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1、焊接原理
目前电子元器件的焊接主要采用锡焊技术。锡焊技术采用以锡为主的锡合金材料作焊料,在一定温度下焊锡熔化,金属焊件与锡原子之间相互吸引、扩散、结合,形成浸润的结合层。外表看来印刷板铜铂及元器件引线都是很光滑的,实际上它们的表面都有很多微小的凹凸间隙,熔流态的锡焊料借助于毛细管吸力沿焊件表面扩散,形成焊料与焊件的浸润,把元器件与印刷板牢固地粘合在一起,而且具有良好的导电性能。
锡焊接的条件是:焊件表面应是清洁的,油垢、锈斑都会影响焊接;能被锡焊料润湿的金属才具有可焊性,对黄铜等表面易于生成氧化膜的材料,可以借助于助焊剂,先对焊件表面进行镀锡浸润后,再行焊接;要有适当的加热温度,使焊锡料具有一定的流动性,才可以达到焊牢的目的,但温度也不可过高,过高时容易形成氧化膜而影响焊接质量。
1.1、电烙铁的种类 :
1.1.1、外热式电烙铁
由烙铁头、烙铁芯、外壳、木柄、电源引线、插头等部分组成。由于烙铁头安装在烙铁芯里面,故称为外热式电烙铁。
烙铁芯是电烙铁的关键部件,它是将电热丝平行地绕制在一根空心瓷管上构成,中间的云母片绝缘,并引出两根导线与 220V 交流电源连接。外热式电烙铁的规格很多,常用的有 25W,45W,75W,100W 等,功率越大烙铁头的温度也就越高。烙铁芯的功率规格不同, 其内阻也不同。 25W 烙铁的阻值约为 2k Ω, 45W 烙铁的阻值约为 1 k Ω, 75W 烙铁的阻值约为 0.6 k Ω, 100W 烙铁的阻值约为 0.5 k Ω。烙铁头是用紫铜材料制成的,它的作用是储存热量和传导热量,它的温度必须比被焊接的温度高很多。烙铁的温度与烙铁头的体积、形状、长短等都有一定的关系。当烙铁头的体积比较大时,则保持时间就长些。另外,为适应不同焊接物的要求,烙铁头的形状有所不同,常见的有锥形、凿形、圆斜面形等等。
1.1.2、内热式电烙铁
由手柄、连接杆、弹簧夹、烙铁芯、烙铁头组成。由于烙铁芯安装在烙
铁头里面,因而发热快,热利用率高,因此,称为内热式电烙铁。内热
式电烙铁的常用规格为 20W,25W,35W,50W等几种。由于它的热
效率高, 20W 内热式电烙铁就相当于 40W 左右的外热式电烙铁。内
热式电烙铁的后端是空心的,用于套接在连接杆上,并且用弹簧夹固定,
当需要更换烙铁头时,必须先将弹簧夹退出,同时用钳子夹住烙铁头的
前端,慢慢地拔出,切记不能用力过猛,以免损坏连接杆。内热式电烙
铁的烙铁芯是用比较细的镍铬电阻丝绕在瓷管上制成的,其电阻约为2.5k Ω( 20W ),烙铁的温度一般可达 350OC 左右。 由于内热式电烙铁有升温快、重量轻、耗电省、体积小、热效率高的特点,因而得到了普通的应用。
1.1.3、恒温电烙铁
由于恒温电烙铁头内,装有带磁铁式的温度控制器,控制通电时间而实
现温控,即给电烙铁通电时,烙铁的温度上升,当达到预定的温度时,
因强磁体传感器达到了居里点而磁性消失,从而使磁芯触点断开,这时
便停止向电烙铁供电;当温度低于强磁体传感器的居里点时,强磁体便
恢复磁性,并吸动磁芯开关中的永久磁铁,使控制开关的触点接通,继
续向电烙铁供电。如此循环往复,便达到了控制温度的目的。
1.1.4、吸锡电烙铁
吸锡电烙铁是将活塞式吸锡器与电烙铁溶为一体的拆焊工具。它具有使
用方便、灵活、适用范围宽等特点。这种吸锡电烙铁的不足之处是每次
只能对一个焊点进行拆焊。
1.2、电烙铁的选用
电烙铁的种类及规格有很多种,而且被焊工件的大小又有所不同,因而合理地选用电烙铁的功率及种类,对提高焊接质量和效率有直接的关系。
选用电烙铁时,可以从以下几个方面进行考虑:
1.2.1、焊接集成电路、晶体管及受热易损元器件时,应选用 20W 内热式或 25W
的外热式电烙铁。
1.2.2、焊接导线及同轴电缆时,应先用 45W~75W 外热式电烙铁,或 50W 内
热式电烙铁。
1.2.3、焊接较大的元器件时,如行输出变压器的引线脚、大电解电容器的引线
脚,金属底盘接地焊片等,应选用 100W 以上的电烙铁。
