電子焊接技術(shù)修正

1、電子焊接技術(shù)1.1 電子焊接技術(shù)概要從開始生產(chǎn)電子產(chǎn)品到今天，焊接就一直是連接電子電路的基本手段， 無論是電子愛好者還是專業(yè)電子工廠，只要動手制作或批量生產(chǎn)電子產(chǎn)品就離不開焊接。然而， 焊接技術(shù)是隨著元器件的改進(jìn)而不斷發(fā)展的， 如今的電路焊接技術(shù)已非昔日可比。尤其值得注意的是，隨著微電子器件和電子產(chǎn)品需求量的猛增，現(xiàn)代焊接技術(shù)正朝向高精度、高可靠、高效率、高產(chǎn)量的方向推進(jìn)。焊接設(shè)備：電烙鐵、烙鐵架、熱風(fēng)槍、助焊劑（焊錫膏、松香等）、焊錫、高溫海綿、吸錫器、鑷子、剪線鉗、剝線鉗、美工刀、焊臺。下面主要介紹如何選用烙鐵、焊錫、常用助焊劑，其它略。1.2 電烙鐵電烙鐵分類內(nèi)熱式電烙鐵：內(nèi)熱式電烙鐵結(jié)

2、構(gòu)簡單且熱效率高、輕巧靈活，當(dāng)為首選。由連接桿、手柄彈簧夾、烙鐵芯、烙鐵頭組成。烙鐵芯安裝在烙鐵頭的里面。烙鐵芯采用鎳鉻電阻絲繞在瓷管上制成，一般普通20W電烙鐵其電阻為3K歐姆左右。外熱式電烙鐵：這種電烙鐵制造工藝復(fù)雜效率低價格高，一般由烙鐵頭、烙鐵芯、外殼、手柄、插頭等部分組成。烙鐵頭的長短可以調(diào)整，烙鐵頭越短，烙鐵頭的溫度就越高，常用的有鑿式尖錐形、圓面形、圓尖錐形和半圓溝形等不同的形狀，以適應(yīng)不同焊接面的需要。恒溫電烙鐵：在烙鐵頭內(nèi)裝進(jìn)溫度傳感器，由控制電路根據(jù)溫度傳感器溫度及設(shè)定溫度閥值來控制烙鐵溫度。在焊接溫度不宜過高，焊接時間不宜過長的元器件時應(yīng)選用恒溫電烙鐵，能保證焊點(diǎn)質(zhì)量，特

3、別是做電路實(shí)驗(yàn)和修理大量印制板時，用起來效果很好。功率選擇若烙鐵功率過大容易燙壞元器件，一般二、三極管結(jié)點(diǎn)溫度超過200 時就會燒壞，也會使印制板上的導(dǎo)線從基板上脫落。若烙鐵功率太小，焊錫不能充分熔化，焊劑不能揮發(fā)出來，焊點(diǎn)不光滑不牢固，易產(chǎn)生虛焊。一般地，用作焊接集成電路印制線路板、CMOS電路、裝修晶體管IC類收錄音機(jī)、電視機(jī)等，一般以20W 為宜，焊接大變壓器的接線金屬底板上的接地干線，則應(yīng)采用內(nèi)熱式50W或外熱式75W ， 當(dāng)然還有一些功率更大的場合。如何去選擇合適的烙鐵頭規(guī)格型號？首先要知道為什么要正確選擇合適的烙鐵頭型號。選擇正確的烙鐵頭尺寸和形狀是非常重要的，選擇合適的烙鐵頭能使

4、工作更有效率及增加烙鐵頭之耐用程度。選擇錯誤的烙鐵頭會影響焊鐵不能發(fā)揮最高效率，焊接質(zhì)量也會因此而減低。短而粗的烙鐵頭傳熱較長而幼的烙鐵頭快，而且比較耐用。扁的、鈍的烙鐵頭比尖銳的烙鐵頭能傳遞更多的熱量。一般來說，烙鐵頭尺寸以不影響鄰近組件為標(biāo)準(zhǔn)。選擇能夠與焊點(diǎn)充份接觸的幾何尺寸能提高焊接效率。下是兩種常見的烙鐵頭規(guī)格型號。B 型（圓錐型/尖咀型）特點(diǎn)：B型烙鐵頭無方向性，整個烙鐵頭前端均可進(jìn)行焊接。應(yīng)用范圍：適合一般焊接，無論大小之焊點(diǎn)，均可使用B型烙鐵頭。C型（斜切圓柱型）也叫馬蹄型，包括 0.5C、0.8C、1C、2C、3C、4C 等特點(diǎn)： 用烙鐵頭前端斜面部份進(jìn)行焊接，適合需要多錫量之

