电子焊接技术-修正

1、电子焊接技术1.1 电子焊接技术概要从开始生产电子产品到今天，焊接就一直是连接电子电路的基本手段， 无论是电子爱好者还是专业电子工厂，只要动手制作或批量生产电子产品就离不开焊接。然而， 焊接技术是随着元器件的改进而不断发展的， 如今的电路焊接技术已非昔日可比。尤其值得注意的是，随着微电子器件和电子产品需求量的猛增，现代焊接技术正朝向高精度、高可靠、高效率、高产量的方向推进。焊接设备：电烙铁、烙铁架、热风枪、助焊剂（焊锡膏、松香等）、焊锡、高温海绵、吸锡器、镊子、剪线钳、剥线钳、美工刀、焊台。下面主要介绍如何选用烙铁、焊锡、常用助焊剂，其它略。1.2 电烙铁电烙铁分类内热式电烙铁：内热式电烙铁结

2、构简单且热效率高、轻巧灵活，当为首选。由连接杆、手柄弹簧夹、烙铁芯、烙铁头组成。烙铁芯安装在烙铁头的里面。烙铁芯采用镍铬电阻丝绕在瓷管上制成，一般普通20W电烙铁其电阻为3K欧姆左右。外热式电烙铁：这种电烙铁制造工艺复杂效率低价格高，一般由烙铁头、烙铁芯、外壳、手柄、插头等部分组成。烙铁头的长短可以调整，烙铁头越短，烙铁头的温度就越高，常用的有凿式尖锥形、圆面形、圆尖锥形和半圆沟形等不同的形状，以适应不同焊接面的需要。恒温电烙铁：在烙铁头内装进温度传感器，由控制电路根据温度传感器温度及设定温度阀值来控制烙铁温度。在焊接温度不宜过高，焊接时间不宜过长的元器件时应选用恒温电烙铁，能保证焊点质量，特

3、别是做电路实验和修理大量印制板时，用起来效果很好。功率选择若烙铁功率过大容易烫坏元器件，一般二、三极管结点温度超过200 时就会烧坏，也会使印制板上的导线从基板上脱落。若烙铁功率太小，焊锡不能充分熔化，焊剂不能挥发出来，焊点不光滑不牢固，易产生虚焊。一般地，用作焊接集成电路印制线路板、CMOS电路、装修晶体管IC类收录音机、电视机等，一般以20W 为宜，焊接大变压器的接线金属底板上的接地干线，则应采用内热式50W或外热式75W ， 当然还有一些功率更大的场合。如何去选择合适的烙铁头规格型号？首先要知道为什么要正确选择合适的烙铁头型号。选择正确的烙铁头尺寸和形状是非常重要的，选择合适的烙铁头能使

4、工作更有效率及增加烙铁头之耐用程度。选择错误的烙铁头会影响焊铁不能发挥最高效率，焊接质量也会因此而减低。短而粗的烙铁头传热较长而幼的烙铁头快，而且比较耐用。扁的、钝的烙铁头比尖锐的烙铁头能传递更多的热量。一般来说，烙铁头尺寸以不影响邻近组件为标准。选择能够与焊点充份接触的几何尺寸能提高焊接效率。下是两种常见的烙铁头规格型号。B 型（圆锥型/尖咀型）特点：B型烙铁头无方向性，整个烙铁头前端均可进行焊接。应用范围：适合一般焊接，无论大小之焊点，均可使用B型烙铁头。C型（斜切圆柱型）也叫马蹄型，包括 0.5C、0.8C、1C、2C、3C、4C 等特点： 用烙铁头前端斜面部份进行焊接，适合需要多锡量之

5、焊接。应用范围：型烙铁头应用范围与D型烙铁头相似，例如焊接面积大，粗端子，焊垫大的情况适用。0.5C，1C、1.5CF 等烙铁头非常精细，适用于焊接细小元件，或修正表面焊接时产生之锡桥，锡柱等。如果焊接只需少量焊锡的话，使用只在斜面有镀锡的CF 型烙铁头比较适合。2C， 3C 型烙铁头，适合焊接电阻，二极管之类的元件，齿距较大之SOP（贴片封状类型，下同）及QFP 也可以使用。4C，适用于粗大之端子，电路板上之接地，电源部份等需要较大热量之焊接场合。此外，还有D、I、K、S、H、J、R、W等规格，它们适用于特殊材料的焊接。具体的型号规格，不再详细描述。烙铁头的形状有多种多样，选择的要点是：能经

