手工焊接技术论文(2)
手工焊接技术论文篇二
手工焊接技术与技巧
摘要：本文介绍了电子产品制作和维修过程中，手工焊接和手工拆焊的一些技术方法和技巧，工具的选择与使用，以及需要注意的问题。
关键词：电子制作 手工焊接 手工拆焊
在电子产品开发、企业小规模生产以及工程技术人员电子产品维修等领域，手工焊接仍是不可缺少的。
1 焊料和工具选择
1.1 焊料的选择
焊料是连结被焊金属的材料。
1.1.1 松香焊锡丝。手工焊接常使用免清洗活性松香焊锡丝，使铅锡合金芯管中填满助焊剂松香。松香在74℃时呈活性，随温度上升，使金属表面氧化物以金属皂形式激离，温度超过300℃松香失去活性。锡中加铅可提高流动性和强度，降低成本，锡62.7%、铅37.3%的配比使熔点和凝固点都在183℃，称为共晶点焊锡。焊丝的线径根据焊盘的大小选择，现在的电子产品小焊盘居多，一般选用0.5-0.8mm的松香焊丝。
市场上松香焊丝质量差别较大，价格相差也较多，正规大厂家的质量好、价高，假冒的也多，选购时应注意甄别。商标要清晰，标有A#的表示质量等级高，更重要的是要进行外观检查和火焰测试。表面润泽光亮有金属晶莹感的质量好，发黑发暗光泽度差的、有拉伸痕纹或发白而缺乏光泽的不好使用。用打火机烧锡丝头并观察，有松香喷雾并形成光亮润泽剔透球珠的质量过关。
1.1.2 焊锡膏，由焊料金属粉末溶于浓助焊剂中制成，简称焊膏。在表面帖装中充当焊料和助焊剂，同时起粘结作用，一般选用中度活性。
其它材料。①助焊剂(松香水或助焊膏)，一般使用笔式或针式容易控制用量。②清洁剂(清板水或无水酒精)，用于清除元器件和电路板上残留的助焊剂，使用时用镊子夹持脱脂棉球，在棉球上打上清洁剂。
1.2 焊接工具的选用与控制
1.2.1 电烙铁和烙铁架。普通焊接工具为电烙铁，功率一般选择20-30瓦，分内热式和外热式两种，调节烙铁头与烙铁芯之间的插入深度，可调整烙铁头温度。还有可调温电烙铁，更好的是恒温焊台，具有良好的接地装置，通过调节电流控制温度。烙铁头温度一般控制在200-400℃之间。温度过低会增加加热时间，容易损伤器件，温度过高也会伤害元器件及电路板，需要根据焊接对象和环境温度等加以调节，原则上应用尽可能低的焊接温度，以避免损坏主件。使用电烙铁配备较好的烙铁架，可以保护导线、桌面物品和人体不被烫伤，有助于散热。
烙铁头选择三要素。加热头的接触面积、热容、长度与形状。常用烙铁头形状有锥形、凿型、蹄型、刀型等几种。加热头接触面积影响传热速度，应由焊接面积决定加热头类型，原则是，在不大于焊接区域前提下尽可能选择面积大的烙铁头。足够的热容可以保持热量，在保证足够润湿下使焊接尽快完成。合适的烙铁头长度，可以将烙铁伸到元件密集的区域进行焊接。
烙铁头上锡。购买电烙铁要选择正规电工工具厂家生产的，经过认证的质量有保证。烙铁头使用前和使用结束要上锡，即在加热头上镀一薄层焊锡，使其容易吸附焊锡、增加热传递效率和阻止氧化。上锡温度220℃为宜，可以在烙铁架的金属盒里融一些松香和一个稍大一点的锡球，方便上锡。长寿型烙铁头的尖端表面渗镀了一层铁镍合金，不容易在高温下氧化锈蚀，不要将其锉掉。普通烙铁头用铜制成，用久形成氧化层会降低热传递速度，需用锉刀清除并镀锡。
1.2.2 专用烙铁头。专用烙铁头可以安在普通电烙铁上，用于片式元器件的焊接和拆焊，可对元器件所有引脚同时加热，但对于片式集成块不同的尺寸要有与其对应的烙铁头。