5、焊接。應(yīng)用范圍：型烙鐵頭應(yīng)用范圍與D型烙鐵頭相似，例如焊接面積大，粗端子，焊墊大的情況適用。0.5C，1C、1.5CF 等烙鐵頭非常精細(xì)，適用于焊接細(xì)小元件，或修正表面焊接時產(chǎn)生之錫橋，錫柱等。如果焊接只需少量焊錫的話，使用只在斜面有鍍錫的CF 型烙鐵頭比較適合。2C， 3C 型烙鐵頭，適合焊接電阻，二極管之類的元件，齒距較大之SOP（貼片封狀類型，下同）及QFP 也可以使用。4C，適用于粗大之端子，電路板上之接地，電源部份等需要較大熱量之焊接場合。此外，還有D、I、K、S、H、J、R、W等規(guī)格，它們適用于特殊材料的焊接。具體的型號規(guī)格，不再詳細(xì)描述。烙鐵頭的形狀有多種多樣，選擇的要點(diǎn)是：能經(jīng)

6、常保持一定的焊錫， 能快速有效地熔化接頭上的焊錫，不產(chǎn)生虛焊、橋連、掛錫、斷線等現(xiàn)象，焊點(diǎn)無毛刺，不燙壞板子和元件，焊點(diǎn)應(yīng)嶄新發(fā)亮；錫面氧化層較厚，烙鐵頭相對要尖些，便于突破；元器件密度大，需要選用對應(yīng)尖細(xì)的鐵合金頭，避免燙傷和搭錫；裝拆IC塊􀀁常使用特殊形狀的烙鐵頭；有時因?yàn)楹覆坏胶捅苊鉅C壞塑料件，應(yīng)選用彎烙鐵頭。使用烙鐵注意一、使用前的上錫：在使用前先通電給烙鐵頭“上錫”。目前新烙鐵的烙鐵頭有涂有一層助焊劑，初次通電后，非常容易給烙鐵頭上錫，若初次加熱后不先上錫，則使用時會出現(xiàn)“焊不動”現(xiàn)象。當(dāng)烙鐵頭不好蘸錫，先接上電源，然后當(dāng)烙鐵頭溫度升到能熔錫時，再將烙鐵頭在松香上沾

7、涂一下，等松香冒煙后再沾涂一層焊錫，如此反復(fù)進(jìn)行23次，使烙鐵頭的刃面全部吸附上一層錫，才可使用?；蚪谒上憷?，放在錫塊上磨，錫融化后就在下邊的硬木或環(huán)氧板上拖著錫珠磨，這樣蘸錫相當(dāng)可靠。恒溫烙鐵的鐵合金頭是鍍錫的，普通方法不能形成足夠厚的錫合金層，蘸錫不好的烙鐵，那只有換新。二、注意電烙鐵不宜長時間通電而不使用。電烙鐵如果長時間通電而不使用，容易使烙鐵芯加速氧化而燒斷，縮短其壽命同時也會使烙鐵頭因長時間加熱而氧化，甚至被“ 燒死” 不再“ 吃錫” 。三、使用過程中，注意不要任意敲擊電烙鐵頭以免損壞。內(nèi)熱式電烙鐵連接桿鋼管壁厚度只有0.2mm，壁厚要保證，要有一段實(shí)心的銅柱，以確保儲能，不能用

