焊接工藝技術(shù)(2學(xué)時)

焊接工藝技術(shù)電工電子實(shí)驗(yàn)中心郭云玲教學(xué)目標(biāo)：1.掌握焊接工藝的操作技巧及測試要求；2.熟練掌握并正確使用電烙鐵；3.熟練掌握電子元件的安裝及焊接工藝.4.了解SMT工藝技術(shù)能力目標(biāo)：1.能正確使用電烙鐵焊接出合格的工藝品及印刷

電路板套件；2.要求焊點(diǎn)光滑無毛刺，機(jī)械強(qiáng)度好；3.掌握電子元件的安裝及焊接要求.4.合理設(shè)計(jì)制作印制電路板1.1、焊接技術(shù)

焊接是制造電子產(chǎn)品的重要環(huán)節(jié)之一。它是利用加熱或加壓，或兩者并用來加速工件金屬原子間的擴(kuò)散，依靠原子間的內(nèi)聚力，在工件金屬連接處形成牢固的合金層，從而將工件金屬永久地結(jié)合在一起。它是連接各電子元器件及導(dǎo)線的主要手段.

本節(jié)課主要介紹錫焊技術(shù)。1、電子設(shè)備制作工藝1）、焊接材料

凡是用來熔合兩種或兩種以上的金屬面，使之成為一個整體的金屬或合金都叫焊料。焊料是一種易熔金屬，它的熔點(diǎn)低于被焊金屬。它能使元器件引線與印制電路板的連接點(diǎn)連接在一起。

1.1.1、焊接材料和工具

錫（Sn）是一種質(zhì)地柔軟、延展性大的銀白色金屬，熔點(diǎn)為232℃，在常溫下化學(xué)性能穩(wěn)定，不易氧化，不失金屬光澤，抗大氣腐蝕能力強(qiáng)。

鉛（Pb

）是一種較軟的淺青白色金屬，熔點(diǎn)為327℃，高純度的鉛耐大氣腐蝕能力強(qiáng)，化學(xué)穩(wěn)定性好，但對人體有害。

焊錫按含錫量的多少可分為15種，按含錫量和雜質(zhì)的化學(xué)成分分為S、A、B三個等級。手工焊接常用絲狀焊錫。

錫中加入一定比例的鉛和少量其它金屬可制成熔點(diǎn)低、流動性好、對元件和導(dǎo)線的附著力強(qiáng)、機(jī)械強(qiáng)度高、導(dǎo)電性好、不易氧化、抗腐蝕性好、焊點(diǎn)光亮美觀的焊料，一般稱焊錫。

在一般電子產(chǎn)品的裝配焊接中，主要使用這種鉛錫焊料2）焊劑：分為助焊劑和阻焊劑兩種

（1）助焊劑

助焊劑就是用于清除氧化膜、保證焊錫潤濕的一種化學(xué)溶劑。助焊劑是一種促進(jìn)焊接的化學(xué)物質(zhì)。在錫焊中，它是一種不可缺少的輔助材料。

助焊劑一般可分為無機(jī)助焊劑、有機(jī)助焊劑和樹脂助焊劑。

常用助焊劑-----松香。

防止被焊母材的再氧化

母材在焊接過程中需要加熱，高溫時金屬表面會加速氧化，因此液態(tài)助焊劑覆蓋在母材和焊料的表面，可防止它們氧化。助焊劑的作用溶解被焊母材表面的氧化膜

在大氣中，被焊母材表面總是被氧化膜覆蓋著，其厚度大約為2×10-9～2×10-8m。在焊接時，氧化膜必然會阻止焊料對母材的潤濕，焊接就不能正常進(jìn)行，因此必須在母材表面涂敷助焊劑，使母材表面的氧化物還原，從而達(dá)到消除氧化膜的目的。

使用焊劑時，必須根據(jù)被焊件的面積大小和表面狀態(tài)適量施用，用量過小則影響焊接質(zhì)量，用量過多，焊劑殘?jiān)鼘g元件或使電路板絕緣性能變差。降低熔融焊料的表面張力

