《電子制作基礎(chǔ)》課件第5章

第5章焊接技術(shù)5.1焊接的基礎(chǔ)知識5.2手工焊接技術(shù)5.3手工拆焊的常用方法5.4表面安裝元器件的手工貼裝焊接技術(shù)5.5焊接質(zhì)量檢驗(yàn) 5.1焊接的基礎(chǔ)知識

5.1.1焊接工具

1．電烙鐵

電烙鐵是手工電路焊接的主要工具，通電后，是通過加熱電阻絲或使PTC元件發(fā)熱，再將熱量傳送給烙鐵頭來實(shí)現(xiàn)焊接的。

電烙鐵的基本組成如圖5-1-1所示。圖5-1-1電烙鐵的基本組成

1)電烙鐵分類

常見的電烙鐵分類見表5-1-1。

電烙鐵的功率越大，可焊接的元器件體積也越大。業(yè)余電子制作時(shí)以選用16～25?W

的電烙鐵比較合適。內(nèi)熱式電烙鐵的特點(diǎn)是體積較小、發(fā)熱快、耗電小，而且更換烙鐵頭和發(fā)熱芯子也比較方便。常用的內(nèi)熱式電烙鐵的功率和端頭工作溫度對應(yīng)關(guān)系見表5-1-2。

2)電烙鐵的選用

(1)選用電烙鐵的原則如表5-1-3所示。(2)選擇電烙鐵的功率原則如表5-1-4所示。

3)烙鐵頭修整及鍍錫

新買的電烙鐵一般有紫銅烙鐵頭及合金烙鐵頭兩種，修整方法如表5-1-5所示。

4)烙鐵頭長度的調(diào)整

選擇電烙鐵的功率大小后，已基本滿足焊接溫度的需要，但是仍不能完全適應(yīng)印制電路板中所裝元器件的需求。如焊接集成電路與晶體管時(shí)，烙鐵頭的溫度就不能太高，且時(shí)間不能過長，此時(shí)便可將烙鐵頭插在烙鐵芯上的長度進(jìn)行適當(dāng)?shù)卣{(diào)整，進(jìn)而控制烙鐵頭的溫度。5)電烙鐵的常見故障及其維護(hù)

2．其他常用工具

為了方便焊接，操作常采用尖嘴鉗、鑷子和小刀等作為輔助工具。初學(xué)者應(yīng)學(xué)會正確使用這些工具(如表5-1-7)。5.1.2焊料與焊劑

焊接中所需的焊接材料有焊錫和助焊劑。用電烙鐵進(jìn)行焊接時(shí)常用的焊錫如圖5-1-2所示。圖5-1-2常用焊錫

1．焊接材料

凡是用來熔合兩種或兩種以上的金屬面，使之成為一個(gè)整體的金屬或合金都稱做焊料。這里所說的焊料只針對錫焊所用焊料。

焊錫是焊接的主要材料，焊錫宜選用市售的焊錫絲，它的熔點(diǎn)較低，內(nèi)芯含有松香，使用方便。常用錫焊材料有管狀焊錫絲、抗氧化焊錫、含銀的焊錫、焊膏。

2．助焊劑

在焊接過程中，由于金屬在加熱的情況下會產(chǎn)生一薄層氧化膜，這將阻礙焊錫的浸潤，影響焊接點(diǎn)合金的形成，容易出現(xiàn)虛焊、假焊現(xiàn)象。使用助焊劑可改善焊接性能。

由于松香對元器件沒有腐蝕作用，又能清除金屬表面輕度氧化物，因此常用松香作為助焊劑(如圖5-1-3所示)，幫助焊接和清除氧化層。松香可以直接使用，也可以搗碎后放入適量酒精中，制成松香酒精溶液(20%的松香粉末加80%的純酒精)，裝入瓶中備用。

普通焊錫膏是酸性助焊劑(如圖5-1-4所示)，去氧化能力強(qiáng)，但對金屬有腐蝕性，焊后要把殘余焊膏去凈。一般只在用常規(guī)方法難以焊接的金屬時(shí)才使用焊膏。圖5-1-3常用助焊劑圖5-1-4普通焊錫膏 5.2手工焊接技術(shù)