8、鉗子夾以免損壞。1.3 焊錫焊錫是錫和鉛組成的合金， 它屬于良導(dǎo)體、熔點(diǎn)較低、從固態(tài)變成液態(tài)所需的熔化溫度范圍較窄、物理和化學(xué)性能（如硬度、抗拉強(qiáng)度、延伸率、抗氧化腐蝕等）適合焊接要求，而且價格較低，因而至今仍被廣泛用作電路的焊接材料。焊錫分為無鉛和含鉛兩種。理想的焊錫應(yīng)具有完全的可熔性，即它的固化溫度與液化溫度應(yīng)相同，只要加熱到熔化溫度就立即從固體變成液體而無需經(jīng)過糊狀體的過渡階段。研究結(jié)果表明，只有含錫61.9%含鉛38.1% 的鉛錫合金才能滿足此項(xiàng)要求；但鉛錫合金的固化溫度在很寬范圍內(nèi)都是183，而與鉛和錫的含量比例無關(guān)，如下圖 的液化特性曲線所示，例如含錫40%、含鉛60%的鉛錫合金在

9、加熱到183時，開始從固體變成糊狀體，必須繼續(xù)加熱到234以上才會完全熔化成液體。換句話說，它在183234溫度范圍內(nèi)既不是固體也不是液體，而是介于二者之間的糊狀體。從該圖可以看出，保持糊狀體的溫度范圍實(shí)際上就是液化溫度與固化溫度之差，又叫做熔化溫度范圍（本例為51）此范圍愈大，說明易熔性愈差，對焊接愈為不利。在德國其工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DIN1707 規(guī)定，熔點(diǎn)為183 的焊錫應(yīng)含錫62.5%63.5%，相應(yīng)的含鉛量為37.5%36.5%。焊錫鉛合金焊料狀態(tài)溫度特性1.4 助焊劑助焊劑的作用助焊劑通常是以松香為主要成分的混合物，是保證焊接過程順利進(jìn)行的輔助材料。焊接是電子裝配中的主要工藝過程，助焊劑是焊

10、接時使用的輔料，助焊劑的主要作用是清除焊料和被焊母材表面的氧化物，使金屬表面達(dá)到必要的清潔度。它防止焊接時表面的再次氧化，降低焊料表面張力，提高焊接性能。助焊劑性能的優(yōu)劣，直接影響到電子產(chǎn)品的質(zhì)量?？蓺w結(jié)為以下幾點(diǎn)：1) 破壞金屬氧化膜使焊錫表面清潔，有利于焊錫的浸潤和焊點(diǎn)合金的成。2) 能覆蓋在焊料表面，防止焊料或金屬繼續(xù)氧化。3) 增強(qiáng)焊料和被焊金屬表面的活性，降低焊料的表面張力。4) 焊料和焊劑是相熔的，可增加焊料的流動性，進(jìn)一步提高浸潤能力。5) 能加快熱量從烙鐵頭向焊料和被焊物表面?zhèn)鬟f。6) 合適的助焊劑還能使焊點(diǎn)美觀。常用助焊劑的分類及作用助焊劑的種類很多，大體上可分為有機(jī)、無機(jī)和

11、樹脂三大系列。由于焊劑通常與焊料匹配使用，與焊料相對應(yīng)可分為軟焊劑和硬焊劑。電子產(chǎn)品的組裝與維修中常用的有松香、松香混合焊劑、焊膏和鹽酸等軟焊劑，在不同的場合應(yīng)根據(jù)不同的焊接工件進(jìn)行選用。1) 無機(jī)系列助焊劑無機(jī)系列助焊劑的化學(xué)作用強(qiáng)，助焊性能非常好，但腐蝕作用大，屬于酸性焊劑。它們使用后必須立即進(jìn)行非常嚴(yán)格的清洗，因?yàn)槿魏螝埩粼诒缓讣系柠u化物都會引起嚴(yán)重的腐蝕。這種助焊劑通常只用于非電子產(chǎn)品的焊接，在電子設(shè)備的裝聯(lián)中嚴(yán)禁使用這類無機(jī)系列的助焊劑。2) 有機(jī)系列助焊劑（OA）有機(jī)系列助焊劑的助焊作用介于無機(jī)系列助焊劑和樹脂系列助焊劑之間，它也屬于酸性、水溶性焊劑。由于它的焊接殘留物可以在被焊