熔融焊料表面具有一定的張力，就像雨水落在荷葉上，由于液體的表面張力會立即聚結(jié)成圓珠狀的水滴。熔融焊料的表面張力會阻止其向母材表面漫流，影響潤濕的正常進(jìn)行。當(dāng)助焊劑覆蓋在熔融焊料的表面時，可降低液態(tài)焊料的表面張力，使?jié)櫇裥阅苊黠@得到提高。

（2）阻焊劑

阻焊劑是一種耐高溫的涂料,限制焊料只在需要的焊點(diǎn)上進(jìn)行焊接，把不需要焊接的印制電路板的板面部分覆蓋起來，保護(hù)面板使其在焊接時受到的熱沖擊小，不易起泡，同時還起到防止橋接、拉尖、短路、虛焊等情況。我們常見的有印制電路板上的綠色涂層即為阻焊劑。

1）手工焊接工具---電烙鐵

手工焊接主要使用電烙鐵作為焊接工具。最常用的是單一焊接使用的直熱式電烙鐵，它又可以分為內(nèi)熱式和外熱式兩種。2）輔助工具

如鑷子、鉗子、剪刀、剝線鉗、吸錫器等。1.2、焊接工具1.3焊接的分類1.3.1錫焊錫焊是采用錫鉛焊料進(jìn)行的焊接，是錫鉛焊的簡稱。錫焊方法簡便，整修焊點(diǎn)，拆換元器件，重新焊接都較容易，且使用工具簡單（電烙鐵）。而且它的成本低，易實(shí)現(xiàn)自動化。是在電子裝配中使用最早，適用范圍最廣的一種焊接方法。1.3.2錫焊的機(jī)理和工藝要素1.3.3錫焊的工藝要素

為了提高焊接質(zhì)量，必須注意掌握錫焊的條件。被焊件必須具備可焊性。被焊金屬表面應(yīng)保持清潔。使用合適的助焊劑。具有適當(dāng)?shù)暮附訙囟取＞哂泻线m的焊接時間。2、常用手工焊接的工具

圖1-2內(nèi)熱式電烙鐵圖1-3外熱式電烙鐵圖1-4吸錫器2.1.烙鐵簡介

電烙鐵是手工焊接的基本工具，是根據(jù)電流通過發(fā)熱元件產(chǎn)生熱量的原理而制成的。常用的電烙鐵有外熱式、內(nèi)熱式、恒溫式、感應(yīng)式等幾種。另外還有吸錫烙鐵、半自動送料電烙鐵、超聲波烙鐵、充電烙鐵等.下面介紹幾種常用電烙鐵的構(gòu)造及特點(diǎn)。常用電烙鐵的構(gòu)造及特點(diǎn)外熱式電烙鐵內(nèi)熱式電烙鐵恒溫電烙鐵感應(yīng)式烙鐵其他烙鐵&吸錫電烙鐵:將活塞式吸錫器與電烙鐵溶于一體的拆焊工具。&汽焊烙鐵:一種用液化氣、甲烷等可燃?xì)怏w燃燒加熱烙鐵頭的烙鐵。&儲能式烙鐵:

適應(yīng)集成電路，特別是對電荷敏感的MOS電路的焊接工具。&碳弧烙鐵；用蓄電池供電&超聲波烙鐵；可除去焊件氧化膜&自動烙鐵:具有自動送進(jìn)焊錫裝置。2.2電烙鐵的選擇

選用電烙鐵一般遵循以下原則：①烙鐵頭的形狀要適應(yīng)被焊件物面要求和產(chǎn)品裝配密度。②烙鐵頭的頂端溫度要與焊料的熔點(diǎn)相適應(yīng)。③電烙鐵熱容量要恰當(dāng)。2.3選擇電烙鐵的功率原則：①焊接集成電路，晶體管及其它受熱易損件的元器件時，考慮選用20W內(nèi)熱式或25W外熱式電烙鐵。②焊接較粗導(dǎo)線及同軸電纜時，考慮選用50W內(nèi)熱式或45－75W外熱式電烙鐵。③焊接較大元器件時，如金屬底盤接地焊片，應(yīng)選100W以上的電烙鐵。2.4電烙鐵使用：