5.2.1焊接前的準(zhǔn)備工作

1．電烙鐵的準(zhǔn)備

實(shí)際使用時(shí)，為了防止電烙鐵燙壞桌面、自身引線等，加熱后的電烙鐵必須放在如圖5-2-1所示的烙鐵架上?？梢再徺I如圖5-2-1所示的成品烙鐵架，也可用鐵皮或粗鐵絲等彎制。成品烙鐵架底座上配有一塊耐熱且吸水性好的圓形海綿，使用時(shí)加上適量的水，可以隨時(shí)用于擦洗烙鐵頭上的污物等，保持烙鐵頭光亮。使用電烙鐵時(shí)要特別注意安全，必須認(rèn)真做到以下幾點(diǎn)：電烙鐵的外殼應(yīng)可靠接地。每次使用前，都應(yīng)認(rèn)真檢查電源插頭和電源線有無損壞，烙鐵頭有無松動(dòng)。使用過程中嚴(yán)禁敲擊、摔打電烙鐵。烙鐵頭上焊錫過多時(shí)，可用布擦掉。焊接過程中，電烙鐵不能到處亂放，不焊接時(shí)應(yīng)將電烙鐵放在烙鐵架上，嚴(yán)禁將電源線搭在烙鐵頭上，以防燙壞絕緣層而發(fā)生事故！使用結(jié)束后，應(yīng)及時(shí)切斷電烙鐵電源，待完全冷卻后再收到工具箱里。圖5-2-1烙鐵及烙鐵架

2．上錫

1)烙鐵頭的上錫

新電烙鐵在使用前，必須先給烙鐵頭掛上一層錫，俗稱“吃錫”。具體方法是：先接通電烙鐵的電源，待烙鐵頭可以熔化焊錫時(shí)用濕毛巾將烙鐵頭上的漆擦掉，再用焊錫絲在烙鐵頭的頭部涂抹，使尖頭覆蓋上一層焊錫。也可以把加熱的烙鐵頭插入松香中，靠松香除去尖頭上的漆，再掛焊錫。對于紫銅烙鐵頭，可先用小刀刮掉烙鐵頭上的氧化層，待露出紫銅光澤后，再按上述方法掛上焊錫，如圖5-2-2所示。給烙鐵頭掛錫的好處是保護(hù)烙鐵頭不被氧化，并使烙鐵頭更容易焊接元器件。一旦烙鐵頭“燒死”，即烙鐵頭溫度過高使烙鐵頭上的焊錫蒸發(fā)掉，烙鐵頭被燒黑氧化，元器件焊接就很難進(jìn)行，這時(shí)要用小刀刮掉氧化層，重新掛錫后才能使用。因此當(dāng)電烙鐵較長時(shí)間不使用時(shí)，應(yīng)拔掉電源防止電烙鐵“燒死”。圖5-2-2烙鐵頭的上錫

2)導(dǎo)線及元器件引線的上錫

導(dǎo)線及元器件引線的上錫方法如表5-2-1所示。5.2.2正確的焊接姿勢及操作步驟

1．焊接操作的正確姿勢

1)電烙鐵的拿法

電烙鐵的拿法有三種，如表5-2-2所示。

2)焊錫絲的拿法

手工焊接中一手提電烙鐵，另一手拿焊錫絲。拿焊錫絲的方法有兩種：連續(xù)錫絲拿法(正握法)和斷續(xù)錫絲拿法(握筆法)，如表5-2-3所示。

2．焊接操作的基本步驟

焊接技術(shù)是電子產(chǎn)品制作過程中的重要技能，焊接質(zhì)量的好壞直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量，是保證制作優(yōu)質(zhì)電子產(chǎn)品的關(guān)鍵性操作之一。初學(xué)者必須嚴(yán)格要求自己，苦練基本功，使自己掌握過硬的技能，以保證制作電子產(chǎn)品的質(zhì)量。一個(gè)好的焊點(diǎn)，應(yīng)該是表面光亮、錫量適中、牢固可靠且呈凹面形(即浸潤型)。合格的焊點(diǎn)如圖5-2-3所示。圖5-2-3合格的焊接點(diǎn)

1)送錫焊接法

將上了錫的元器件從電路板的元件面插入，使元器件的金屬引線垂直覆銅面，并調(diào)整好元件的高度，準(zhǔn)備焊接。在電路板上用送錫焊接法進(jìn)行焊接的步驟是：加熱、送絲和移開，其過程如表5-2-4所示。