12、物上保留一段時間而無嚴(yán)重腐蝕，因此可以用在電子設(shè)備的裝聯(lián)中，但一般不用在SMT的焊膏中，因?yàn)樗鼪]有松香焊劑的粘稠性（起防止貼片元器件移動的作用）。3) 樹脂系列助焊劑在電子產(chǎn)品的焊接中使用比例最大的是樹脂型助焊劑。樹脂焊劑屬于天然產(chǎn)物，沒有什么腐蝕性，其主要成分是松香。松香在固態(tài)時呈非活性，只有液態(tài)時才呈活性，錫焊的最佳溫度為240250，正處于松香的活性溫度范圍內(nèi)，這些特性使松香為非腐蝕性焊劑而被廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備的焊接中。 助焊劑成分（只介紹實(shí)驗(yàn)常用幾種）1) 松香樹脂系助焊劑近幾十年來，在電子產(chǎn)品生產(chǎn)錫焊工藝過程中，一般多使用主要由松香、樹脂、含鹵化物的活性劑、添加劑和有機(jī)溶劑組成的。這

13、類助焊劑雖然可焊性好，成本低，但焊后殘留物高。必須對電子印制板上的松香樹脂系助焊劑殘留物進(jìn)行清洗。2) 免洗助焊劑主要原料為有機(jī)溶劑，松香樹脂及其衍生物、合成樹脂表面活性劑、有機(jī)酸活化劑、防腐蝕劑，助溶劑、成膜劑。簡單地說是各種固體成分溶解在各種液體中形成均勻透明的混合溶液，其中各種成分所占比例各不相同，所起作用不同 。3) 表面活性劑含鹵素的表面活性劑活性強(qiáng)，助焊能力高，但因鹵素離子很難清洗干凈，離子殘留度高，鹵素元素(主要是氯化物)有強(qiáng)腐蝕性，故不適合用作免洗助焊劑的原料，不含鹵素的表面活性劑，活性稍有弱，但離子殘留少。表面活性劑主要功能是減小焊料與引線腳金屬兩者接觸時產(chǎn)生的表面張力，增強(qiáng)

14、表面潤濕力，增強(qiáng)有機(jī)酸活化劑的滲透力，也可起發(fā)泡劑的作用4) 有機(jī)酸活化劑由有機(jī)酸二元酸或芳香酸中的一種或幾種組成，如丁二酸，戊二酸，衣康酸，鄰羥基苯甲酸，葵二酸，庚二酸、蘋果酸、琥珀酸等。其主要功能是除去引線腳上的氧化物和熔融焊料表面的氧化物，是助焊劑的關(guān)鍵成分之一。1.5 焊接前檢查在焊接裝配前做好以下的檢測后，基本上能做到一次成功，減少今后在調(diào)試和檢修過程中的麻煩。一、 印刷電路板的檢查 對自己設(shè)計(jì)的印刷電路板，要對照原理圖檢查在制作過程中是否有誤，特別是三極管、可控硅以及集成元件所對應(yīng)的管腳是否有誤。 對維修過程中需要更換元件的電路板，應(yīng)檢查是否有斷裂、短路、燒壞以及脫落等故障。二、

15、元件外觀的檢查檢查元件的外觀是否有損壞、破裂、松動等情況。檢查元件的尺寸、大小、引腳的長短是否符合印刷電路板所在位里、周圍空間間隙的要求，特別是焊接貼片IC，必須杜絕IC腳變形或折彎，必要時輕微調(diào)整。 檢查元件的安裝位置是否正確無誤， 例如二極管、電容器的極性是否安裝正確。三、 元件參數(shù)的檢查針對圖紙檢查所用元件是否符合技術(shù)要求，與圖紙的標(biāo)注是否一致，三極管型號、極性是否匹配。檢查元件上所標(biāo)注的參數(shù)是否與實(shí)際相符合，特別是電容耐壓值應(yīng)大于實(shí)際電路節(jié)點(diǎn)電壓峰值，并留有一定余量，否則會“爆炸”，造成傷害，同時還要防假冒產(chǎn)品與偽劣產(chǎn)品。檢查元件功率的大小是否滿足所帶負(fù)載的需要。四、 對元件性能的檢測