6、常保持一定的焊锡， 能快速有效地熔化接头上的焊锡，不产生虚焊、桥连、挂锡、断线等现象，焊点无毛刺，不烫坏板子和元件，焊点应崭新发亮；锡面氧化层较厚，烙铁头相对要尖些，便于突破；元器件密度大，需要选用对应尖细的铁合金头，避免烫伤和搭锡；装拆IC块􀀁常使用特殊形状的烙铁头；有时因为焊不到和避免烫坏塑料件，应选用弯烙铁头。使用烙铁注意一、使用前的上锡：在使用前先通电给烙铁头“上锡”。目前新烙铁的烙铁头有涂有一层助焊剂，初次通电后，非常容易给烙铁头上锡，若初次加热后不先上锡，则使用时会出现“焊不动”现象。当烙铁头不好蘸锡，先接上电源，然后当烙铁头温度升到能熔锡时，再将烙铁头在松香上沾

7、涂一下，等松香冒烟后再沾涂一层焊锡，如此反复进行23次，使烙铁头的刃面全部吸附上一层锡，才可使用。或浸在松香里，放在锡块上磨，锡融化后就在下边的硬木或环氧板上拖着锡珠磨，这样蘸锡相当可靠。恒温烙铁的铁合金头是镀锡的，普通方法不能形成足够厚的锡合金层，蘸锡不好的烙铁，那只有换新。二、注意电烙铁不宜长时间通电而不使用。电烙铁如果长时间通电而不使用，容易使烙铁芯加速氧化而烧断，缩短其寿命同时也会使烙铁头因长时间加热而氧化，甚至被“ 烧死” 不再“ 吃锡” 。三、使用过程中，注意不要任意敲击电烙铁头以免损坏。内热式电烙铁连接杆钢管壁厚度只有0.2mm，壁厚要保证，要有一段实心的铜柱，以确保储能，不能用

8、钳子夹以免损坏。1.3 焊锡焊锡是锡和铅组成的合金， 它属于良导体、熔点较低、从固态变成液态所需的熔化温度范围较窄、物理和化学性能（如硬度、抗拉强度、延伸率、抗氧化腐蚀等）适合焊接要求，而且价格较低，因而至今仍被广泛用作电路的焊接材料。焊锡分为无铅和含铅两种。理想的焊锡应具有完全的可熔性，即它的固化温度与液化温度应相同，只要加热到熔化温度就立即从固体变成液体而无需经过糊状体的过渡阶段。研究结果表明，只有含锡61.9%含铅38.1% 的铅锡合金才能满足此项要求；但铅锡合金的固化温度在很宽范围内都是183，而与铅和锡的含量比例无关，如下图 的液化特性曲线所示，例如含锡40%、含铅60%的铅锡合金在

9、加热到183时，开始从固体变成糊状体，必须继续加热到234以上才会完全熔化成液体。换句话说，它在183234温度范围内既不是固体也不是液体，而是介于二者之间的糊状体。从该图可以看出，保持糊状体的温度范围实际上就是液化温度与固化温度之差，又叫做熔化温度范围（本例为51）此范围愈大，说明易熔性愈差，对焊接愈为不利。在德国其工业标准DIN1707 规定，熔点为183 的焊锡应含锡62.5%63.5%，相应的含铅量为37.5%36.5%。焊锡铅合金焊料状态温度特性1.4 助焊剂助焊剂的作用助焊剂通常是以松香为主要成分的混合物，是保证焊接过程顺利进行的辅助材料。焊接是电子装配中的主要工艺过程，助焊剂是焊