1.3、焊锡与焊剂
焊锡是焊接的主要用料。焊接电子元器件的焊锡实际上是一种锡铅合金,
不同的锡铅比例焊锡的熔点温度不同,一般为180~230 ℃。手工焊接中最
适合使用的是管状焊锡丝,焊锡丝中间夹有优质松香与活化剂,使用起来异
常方便。管状焊锡丝有0.5、0.8、1.0、1.5…等多种规格,可以方便地选用。
焊剂又称助焊剂,是一种在受热后能对施焊金属表面起清洁及保护作用的
材料。空气中的金属表面很容易生成氧化膜,这种氧化膜能阻止焊锡对焊接
金属的浸润作用。适当地使用助焊剂可以去除氧化膜,使焊接质量更可靠,
焊点表面更光滑、圆润。
焊剂有无机系列、有机系列和松香系列三种,其中无机焊剂活性最强,但对
金属有强腐蚀作用,电子元器件的焊接中不允许使用。有机焊剂(例如盐酸
二乙胶)活性次之,也有轻度腐蚀性。应用最广泛的是松香助焊剂。将松香
熔于酒精(1:3)形成"松香水焊接时在焊点处蘸以少量松香水,就可以达
到良好的助焊效果。用量过多或多次焊接,形成黑膜时,松香已失去助焊作
用,需清理干净后再行焊接。对于用松香焊剂难于焊接的金属元器件,可以
添加4%左右的盐酸二乙胶或三乙醇胶(6%)。至于市场上销售的各种助焊
剂,
一定要了解其成分和对元器件的腐蚀作用后,再行使用。切勿盲目使用,以
致日后造成对元器件的腐蚀,其后患无穷.
2、电烙铁的使用
2.1、电烙铁的握法,有三种:
2.1.1、反握法:此法适用于大功率电烙铁,就是用五指把电烙铁的柄握在掌内。
捍接散热量较大的被焊件。
2.1.2、正握法:此法使用的电烙铁也比较大,且多为弯形烙铁头。
2.1.3、握笔法:此法适用于小功率的电烙铁,焊接散热量小的被焊件,如焊接电子元件等。
2.2、电烙铁的使用要求:
2.2.1、新烙铁在使用前的处理一把新烙铁不能拿来就用,必须先对烙铁头进行
处理后才能正常使用,就是说在使用前先给烙铁头镀上一层焊锡。
2.2.2、具体的方法是:首先用锉刀把烙铁头按需要锉成一定的形状,然后接上
电源,当烙铁头温度升至能熔锡时,将锡丝涂在烙铁头上即可。(使烙铁头的刃面及其周围就要产生一层氧化层,这样便产生“吃锡”困难的现象,此时可锉去氧化层,重新镀上焊锡。)
2.2.3、烙铁头长度的调整(特殊情况):焊接集成电路与晶体管时,烙铁头的温度就不能太高,且时间不能过长,此时便可将烙铁头插在烙铁芯上的长度进行适当地调整,进而控制烙铁头的温度。
2.2.4、烙铁头有直头和弯头两种(见附件1),当采用握笔法时,直烙铁头的电
烙铁使用起来比较灵活。适合在元器件较多的电路中进行焊接。弯烙铁头
的电烙铁用在正握法比较合适,多用于线路板垂直桌面情况下的焊接。
2.3、电烙铁的维护:
2.3.1、电烙铁不易长时间通电而不使用,因为这样容易使电烙铁芯加速氧化而烧断,同时将使烙铁头因长时间加热而氧化,甚至被烧“死”不再“吃锡”。
2.3.2、电烙铁的维修(电烙铁不热的情况,坏了或芯断了)更换烙铁芯时要注意引线不要接错,因为电烙铁有三个接线柱,而其中一个是接地的,另外两个是接烙铁芯两根引线的(这两个接线柱通过电源线,直接与220V 交流电源相接)。如果将 220V 交流电源线错接到接地线的接线柱上,则电烙铁外壳就要带电,被焊件也要带电,这样就会发生触电事故。
2.3.3、电烙铁在焊接完后,烙铁应放在烙铁架上。应轻拿轻放,决不要将烙铁上的锡乱甩,以免甩到电子产品上造成损坏或身体上烫伤等。
3、焊接工艺:
3.1、贴片式元件焊接方法:在焊接之前先在焊盘上涂上助焊剂,用烙铁处理一
遍,以免焊盘镀锡不良或被氧化,造成不好焊,芯片则一般不需处理。
3.1.1、QFP芯片焊接:用镊子小心地将QFP芯片放到PCB板上,注意不要
损坏引脚。使其与焊盘对齐,要保证芯片的放置方向正确。把烙铁的温
度调到300多摄氏度,将烙铁头尖 沾上少量的焊锡,用工具向下按住
已对准位置的芯片,在两个对角位置的引脚上加少量的焊锡,仍然向下
按住芯片,焊接两个对角位置上的引脚,使芯片固定而不能移动。在焊
完对角后重新检查芯片的位置是否对准。如有必要可进行调整或拆除并
重新在PCB板上对准位置。