2)帶錫焊接法

焊接前，將準(zhǔn)備好的元器件插入印刷電路板的規(guī)定位置，經(jīng)檢查無誤后，就可用帶錫焊接法進(jìn)行焊接，如圖5-2-4所示。帶錫焊接法的焊接步驟如表5-2-5所示。圖5-2-4帶錫焊接法5.2.3手工焊接的要領(lǐng)和技巧

在保證得到優(yōu)質(zhì)焊點(diǎn)的目標(biāo)下，具體的焊接操作手法可以有所不同，但表5-2-6所示的這些操作要領(lǐng)和技巧，對初學(xué)者學(xué)習(xí)焊接有很大的指導(dǎo)作用。 5.3手工拆焊的常用方法

5.3.1手工拆焊工具和材料

常用的拆焊工具如表5-3-1所示。5.3.2手工拆焊方法

1．拆焊的基本原則

拆焊的步驟一般是與焊接的步驟相反的，拆焊前一定要弄清楚原焊接點(diǎn)的特點(diǎn)，不要輕易動(dòng)手。通常拆焊應(yīng)遵循如下原則：

(1)不損壞拆除的元器件、導(dǎo)線、原焊接部位的結(jié)構(gòu)件。

(2)拆焊時(shí)不可損壞印制電路板上的焊盤與印制導(dǎo)線。

(3)對已判斷為損壞的元器件可先將其引線剪斷再拆除，這樣可減少其他損傷。

(4)在拆焊過程中，應(yīng)盡量避免拆動(dòng)其他元器件或變動(dòng)其他元器件的位置，如確實(shí)需要，應(yīng)做好復(fù)原工作。

2．拆焊的基本方法

拆焊的基本操作是首先要用電烙鐵加熱焊點(diǎn)，使焊點(diǎn)上的錫熔化；其次，要吸走熔錫，可用帶吸錫器的電烙鐵一點(diǎn)點(diǎn)地吸走，有條件的也可用專用吸錫器吸走熔錫；其三，要取下元器件，可用鑷子夾住取出或用空心套筒套住引腳，并在鉤針的幫助下卸下元器件。

3．拆焊的操作要點(diǎn)

(1)嚴(yán)格控制加熱的溫度和時(shí)間。

因拆焊的加熱時(shí)間和溫度較焊接時(shí)間要長、要高，所以要嚴(yán)格控制溫度和加熱時(shí)間，以免將元器件燙壞或使焊盤翹起、斷裂。宜采用間隔加熱法來進(jìn)行拆焊。

(2)拆焊時(shí)不要用力過猛。

在高溫狀態(tài)下，元器件封裝的強(qiáng)度都會下降，尤其是塑封器件、陶瓷器件、玻璃端子等，過分的用力拉、搖、扭都會損壞元器件和焊盤。

(3)吸去拆焊點(diǎn)上的焊料。

拆焊前，用吸錫工具吸去焊料，有時(shí)可以直接將元器件拔下。即使還有少量錫連接，也可以減少拆焊的時(shí)間，減少元器件及印制電路板損壞的可能性。如果沒有吸錫工具，則可以將印制電路板或能移動(dòng)的部件倒過來，用電烙鐵加熱拆焊點(diǎn)，利用重力原理，讓焊錫自動(dòng)流向烙鐵頭，也能達(dá)到部分去錫的目的。

5.4表面安裝元器件的手工貼裝焊接技術(shù)

隨著電子產(chǎn)品向小型化、薄型化的發(fā)展，表面安裝技術(shù)得到廣泛運(yùn)用，已成為現(xiàn)在電子生產(chǎn)的主流。要完成貼片元器件的手工貼裝，就要掌握手工焊接工具的使用及手工貼裝焊接技能。

5.4.1手工表面安裝焊接的相關(guān)知識

1．手工表面安裝焊接工具

1)恒溫電烙鐵

常用恒溫電烙鐵外形如圖5-4-1所示。圖5-4-1常用恒溫電烙鐵

2)電熱鑷子

電熱鑷子是一種專用于拆焊SMC貼片元器件的高檔工具，如圖5-4-2所示。它相當(dāng)于兩個(gè)組裝在一起的電烙鐵，把手由消除靜電的材料制成，可安全拆除小型貼片元器件及