10、接时使用的辅料，助焊剂的主要作用是清除焊料和被焊母材表面的氧化物，使金属表面达到必要的清洁度。它防止焊接时表面的再次氧化，降低焊料表面张力，提高焊接性能。助焊剂性能的优劣，直接影响到电子产品的质量。可归结为以下几点：1) 破坏金属氧化膜使焊锡表面清洁，有利于焊锡的浸润和焊点合金的成。2) 能覆盖在焊料表面，防止焊料或金属继续氧化。3) 增强焊料和被焊金属表面的活性，降低焊料的表面张力。4) 焊料和焊剂是相熔的，可增加焊料的流动性，进一步提高浸润能力。5) 能加快热量从烙铁头向焊料和被焊物表面传递。6) 合适的助焊剂还能使焊点美观。常用助焊剂的分类及作用助焊剂的种类很多，大体上可分为有机、无机和

11、树脂三大系列。由于焊剂通常与焊料匹配使用，与焊料相对应可分为软焊剂和硬焊剂。电子产品的组装与维修中常用的有松香、松香混合焊剂、焊膏和盐酸等软焊剂，在不同的场合应根据不同的焊接工件进行选用。1) 无机系列助焊剂无机系列助焊剂的化学作用强，助焊性能非常好，但腐蚀作用大，属于酸性焊剂。它们使用后必须立即进行非常严格的清洗，因为任何残留在被焊件上的卤化物都会引起严重的腐蚀。这种助焊剂通常只用于非电子产品的焊接，在电子设备的装联中严禁使用这类无机系列的助焊剂。2) 有机系列助焊剂（OA）有机系列助焊剂的助焊作用介于无机系列助焊剂和树脂系列助焊剂之间，它也属于酸性、水溶性焊剂。由于它的焊接残留物可以在被焊

12、物上保留一段时间而无严重腐蚀，因此可以用在电子设备的装联中，但一般不用在SMT的焊膏中，因为它没有松香焊剂的粘稠性（起防止贴片元器件移动的作用）。3) 树脂系列助焊剂在电子产品的焊接中使用比例最大的是树脂型助焊剂。树脂焊剂属于天然产物，没有什么腐蚀性，其主要成分是松香。松香在固态时呈非活性，只有液态时才呈活性，锡焊的最佳温度为240250，正处于松香的活性温度范围内，这些特性使松香为非腐蚀性焊剂而被广泛应用于电子设备的焊接中。 助焊剂成分（只介绍实验常用几种）1) 松香树脂系助焊剂近几十年来，在电子产品生产锡焊工艺过程中，一般多使用主要由松香、树脂、含卤化物的活性剂、添加剂和有机溶剂组成的。这

13、类助焊剂虽然可焊性好，成本低，但焊后残留物高。必须对电子印制板上的松香树脂系助焊剂残留物进行清洗。2) 免洗助焊剂主要原料为有机溶剂，松香树脂及其衍生物、合成树脂表面活性剂、有机酸活化剂、防腐蚀剂，助溶剂、成膜剂。简单地说是各种固体成分溶解在各种液体中形成均匀透明的混合溶液，其中各种成分所占比例各不相同，所起作用不同 。3) 表面活性剂含卤素的表面活性剂活性强，助焊能力高，但因卤素离子很难清洗干净，离子残留度高，卤素元素(主要是氯化物)有强腐蚀性，故不适合用作免洗助焊剂的原料，不含卤素的表面活性剂，活性稍有弱，但离子残留少。表面活性剂主要功能是减小焊料与引线脚金属两者接触时产生的表面张力，增强

14、表面润湿力，增强有机酸活化剂的渗透力，也可起发泡剂的作用4) 有机酸活化剂由有机酸二元酸或芳香酸中的一种或几种组成，如丁二酸，戊二酸，衣康酸，邻羟基苯甲酸，葵二酸，庚二酸、苹果酸、琥珀酸等。其主要功能是除去引线脚上的氧化物和熔融焊料表面的氧化物，是助焊剂的关键成分之一。1.5 焊接前检查在焊接装配前做好以下的检测后，基本上能做到一次成功，减少今后在调试和检修过程中的麻烦。一、 印刷电路板的检查 对自己设计的印刷电路板，要对照原理图检查在制作过程中是否有误，特别是三极管、可控硅以及集成元件所对应的管脚是否有误。 对维修过程中需要更换元件的电路板，应检查是否有断裂、短路、烧坏以及脱落等故障。二、