16、用萬用表檢測元件的質(zhì)量好壞，根據(jù)元件的特性來栓測其性能。比如說二極管的正反向電阻，電位器的調(diào)節(jié)范圍是否符合技術(shù)要求。用示波器檢測一些電子元件的輸入、輸出波形，傳輸特性是否正常。比如說：三極管的值的測定，場效應(yīng)管的檢測等。1.6 焊接前準(zhǔn)備焊接材料：焊錫絲，一般選擇線徑為0.51mm；烙鐵，建議使用功率25瓦左右的尖頭電烙鐵（B型或I型）；助焊劑，根據(jù)需要選擇，一般松香即可；其它工具若干。焊接前應(yīng)注意：對于晶體管、IC芯片等，應(yīng)做好防靜電處理，在焊接這些元件前，應(yīng)采取一定措施，如洗手，有的芯片甚至需要佩帶防靜電手鏈，防靜電焊臺，所以對于電子元件盡量不要觸摸，焊接時間不過長，溫度保持在315以下。

17、對于一般點(diǎn)陣板具有焊盤緊密等特點(diǎn)，點(diǎn)陣板也稱萬能板或洞洞板，是一種按照標(biāo)準(zhǔn)IC間距（2.54mm）布滿焊盤、可按自己的意愿插裝元器件及連線的印制電路板。焊接成品電路板：確保電子元件型號位置正確后，應(yīng)先按照元件體積由小到大順序安裝，因此第一批量安裝應(yīng)該把所有“跳線”焊接完畢，依次安裝其它元件，最后安裝體積較大元件。焊接功能驗(yàn)證電路板：焊接順序應(yīng)當(dāng)先焊接電源電路，在測試電源電路正常后，再焊接其它芯片或模塊電路，目的防止電源電路焊接錯誤燒毀其它模塊電路。在焊接點(diǎn)陣板之前你需要準(zhǔn)備足夠的細(xì)導(dǎo)線用于走線。細(xì)導(dǎo)線分為單芯的和多芯的，多芯細(xì)導(dǎo)線質(zhì)地柔軟，焊接前應(yīng)先擰緊，再“上錫”，后使用，否則焊接后容易雜亂

18、。單芯硬導(dǎo)線可將其彎折成固定形狀，剝皮之后還可以當(dāng)作跳線使用，若不容易焊接應(yīng)使用美工刀刮除表面氧化膜然后“上錫”；同樣有的電子元件由于儲存時間長，元件引腳上有一層氧化膜，這一層氧化膜比較厚, 不能借助松香除掉這些氧化膜，焊接前必須用沙紙打磨或小刀輕輕刮掉元件引腳上的氧化膜，然后鍍上一層焊錫，如果電子元件生產(chǎn)日期比較近，其引腳上的氧化膜可以在鍍錫過程中借助松香除掉，有時印刷板上的銅焊盤有嚴(yán)重的氧化跡象，也必須用細(xì)沙紙輕輕打磨，然后鍍錫，這樣做可以有效防止虛焊。 (a)圖 多芯導(dǎo)線擰緊 (b)圖 單芯導(dǎo)線刮除表面氧化膜1.7 焊接要點(diǎn)1) 保持烙鐵頭的清潔。2) 靠增加接觸面積來加快傳熱。3) 加

19、熱要靠焊錫橋。4) 烙鐵撤離有講究。烙鐵的撤離要及時，而且撤離時的角度和方向與焊點(diǎn)的形成有關(guān)。圖5.18所示為烙鐵不同的撤離方向?qū)更c(diǎn)錫量的影響。5) 在焊錫凝固之前不能動6) 焊錫用量要適中7) 焊劑用量要適中8) 不要使用烙鐵頭作為運(yùn)送焊錫的工具1.8 焊接過程經(jīng)過以上準(zhǔn)備后，對于插件電子元件的焊接遵循以下六個步驟。如下圖：步驟一：準(zhǔn)備施焊（圖(a)）。左手拿焊絲，右手握烙鐵，進(jìn)入備焊狀態(tài)。要求烙鐵頭保持干凈，無焊渣等氧化物，并在表面鍍有一層焊錫。步驟二：加熱焊件（圖(b)）。烙鐵頭靠在兩焊件的連接處，加熱整個焊件全體，時間大約為12秒鐘。對于在印制板上焊接元器件來說，要注意使烙鐵頭同時接