手握鉻鐵的姿勢掌握正確的操作姿勢，可以保證操作者的身心健康，減輕勞動傷害。為減少焊劑加熱時揮發(fā)出的化學(xué)物質(zhì)對人的危害，減少有害氣體的吸入量，一般情況下，烙鐵到鼻子的距離應(yīng)該不少于20cm，通常以30cm為宜。握電烙鐵的手法示意

電烙鐵有三種握法：焊錫絲的拿法

焊錫絲一般有兩種拿法。2.4電烙鐵的使用與保養(yǎng)(1)電烙鐵的電源線最好選用纖維編織花線或橡皮軟線，這兩種線不易被燙壞。(2)使用前，先用萬用表測量一下電烙鐵插頭兩端是否短路或開路，正常時20W內(nèi)熱式電烙鐵阻值約為2.4kQ左右(烙鐵芯的電阻值)。再測量插頭與外殼是否漏電或短路，正常時阻值應(yīng)為無窮大。(3)新烙鐵刃口表面鍍有一層鉻，不易沾錫。使用前先用鏗刀或砂紙將鍍鉻層去掉,通電加熱后涂上少許焊劑，待烙鐵頭上的焊劑冒煙時，即上焊錫，使烙鐵頭的刃口鍍上一層錫，這時電烙鐵就可以使用了。(4)在使用間歇中，電烙鐵應(yīng)擱在金屬的烙鐵架上，這樣既保證安全，又可適當(dāng)散熱，避免烙鐵頭“燒死”。對已“燒死”的烙鐵頭，應(yīng)按新烙鐵的要求重新上錫。

(5)烙鐵頭使用較長時間后會出現(xiàn)凹槽或豁口，應(yīng)及時用銼刀修整，否則會影響焊點(diǎn)質(zhì)量。對經(jīng)多次修整已較短的烙鐵頭，應(yīng)及時調(diào)換，否則會使烙鐵頭溫度過高。(6)在使用過程中，電烙鐵應(yīng)避免敲打碰跌，因?yàn)樵诟邷貢r的振動，最易使烙鐵芯損壞。

3焊點(diǎn)的質(zhì)量要求1）電氣性能良好2）具有一定的機(jī)械強(qiáng)度3）焊點(diǎn)上的焊料要適量4）焊點(diǎn)表面應(yīng)光亮且均勻5）焊點(diǎn)不應(yīng)有毛刺、空隙6）焊點(diǎn)表面必須清潔4、手工焊接技術(shù)4.1焊接前的準(zhǔn)備—鍍錫

4.2手工烙鐵焊接的基本技能

錫焊五步操作法

5.3．基本操作步驟

掌握好電烙鐵的溫度和焊接時間，選擇恰當(dāng)?shù)睦予F頭和焊點(diǎn)的接觸位置，才可能得到良好的焊點(diǎn)。正確的手工焊接操作過程可以分成五個步驟，如圖所示。步驟一：準(zhǔn)備施焊（圖(a)）步驟二：加熱焊件（圖(b)）步驟三：送入焊絲（圖(c)）步驟四：移開焊絲（圖(d)）步驟五：移開烙鐵（圖(e)）

錫焊五步操作法4.4錫焊三步操作法

對于熱容量小的焊件，例如印制板上較細(xì)導(dǎo)線的連接，可以簡化為三步操作。①準(zhǔn)備：②加熱與送絲：。③去絲移烙鐵：4.5造成焊接質(zhì)量不高的常見原因:焊錫用量過多,形成焊點(diǎn)的錫堆積；焊錫過少,不足以包裹焊點(diǎn)；夾松香焊接,焊錫與元器件或印刷板之間夾雜著一層松香,造成電連接不良；焊錫連橋；焊劑過量,焊點(diǎn)明圍松香殘?jiān)芏?；焊點(diǎn)表面的焊錫形成尖銳的突尖；在焊錫凝固之前不能動4.6手工焊接的操作要領(lǐng)