15、元件外观的检查检查元件的外观是否有损坏、破裂、松动等情况。检查元件的尺寸、大小、引脚的长短是否符合印刷电路板所在位里、周围空间间隙的要求，特别是焊接贴片IC，必须杜绝IC脚变形或折弯，必要时轻微调整。 检查元件的安装位置是否正确无误， 例如二极管、电容器的极性是否安装正确。三、 元件参数的检查针对图纸检查所用元件是否符合技术要求，与图纸的标注是否一致，三极管型号、极性是否匹配。检查元件上所标注的参数是否与实际相符合，特别是电容耐压值应大于实际电路节点电压峰值，并留有一定余量，否则会“爆炸”，造成伤害，同时还要防假冒产品与伪劣产品。检查元件功率的大小是否满足所带负载的需要。四、 对元件性能的检测

16、用万用表检测元件的质量好坏，根据元件的特性来栓测其性能。比如说二极管的正反向电阻，电位器的调节范围是否符合技术要求。用示波器检测一些电子元件的输入、输出波形，传输特性是否正常。比如说：三极管的值的测定，场效应管的检测等。1.6 焊接前准备焊接材料：焊锡丝，一般选择线径为0.51mm；烙铁，建议使用功率25瓦左右的尖头电烙铁（B型或I型）；助焊剂，根据需要选择，一般松香即可；其它工具若干。焊接前应注意：对于晶体管、IC芯片等，应做好防静电处理，在焊接这些元件前，应采取一定措施，如洗手，有的芯片甚至需要佩带防静电手链，防静电焊台，所以对于电子元件尽量不要触摸，焊接时间不过长，温度保持在315以下。

17、对于一般点阵板具有焊盘紧密等特点，点阵板也称万能板或洞洞板，是一种按照标准IC间距（2.54mm）布满焊盘、可按自己的意愿插装元器件及连线的印制电路板。焊接成品电路板：确保电子元件型号位置正确后，应先按照元件体积由小到大顺序安装，因此第一批量安装应该把所有“跳线”焊接完毕，依次安装其它元件，最后安装体积较大元件。焊接功能验证电路板：焊接顺序应当先焊接电源电路，在测试电源电路正常后，再焊接其它芯片或模块电路，目的防止电源电路焊接错误烧毁其它模块电路。在焊接点阵板之前你需要准备足够的细导线用于走线。细导线分为单芯的和多芯的，多芯细导线质地柔软，焊接前应先拧紧，再“上锡”，后使用，否则焊接后容易杂乱

18、。单芯硬导线可将其弯折成固定形状，剥皮之后还可以当作跳线使用，若不容易焊接应使用美工刀刮除表面氧化膜然后“上锡”；同样有的电子元件由于储存时间长，元件引脚上有一层氧化膜，这一层氧化膜比较厚, 不能借助松香除掉这些氧化膜，焊接前必须用沙纸打磨或小刀轻轻刮掉元件引脚上的氧化膜，然后镀上一层焊锡，如果电子元件生产日期比较近，其引脚上的氧化膜可以在镀锡过程中借助松香除掉，有时印刷板上的铜焊盘有严重的氧化迹象，也必须用细沙纸轻轻打磨，然后镀锡，这样做可以有效防止虚焊。 (a)图 多芯导线拧紧 (b)图 单芯导线刮除表面氧化膜1.7 焊接要点1) 保持烙铁头的清洁。2) 靠增加接触面积来加快传热。3) 加