开始焊接所有的引脚时,应在烙铁尖上加上焊锡,将所有的引脚涂上焊
锡使引脚保持湿润。用烙铁尖接触芯片每个引脚的末端,直到看见焊锡
流入引脚。在焊接时要保持烙铁尖与被焊引脚并行,防止因焊锡过量发
生搭接。
焊完所有的引脚后,用助焊剂浸湿所有引脚以便清洗焊锡。在需要的地
方吸掉多余的焊锡,以消除任何可能的短路和搭接。最后用镊子检查是
否有虚焊,检查完成后,从电路板上清除助焊剂,将硬毛刷浸上酒精沿
引脚方向仔细擦拭,直到焊剂消失为止。
3.1.2、贴片阻容元件则相对容易焊一些,可以先在一个焊点上点上锡,然后放上
元件的一头,用镊子夹住元件,焊上一头之后,再看看是否放正了;如果
已放正,就再焊上另外一头。如果管脚很细在第2步时可以先对芯片管
脚加锡,然后用镊子夹好芯,在桌边轻磕,墩除多余焊锡,第3步电烙
铁不用上锡,用烙铁直接焊接。当我们完成一块电路板的焊接工作后,
就要对电路板上的焊点质量的检查,修理,补焊。
3.2、标准的焊点
3.2.1、焊点成内弧形(圆锥形)。
3.2.2、焊点整体要、光滑、无针孔、无松香渍。
3.2.3、如果有引线,引脚,它们的露出引脚长度要在1-1.2MM之间。
3.2.4、零件脚外形可见锡的流散性好。
3.2.5、焊锡将整个上锡位置及零件脚包围。
3.3、直插引脚式元件焊接方法:
接触位置:烙铁头应同时接触到相互连接的2个被焊接件(如焊脚与焊
盘),烙铁一般倾斜30-45度,应避免只与其中一个被焊接件接触。当两
个被焊接元件受热面积相差悬殊时,应适当调整烙铁倾斜角度,使烙铁与
焊接面积大的被焊接元件倾斜角减小,使焊接面积较大的被焊件与烙铁的
接触面积增大,热传导能力加强。如LCD拉焊时倾斜角在30度左右,焊
接麦克风、马达、喇叭等倾斜角可在40度左右。两个被焊件能在相同
间里达到相同的温度,被视为加热理想状态。
接触压力:烙铁头与被焊件接触时应略施压力,热传导强弱与施加压力大
小成正比,但以对被焊件表面不造成损伤为原则。
3.3.1、电阻器焊接
按图将电阻器准确装人规定位置。要求标记向上,字向一致。装完同一种规格后再装另一种规格,尽量使电阻器的高低一致。焊完后将露在印制电路板表面多余引脚齐根剪去
3.3.2、电容器焊接
将电容器按图装人规定位置,并注意有极性电容器其 “ + ” 与 “ - ” 极
不能接错,电容器上的标记方向要易看可见。先装玻璃釉电容器、有机介
质电容器、瓷介电容器,最后装电解电容器。
3.3.3、二极管的焊接
二极管焊接要注意以下几点:第一,注意阳极阴极的极性,不能装错;第二,型号标记要易看可见;第三,焊接立式二极管时,对最短引线焊接时间不能超过2S。
3.3.4、三极管焊接
注意 e 、 b 、 c 三引线位置插接正确;焊接时间尽可能短。
3.3.5、集成电路焊接
首先按图纸要求,检查型号、引脚位置是否符合要求。焊接时先焊边沿的二只引脚,以使其定位,然后再从左到右自上而下逐个焊接。
3.3.6、对于电容器、二极管、三极管露在印制电路板面上的多余引脚均需齐根剪去。
3.4、拆焊的方法
在调试、维修过程中,或由于焊接错误对元器件进行更换时就需拆焊。拆焊方法不当,往往会造成元器件的损坏、印制导线的断裂或焊盘的脱落。良好的拆焊技术,能保证调试、维修工作顺利进行,避免由于更换器件不得法而增加产品故障率。
3.5、普通元器件的拆焊:
3.5.1、选用合适的医用空心针头拆焊
3.5.2、用铜编织线进行拆焊
3.5.3、用气囊吸锡器进行拆焊
3.5.4、用专用拆焊电烙铁拆焊
3.5.5、用吸锡电烙铁拆焊。
3.6、焊接时间及温度设置
3.6.1、温度由实际使用决定,以焊接一个锡点1-4秒最为合适,最大不超过8秒,
平时观察烙铁头,当其发紫时候,温度设置过高。
3.6.2、一般直插电子料,将烙铁头的实际温度设置为(350~370度);表面贴装
物料(SMT),将烙铁头的实际温度设置为(330~350度),一般为焊锡熔
点加上100度。
3.6.3、特殊物料,需要特别设置烙铁温度。LCD连接器等要用含银锡线,温度
一般在290度到310度之间。
3.6.4、焊接大的元件脚,温度不要超过380度,但可以增大烙铁功率。
拟制:
