手工焊接技術(shù)論文(2)
手工焊接技術(shù)論文
手工焊接技術(shù)論文篇二
手工焊接技術(shù)與技巧
摘要：本文介紹了電子產(chǎn)品制作和維修過程中，手工焊接和手工拆焊的一些技術(shù)方法和技巧，工具的選擇與使用，以及需要注意的問題。
關(guān)鍵詞：電子制作 手工焊接 手工拆焊
在電子產(chǎn)品開發(fā)、企業(yè)小規(guī)模生產(chǎn)以及工程技術(shù)人員電子產(chǎn)品維修等領(lǐng)域，手工焊接仍是不可缺少的。
1 焊料和工具選擇
1.1 焊料的選擇
焊料是連結(jié)被焊金屬的材料。
1.1.1 松香焊錫絲。手工焊接常使用免清洗活性松香焊錫絲，使鉛錫合金芯管中填滿助焊劑松香。松香在74℃時(shí)呈活性，隨溫度上升，使金屬表面氧化物以金屬皂形式激離，溫度超過300℃松香失去活性。錫中加鉛可提高流動(dòng)性和強(qiáng)度，降低成本，錫62.7%、鉛37.3%的配比使熔點(diǎn)和凝固點(diǎn)都在183℃，稱為共晶點(diǎn)焊錫。焊絲的線徑根據(jù)焊盤的大小選擇，現(xiàn)在的電子產(chǎn)品小焊盤居多，一般選用0.5-0.8mm的松香焊絲。
市場上松香焊絲質(zhì)量差別較大，價(jià)格相差也較多，正規(guī)大廠家的質(zhì)量好、價(jià)高，假冒的也多，選購時(shí)應(yīng)注意甄別。商標(biāo)要清晰，標(biāo)有A#的表示質(zhì)量等級高，更重要的是要進(jìn)行外觀檢查和火焰測試。表面潤澤光亮有金屬晶瑩感的質(zhì)量好，發(fā)黑發(fā)暗光澤度差的、有拉伸痕紋或發(fā)白而缺乏光澤的不好使用。用打火機(jī)燒錫絲頭并觀察，有松香噴霧并形成光亮潤澤剔透球珠的質(zhì)量過關(guān)。
1.1.2 焊錫膏，由焊料金屬粉末溶于濃助焊劑中制成，簡稱焊膏。在表面帖裝中充當(dāng)焊料和助焊劑，同時(shí)起粘結(jié)作用，一般選用中度活性。
其它材料。①助焊劑(松香水或助焊膏)，一般使用筆式或針式容易控制用量。②清潔劑(清板水或無水酒精)，用于清除元器件和電路板上殘留的助焊劑，使用時(shí)用鑷子夾持脫脂棉球，在棉球上打上清潔劑。
1.2 焊接工具的選用與控制
1.2.1 電烙鐵和烙鐵架。普通焊接工具為電烙鐵，功率一般選擇20-30瓦，分內(nèi)熱式和外熱式兩種，調(diào)節(jié)烙鐵頭與烙鐵芯之間的插入深度，可調(diào)整烙鐵頭溫度。還有可調(diào)溫電烙鐵，更好的是恒溫焊臺(tái)，具有良好的接地裝置，通過調(diào)節(jié)電流控制溫度。烙鐵頭溫度一般控制在200-400℃之間。溫度過低會(huì)增加加熱時(shí)間，容易損傷器件，溫度過高也會(huì)傷害元器件及電路板，需要根據(jù)焊接對象和環(huán)境溫度等加以調(diào)節(jié)，原則上應(yīng)用盡可能低的焊接溫度，以避免損壞主件。使用電烙鐵配備較好的烙鐵架，可以保護(hù)導(dǎo)線、桌面物品和人體不被燙傷，有助于散熱。
烙鐵頭選擇三要素。加熱頭的接觸面積、熱容、長度與形狀。常用烙鐵頭形狀有錐形、鑿型、蹄型、刀型等幾種。加熱頭接觸面積影響傳熱速度，應(yīng)由焊接面積決定加熱頭類型，原則是，在不大于焊接區(qū)域前提下盡可能選擇面積大的烙鐵頭。足夠的熱容可以保持熱量，在保證足夠潤濕下使焊接盡快完成。合適的烙鐵頭長度，可以將烙鐵伸到元件密集的區(qū)域進(jìn)行焊接。
