焊錫絲的組成與結構我們使用的有鉛SnPb（Sn63%Pb37%）的焊錫絲和無鉛SAC（96.5%Sn3.0%Ag0.5%Cu）的焊錫絲里面是空心的，這個設計是為了存儲助焊劑（松香）使在加焊錫的同時能均勻的加上助焊劑。當然就有鉛錫絲來說，根據(jù)SnPb的成分比率不同有多種類型，其主要用途也不同：如下表：錫線合金成分熔點特點用途Sn63/Ph37183好焊光亮性能最佳電腦、精密儀器、儀表、電視機、微電子Sn60/Ph40183-190Sn55/Ph45183-203品質穩(wěn)定性價比高電子屏、計算器等普通電子、家用電器Sn50/Ph50183-216Sn45/Ph55183-227+斧六/rT玩具、燈具、工藝品、鋁焊等一般線路Sn40/Ph60183-238成本較低一般焊接Sn35/Ph65183-245焊錫絲的作用：達到元件在電路上的導電要求和元件在PCB板上的固定要求。四、 電烙鐵的基本結構烙鐵：（1）手柄、（2）發(fā)熱絲、（3）烙鐵頭、（4）電源線、（5）恒溫控制器、（6）烙鐵頭清洗架電烙鐵的作用：用來焊接電子原件、五金線材及其它一些金屬物體的工具。五、 手工焊接過程1、操作前檢查（1）每天上班前3-5分鐘把電烙鐵插頭插入規(guī)定的插座上，檢查烙鐵是否發(fā)熱，如發(fā)覺不熱，先檢查插座是否插好，如插好，若還不發(fā)熱，應立即向管理員匯報，不能自隨意拆開烙鐵，更不能用手直接接觸烙鐵頭。（2） 已經(jīng)氧化凹凸不平的或帶鉤的烙鐵頭應更新的：1、可以保證良好的熱傳導效果；2、保證被焊接物的品質。如果換上新的烙鐵嘴，受熱后應將保養(yǎng)漆擦掉，立即加上錫保養(yǎng)。烙鐵的清洗要在焊錫作業(yè)前實施，如果5分鐘以上不使用烙鐵，需關閉電源。海綿要清洗干凈不干凈的海綿中含有金屬顆粒，或含硫的海綿都會損壞烙鐵頭。（3） 檢查吸錫海綿是否有水和清潔，若沒水，請加入適量的水（適量是指把海綿按到常態(tài)的一半厚時有水滲出，具體操作為：濕度要求海綿全部濕潤后，握在手掌心，五指自然合攏即可），海綿要清洗干凈，不干凈的海綿中含有金屬顆粒，或含硫的海綿都會損壞烙鐵頭。（4） 人體與烙鐵是否可靠接地，人體是否佩帶靜電環(huán)。2、 焊接步驟烙鐵焊接的具體操作步驟可分為五步，稱為五步工程法，要獲得良好的焊接質量必須嚴格的按步驟操作。按步驟進行焊接是獲得良好焊點的關鍵之一。在實際生產中，最容易出現(xiàn)的一種違反操作步驟的做法就是烙鐵頭不是先與被焊件接觸，而是先與焊錫絲接觸，熔化的焊錫滴落在尚末預熱的被焊部位，這樣很容易產生焊點虛焊，所以烙鐵頭必須與被焊件接觸，對被焊件進行預熱是防止產生虛焊的重要手段。3、 焊接要領（1）烙鐵頭與兩被焊件的接觸方式接觸位置：烙鐵頭應同時接觸要相互連接的2個被焊件（如焊腳與焊盤），烙鐵一般傾斜45度，應避免只與其中一個被焊件接觸。當兩個被焊件熱容量懸殊時，應適當調整烙鐵傾斜角度，烙鐵與焊接面的傾斜角越小，使熱容量較大的被焊件與烙鐵的接觸面積增大，熱傳導能力加強。如LCD拉焊時傾斜角在30度左右，焊麥克風、馬達、喇叭等傾斜角可在40度左右。兩個被焊件能在相同的時間里達到相同的溫度，被視為加熱理想狀態(tài)。接觸壓力：烙鐵頭與被焊件接觸時應略施壓力，熱傳導強弱與施加壓力大小成正比，但以對被焊件表面不造成損傷為原則。（2） 焊絲的供給方法焊絲的供給應掌握3個要領，既供給時間，位置和數(shù)量。供給時間：原則上是被焊件升溫達到焊料的熔化溫度是立即送上焊錫絲。供給位置：應是在烙鐵與被焊件之間并盡量靠近焊盤。供給數(shù)量：應看被焊件與焊盤的大小，焊錫蓋住焊盤后焊錫高于焊盤直徑的1/3既可。（3） 焊接時間及溫度設置A、 溫度由實際使用決定，以焊接一個錫點4秒最為合適，最大不超過8秒，平時觀察烙鐵頭，當其發(fā)紫時候，溫度設置過高。B、 一般直插電子料，將烙鐵頭的實際溫度設置為（350~370度）；表面貼裝物料（SMC）物料，將烙鐵頭的實際溫度設置為（330~350度）C、 特殊物料，需要特別設置烙鐵溫度。FPC，LCD連接器等要用含銀錫線，溫度一般在290度到310度之間。D、 焊接大的元件腳，溫度不要超過380度，但可以增大烙鐵功率。（4） 焊接注意事項A、 焊接前應觀察各個焊點（銅皮）是否光潔、氧化等。B、 在焊接物品時，要看準焊接點，以免線路焊接不良引起的短路4、操作后檢查：（1） 用完烙鐵后應將烙鐵頭的余錫在海綿上擦凈。