電子技術工藝與實踐-第6章-焊接技術

《電子技術工藝與實踐》第六章焊接技術6.1~6.4焊接技術一般知識6.1焊接概述6.2

手工焊接工具6.3

手工焊接材料6.4

手工焊接技法本次課程的內容簡介焊接是在已加熱的工件金屬之間熔入低于工件金屬熔點的焊料，在助焊劑的輔助作用下，依靠毛細現(xiàn)象使焊料浸潤工件金屬表面并發(fā)生化學反應，生成合金層，使工件金屬與焊料結合成一體。焊接分為：熔焊、釬焊和接觸焊。其中，釬焊又分為軟焊和硬焊，在電子裝配中主要使用的是釬焊中的軟焊，又稱錫焊。焊接技術包括自動焊接和手動焊接技術。工業(yè)生產中使用自動化焊接技術，如浸焊、波峰焊、再流焊等。手工焊接在產品研制和維修、以及具有特定要求的產品中具有廣泛應用。6.1焊接概述6.2.1常用五金工具手工焊接工具包括五金工具和電烙鐵。常用手工焊接的五金工具包括：尖嘴鉗、斜嘴鉗、平頭鉗、剝線鉗、鑷子、螺絲刀、電工刀等等。電烙鐵用于焊接元器件及導線。電烙鐵按機械結構可分為內熱式和外熱式；按功能可分為調溫式、吸錫式、感應式等。我們可以選用自動調溫電烙鐵、內熱式或外熱式電烙鐵，自動調溫電烙鐵具有防靜電措施，適合焊接高內阻低耐壓的元器件。6.2.2電烙鐵圖

電烙鐵實物6.2.2電烙鐵不管是外熱式、內熱式還是調溫式電烙鐵，它們的烙鐵芯都是發(fā)熱元件，發(fā)熱元件的電熱絲容易受熱燒斷，要學會拆卸和更換烙鐵芯。烙鐵芯與電源線的連接處有接線柱，電烙鐵斷電后卸下接線柱，用萬用表測量烙鐵芯的電阻，當電阻大于1k?時，可判斷烙鐵芯已斷。河南工程學院電子技術操作與工藝實習河南工程學院電子技術操作與工藝實習電烙鐵功率和加熱形式電烙鐵具體選用如表所示。6.2.2電烙鐵烙鐵頭的大小和形狀要根據焊點大小和焊點密集程度選擇。對烙鐵頭的一般要求是尖端表面光亮，沒有不能掛錫的氧化層，尖端的直徑不大于印制電路板上焊盤的直徑。烙鐵頭的形狀與應用如表所示。烙鐵頭的前端有一層銀白色的合金層，合金層保護烙鐵頭不被氧化銹蝕。在焊接時這層合金層導熱快，能夠很容易的融化焊錫，如果合金層被打磨掉或者在高溫下氧化，烙鐵頭焊接就比較困難。在使用前和使用后在烙鐵頭的刃面合金層上部沾上一圈焊錫，上部的焊錫加熱后受重力作用自然浸潤到下部的烙鐵尖。烙鐵頭在高溫作用下容易氧化，因此必須用海綿清潔。海綿使用前應加水使之膨脹。在烙鐵頭清潔后要在金層上部重新沾上一圈焊錫。電烙鐵的電線絕緣破損時，應及時包纏絕緣膠布。電烙鐵的維護焊接前要在PCB板或其它焊接面上涂敷助焊劑。助焊劑的主要作用是清除焊料和被焊母材表面的氧化物，同時具有阻止氧化反應、降低焊料表面張力以及保護線路板的作用。助焊劑可分為固體、液體和氣體。常用助焊劑如表所示。6.3.2助焊劑6.3.2助焊劑助焊劑按功能分類有：手工焊助焊劑、波峰焊助焊劑及不銹鋼助焊劑。在電子產品的焊接中使用比例最大的是松香酒精助焊劑。為了獲得良好的免清洗效果，助焊劑涂敷過程必須嚴格固態(tài)含量和涂敷量。手工涂敷助焊劑通常使用毛刷，自制松香水可以用25%的松香溶解在75%的純酒精中。企業(yè)大批量生產時，助焊劑的涂敷方式有發(fā)泡法、波峰法和噴霧法3種。印制電路板除了焊盤之外的地方都涂覆有一層阻焊劑，起著絕緣、保護布線層、防止銅箔被氧化的作用。