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。保持烙鐵頭的清潔靠增加接觸面積來加快傳熱加熱要靠焊錫橋烙鐵撤離有講究如圖所示為不同方向撤離烙鐵對焊點(diǎn)錫量的影響。4.7焊點(diǎn)質(zhì)量及檢查

對焊點(diǎn)的質(zhì)量要求，應(yīng)該包括電氣接觸良好、機(jī)械結(jié)合牢固和美觀三個方面。保證焊點(diǎn)質(zhì)量最重要的一點(diǎn)，就是必須避免虛焊。

可靠的電氣連接足夠的機(jī)械強(qiáng)度光潔整齊的外觀4.7.1對焊點(diǎn)的要求

4.7.2．典型焊點(diǎn)的形成及其外觀

在單面和雙面（多層）印制電路板上，焊點(diǎn)的形成是有區(qū)別的：見圖，在單面板上，焊點(diǎn)僅形成在焊接面的焊盤上方；但在雙面板或多層板上，熔融的焊料不僅浸潤焊盤上方，還由于毛細(xì)作用，滲透到金屬化孔內(nèi)，焊點(diǎn)形成的區(qū)域包括焊接面的焊盤上方、金屬化孔內(nèi)和元件面上的部分焊盤，如圖所示。典型焊點(diǎn)的外觀焊點(diǎn)的形成5、拆焊與重焊5.1.拆焊技術(shù)引腳較少的元件的拆法多焊點(diǎn)元件且元件引腳較硬拆法

采用吸錫器或吸錫烙鐵逐個將焊點(diǎn)上焊錫吸掉后，再將元件拉出。

用吸錫材料將焊點(diǎn)上的錫吸掉。

采用專用工具，一次將所有焊點(diǎn)加熱熔化，取下焊件。5.2.重焊技術(shù)

重焊電路板上元件。首先將元件孔疏通，再根據(jù)孔距用鑷子彎好元件引腳，然后插入元件進(jìn)行焊接。

連接線焊接。首先將連線上錫，再將被焊連線焊端固定（可鉤、絞），然后焊接。6、焊接中應(yīng)注意的幾個環(huán)節(jié)

印刷線路板或鉚釘板上的焊盤及元件引線上氧化層的刮除。焊盤及元件引線表面的及時上錫。選用合適的方法進(jìn)行焊接，一般初學(xué)者用帶錫焊接法。焊接時如怕燙，可用鑷子、尖嘴鉗夾住元件的引線或用布墊在元件上進(jìn)行焊接。焊接時在焊點(diǎn)上焊錫未凝固以前不得搖動元件的引線，以免造成虛焊或假焊。焊點(diǎn)形成后烙鐵頭應(yīng)從板子斜上45度離去。電烙鐵在長期使用過程中，由于溫度過高，和焊劑的腐蝕作用會造成烙鐵頭燒死，出現(xiàn)沾不上錫的現(xiàn)象，此時需對刀口重新整形和上錫。電烙鐵使用時應(yīng)防止機(jī)械撞擊，不用時應(yīng)切斷電源以延長烙鐵壽命。7.1元器件裝配工藝

1)、元器件的引線成型及插裝根據(jù)元器件的尺寸及其在印刷電路板上的安裝位置，決定元器件的引線成型和插裝方法。元器件的插裝方法一般有臥式插裝法、立式插裝法和粘貼法(如圖1-10所示)

圖1-10元器件插裝方法

7、印制電路板的焊接裝配工藝元件安裝-引腳成型-彎曲

2)．印刷電路板上的焊接前檢查3)．元器件引線及導(dǎo)線端頭的焊前加工4)．印制導(dǎo)線的修復(fù)1)、印制電路板的設(shè)計(jì)方法(1)確定元器件在電路板上的最佳位置。(2)元器件應(yīng)安裝在電路板的同一面上。(3)焊點(diǎn)之間的距離應(yīng)根據(jù)器件的大小確定。(4)布線時應(yīng)考慮盡可能減小電磁干擾和發(fā)熱器件的影響，要兼顧調(diào)試、檢測和維修的方便，保證使用可靠。印刷電路板的四周要留出5mm以上的邊框和固定用的螺孔等。