（2） 每天下班后必須將烙鐵座上的錫珠、錫渣、灰塵等物清除干凈，然后把烙鐵放在烙鐵架上。（3） 將清理好的電烙鐵放在工作臺右上角。六、錫點質量的評定：1、標準的錫點：（1） 錫點成內弧形；（2） 錫點要圓滿、光滑、無針孔、無松香漬；（3） 要有線腳，而且線腳的長度要在1-1.2MM之間；（4） 零件腳外形可見錫的流散性好；（5） 錫將整個上錫位及零件腳包圍。基本元器件：電阻.電容.晶體管的識別和檢測方法一.電阻電阻在電路中用“R”加數(shù)字表示，如：R1表示編號為1的電阻。電阻在電路中的主要作用為分流、限流、分壓、偏置等。1、 參數(shù)識別：電阻的單位為歐姆（Q）,倍率單位有：千歐（KQ）,兆歐（MQ）等。換算方法是：1兆歐=1000千歐=1000000歐電阻的參數(shù)標注方法有3種，即直標法、色標法和數(shù)標法。a、 數(shù)標法主要用于貼片等小體積的電路，如：472表示47X100Q（即4.7K）；104則表示100Kb、 色環(huán)標注法使用最多，現(xiàn)舉例如下：四色環(huán)電阻五色環(huán)電阻（精密電阻）2、 電阻的色標位置和倍率關系如下表所示：顏色有效數(shù)字倍率允許偏差（%）銀色/X0.01±10金色/X0.1±5黑色0+0/棕色1X10±1紅色2X100±2橙色3X1000/黃色4X10000/綠色5X100000±0.5藍色6X1000000±0.2紫色7X10000000±0.1灰色8X100000000/白色9X1000000000/四色環(huán)四色環(huán)表示標稱阻值和允許偏差，其中，前三條色環(huán)表示此電阻的標稱阻值，最后一條表示它的偏差。如色環(huán)顏色依次黃、紫、橙、金，則此電阻標稱阻值為47*10A3=47kQ，。色環(huán)顏色依次為：藍、灰、金、無色（即只有三條色環(huán)），則電阻標稱阻值為68X0.1=6.8Q±20%。五色環(huán)五色環(huán)表示法，精密電阻器是用五條色環(huán)表示標稱阻值和允許偏差，通常五色環(huán)電阻識別方法與四色環(huán)電阻一樣，只是比四色環(huán)電阻器多一位有效數(shù)字。色標的口訣是:棕1紅2橙是3,4黃5綠6是藍，7紫8灰9雪白，黑色是零須牢記電阻器的色環(huán)顏色依次是：棕、紫、綠、銀、棕，其標稱阻值為75X0.01=1.75Q，偏差土1%。判斷色環(huán)電阻的第一條色環(huán)的方法對于未安裝的電阻，可以用萬用表測量一下電阻器的阻值，再根據(jù)所讀阻值看色環(huán)，讀出標稱阻值。對于已裝配在電路板上的電阻，可用以下方法進行判斷：2.1四色環(huán)電阻為普通型電阻，從標稱阻值系列表可知，其只有三種系列，允許偏差為土5%、±10%、±20%，所對應的色環(huán)為：金色、銀色、無色。而金色、銀色、無色這三種顏色沒有有效數(shù)字，所以，金色、銀色、無色作為四色環(huán)電阻器的偏差色環(huán)，即為最后一條色環(huán)（金色，銀色除作偏差色環(huán)外，可作為乘數(shù)）。2.2五色環(huán)電阻器為精密型電阻器，一般常用棕色或紅色作為偏差色環(huán)。如出現(xiàn)頭尾同為棕色或紅色環(huán)時，要判斷第一條色環(huán)則要通過方法一下兩種方法。2.2.1第一條色環(huán)比較靠近電阻器一端引腳。2.2.2表示電阻標稱阻值的那四條環(huán)之間的間隔距離一般為等距離，而表示偏差的色環(huán)（即最后一條色環(huán)）一般與第四條色環(huán)的間隔比較大，以此判斷哪一條為最后一條色環(huán)。圖（2）在識別色環(huán)電阻器時，要注意以下幾點：色環(huán)表中的標稱阻值單位為Q。當允許偏差為±20%時，表示允許偏差的這條色環(huán)為電阻本色，此時，四條色環(huán)的電阻便只有三條了，一定要注意這一點。對于一些功率大的色環(huán)電阻器，在其外表將顯示出它的功率，圖示色環(huán)電阻表面上的數(shù)字2表示為此電阻的功率為2W。二、電容1、電容在電路中一般用“C”加數(shù)字表示（如C13表示編號為13的電容）。電容是由兩片金屬膜緊靠，中間用絕緣材料隔開而組成的元件。電容的特性主要是隔直流通交流。電容容量的大小就是表示能貯存電能的大小，電容對交流信號的阻礙作用稱為容抗，它與交流信號的頻率和電容量有關。