烙鐵頭上錫。購買電烙鐵要選擇正規(guī)電工工具廠家生產(chǎn)的，經(jīng)過認(rèn)證的質(zhì)量有保證。烙鐵頭使用前和使用結(jié)束要上錫，即在加熱頭上鍍一薄層焊錫，使其容易吸附焊錫、增加熱傳遞效率和阻止氧化。上錫溫度220℃為宜，可以在烙鐵架的金屬盒里融一些松香和一個(gè)稍大一點(diǎn)的錫球，方便上錫。長壽型烙鐵頭的尖端表面滲鍍了一層鐵鎳合金，不容易在高溫下氧化銹蝕，不要將其銼掉。普通烙鐵頭用銅制成，用久形成氧化層會(huì)降低熱傳遞速度，需用銼刀清除并鍍錫。
1.2.2 專用烙鐵頭。專用烙鐵頭可以安在普通電烙鐵上，用于片式元器件的焊接和拆焊，可對元器件所有引腳同時(shí)加熱，但對于片式集成塊不同的尺寸要有與其對應(yīng)的烙鐵頭。
1.2.3 熱風(fēng)焊機(jī)(熱風(fēng)槍)。利用熱風(fēng)進(jìn)行片式元器件的焊接和拆焊，焊接元器件一般使用管狀槍頭，使用時(shí)槍嘴垂直電路板并保持一定距離。開機(jī)時(shí)熱量較大，容易將電路板吹焦，需預(yù)熱30秒后使用。一般選擇風(fēng)力1-3檔、熱量5檔，因產(chǎn)品而異。選擇技巧是，觀察電熱絲應(yīng)呈暗紅色，用槍頭對著廢板吹能聽到風(fēng)哨聲，無聲或“唰唰”聲為風(fēng)力不足或過大。
1.2.4 其它。吸錫電烙鐵或吸錫器。鑷子、尖嘴鉗、剝線鉗、吸錫帶。烙鐵擦(高強(qiáng)度纖維棉)，用于清潔電烙鐵上的氧化物殘?jiān)?，用水浸泡后擠干水分使用。棉線手套，可以減小焊接時(shí)熱量對手的熱灼和錫絲中鉛對皮膚的污染。電鉆用于補(bǔ)鉆焊孔，在需要時(shí)使用。如有手虎鉗或臺(tái)虎鉗，則更方便電路板的夾持與固定。
2 手工焊接技術(shù)與技巧
電路板如有污染需用清潔劑或橡皮清潔，元器件引腳若有氧化銹蝕應(yīng)先刮除銹斑，引腳成型后可以焊接。
2.1 分立直插元器件的焊接
五步焊接法。①準(zhǔn)備：電烙鐵調(diào)至合適溫度并預(yù)熱，將被焊元器件插入電路板，準(zhǔn)備好焊錫絲。②加熱：用烙鐵頭對焊盤和引腳同時(shí)加熱。③送錫：將焊錫絲送入烙鐵頭加熱的另一側(cè)引線與焊盤之間，焊錫開始融化流動(dòng)并潤濕焊盤。④撤錫：加錫量合適時(shí)撤離焊錫絲。⑤撤電烙鐵：焊錫充滿焊盤和焊孔成錐形并呈潤澤狀態(tài)時(shí)，沿45°方向移開電烙鐵。
安裝元器件要注意位置準(zhǔn)確、極性正確、高度合適。合適的錫量，是焊點(diǎn)呈圓錐形并略向內(nèi)凹曲，焊錫過少會(huì)降低導(dǎo)電性能和機(jī)械強(qiáng)度，過多不僅浪費(fèi)還容易形成虛焊。沿與電路板成45°角方向移開電烙鐵，可避免出現(xiàn)拉尖現(xiàn)象。手要穩(wěn)，電烙鐵移開后，焊錫凝固過程不應(yīng)受到任何振動(dòng)，否則會(huì)形成渣焊(虛焊)降低導(dǎo)電性和機(jī)械強(qiáng)度。合適的加熱時(shí)間，焊錫充分融合，與被焊金屬表面形成原子互相滲透的合金層，凝固后形成表面潤澤光亮的錐形焊點(diǎn)，導(dǎo)電性能和強(qiáng)度良好。加熱時(shí)間不足容易形成冷焊點(diǎn)，導(dǎo)電性和強(qiáng)度降低，未蒸發(fā)的助焊劑埋裹在焊點(diǎn)里，成為日后電化學(xué)腐蝕的誘因。加熱時(shí)間過長，容易損傷元器件和電路板。