1.2.3 热风焊机(热风枪)。利用热风进行片式元器件的焊接和拆焊，焊接元器件一般使用管状枪头，使用时枪嘴垂直电路板并保持一定距离。开机时热量较大，容易将电路板吹焦，需预热30秒后使用。一般选择风力1-3档、热量5档，因产品而异。选择技巧是，观察电热丝应呈暗红色，用枪头对着废板吹能听到风哨声，无声或“唰唰”声为风力不足或过大。
1.2.4 其它。吸锡电烙铁或吸锡器。镊子、尖嘴钳、剥线钳、吸锡带。烙铁擦(高强度纤维棉)，用于清洁电烙铁上的氧化物残渣，用水浸泡后挤干水分使用。棉线手套，可以减小焊接时热量对手的热灼和锡丝中铅对皮肤的污染。电钻用于补钻焊孔，在需要时使用。如有手虎钳或台虎钳，则更方便电路板的夹持与固定。
2 手工焊接技术与技巧
电路板如有污染需用清洁剂或橡皮清洁，元器件引脚若有氧化锈蚀应先刮除锈斑，引脚成型后可以焊接。
2.1 分立直插元器件的焊接
五步焊接法。①准备：电烙铁调至合适温度并预热，将被焊元器件插入电路板，准备好焊锡丝。②加热：用烙铁头对焊盘和引脚同时加热。③送锡：将焊锡丝送入烙铁头加热的另一侧引线与焊盘之间，焊锡开始融化流动并润湿焊盘。④撤锡：加锡量合适时撤离焊锡丝。⑤撤电烙铁：焊锡充满焊盘和焊孔成锥形并呈润泽状态时，沿45°方向移开电烙铁。
安装元器件要注意位置准确、极性正确、高度合适。合适的锡量，是焊点呈圆锥形并略向内凹曲，焊锡过少会降低导电性能和机械强度，过多不仅浪费还容易形成虚焊。沿与电路板成45°角方向移开电烙铁，可避免出现拉尖现象。手要稳，电烙铁移开后，焊锡凝固过程不应受到任何振动，否则会形成渣焊(虚焊)降低导电性和机械强度。合适的加热时间，焊锡充分融合，与被焊金属表面形成原子互相渗透的合金层，凝固后形成表面润泽光亮的锥形焊点，导电性能和强度良好。加热时间不足容易形成冷焊点，导电性和强度降低，未蒸发的助焊剂埋裹在焊点里，成为日后电化学腐蚀的诱因。加热时间过长，容易损伤元器件和电路板。
初学者可在加热过程心中默数1、2，送锡过程心中默数3、4，移开锡丝默数5后移开电烙铁。可通过练习加以熟练，使整个过程不超过3秒钟。半导体器件一次加热时间不能超过3秒，如需修整，要在冷却后进行。如需对焊接后的焊点二次焊接，原有松香已经蒸发，需加少量松香增加焊锡的流动性。小的元器件焊接，可用三步焊接法，即将五步焊接法中的第2、3步合为一步，将4、5步合为一步。 常有人急于求成，嫌焊锡融化太慢，用电烙铁搬运焊锡。将焊锡丝先在电烙铁上融化，然后将融化的焊锡用电烙铁移到焊点上，并用悬浮的烙铁头拨动焊锡，使焊锡包裹引线粘满焊盘。松香在搬运过程中已经挥发，焊盘和引线没有足够热度，不能形成合金层，容易形成冷焊点，这种被称为转移焊接的做法是不可取的，但在贴片元件焊接中是一种可靠的方法。
现代手工焊接技术中流行的做法，是建立焊桥。将焊锡丝头部置于引线与焊盘之间，用烙铁头加热，焊锡融于引线与焊盘及加热头之间，成为加热的桥梁，加快了导热速度，焊桥形成后，迅速将焊锡丝移到另一侧加锡。这样，大大提高了焊接速度。
对于有安装螺丝的器件，应先安装定位螺丝，以免焊接后螺孔与板孔错位影响安装。对于像双联或四联可变电容器的片状引线，应在定位安装后将片状引线折倒压平后再焊接。像电阻等长引线元器件，焊接后应用斜口钳剪除多余的引线，原则是应根据引线的粗细，在焊锡的锥顶留有0.3-0.5mm，一般最长不超过1mm。像变压器、滤波器等器件，露出的引脚较短，不要剪除。掰动陶瓷元件的引脚容易掰列器件，如果焊孔间距不合适，应用电钻修整。对于双列直插集成块，可用拖焊方式进行焊接。
