什么手工焊接技術(shù)

什么手工焊接技術(shù)第一頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五4.1錫焊基礎(chǔ)

焊接是金屬加工的基本方法之一。通常焊接技術(shù)分為熔焊、壓焊和釬焊三大類(lèi)。錫焊屬于釬焊中的軟釬焊。(釬料熔點(diǎn)低于450℃)。習(xí)慣把釬料稱(chēng)為焊料，采用鉛錨焊料進(jìn)行焊接稱(chēng)為鉛錫焊，簡(jiǎn)稱(chēng)錫焊。施焊的零件通稱(chēng)焊件，一般情況下是指金屬零件。第二頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五4.1.1錫焊概述

錫焊，簡(jiǎn)略地說(shuō)，就是將鉛錫焊料熔入焊件的縫隙使其連接的一種焊接方法，其特征是：

(1)焊料熔點(diǎn)低干焊件。

(2)焊接時(shí)將焊件與焊料共同加熱到焊接溫度，焊料熔化而焊件不熔化。

(3)連接的形式是由熔化的焊料潤(rùn)濕焊件的焊接面產(chǎn)生冶金、化學(xué)反應(yīng)形成結(jié)合層而實(shí)現(xiàn)的。第三頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五

錫焊的使用非常方便，使其在電子裝配中獲得廣泛應(yīng)用。

(1)鉛錫焊料熔點(diǎn)低于200℃，適合半導(dǎo)體等電子材料的連接。

(2)只需筒單的加熱工具和材料即可加工，投資少。

(3)焊點(diǎn)有足夠強(qiáng)度和電氣性能。

(4)錫焊過(guò)程可逆，易于拆焊。第四頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五4.1.2錫焊機(jī)理

我們首先回憶物理學(xué)中講述的一個(gè)實(shí)驗(yàn):將一個(gè)鉛塊和金塊表面加工平整后緊緊壓在一起，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后二者“粘”到一起了，如果用力把它們分開(kāi)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)銀灰色鉛的表面有金光閃爍，而金塊的結(jié)合面上也有銀灰色鉛的蹤跡，這說(shuō)明兩塊金屬接近到一定距離時(shí)能相互“入侵”，這在金屬學(xué)上稱(chēng)為擴(kuò)散現(xiàn)象。如圖4-1。第五頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五焊料與焊件擴(kuò)散示意圖圖4-1第六頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五1、擴(kuò)散

金屬之間的擴(kuò)散不是任何情況下都會(huì)發(fā)生，而是有條件的。兩個(gè)基本條件是：

(1)距離，兩塊金屬必須接近到足夠小的距離。只有在一定小的距離內(nèi)，兩塊金屬原子間引力作用才會(huì)發(fā)生。金屬表面的氧化層或其他雜質(zhì)都會(huì)使兩塊金屬達(dá)不到這個(gè)距離。

(2)溫度，只有在一定溫度下金屬分子才具有動(dòng)能，使得擴(kuò)散得以進(jìn)行，理論上說(shuō)，到“絕對(duì)零度”時(shí)便沒(méi)有擴(kuò)散的可能。實(shí)際上在常溫下擴(kuò)散進(jìn)行是非常緩慢的。

錫焊就其本質(zhì)上說(shuō)，是焊料與焊件在其界面上的擴(kuò)散。焊件表面的清潔，焊件的加熱是達(dá)到其擴(kuò)散的基本條件。

第七頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五2、潤(rùn)濕

潤(rùn)濕是發(fā)生在固體表面和液體之間的一種物理現(xiàn)象。這種潤(rùn)濕作用是物質(zhì)所固有的一種性質(zhì)(圖4-2)。

圖4-2潤(rùn)濕角

不同的液體和固體，它們之間相互作用的附著力和液體的內(nèi)聚力是不同的，其合力就是液體在固體表面漫流的力。當(dāng)力的作用平衡時(shí)流動(dòng)也停止了，液體和固體交界處形成一定的角度，這個(gè)角稱(chēng)潤(rùn)濕角，也叫接觸角，是定量分析潤(rùn)濕現(xiàn)象的一個(gè)物理量。如圖2-2所示，θ角從0°到180°，θ角越小，潤(rùn)濕越充分。第八頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五

錫焊過(guò)程中，熔化的鉛錫焊料和焊件之間的作用，正是這種潤(rùn)濕現(xiàn)象。如果焊料能潤(rùn)濕焊件，我們則說(shuō)它們之間可以焊接，觀測(cè)潤(rùn)濕角是錫焊檢測(cè)的方法之一。潤(rùn)濕角越小，焊接質(zhì)量越好。一般質(zhì)量合格的鉛錫焊料和銅之間潤(rùn)濕角可達(dá)20°，實(shí)際應(yīng)用中一般以45°為焊接質(zhì)量的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)(圖4-3)。圖4-3焊料潤(rùn)濕角

第九頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五3、結(jié)合層

焊料潤(rùn)濕焊件的過(guò)程中，符合金屬擴(kuò)散的條件，所以焊料和焊件的界面有擴(kuò)散現(xiàn)象發(fā)生。這種擴(kuò)散的結(jié)果，使得焊料和焊件界面上形成一種新的金屬合金層，我們稱(chēng)之為結(jié)合層。(圖4-4)結(jié)合層的成分是一種既有化學(xué)作用(生成金屬化合物)，又有冶金作用的特殊層。由于結(jié)合層的作用將焊料和焊件結(jié)合成一個(gè)整體，實(shí)現(xiàn)金屬連續(xù)性。而錫焊就是靠結(jié)合層的作用實(shí)現(xiàn)連接的。

焊料與焊件擴(kuò)散示意圖圖4-4錫焊結(jié)合層示意圖第十頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五

鉛錫焊料和銅在錫焊過(guò)程中生成結(jié)合層，厚度可達(dá)1.2～10μm。由于潤(rùn)濕擴(kuò)散過(guò)程是一種復(fù)雜的金屬組織變化和物理冶金過(guò)程，結(jié)合層的厚度過(guò)薄或過(guò)厚都不能達(dá)到最好的性能。結(jié)合層小于1.2μm，實(shí)際上是一種半附著性結(jié)合，強(qiáng)度很低，而大于6μm則使組織粗化，產(chǎn)生脆性，降低強(qiáng)度。理想的結(jié)合層厚度是1.2～3.5μm，強(qiáng)度最高，導(dǎo)電性能好。

綜上所述，我們獲得關(guān)于錫焊的理性認(rèn)識(shí)：將表面清潔的焊件與焊料加熱到一定溫度，焊料熔化并潤(rùn)濕焊件表面，在其界面上發(fā)生金屬擴(kuò)散并形成結(jié)合層，從而實(shí)現(xiàn)金屑的焊接。

第十一頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五4.2錫焊工具與材料

4.2.1電烙鐵

電烙鐵是手工施焊的主要工具，選擇合適的烙鐵，合理地使用它，是保證焊接質(zhì)量的基礎(chǔ)。

1、分類(lèi)及結(jié)構(gòu)

由于用途，結(jié)構(gòu)的不同，有各式各樣的烙鐵，從加熱方式分：有直熱式、感應(yīng)式、氣體燃燒式等；從烙鐵發(fā)熱能力分：有20W，30W，……，300W等；從功能分:又有單用式、兩用式、調(diào)溫式等。最常用的還是單一焊接用的直熱式電烙鐵。它又可分為內(nèi)熱式和外熱式兩種。第十二頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五通常功率越大，烙鐵的手柄就越粗。第十三頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五