一般工廠中使用的阻焊劑俗稱“綠油”，因此印制電路板呈綠色。在“綠油”的覆蓋下，可以看到焊盤與焊盤之間以及焊盤與過孔之間的銅箔導線，用萬用表測量有銅箔導線連接的焊盤、過孔之間是導通的，電阻約等于0?，在焊接的時候，不要錯誤的將銅箔導線劃斷。6.3.3阻焊劑焊錫絲分類：松香芯錫絲、水溶性錫絲、免清洗焊錫絲、鍍鎳錫絲、含銀錫絲、無鉛錫絲、低溫錫絲、高溫錫絲、實心錫絲、焊鋁錫絲等等

。其中，免清洗焊錫絲、水溶性焊錫絲屬于高質量焊錫絲，可專門用于手工焊接、元器件安裝和表面組裝技術的返修焊接。推薦初學者使用松香夾芯焊錫絲，這種焊錫絲的內部填充了松香助焊劑。焊錫絲手工錫焊是指通過電烙鐵加熱將固態(tài)焊錫絲熔化后，在助焊劑的輔助作用下，液態(tài)焊錫流入被焊金屬間隙中，冷卻后形成牢固可靠的焊接點。錫焊要經過潤濕、擴散和冶金結合三個物理和化學過程才能完成。在這個過程中，被焊金屬不能受到任何震動和損傷。焊接后焊點溫度降到室溫，在焊料和焊件金屬界面上形成的合金層，稱“界面層”。冷卻時，界面層首先開始凝固，形成金屬結晶，而后結晶向未凝固的焊料生長。焊點不適于用作結構性材料。由于焊料的熔點低，在環(huán)境溫度和工作溫升疊加值較高的場合（例如90℃），焊點的強度比常溫狀態(tài)下更低，因此對于可能受力的焊點要先連接牢固再焊接。6.3.4焊接機理15在焊接時遇到引腳表面氧化的元器件，要用砂紙、刀片或鑷子將焊接點處的氧化層剝去，露出光亮的金屬層才能焊接。企業(yè)大批量生產時，對于元器件引腳批量性被氧化，應拒絕使用。遇到元器件被氧化而不去處理，在焊接時其引腳不容易沾錫，容易形成虛焊，如果用大量的錫把焊點包住，也不會解決虛焊的問題。虛焊在焊點檢驗時是很難發(fā)現(xiàn)，在日后設備運行時出現(xiàn)問題也會很難找出問題的根源。引腳發(fā)污甚至發(fā)黑，表明已被氧化氧化元器件的處理與焊接6.4.1焊接前準備—元器件引腳成型元器件插裝前，需要將引腳彎曲成型，這樣不僅要考慮整齊、美觀更主要的是考慮裝配工藝要求。同學們可用鑷子或尖嘴鉗對引線進行整形。元器件引腳成型后的形狀如圖6.4.4所示。注意不論是焊接面還是元件面的引腳都不能相互接觸，如果焊盤之間沒有銅箔連接，這兩個相互接觸的引腳就構成短路。圖6.4.4元器件的引腳成型焊點夾氣夾渣，以及焊點周圍的助焊劑和殘渣都會引起原電池化學效應，逐漸侵蝕焊點的焊錫。長時間的化學反應會導致金屬氧化，使引腳與焊點不再導通，造成產品故障。有的同學在焊接制作電路后，當時可以正常使用，過了一段時間電路就不能用了，大部分原因是因為焊點質量差造成的。在產品壽命周期內，要確保在十年甚至二十年以上原電池效應不至于危害到焊點質量，不僅要保證焊接每個焊點都是優(yōu)良的，還要根據工藝要求用清洗液清洗焊接后的線路板。焊點夾氣夾渣引起的化學效應常見單面板焊點及質量分析造成焊接缺陷有多種原因，例如加熱溫度過高或過低、時間過長或過短、助焊劑過多或過少；焊劑過多或過少。合格和常見焊點缺陷如圖所示。避免出現(xiàn)這些問題焊點的方法只有勤練習，在實踐中總結經驗教訓。