初學(xué)者可在加熱過程心中默數(shù)1、2，送錫過程心中默數(shù)3、4，移開錫絲默數(shù)5后移開電烙鐵?？赏ㄟ^練習(xí)加以熟練，使整個(gè)過程不超過3秒鐘。半導(dǎo)體器件一次加熱時(shí)間不能超過3秒，如需修整，要在冷卻后進(jìn)行。如需對焊接后的焊點(diǎn)二次焊接，原有松香已經(jīng)蒸發(fā)，需加少量松香增加焊錫的流動(dòng)性。小的元器件焊接，可用三步焊接法，即將五步焊接法中的第2、3步合為一步，將4、5步合為一步。 常有人急于求成，嫌焊錫融化太慢，用電烙鐵搬運(yùn)焊錫。將焊錫絲先在電烙鐵上融化，然后將融化的焊錫用電烙鐵移到焊點(diǎn)上，并用懸浮的烙鐵頭撥動(dòng)焊錫，使焊錫包裹引線粘滿焊盤。松香在搬運(yùn)過程中已經(jīng)揮發(fā)，焊盤和引線沒有足夠熱度，不能形成合金層，容易形成冷焊點(diǎn)，這種被稱為轉(zhuǎn)移焊接的做法是不可取的，但在貼片元件焊接中是一種可靠的方法。
現(xiàn)代手工焊接技術(shù)中流行的做法，是建立焊橋。將焊錫絲頭部置于引線與焊盤之間，用烙鐵頭加熱，焊錫融于引線與焊盤及加熱頭之間，成為加熱的橋梁，加快了導(dǎo)熱速度，焊橋形成后，迅速將焊錫絲移到另一側(cè)加錫。這樣，大大提高了焊接速度。
對于有安裝螺絲的器件，應(yīng)先安裝定位螺絲，以免焊接后螺孔與板孔錯(cuò)位影響安裝。對于像雙聯(lián)或四聯(lián)可變電容器的片狀引線，應(yīng)在定位安裝后將片狀引線折倒壓平后再焊接。像電阻等長引線元器件，焊接后應(yīng)用斜口鉗剪除多余的引線，原則是應(yīng)根據(jù)引線的粗細(xì)，在焊錫的錐頂留有0.3-0.5mm，一般最長不超過1mm。像變壓器、濾波器等器件，露出的引腳較短，不要剪除。掰動(dòng)陶瓷元件的引腳容易掰列器件，如果焊孔間距不合適，應(yīng)用電鉆修整。對于雙列直插集成塊，可用拖焊方式進(jìn)行焊接。
烙鐵頭選擇。小焊盤可選用錐形烙鐵頭，大的可選用蹄型、鑿型或刀型，總的原則是加熱時(shí)接觸面不應(yīng)超出焊盤，否則會(huì)傷及電路板。
焊接完成后應(yīng)清洗并檢查，看是否有虛焊、短路、錯(cuò)焊和漏焊等需要修補(bǔ)。焊接完成，應(yīng)清潔劑擦凈殘留的助焊劑。
手工焊接常見不良習(xí)慣：①用力過大，焊接時(shí)用力下壓，至焊盤翹起或變形，正確做法是輕輕地保證烙鐵頭和焊點(diǎn)的良好接觸。②焊橋不合適。③錯(cuò)誤的加熱頭尺寸。④溫度過高。⑤助焊劑使用過量，容易產(chǎn)生焦渣，殘留的助焊劑極具腐蝕性和導(dǎo)電性，發(fā)生電子遷移長出金屬須造成短路。⑥轉(zhuǎn)移焊接，最大危害是在通孔焊接時(shí)使焊錫失去流動(dòng)性。⑦不必要的修飾和返工，焊點(diǎn)的外觀不能作為判定是否需要返工的唯一標(biāo)準(zhǔn)，除非連接有發(fā)生故障的可能性，對連接處的每一次加熱都會(huì)增加金屬間化合層的增長，降低強(qiáng)度。