20、觸兩個被焊接物。例如，圖(b)中的導(dǎo)線與接線柱、元器件引線與焊盤要同時均勻受熱。步驟三：送入焊絲（圖(c)）。焊件的焊接面被加熱到一定溫度時，焊錫絲從烙鐵對面接觸焊件。注意：不要把焊錫絲送到烙鐵頭上！步驟四：移開焊絲（圖(d)）。當(dāng)焊絲熔化一定量后，立即向左上45°方向移開焊絲。步驟五：移開烙鐵（圖(e)）。焊錫浸潤焊盤和焊件的施焊部位以后，向右上45°方向移開烙鐵，結(jié)束焊接。從第三步開始到第五步結(jié)束，時間大約也是12秒。剪線（圖略）。在一般性能電路組裝中，都是先焊接后剪線的，嚴(yán)格都應(yīng)該先剪線，后焊接。對于元器件引線的剪切，只要剪切刀具不含因機(jī)械沖擊損傷元器件及焊點(diǎn)，可以在

21、焊接后修剪引線。目前我國多年生產(chǎn)實(shí)際新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定焊接時應(yīng)采用先剪切后焊接的方法；特殊情況下也允許先焊后剪，但必須對焊接點(diǎn)進(jìn)行重新焊接。當(dāng)然，實(shí)際操作中還是應(yīng)盡量避免使用先焊接后剪切的方法。1.9 關(guān)于手工焊接中元器件引線插裝后露出印制板的長度問題元器件引線插裝后，對于支撐孔應(yīng)露出印制電路板焊盤0.8mm1.5mm，對于非支撐孔應(yīng)露出印制電路板焊盤0.8mm2.0mm。但手工焊接中有些元器件引線的長度是固定的，而印制電路板的厚度往往不一致，尤其是多層印制電路板，應(yīng)適當(dāng)把握。另外，有些元器件經(jīng)過散熱器的組裝，引線只能露出印制電路板焊盤0.7mm，以實(shí)際長度為準(zhǔn)。先剪線，后焊接先焊接，后剪線 拆焊：拆

22、除電子元件也需要一定技巧和經(jīng)驗(yàn)，常借助于吸錫器，將電子元件引腳焊錫祛除干凈，然后輕微晃動即可拆除。對于多插件式引腳芯片非常適合。對于貼片常用熱風(fēng)槍拆除，也可用K型烙鐵拆焊，若沒經(jīng)驗(yàn)則容易損傷引腳。拆焊時烙鐵的溫度不宜過低，也不用過高，烙鐵頭一般不需留錫。烙鐵接觸焊件片刻應(yīng)迅速拔去元件，拔除元件時，不可用力過猛，以免損壞元件。拆焊部位要及時清理，并需認(rèn)真檢查是否因拆焊而造成相鄰電路短路或開路。481.10 焊接質(zhì)量的檢查焊接檢查主要通過目視和手觸檢查發(fā)現(xiàn)問題。目視檢查就是從外觀上檢查焊接質(zhì)量是否合格，也就是評價焊點(diǎn)有無缺陷，主要內(nèi)容包括是否有漏焊、焊點(diǎn)的光澤、焊點(diǎn)的焊料足不足、焊點(diǎn)周圍是否殘留焊

23、劑、有沒有連焊、焊盤有否脫落、焊點(diǎn)有沒有裂紋、焊點(diǎn)是否有拉尖現(xiàn)象，手觸檢查主要是用手觸摸元器件時有沒有松動、焊接不牢的現(xiàn)象。因此，應(yīng)了解產(chǎn)生焊接缺陷產(chǎn)生的原因及外觀。理想焊點(diǎn)的外觀1) 形狀為近似圓錐而表面稍微凹陷，呈漫坡狀，以焊接導(dǎo)線為中心，對稱 成裙形展開。虛焊點(diǎn)的表面往往向外凸出，可以鑒別出來。2) 焊點(diǎn)上，焊料的連接面呈凹形自然過渡，焊錫和焊件的交界處平滑，接 觸角盡可能小。3) 表面平滑，有金屬光澤。4) 無裂紋、針孔、夾渣。橋接：橋接是指焊料將印制電路板相鄰的銅箔連接起來的現(xiàn)象。明顯的橋接容易發(fā)現(xiàn)，但細(xì)小的橋接目視法較難發(fā)現(xiàn)，只有通過電性能的檢測才能暴露問題。明顯的橋接是由于焊料過多或者焊接技術(shù)不好造成的，另外焊接時間過長、焊料溫度過