25?mm×25?mm以內(nèi)的扁平IC?？芍苯优c元件接觸，能夠減少對附近元器件的影響，特別適合元器件密集的電路板的拆裝。圖5-4-2電熱鑷子

3)熱風(fēng)槍

(1)熱風(fēng)槍又稱貼片電子元器件拆焊臺，如圖5-4-3所示。它專門用于表面貼片安裝電子元器件(特別是多引腳的SMD集成電路)的焊接和拆卸。圖5-4-3熱風(fēng)槍熱風(fēng)槍由控制電路、空氣壓縮泵和熱風(fēng)噴頭等組成。其中控制電路是整個(gè)熱風(fēng)槍的溫度、風(fēng)力控制中心；空氣壓縮泵是熱風(fēng)槍的“心臟”，負(fù)責(zé)熱風(fēng)槍的風(fēng)力供應(yīng)；熱風(fēng)噴頭的作用是將空氣壓縮泵送來的壓縮空氣加熱到可以使焊錫熔化的溫度，其頭部還裝有可以檢測溫度的傳感器，可以把溫度高低轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘査突仉娫纯刂齐娐钒?；各種噴嘴用于裝拆不同的表面貼片元器件。

(2)熱風(fēng)槍的使用方法。

①插上電源，打開電源開關(guān)。調(diào)節(jié)溫度旋鈕選在3、4擋之間(350℃左右)，使發(fā)熱絲預(yù)熱；調(diào)節(jié)風(fēng)速旋鈕在1、2擋之間。剛打開電源時(shí)，先調(diào)大熱量，調(diào)小風(fēng)量，等熱量達(dá)到一定程度時(shí)，再開大風(fēng)量使用。在吹焊較小元器件時(shí)，先調(diào)好熱量和風(fēng)量。檢測時(shí)，使槍口距紙張2cm左右，吹大約3?s，如果紙發(fā)黃，則溫度適當(dāng)；如果紙不發(fā)黃，則溫度過低；如果紙發(fā)黑，則溫度過高。②吹焊貼片元件時(shí)，先涂上松香或松香水，一般左手拿風(fēng)槍，右手拿鑷子，慢慢地加熱元器件的周圍，槍口距元件2cm左右旋轉(zhuǎn)吹焊。這樣做的目的有兩個(gè)：一是使松香滲透到貼片元器件下面加速錫的熔化；二是使電路板和貼片元器件受熱均勻，防止電路板起泡和貼片元器件損壞。

③吹焊小元器件時(shí)，調(diào)小熱量和風(fēng)量；吹較大元件或芯片時(shí)，適當(dāng)調(diào)大熱量和風(fēng)量(也可調(diào)整槍口和元件的距離來改變熱量和風(fēng)量)。吹焊時(shí)，槍口不要停在一個(gè)地方，防止溫度過高而損壞元器件。④拆卸帶膠集成芯片時(shí)，先吹下集成芯片周圍的小元件，并按順序放好。用手術(shù)刀除去集成芯片上的膠，放上松香，適當(dāng)調(diào)大熱量和風(fēng)量，旋轉(zhuǎn)吹焊集成芯片邊沿部分，待集成芯片處冒煙(松香煙)過后，集成芯片下面的膠已經(jīng)開始發(fā)軟(錫已熔化)，則可用鑷子輕壓集成芯片的四角，這時(shí)看到有熔化的錫珠被擠壓流出，則可用下述兩種方法取下集成芯片：

·手術(shù)刀尖向上傾斜，從集成芯片的一個(gè)角慢慢插入，不停地吹焊，緩慢地用刀尖向上挑下集成芯片。

·鑷子夾住集成芯片上面對稱的兩邊，試圖左右旋轉(zhuǎn)，開始的時(shí)候可能集成芯片不動(dòng)，繼續(xù)吹焊，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，則可看見集成芯片左右活動(dòng)幅度越來越大，直到集成芯片脫離主板。吹下集成芯片后，滴上松香水，加熱主板和集成芯片上的余膠，慢慢用刀片或烙鐵拉吸錫線以除去余膠。⑤安裝集成芯片時(shí)，在焊盤上均勻涂抹松香水，用目測法或把參照物放在集成芯片上并用鑷子固定，適當(dāng)調(diào)節(jié)熱量和風(fēng)量，旋轉(zhuǎn)吹焊集成芯片邊沿部分，等集成芯片處冒煙過后，下面的錫已熔化，慢慢松開鑷子，集成芯片會有一個(gè)稍微移動(dòng)的復(fù)位過程，用鑷子輕推集成芯片一個(gè)邊緣，集成芯片會滑動(dòng)回到原位，說明集成芯片安裝成功。