1）直熱式烙鐵

下圖所示為典型烙鐵結(jié)構(gòu)，主要由以下幾部分組成。圖4-5典型烙鐵結(jié)構(gòu)示意圖

第十四頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五(1)發(fā)熱元件，其中能量轉(zhuǎn)換部分是發(fā)熱元件，俗稱(chēng)烙鐵芯子。它是將鎳鉻電阻絲纏在云母、陶瓷等耐熱、絕緣材料上構(gòu)成的。內(nèi)熱式與外熱式主要區(qū)別在于外熱式的發(fā)熱元件在傳熱體的外部，而內(nèi)熱式的發(fā)熱元件在傳熱體的內(nèi)部，也就是烙鐵芯在內(nèi)部發(fā)熱。顯然，內(nèi)熱式能量轉(zhuǎn)換效率高。因而，同樣溫度的烙鐵內(nèi)熱式體積，重量都小于外熱式。

(2)烙鐵頭，作為熱量存儲(chǔ)和傳遞的烙鐵頭，一般用紫銅制成。在使用中，因高溫氧化和焊劑腐蝕會(huì)變成凹凸不平，需經(jīng)常清理和修整。

(3)手柄，一般用木料或膠木制成，設(shè)計(jì)不良的手柄，溫升過(guò)高會(huì)影響操作。

(4)接線柱，這是發(fā)熱元件同電源線的連接處。必須注意：一般烙鐵有三個(gè)接線柱，其中一個(gè)是接金屬外殼的，接線時(shí)應(yīng)用三芯線將外殼接保護(hù)零線。新烙鐵或換烙鐵芯時(shí)，應(yīng)判明接地端，最簡(jiǎn)單的辦法是用萬(wàn)用表測(cè)外殼與接線柱之間的電阻。顯然，如果烙鐵不熱，也可用萬(wàn)用表快速判定是否烙鐵芯損壞。第十五頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五2.電烙鐵選用

如果有條件選用恒溫烙鐵是比較理想的。對(duì)一般研制、生產(chǎn)，可根據(jù)不同施焊對(duì)象選擇不同功率的普通烙鐵，一般也可滿足需要。表2-1所提供的選擇供參考。烙鐵頭溫度的高低，可以用熱電偶或表面溫度計(jì)測(cè)量，一般可根據(jù)助焊劑發(fā)煙狀態(tài)粗略估計(jì)。如表2-2所示，溫度越低，冒煙越小，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，溫度高則反之。當(dāng)然對(duì)比的前提是在烙鐵頭蘸上等量的焊劑。實(shí)際使用時(shí)，根據(jù)情況靈活應(yīng)用。需要指出的是不要以為烙鐵功率越小，越不會(huì)燙壞元器件。用一個(gè)小功率烙鐵焊大功率三極管，因?yàn)槔予F較小，它同元件接觸后不能很快提供足夠的熱量，所以焊點(diǎn)達(dá)不到焊接溫度而不得不延長(zhǎng)烙鐵停留時(shí)間，這樣熱量將傳到整個(gè)三極管上并使管芯溫度可能達(dá)到損壞的程度。相反，用較大功率的烙鐵；則很快可使焊點(diǎn)局部達(dá)到焊接溫度而不會(huì)使整個(gè)元件承受長(zhǎng)時(shí)間高溫，因而不易損壞元器件。第十六頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五表4-1表4-2第十七頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五第十八頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五4.2.2焊料

焊料是易熔金屬，它熔點(diǎn)低于被焊金屬，在熔化時(shí)能在被焊金屬表面形成合金而將被焊金屬連接到一起。按焊料成分，有錫鉛焊料、銀焊料、鋼焊料等，在一般電子產(chǎn)品裝配中主要使用錫鉛焊料。錫鉛合金：鉛與錫熔形成合金后，具有一系列鉛和錫不具備的優(yōu)點(diǎn)：（１）熔點(diǎn)低；（２）機(jī)械強(qiáng)度高；（３）表面張力小；（４）抗氧化性好。第十九頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五4.2.3焊劑