合格焊點常見雙面板焊點及質量分析焊料適當、溫度合適，焊點自然成圓錐狀焊料未凝固前引線移動；引線氧化層未處理好；焊接時間過長。導通不良或不導通.焊錫絲撤離過早；焊接時間過短.機械強度不足，極易造成虛焊。常見雙面板焊點及質量分析烙鐵撤離角度不當；助焊劑過少；加熱時間過長，外觀不佳，易造成橋接。焊錫絲撤離過遲或選用的焊錫絲直徑過大，浪費焊料，可能包藏缺陷，容易造成虛焊。焊料流動性不好；引線或盤氧化層未處理好。強度不夠，容易造成導通不良。常見雙面板焊點及質量分析焊料流動性不好；引線或焊盤氧化；助焊劑不足；焊接時間過短外觀檢驗時很難看出，極易造成導通不良或不導通。焊料流動性不好；引線或焊盤氧化；線路板正反面補錫。外觀檢驗時很難看出，容易造成導通不良或不導通。焊料未凝固前引線移動；引線氧化層未處理好。強度不夠，容易造成導通不良。單面板表面貼焊連接線焊點的質量23雙面板連接線焊點的質量雙面板連接線焊點的質量《電子技術工藝與實踐》第六章焊接技術6.5手工焊接技術（上）6.5.1手工焊接技術6.5.2電烙鐵和焊錫絲的拿法今天主要講述手工焊接的操作要領。本次課程的內容簡介6.5.1手工焊接技術手工焊接是電子技術人員的最基本技能，必須熟練。本課程要求學生焊接的焊點數(shù)不低于1200個。通常我們采用直插式電阻練習焊接技術。首先購買萬能板（淘寶上稱為洞洞板）和直插式電阻200只，將電阻平均截為3段，得到2段鐵絲和1段電阻，每段焊接2個點，最多可以焊接1200個點。要求第一次焊接不低于800個點。初次焊接時，為了加深了解焊接的特性，要求只焊接6個焊點，反復將這6個焊點焊接-拆除5次。然后焊接770個點。6.5.1手工焊接技術然后全部拆除，第二次必須使用拆下來的電阻和鐵絲，將這些電阻和鐵絲二次焊接到以前焊接過的焊盤上，第二次焊接不少于380個點。要求將電阻橫平豎直排列。軟線焊接練習，需要30厘米軟線，也就是多股銅芯細線，截成10個小段，每段兩端剝除4mm的絕緣層然后按照本課程講述的方法，先掛錫再焊接到萬能板上，焊接時注意排列整齊。疫情期間不要求焊接。疫情后根據情況確定補充焊接作業(yè)任務。焊接前應保持元器件引腳與線路板垂直，焊接后如果元件引腳與線路板不垂直，可以在焊點冷卻后用電烙鐵二次加熱焊點，用鑷子調整引腳的位置。6.5.1手工焊接技術優(yōu)良的電阻焊接外形如圖所示。元器件插裝要考慮散熱。大功率的元器件不宜緊貼著電路板插裝，小功率元器件適合貼板插裝。在本課程的練習時全部采用貼板插裝。元件引腳不能從根部彎曲，彎曲圓弧半徑應大于引線直徑的2倍，否則容易折斷引線或損傷元器件內部結構。元器件有字符的一面要置于能觀察到的位置。焊接面的焊點高度大約2mm，露出焊點的引線大約1mm，合計3mm。初學者可以用小一字螺絲刀的刀頭比對，引線距離線路板的高度大約是刀刃的長度。6.5.1手工焊接技術在焊接前，最好先用毛刷在線路板上刷涂助焊劑，助焊劑的種類很多，我們用25%的松香溶解在75%的酒精（重量比）中作為助焊劑。學生訓練時可以不用刷涂助焊劑。焊接前一手拿焊錫絲，一手持電烙鐵，烙鐵頭部在海綿上沾干凈，在烙鐵頭上部沾上焊錫，使之能自然浸潤到下部的烙鐵尖。6.5.1手工焊接技術完成一個直插式焊點的手工焊接，一般需要二到三秒鐘，有五個的步驟：第1步，準備焊接。