⑥拆卸塑料排線座、鍵盤座、振鈴和塑殼功放半導(dǎo)體管時(shí)，注意掌握溫度和風(fēng)量，若溫度過高，則使吹焊變形以致?lián)p壞，可選擇使用專用的吹塑風(fēng)槍。⑦熱風(fēng)槍內(nèi)有熱保護(hù)電路，當(dāng)溫度達(dá)到一定值時(shí)便會自動(dòng)斷電。為了不影響正常使用和延長使用壽命，每次使用后，若間隔時(shí)間較短，可關(guān)閉熱量不使發(fā)熱絲發(fā)熱，稍開風(fēng)量把余熱吹出，這樣可隨時(shí)使用；如果較長時(shí)間不用，可關(guān)閉電源，避免不用時(shí)常開熱量和風(fēng)量，浪費(fèi)能量且加速熱風(fēng)槍損壞。2．主要的輔助用具

3．手工貼放元器件的原則

手工貼放元器件主要有拾取和貼放兩個(gè)動(dòng)作。手工貼放時(shí)，最簡單的工具就是小鑷子，但最好采用手工貼放機(jī)的真空吸管來拾取元件進(jìn)行貼放。手工貼放元件時(shí)主要應(yīng)掌握好下列幾個(gè)原則：

(1)必須避免元器件相混。

(2)應(yīng)避免造成元器件上有不適當(dāng)?shù)膹埩蛪毫Α?/p>

(3)不應(yīng)使用可能損壞元器件的鑷子或其他工具，應(yīng)夾住元器件的外殼，而不應(yīng)夾住它們的引腳和接頭端。

(4)工具頭部不應(yīng)沾帶膠粘劑和焊膏。4．手工表面貼裝常見的質(zhì)量問題、原因及預(yù)防措施

5.4.2表面安裝元器件的手工焊接方法

1．貼片集成塊的焊接

貼片集成塊的焊接方法如下：

(1)將脫脂棉團(tuán)成若干小團(tuán)，體積略小于IC的體積，如果比芯片大了，焊接的時(shí)候棉團(tuán)會礙事。用注射器抽取一管酒精，將脫脂棉用酒精浸泡，待用。

(2)電路板不干凈時(shí)，先用洗板水洗凈，并在電路板焊接芯片的地方涂上一點(diǎn)點(diǎn)膠水，用于粘住芯片。

(3)將防靜電腕帶戴在拿鑷子的那只手腕上，接地一端放于地上。用鑷子(最好不要用手直接拿集成芯片)將集成芯片放到電路板上，目測并將集成芯片的引腳和焊盤精確對準(zhǔn)(如圖5-4-4(a)所示)，當(dāng)目測難分辨時(shí)，可放在放大鏡下觀察對準(zhǔn)。電烙鐵上帶有少量焊錫并定位集成芯片(如圖5-4-4(b)所示)，這時(shí)不用考慮引腳粘連問題，定位兩個(gè)點(diǎn)即可(注意：這兩個(gè)點(diǎn)不能是相鄰的兩個(gè)引腳)。定位后的效果如圖5-4-4(c)所示。

(4)將適量的松香焊錫膏涂于引腳上，并將一個(gè)酒精棉球放于集成芯片上，使棉球與集成芯片的表面充分接觸以利于集成芯片散熱。

(5)擦干凈烙鐵頭并蘸一下松香使之容易上錫(如圖5-4-5(a)所示)。給烙鐵上錫，焊錫絲融化并粘在烙鐵頭上，直到融化的焊錫呈球狀將要掉下來的時(shí)候停止上錫(如圖5-4-5(b)所示)，此時(shí)，焊錫球的張力略大于自身重力。圖5-4-4貼片集成芯片的定位