容抗XC=1/2nfc（f表示交流信號的頻率，C表示電容容量）電話機中常用電容的種類有電解電容、瓷片電容、貼片電容、獨石電容、鉭電容和滌綸電容等。2、識別方法：電容的識別方法與電阻的識別方法基本相同，分直標法、色標法和數(shù)標法3種。電容的基本單位用法拉（F）表示，其它單位還有：毫法（mF）、微法（uF）、納法（nF）、皮法（pF）。其中：1法拉=103毫法=106微法二109納法=1012皮法容量大的電容其容量值在電容上直接標明，如10uF/16V容量小的電容其容量值在電容上用字母表示或數(shù)字表示字母表示法：1m=1000uF1P2=1.2PF1n=1000PF數(shù)字表示法：一般用三位數(shù)字表示容量大小，前兩位表示有效數(shù)字，第三位數(shù)字是倍率。如：102表示10X102PF=1000PF224表示22X104PF=0.22uF3、電容容量誤差表符號 FGJ K L M允許誤差 ±1% ±2% ±5% ±10% ±15% ±20%如：一瓷片電容為104J表示容量為0.1uF、誤差為±5%。三、晶體二極管晶體二極管在電路中常用“D”加數(shù)字表示，如：D5表示編號為5的二極管。1、作用：二極管的主要特性是單向導電性，也就是在正向電壓的作用下，導通電阻很?。欢诜聪螂妷鹤饔孟聦娮铇O大或無窮大。正因為二極管具有上述特性，無繩電話機中常把它用在整流、隔離、穩(wěn)壓、極性保護、編碼控制、調頻調制和靜噪等電路中。電話機里使用的晶體二極管按作用可分為：整流二極管（如1N4004）、隔離二極管（如1N4148）、肖特基二極管（如BAT85）、發(fā)光二極管、穩(wěn)壓二極管等。2、 識別方法：二極管的識別很簡單，小功率二極管的N極（負極），在二極管外表大多采用一種色圈標出來，有些二極管也用二極管專用符號來表示P極（正極）或N極（負極），也有采用符號標志為“P”、“N”來確定二極管極性的。發(fā)光二極管的正負極可從引腳長短來識別，長腳為正，短腳為負。3、 測試注意事項：用數(shù)字式萬用表去測二極管時，紅表筆接二極管的正極，黑表筆接二極管的負極，此時測得的阻值才是二極管的正向導通阻值，這與指針式萬用表的表筆接法剛好相反。4、常用的1N4000系列二極管耐壓比較如下:型號1N40011N40021N40031N40041N40051N40061N4007耐壓（V）501002004006008001000電流（A）均為1四、穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管在電路中常用“ZD”加數(shù)字表示，如：ZD5表示編號為5的穩(wěn)壓管。1、穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓原理：穩(wěn)壓二極管的特點就是擊穿后，其兩端的電壓基本保持不變。這樣，當把穩(wěn)壓管接入電路以后，若由于電源電壓發(fā)生波動，或其它原因造成電路中各點電壓變動時，負載兩端的電壓將基本保持不變。2、故障特點：穩(wěn)壓二極管的故障主要表現(xiàn)在開路、短路和穩(wěn)壓值不穩(wěn)定。在這3種故障中，前一種故障表現(xiàn)出電源電壓升高；后2種故障表現(xiàn)為電源電壓變低到零伏或輸出不穩(wěn)定。常用穩(wěn)壓二極管的型號及穩(wěn)壓值如下表:型號1N47281N47291N47301N47321N47331N47341N47351N47441N47501N47511N4761穩(wěn)壓值3.3V3.6V3.9V4.7V5.1V5.6V6.2V15V27V30V75V五、電感電感在電路中常用“L”加數(shù)字表示，如：L6表示編號為6的電感。電感線圈是將絕緣的導線在絕緣的骨架上繞一定的圈數(shù)制成。直流可通過線圈，直流電阻就是導線本身的電阻，壓降很小；當交流信號通過線圈時，線圈兩端將會產生自感電動勢，自感電動勢的方向與外加電壓的方向相反，阻礙交流的通過，所以電感的特性是通直流阻交流，頻率越高，線圈阻抗越大。電感在電路中可與電容組成振蕩電路。電感一般有直標法和色標法，色標法與電阻類似。如：棕、黑、金、金表示1uH（誤差5%）的電感。電感的基本單位為：亨（H）換算單位有：1H=103mH=106uH。六、變容二極管變容二極管是根據(jù)普通二極管內部“PN結”的結電容能隨外加反向電壓的變化而變化這一原理專門設計出來的一種特殊二極管。變