第2步，烙鐵接觸焊接點。注意使引線和焊盤同時受熱，烙鐵頭溫度較高的部分接觸焊件，使其均勻受熱。這一步大概1秒鐘，心中默數(shù)一二。第3步，當焊件加熱到能熔化焊料的溫度后，將焊絲送入焊點，焊料熔化并潤濕焊點的焊盤和引線。轉動烙鐵使焊點均勻掛錫。這一步大概1秒鐘，心中默數(shù)三四。第4步，從45°方向將焊錫絲移開。第5步，從45°方向移開烙鐵。五步焊接法的示意圖如圖2所示。6.5.1手工焊接技術五步焊接法適合于初學者練習，熟練后可改用三步焊接法，三步焊接法如圖3所示。三步焊接法將五步法的第二、三步合為一步，同步放烙鐵頭和焊錫，將第四、五步合為一步，同步移開烙鐵頭和焊錫。6.5.1手工焊接技術焊接結束后，同樣要在烙鐵頭上部沾上焊錫。松香的作用是去除焊錫內部和表面覆蓋的氧化物。除掉焊接對象表面的氧化層之后，焊料在焊盤和引線的連接處形成光滑而且光亮錐狀焊點。好的焊點表面光亮，說明焊接時間合適，錐型的焊點沿著焊接對象光滑過渡，微微向內凹陷，說明焊錫用量合適，潤濕良好。從撤去烙鐵尖到液態(tài)焊料完全凝固，這段時間里焊點不能受到任何震動，這樣的焊點組織密實強度高。當這個焊點受到外力震動時，就會變得疏松，焊點上的元器件和焊盤就會脫焊，這就是所謂冷焊點或虛焊點。焊接時松香助焊劑受熱產生氣體，焊錫內部的氧化物和雜質隨氣體氣化或溢出到焊錫邊緣。假如松香助焊劑不足或反應時間短，氣體和殘渣不能及時跑掉，被凝固的焊錫包在里面，就形成了夾氣夾渣的缺陷，為電化學腐蝕提供了條件。操作時不能用手直接接觸引腳、焊盤等金屬部位，以防汗?jié)n污染金屬引線，汗?jié)n內部含有鹽分，為原電池效應提供電解質。6.5.1手工焊接技術在焊接一種金屬之前，要了解金屬的焊接性能，焊接性是指金屬材料對焊接加工的適應性。比如：銀的焊接性能良好，銅的焊接性能要比銀差一些，鋼鐵和鋁的焊接性更差，鋼鐵的含碳量越高。對于可焊性差的材料，有時焊料雖然融化了，但并未浸潤到焊接部位，即使延長加熱時間，焊料也無法浸潤進去。盡管有時焊點外表看起來不錯，但焊料熔化的不好是不可靠的。這條銅芯導線的金屬線表面產生了可焊性很差的氧化膜。我們從焊料的熔化狀況就能看出焊接好壞。不好的焊接生成焊珠，焊珠處在焊接對象的中間，氧化層阻止了助焊劑的浸潤，因而不能形成可靠的連接。在第五章已近講過銅的接觸部位如果焊接不可靠，會隨著產品發(fā)熱逐步氧化，由于氧化銅是絕緣體，導電特性會越來越糟糕。對于多芯導線，要先將多芯線的絕緣層端頭剝除。注意用剝線鉗或斜嘴鉗除掉絕緣皮時不能傷及內部導線。在焊接前要把多股導線端頭絞合成螺旋狀。6.5.1手工焊接技術對于表面沒有鍍鋅的銅質引腳、單股導線、多股導線、銅接線端子，如果表面顏色暗，則表明有銅氧化層，要用砂紙打磨除銹。在焊接以前都應采取上錫處理，上錫的方法是將導線上沾滿松香移動焊錫絲，使導線、引腳或銅接線端子端頭浸潤成銀白色。如圖所示。6.5.1手工焊接技術印制板元件孔和插入孔中的引線是有一定間隙的，這叫做配合間隙。為了保證焊點質量，還必須注意元器件引線與印制電路板孔的配合尺寸間隙。合適的間隙是0.2到0.3毫米，間隙大焊點的不合格率就增加。間隙小，焊點質量高，可是往板子上插裝元器件困難。