2)、印制電路板的制作方法

(1)選擇敷銅板，清潔板面

(2)復(fù)印印制電路

(3)備漆、描板

(4)制腐蝕溶液，腐蝕電路板（5）鉆孔、涂焊劑

7.2、印制電路板的制作

在制作印制電路板時，應(yīng)該考慮到不同元器件的合理布局(1)整機(jī)結(jié)構(gòu)的布局原則

①互有影響或產(chǎn)生干擾的元器件，應(yīng)盡可能分開或屏蔽。②發(fā)熱部件應(yīng)當(dāng)安置在靠近外殼或裝置的后部，并在外殼上開鑿?fù)L(fēng)孔以利于散熱。③電路板的裝接方式和元器件的位置要便于整機(jī)調(diào)試、測量和檢修。④元器件的布置還應(yīng)注意整個裝置的重心平衡和穩(wěn)定。

(2)整機(jī)的布線與接地問題①布線的原則

a按電路圖的走向順序排列各級電路，盡量縮短接線。

b集成電路外接元器件盡可能安排在對應(yīng)管腳附近

c在實(shí)驗(yàn)箱面包板上連線盡量做到橫平、豎直，緊貼面包板。3)、電子裝置中元器件布局(2)整機(jī)的布線與接地問題

接地可分為兩種：一是安全接地；另一種是工作接地。

當(dāng)模擬電路和數(shù)字電路組成模—數(shù)混合電子系統(tǒng)時，通常要將“模擬地”和“數(shù)字地’隔離出來，以確保整個系統(tǒng)的正常工作。

一般情況下，為合理接地需要注意如下幾點(diǎn)：

（a）電路盡可能一點(diǎn)接地，以避免地電流干擾和寄生反饋。

（b）輸出級和輸入級不要共用一條地線。

（c）輸入信號的“地”應(yīng)就近在輸入級放大器的地端，不要和其他地方的地線公用。

（d）各種高頻和低頻去耦電容的地端，應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離輸入級的接地點(diǎn)，可靠近高電位的接地端。

例如：多級放大電路正確的接法有兩種，如圖所示圖1-11(a)為串聯(lián)接地，電路連線比較簡單，但因存在地線電阻，所以這種接法抑制干擾能力較差。圖(b)為并聯(lián)接地，比前一種接法更為合理，只是引線加長了，電感效應(yīng)較強(qiáng)，容易影響高頻特性。這兩種電路接地法使輸入回路沒有了干擾信號，是它們共同的優(yōu)點(diǎn)。

(a)串聯(lián)接地(b)并聯(lián)接地

圖1-11正確接地方法示例

多級放大電路正確的接法

表面安裝技術(shù)（SMT）是目前先進(jìn)電子制造技術(shù)的重要組成部分。1)、SMT元器件①無源元件SMC:SMC包括片狀電阻器、電容器、電感器、濾波器和陶瓷振蕩器等。圖1-12SMC的基本外形②有源元件SMD:SMD有分立元件和集成器件。分立元器件如二極管、三極管、場效應(yīng)管，也有由兩、三只三極管、二極管組成的簡單復(fù)合電路。集成電路器件包括各種數(shù)字和模擬電路的集成器件。7.3、表面安裝技術(shù)概述

圖(a)表面安裝。圖(b)雙面混合安裝。圖(c)兩面分別安裝。

SMT電路板安裝方案圖1-15三種SMT安裝結(jié)構(gòu)示意圖2)、SMT裝配焊接技術(shù)元器件安裝—大功率支撐孔-焊料-主面-焊盤區(qū)覆蓋支撐孔-焊接-輔面-引腳和內(nèi)壁支撐孔-焊料-輔面-焊盤區(qū)覆蓋支撐孔-導(dǎo)線/引腳伸出電氣間隙檢查放大倍數(shù)（焊盤寬度）電阻器焊接