(a)對準(zhǔn)焊盤；(b)定位；(c)定位后效果(a)(b)(c)圖5-4-5烙鐵上錫(a)蘸入松香；(b)上錫(a)(b)

(6)將印制板傾斜放置，傾斜角度大于70°，小于90°(如圖5-4-6(a)所示)，傾斜角度太小不利于焊錫球滾下。在芯片引腳未固定那邊，用電烙鐵拉動(dòng)焊錫球沿芯片的引腳從上到下慢慢滾下(如圖5-4-6(b)所示)，滾到頭的時(shí)候?qū)㈦娎予F提起，不讓焊錫球粘到周圍的焊盤上。至此，芯片的一邊已經(jīng)焊完(如圖5-4-6(c)所示)，按照此方法再焊接其他的引腳。(a)(b)(c)圖5-4-6貼片集成芯片的焊接(a)印制板傾斜放置；(b)焊接；(c)一邊焊接完成

(7)用酒精棉球?qū)㈦娐钒迳嫌兴上愫稿a膏的地方擦拭干凈，并用硬毛刷蘸上酒精將集成芯片引腳之間的松香刷干凈，同時(shí)可以用吹氣球吹氣加速酒精蒸發(fā)，如圖5-4-7所示。圖5-4-6貼片集成芯片的焊接(a)印制板傾斜放置；(b)焊接；(c)一邊焊接完成

(7)用酒精棉球?qū)㈦娐钒迳嫌兴上愫稿a膏的地方擦拭干凈，并用硬毛刷蘸上酒精將集成芯片引腳之間的松香刷干凈，同時(shí)可以用吹氣球吹氣加速酒精蒸發(fā)，如圖5-4-7所示。(a)(b)(c)圖5-4-7貼片集成芯片的清洗(a)表面有很多松香；(b)酒精清洗；(c)清洗完成

(8)放到放大鏡下觀察有無虛焊和粘連焊，可以用鑷子撥動(dòng)引腳觀察有無松動(dòng)(注意，要戴上防靜電腕帶，以防靜電)。

2．貼片分立元器件的焊接

采用恒溫電烙鐵對貼片分立元器件進(jìn)行焊接，其方法是：

(1)清洗焊盤。

(2)貼片。

(3)焊接。先用烙鐵將焊點(diǎn)加熱，然后左手拿鑷子將元器件固定在相應(yīng)焊盤的位置上，右手拿烙鐵，將烙鐵頭帶上焊料，接觸引腳焊盤，等元器件固定后焊接另外一邊，完成焊接后將烙鐵移開，如圖5-4-8所示。(a)(b)(c)圖5-4-8貼片分立元器件的焊接(a)加熱焊盤；(b)固定元器件；(c)固定后焊接另外一端

5.5焊接質(zhì)量檢驗(yàn)

5.5.1外觀觀察檢驗(yàn)法

一個(gè)焊點(diǎn)焊接質(zhì)量的優(yōu)劣主要看它是否為虛焊，其次才是外觀。經(jīng)驗(yàn)豐富的人可以憑焊點(diǎn)的外表來判斷其內(nèi)部的焊接質(zhì)量。

一個(gè)良好的焊點(diǎn)其表面應(yīng)該光潔、明亮，不得有拉尖、起皺、鼓氣泡、夾渣、出現(xiàn)麻點(diǎn)等現(xiàn)象；其焊料到被焊金屬的過渡處應(yīng)呈現(xiàn)圓滑流暢的浸潤狀凹曲面。下面用穿孔插裝工藝的焊點(diǎn)剖面圖(圖5-5-1)來舉例說明。圖5-5-1(a)是合格焊點(diǎn)的剖面，圖5-5-1(b)所示的焊點(diǎn)外表看似光滑、飽滿，但仔細(xì)觀察就可以發(fā)現(xiàn)在焊錫與焊盤及引腳相接處呈現(xiàn)出大于90°的接觸角，表明焊錫沒有浸潤它們，這樣的焊點(diǎn)肯定是虛焊；圖5-5-1(c)是焊料太少，雖然不算是虛焊，但焊點(diǎn)的機(jī)械強(qiáng)度太??；圖5-5-1