2.2 貼片式元器件的焊接
貼片元器件一般使用熱風(fēng)槍焊接，元件引腳和焊盤上應(yīng)有錫丘，或?qū)⒑副P涂上焊膏，將元器件對正在焊盤上，熱風(fēng)槍先將周圍預(yù)熱一下，然后對元件焊接。也可以使用專用烙鐵頭焊接。只使用電烙鐵也可以焊接多引腳芯片，元件引腳和焊盤涂上助焊劑后對正，先用點(diǎn)焊方式焊接對角兩個(gè)焊點(diǎn)將元器件定位，然后用轉(zhuǎn)移焊接或拖焊方式進(jìn)行焊接，用吸錫帶吸除多余焊錫。
3 手工拆焊技術(shù)與技巧
分立元件的拆焊。常用工具是吸錫電烙鐵，一般為35瓦，可靠的接地線接地，可以消除靜電對元器件可能帶來的損傷。使用時(shí)先預(yù)熱，然后按下活塞按鈕排除吸錫腔內(nèi)的空氣，將烙鐵嘴對準(zhǔn)被拆元器件引線插入，吸嘴傳遞熱量將焊盤上的焊錫融化時(shí)，按下吸錫開關(guān)，活塞向外彈射使吸錫腔產(chǎn)生負(fù)壓，在大氣壓作用下，焊錫進(jìn)入吸嘴進(jìn)入吸錫腔，此時(shí)可用鑷子在另一側(cè)向外輕輕拉動(dòng)元器件引腳，將引線拔出，切勿向電路板銅箔面方向推引線，容易將銅箔推離基板(脫層)。如果元器件不便單個(gè)引腳拔出，可將各引腳都吸錫后整體拔出。元器件拆除后要清理焊盤和焊孔余錫，以備安裝新元件。
使用吸錫電烙鐵，吸嘴應(yīng)垂直于電路板并略有傾斜，才有利于焊錫被吸入，千萬不要在吸錫時(shí)有提拉動(dòng)作，吸嘴吸住銅箔時(shí)提拉會(huì)產(chǎn)生撕扯力，將銅箔拉離電路板基板或扯斷，造成電路板損傷，片式芯片引腳遇此情況也會(huì)被折斷。使用吸錫電烙鐵，應(yīng)通過按壓將停留在吸錫管內(nèi)的焊錫及時(shí)排出，否則會(huì)在冷卻后將吸管焊死，通過加熱難以全部融化而不能使用。一旦吸錫管被焊死，可先用手電鉆鉆出焊錫，但細(xì)鉆頭較短，如沒有通透，可用剪斷的探針(剪口朝前)代替鉆頭，可達(dá)到通透效果。要定期拆卸吸錫腔，清理內(nèi)部積累的錫渣，保證使用效果。使用電烙鐵與吸錫器配合，可達(dá)到與吸錫電烙鐵同樣的效果。
拆焊過程如有醫(yī)用注射針頭配合使用，可收到更完美效果。吸錫后將針頭套在引線上并穿過焊接孔，在焊錫凝固過程中快速捻動(dòng)針頭，使元件引線與焊孔在余錫凝固過程中徹底脫離焊接。
貼片式元器件的拆焊。一般使用熱風(fēng)槍或?qū)Ｓ美予F頭拆焊。使用普通電烙鐵拆焊的方法是，將引腳列加滿焊錫，拖焊使引腳列焊錫整體融化，即可撬起拆除。
參考文獻(xiàn)：
[1]張立.電子產(chǎn)品制作工藝與實(shí)訓(xùn)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2012：188-208.
[2]福瑞絲.手工焊接的七大惡習(xí)[DB/OL].
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作者簡介：
張耀華(1964-)，男，河北灤南人，現(xiàn)就職于黑龍江生態(tài)工程職業(yè)學(xué)院應(yīng)用技術(shù)系，副教授，從事應(yīng)用電子技術(shù)研究。
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