19、热要靠焊锡桥。4) 烙铁撤离有讲究。烙铁的撤离要及时，而且撤离时的角度和方向与焊点的形成有关。图5.18所示为烙铁不同的撤离方向对焊点锡量的影响。5) 在焊锡凝固之前不能动6) 焊锡用量要适中7) 焊剂用量要适中8) 不要使用烙铁头作为运送焊锡的工具1.8 焊接过程经过以上准备后，对于插件电子元件的焊接遵循以下六个步骤。如下图：步骤一：准备施焊（图(a)）。左手拿焊丝，右手握烙铁，进入备焊状态。要求烙铁头保持干净，无焊渣等氧化物，并在表面镀有一层焊锡。步骤二：加热焊件（图(b)）。烙铁头靠在两焊件的连接处，加热整个焊件全体，时间大约为12秒钟。对于在印制板上焊接元器件来说，要注意使烙铁头同时接

20、触两个被焊接物。例如，图(b)中的导线与接线柱、元器件引线与焊盘要同时均匀受热。步骤三：送入焊丝（图(c)）。焊件的焊接面被加热到一定温度时，焊锡丝从烙铁对面接触焊件。注意：不要把焊锡丝送到烙铁头上！步骤四：移开焊丝（图(d)）。当焊丝熔化一定量后，立即向左上45°方向移开焊丝。步骤五：移开烙铁（图(e)）。焊锡浸润焊盘和焊件的施焊部位以后，向右上45°方向移开烙铁，结束焊接。从第三步开始到第五步结束，时间大约也是12秒。剪线（图略）。在一般性能电路组装中，都是先焊接后剪线的，严格都应该先剪线，后焊接。对于元器件引线的剪切，只要剪切刀具不含因机械冲击损伤元器件及焊点，可以在

21、焊接后修剪引线。目前我国多年生产实际新标准规定焊接时应采用先剪切后焊接的方法；特殊情况下也允许先焊后剪，但必须对焊接点进行重新焊接。当然，实际操作中还是应尽量避免使用先焊接后剪切的方法。1.9 关于手工焊接中元器件引线插装后露出印制板的长度问题元器件引线插装后，对于支撑孔应露出印制电路板焊盘0.8mm1.5mm，对于非支撑孔应露出印制电路板焊盘0.8mm2.0mm。但手工焊接中有些元器件引线的长度是固定的，而印制电路板的厚度往往不一致，尤其是多层印制电路板，应适当把握。另外，有些元器件经过散热器的组装，引线只能露出印制电路板焊盘0.7mm，以实际长度为准。先剪线，后焊接先焊接，后剪线 拆焊：拆

22、除电子元件也需要一定技巧和经验，常借助于吸锡器，将电子元件引脚焊锡祛除干净，然后轻微晃动即可拆除。对于多插件式引脚芯片非常适合。对于贴片常用热风枪拆除，也可用K型烙铁拆焊，若没经验则容易损伤引脚。拆焊时烙铁的温度不宜过低，也不用过高，烙铁头一般不需留锡。烙铁接触焊件片刻应迅速拔去元件，拔除元件时，不可用力过猛，以免损坏元件。拆焊部位要及时清理，并需认真检查是否因拆焊而造成相邻电路短路或开路。481.10 焊接质量的检查焊接检查主要通过目视和手触检查发现问题。目视检查就是从外观上检查焊接质量是否合格，也就是评价焊点有无缺陷，主要内容包括是否有漏焊、焊点的光泽、焊点的焊料足不足、焊点周围是否残留焊

23、剂、有没有连焊、焊盘有否脱落、焊点有没有裂纹、焊点是否有拉尖现象，手触检查主要是用手触摸元器件时有没有松动、焊接不牢的现象。因此，应了解产生焊接缺陷产生的原因及外观。理想焊点的外观1) 形状为近似圆锥而表面稍微凹陷，呈漫坡状，以焊接导线为中心，对称 成裙形展开。虚焊点的表面往往向外凸出，可以鉴别出来。2) 焊点上，焊料的连接面呈凹形自然过渡，焊锡和焊件的交界处平滑，接 触角尽可能小。3) 表面平滑，有金属光泽。4) 无裂纹、针孔、夹渣。桥接：桥接是指焊料将印制电路板相邻的铜箔连接起来的现象。明显的桥接容易发现，但细小的桥接目视法较难发现，只有通过电性能的检测才能暴露问题。明显的桥接是由于焊料过多或者焊接技术不好造成的，另外焊接时间过长、焊料温度过