按圖將電阻器準(zhǔn)確裝人規(guī)定位置。要求標(biāo)記向上，字向一致。裝完同一種規(guī)格后再裝另一種規(guī)格，盡量使電阻器的高低一致。焊完后將露在印制電路板表面多余引腳齊根剪去。電容器焊接將電容器按圖裝入規(guī)定位置，并注意有極性電容器其“＋”與“－”極不能接錯，電容器上的標(biāo)記方向要易看可見。先裝玻璃釉電容器、有機(jī)介質(zhì)電容器、瓷介電容器，最后裝電解電容器。8、印刷電路板焊接二極管的焊接二極管焊接要注意以下幾點(diǎn)：第一，注意陽極陰極的極性，不能裝錯；第二，型號標(biāo)記要易看可見；第三，焊接立式二極管時，對最短引線焊接時間不能超過2S。三極管焊接注意e、b、c三引線位置插接正確；焊接時間盡可能短，焊接時用鑷子夾住引線腳，以利散熱。焊接大功率三極管時，若需加裝散熱片，應(yīng)將接觸面平整、打磨光滑后再緊固，若要求加墊絕緣薄膜時，切勿忘記加薄膜。管腳與電路板上需連接時，要用塑料導(dǎo)線。集成電路焊接首先按圖紙要求，檢查型號、引腳位置是否符合要求。焊接時先焊邊沿的二只引腳，以使其定位，然后再從左到右自上而下逐個焊接。

對于電容器、二極管、三極管露在印制電路板面上多余引腳均需齊根剪去。焊接順序

元器件裝焊順序依次為：電阻器、電容器、二極管、三極管、集成電路、大功率管，其它元器件為先小后大。MOSFET焊接時必須非常小心。焊接器件時應(yīng)該注意：①引線如果采用鍍金處理或已經(jīng)鍍錫的，可以直接焊接。②對于CMOS電路，如果事先已將各引線短路，焊前不要拿掉短路線，電烙鐵最好采取防靜電措施。③在保證浸潤的前提下，焊接時間一般不要超過2秒鐘。④保證電烙鐵良好接地。必要時，還要采取人體接地的措施（佩戴防靜電腕帶、穿防靜電工作鞋等）。⑤使用低熔點(diǎn)的焊料，熔點(diǎn)一般不要高于180℃。⑥工作臺上如果鋪有橡膠、塑料等易于積累靜電的材料，則器件及印制板等不宜放在臺面上，以免靜電損傷。工作臺最好鋪上防靜電膠墊。⑦使用電烙鐵，內(nèi)熱式的功率不超過20W，外熱式的功率不超過30W，且烙鐵頭應(yīng)該尖一些，防止焊接時碰到相鄰端點(diǎn)。⑧集成電路若不使用插座而直接焊到印制板上，安全焊接的順序是：地端→輸出端→電源端→輸入端。MOSFET及集成電路的焊接

9、SMT工藝簡介

（1）波峰焊方式焊盤膠翻轉(zhuǎn)錫波(2)再流焊（reflow)方式典型工藝可貼裝各種SMD焊盤焊膏導(dǎo)電膠連接（conductiveadhesive）工藝簡單環(huán)保性能適中可靠性價格局限性焊接粘接綠色制造的探索10、實(shí)習(xí)任務(wù)

焊接工藝品：

穩(wěn)壓電源的制作音響電路數(shù)字萬用表或收音機(jī)制作

實(shí)習(xí)報(bào)告的書寫要求10.1、焊接工藝品材料：1---1.5米的漆包線一根，電烙鐵及烙鐵架各一個（兩人一

組），焊錫絲一根。要求：每人制作一個立體的，造型美觀，焊點(diǎn)至少25個的工藝品。

先提出設(shè)計(jì)方案,畫出立體結(jié)構(gòu)圖,根據(jù)計(jì)算尺寸裁減,然后再進(jìn)行焊接制作。10.2、穩(wěn)壓電源的制作材料：

整流二極管4只，100微法、0.3