烙铁头选择。小焊盘可选用锥形烙铁头，大的可选用蹄型、凿型或刀型，总的原则是加热时接触面不应超出焊盘，否则会伤及电路板。
焊接完成后应清洗并检查，看是否有虚焊、短路、错焊和漏焊等需要修补。焊接完成，应清洁剂擦净残留的助焊剂。
手工焊接常见不良习惯：①用力过大，焊接时用力下压，至焊盘翘起或变形，正确做法是轻轻地保证烙铁头和焊点的良好接触。②焊桥不合适。③错误的加热头尺寸。④温度过高。⑤助焊剂使用过量，容易产生焦渣，残留的助焊剂极具腐蚀性和导电性，发生电子迁移长出金属须造成短路。⑥转移焊接，最大危害是在通孔焊接时使焊锡失去流动性。⑦不必要的修饰和返工，焊点的外观不能作为判定是否需要返工的唯一标准，除非连接有发生故障的可能性，对连接处的每一次加热都会增加金属间化合层的增长，降低强度。
2.2 贴片式元器件的焊接
贴片元器件一般使用热风枪焊接，元件引脚和焊盘上应有锡丘，或将焊盘涂上焊膏，将元器件对正在焊盘上，热风枪先将周围预热一下，然后对元件焊接。也可以使用专用烙铁头焊接。只使用电烙铁也可以焊接多引脚芯片，元件引脚和焊盘涂上助焊剂后对正，先用点焊方式焊接对角两个焊点将元器件定位，然后用转移焊接或拖焊方式进行焊接，用吸锡带吸除多余焊锡。
3 手工拆焊技术与技巧
分立元件的拆焊。常用工具是吸锡电烙铁，一般为35瓦，可靠的接地线接地，可以消除静电对元器件可能带来的损伤。使用时先预热，然后按下活塞按钮排除吸锡腔内的空气，将烙铁嘴对准被拆元器件引线插入，吸嘴传递热量将焊盘上的焊锡融化时，按下吸锡开关，活塞向外弹射使吸锡腔产生负压，在大气压作用下，焊锡进入吸嘴进入吸锡腔，此时可用镊子在另一侧向外轻轻拉动元器件引脚，将引线拔出，切勿向电路板铜箔面方向推引线，容易将铜箔推离基板(脱层)。如果元器件不便单个引脚拔出，可将各引脚都吸锡后整体拔出。元器件拆除后要清理焊盘和焊孔余锡，以备安装新元件。
使用吸锡电烙铁，吸嘴应垂直于电路板并略有倾斜，才有利于焊锡被吸入，千万不要在吸锡时有提拉动作，吸嘴吸住铜箔时提拉会产生撕扯力，将铜箔拉离电路板基板或扯断，造成电路板损伤，片式芯片引脚遇此情况也会被折断。使用吸锡电烙铁，应通过按压将停留在吸锡管内的焊锡及时排出，否则会在冷却后将吸管焊死，通过加热难以全部融化而不能使用。一旦吸锡管被焊死，可先用手电钻钻出焊锡，但细钻头较短，如没有通透，可用剪断的探针(剪口朝前)代替钻头，可达到通透效果。要定期拆卸吸锡腔，清理内部积累的锡渣，保证使用效果。使用电烙铁与吸锡器配合，可达到与吸锡电烙铁同样的效果。
拆焊过程如有医用注射针头配合使用，可收到更完美效果。吸锡后将针头套在引线上并穿过焊接孔，在焊锡凝固过程中快速捻动针头，使元件引线与焊孔在余锡凝固过程中彻底脱离焊接。
贴片式元器件的拆焊。一般使用热风枪或专用烙铁头拆焊。使用普通电烙铁拆焊的方法是，将引脚列加满焊锡，拖焊使引脚列焊锡整体融化，即可撬起拆除。
参考文献：
[1]张立.电子产品制作工艺与实训[M].北京：电子工业出版社，2012：188-208.
[2]福瑞丝.手工焊接的七大恶习[DB/OL].
[3]恒达维修连锁.热风枪使用技巧[DB/OL].
作者简介：
张耀华(1964-)，男，河北滦南人，现就职于黑龙江生态工程职业学院应用技术系，副教授，从事应用电子技术研究。
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