助焊劑有三大作用：（1）除氧化膜，其實(shí)質(zhì)是助焊劑中的氯化物、酸類(lèi)同氧化物發(fā)生還原反應(yīng)，從而除去氧化膜，反應(yīng)后的生成物變成懸浮的渣，漂浮在焊料表面。（2）防止氧化，液態(tài)的焊錨及加熱的焊件金屬都容易與空氣中的氧接觸而氧化．助焊劑在熔化后，漂浮在焊料表面，形成隔離層，因而防止了焊接面的氧化。（3）減小表面張力，增加焊錫流動(dòng)性，有助于焊錫潤(rùn)濕焊件。對(duì)助焊劑要求是:

（1）熔點(diǎn)應(yīng)低于焊料。只有這樣才能發(fā)揮助焊劑作用。（2）表面張力、黏度、比重小于焊料。（3）殘?jiān)菀浊宄?。焊劑都帶有酸性，而且殘?jiān)绊懲庥^。（4）不能腐蝕母材。焊劑酸性太強(qiáng)，就會(huì)不僅除氧化層，也會(huì)腐蝕金屬，造成危害。（5）不產(chǎn)生有害氣體和刺激性氣味。第二十頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五4.3手工錫焊基本操作1、焊接操作姿勢(shì)與衛(wèi)生

電烙鐵拿法有三種:

一般烙鐵離開(kāi)鼻子的距離應(yīng)至少不小于30cm，通常以40cm時(shí)為宜

圖4-6焊烙鐵拿法第二十一頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五焊錫絲一般有兩種拿法:注意：使用電烙鐵要配置烙鐵架，一般放置在工作臺(tái)右前方，電烙鐵用后一定要穩(wěn)妥放于烙鐵架上，并注意導(dǎo)線等物不要碰烙鐵頭。圖4-7焊錫絲拿法第二十二頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五２、五步法訓(xùn)練

（1）準(zhǔn)備施焊準(zhǔn)備好焊錫絲和烙鐵。此時(shí)特別強(qiáng)調(diào)的是烙鐵頭部要保持干凈，即可以沾上焊錫(俗稱(chēng)吃錫)。（2）加熱焊件將烙鐵接觸焊接點(diǎn)，注意首先要保持烙鐵加熱焊件各部分，例如印制板上引線和焊盤(pán)都使之受熱，其次要注意讓烙鐵頭的扁平部分(較大部分)接觸熱容量較大的焊件，烙鐵頭的側(cè)面或邊緣部分接觸熱容量較小的焊件，以保持焊件均勻受熱。圖4-8五步訓(xùn)練法第二十三頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五

（3）熔化焊料當(dāng)焊件加熱到能熔化焊料的溫度后將焊絲置于焊點(diǎn)，焊料開(kāi)始熔化并潤(rùn)濕焊點(diǎn)。（4）移開(kāi)焊錫當(dāng)熔化一定量的焊錫后將焊錫絲移開(kāi)。（5）移開(kāi)烙鐵當(dāng)焊錫完全潤(rùn)濕焊點(diǎn)后移開(kāi)烙鐵，注意移開(kāi)烙鐵的方向應(yīng)該是大致45度的方向。圖4-8五步訓(xùn)練法第二十四頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五

上述過(guò)程，對(duì)一般焊點(diǎn)而言大約二、三秒鐘。對(duì)于熱容量較小的焊點(diǎn)，例如印制電路板上的小焊盤(pán)，有時(shí)用三步法概括操作方法，即可將上述步驟2、3合為一步，4、5合為一步。實(shí)際上細(xì)微區(qū)分還是五步，所以五步法有普遍性，是掌握手工烙鐵焊接的基本方法．特別是各步驟之間停留的時(shí)間，對(duì)保證焊接質(zhì)量至關(guān)重要，只有通過(guò)實(shí)踐才能逐步掌握。

第二十五頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五３、錫焊操作要領(lǐng)

焊件表面處理手工烙鐵焊接中遇到的焊件是各種各樣的電子零件和導(dǎo)線，除非在規(guī)模生產(chǎn)條件下使用“保鮮期’’內(nèi)的電子元件，一般情況下遇到的焊件往往都需要進(jìn)行表面清理工，去除焊接面上的銹跡、油污、灰塵等影響焊接質(zhì)量的雜質(zhì)。手工操作中常用機(jī)械刮磨和酒精、丙酮擦洗等簡(jiǎn)單易行的方法。

第二十六頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五預(yù)焊

預(yù)焊就是將要錫焊器件引線或?qū)Ь€的焊接部位預(yù)先用焊錫潤(rùn)濕，一般也稱(chēng)為鍍錫，上錫等。稱(chēng)預(yù)焊是準(zhǔn)確的，因?yàn)槠溥^(guò)程和機(jī)理都是錫焊的全過(guò)程一焊料潤(rùn)濕焊件表面，靠金屬的擴(kuò)散形成結(jié)合層后而使焊件表面“鍍”上一層焊錫。

圖4-9鍍錫第二十七頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五不要用過(guò)量的焊劑

適量的焊劑是必不可缺的，但不要認(rèn)為越多越好。過(guò)量的松香不僅造成焊后焊點(diǎn)周?chē)枰逑吹墓ぷ髁?，而且延長(zhǎng)加熱時(shí)間(松香溶化、揮發(fā)需要并帶走熱量)，降低工作效率：而當(dāng)加熱時(shí)間不足時(shí)又容易夾雜到焊錫中形成“夾渣”缺陷；對(duì)開(kāi)關(guān)元件的焊接，過(guò)量的焊劑容易流到觸點(diǎn)處，從而造成接觸不良。合適的焊劑量應(yīng)該是松香水僅能浸濕將要形成的焊點(diǎn)，不要讓松香水透過(guò)印刷板流到元件面或插座孔里(如IC插座)。對(duì)使用松香芯的焊絲來(lái)說(shuō)，基本不需要再涂焊劑。第二十八頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五保持烙鐵頭的清潔因?yàn)楹附訒r(shí)烙鐵頭長(zhǎng)期處于高溫狀態(tài)，又接觸焊劑等受熱分解的物質(zhì)，其表面很容易氧化而形成一層黑色雜質(zhì)，這些雜質(zhì)幾乎形成隔熱層，使烙鐵頭失去加熱作用。因此要隨時(shí)在烙鐵架上蹭去雜質(zhì)。用一塊濕布或濕海綿隨時(shí)擦烙鐵頭，也是常用的方法。第二十九頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五加熱要靠焊錫橋

非流水線作業(yè)中，一次焊接的焊點(diǎn)形狀是多種多樣的，我們不可能不斷換烙鐵頭。要提高烙鐵頭加熱的效率，需要形成熱量傳遞的焊錫橋。所謂焊錫橋，就是靠烙鐵上保留少量焊錫作為加熱時(shí)烙鐵頭與焊件之間傳熱的橋梁。顯然由于金屬液的導(dǎo)熱效率遠(yuǎn)高于空氣，而使焊件很快被加熱到焊接溫度。應(yīng)注意作為焊錫橋的錫保留量不可過(guò)多。第三十頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五焊錫量要合適

過(guò)量的焊錫不但毫無(wú)必要地消耗了較貴的錫，而且增加了焊接時(shí)間，相應(yīng)降低了工作速度。更為嚴(yán)重的是在高密度的電路中，過(guò)量的錫很容易造成不易覺(jué)察的短路。但是焊錫過(guò)少不能形成牢固的結(jié)合，降低焊點(diǎn)強(qiáng)度，特別是在板上焊導(dǎo)線時(shí)，焊錫不足往往造成導(dǎo)線脫落。圖4-10焊點(diǎn)第三十一頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五焊件要固定

在焊錫凝固之前不要使焊件移動(dòng)或振動(dòng)，特別是用鑷子