這個配合間隙還能起到另一個作用，在焊接雙面印制電路板時，由于毛細作用熔化的焊料在焊接時能夠被潤濕，自動流到孔與引線的配合間隙里。對于雙面板來說，引線與焊盤的電氣連接不僅發(fā)生在焊盤的上方，還通過透錫點滲透到焊盤的下方。雙面印制電路板金屬化孔的焊接如圖5所示。6.5.2電烙鐵和焊錫絲的拿法根據電烙鐵的大小和被焊件位置以及焊點的要求不同，電烙鐵有三種拿法。使用小功率電烙鐵通常采用握筆法。如圖(a)所示，握筆法類似于寫字時的拿筆姿勢，在焊接印制電路板時多采用握筆法。使用中等功率或帶彎頭的電烙鐵通常采用正握法。如圖(b)所示，正握法適于。使用大功率電烙鐵通常采用反握法。如圖(c)所示，用五根手指把烙鐵柄握在掌中，反握法焊接時穩(wěn)定性好，長時間工作不易疲勞。6.5.2電烙鐵和焊錫絲的拿法斷續(xù)拿法如圖(a)所示，用大拇指、食指和中指夾住焊錫絲，適用于小段焊錫絲的手工焊接，不能連續(xù)送進。連續(xù)拿法如圖(b)所示，用大拇指和食指拿住焊錫絲，其余三個手指配合拇指和食指向前連續(xù)送進，適用于成卷焊錫絲的手工焊接。6.5.2電烙鐵和焊錫絲的拿法焊接點的要求：焊接后元件引腳與線路板完全垂直，焊點為圓錐形，整齊劃一，如圖(a)所示。背面（也就是元件面）排列整齊，引腳不能相互接觸，如圖(b)所示。(a)(b)《電子技術工藝與實踐》第六章焊接技術6.6手工焊接技術（下）6.6.1手工焊接技術的要點6.6.2導線焊接技術6.6.3拆焊技術要點本次課程的內容簡介首先，手工焊接的加熱時間要恰到好處。加熱時間短，焊錫不能浸潤焊件形成虛焊；加熱時間過長，主要有如下危害：(1)元器件性能變壞甚至完全失效；印刷電路板、塑料等材質發(fā)生變形變質；電路板上銅箔的黏合層被破壞，銅箔從基板上脫落，導致線路斷路。(2)焊點氧化造成焊點、拉尖、粗糙、色澤灰暗外觀缺陷。在保證焊錫浸潤焊件的前提下，焊接時間可以稍微短一點。6.6.1手工焊接技術的要點不要用烙鐵頭對焊點施加壓力。例如：電位器、開關、接插件的焊接點都是固定在塑料構件上的，加力的結果很容易造成元器件的變形失效，如圖（a）所示。上錫和焊接時，助焊劑用量要適當，否則多余的焊劑有可能流入元件內部，如圖（b）所示。6.6.1手工焊接技術的要點（1）導線之間的連接有絞和連接和搭焊兩個過程，絞和連接如圖所示。先將導線的端頭剝除絕緣層，再將兩根導線絞和之后，涂上助焊劑，再用沾上焊錫的電烙鐵進行焊接。套上熱縮套管，將熱縮管用熱風槍加熱收縮后形成牢固的絕緣保護。6.6.2導線焊接技術

當線徑不同時，可以采用繞焊的方法（如圖所示）。先絞合，再整形、焊接，套熱縮套管等等。6.6.2導線焊接技術（2）下面講解焊接場效應管與集成電路的方法，場效應管與集成電路的輸入阻抗一般很高，應該用電焊臺焊接。因為插接式集成電路芯片引腳比較多，如果每個引腳焊接2~3s，總的焊接時間可以達到幾十秒，熱量從各個引腳傳遞到芯片內部，如果中間不停頓，容易引起器件內部受熱損壞。6.6.2導線焊接技術（3）下面講解典型焊點的焊接。片狀焊件如耳機和電源插座、電位器接線片，以及接線焊片等。片狀焊件的焊接如圖4所示。將導線端頭上錫并彎曲成鉤狀、焊片表面清潔后上錫。將導線端頭鉤住片狀焊