《电子制作基础》课件第5章

第5章焊接技术5.1焊接的基础知识5.2手工焊接技术5.3手工拆焊的常用方法5.4表面安装元器件的手工贴装焊接技术5.5焊接质量检验 5.1焊接的基础知识

5.1.1焊接工具

1．电烙铁

电烙铁是手工电路焊接的主要工具，通电后，是通过加热电阻丝或使PTC元件发热，再将热量传送给烙铁头来实现焊接的。

电烙铁的基本组成如图5-1-1所示。图5-1-1电烙铁的基本组成

1)电烙铁分类

常见的电烙铁分类见表5-1-1。

电烙铁的功率越大，可焊接的元器件体积也越大。业余电子制作时以选用16～25 W

的电烙铁比较合适。内热式电烙铁的特点是体积较小、发热快、耗电小，而且更换烙铁头和发热芯子也比较方便。常用的内热式电烙铁的功率和端头工作温度对应关系见表5-1-2。

2)电烙铁的选用

(1)选用电烙铁的原则如表5-1-3所示。(2)选择电烙铁的功率原则如表5-1-4所示。

3)烙铁头修整及镀锡

新买的电烙铁一般有紫铜烙铁头及合金烙铁头两种，修整方法如表5-1-5所示。

4)烙铁头长度的调整

选择电烙铁的功率大小后，已基本满足焊接温度的需要，但是仍不能完全适应印制电路板中所装元器件的需求。如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。5)电烙铁的常见故障及其维护

2．其他常用工具

为了方便焊接，操作常采用尖嘴钳、镊子和小刀等作为辅助工具。初学者应学会正确使用这些工具(如表5-1-7)。5.1.2焊料与焊剂

焊接中所需的焊接材料有焊锡和助焊剂。用电烙铁进行焊接时常用的焊锡如图5-1-2所示。图5-1-2常用焊锡

1．焊接材料

凡是用来熔合两种或两种以上的金属面，使之成为一个整体的金属或合金都称做焊料。这里所说的焊料只针对锡焊所用焊料。

焊锡是焊接的主要材料，焊锡宜选用市售的焊锡丝，它的熔点较低，内芯含有松香，使用方便。常用锡焊材料有管状焊锡丝、抗氧化焊锡、含银的焊锡、焊膏。

2．助焊剂

在焊接过程中，由于金属在加热的情况下会产生一薄层氧化膜，这将阻碍焊锡的浸润，影响焊接点合金的形成，容易出现虚焊、假焊现象。使用助焊剂可改善焊接性能。

由于松香对元器件没有腐蚀作用，又能清除金属表面轻度氧化物，因此常用松香作为助焊剂(如图5-1-3所示)，帮助焊接和清除氧化层。松香可以直接使用，也可以捣碎后放入适量酒精中，制成松香酒精溶液(20%的松香粉末加80%的纯酒精)，装入瓶中备用。

普通焊锡膏是酸性助焊剂(如图5-1-4所示)，去氧化能力强，但对金属有腐蚀性，焊后要把残余焊膏去净。一般只在用常规方法难以焊接的金属时才使用焊膏。图5-1-3常用助焊剂图5-1-4普通焊锡膏 5.2手工焊接技术

5.2.1焊接前的准备工作

1．电烙铁的准备

实际使用时，为了防止电烙铁烫坏桌面、自身引线等，加热后的电烙铁必须放在如图5-2-1所示的烙铁架上。可以购买如图5-2-1所示的成品烙铁架，也可用铁皮或粗铁丝等弯制。成品烙铁架底座上配有一块耐热且吸水性好的圆形海绵，使用时加上适量的水，可以随时用于擦洗烙铁头上的污物等，保持烙铁头光亮。使用电烙铁时要特别注意安全，必须认真做到以下几点：电烙铁的外壳应可靠接地。每次使用前，都应认真检查电源插头和电源线有无损坏，烙铁头有无松动。使用过程中严禁敲击、摔打电烙铁。烙铁头上焊锡过多时，可用布擦掉。焊接过程中，电烙铁不能到处乱放，不焊接时应将电烙铁放在烙铁架上，严禁将电源线搭在烙铁头上，以防烫坏绝缘层而发生事故！使用结束后，应及时切断电烙铁电源，待完全冷却后再收到工具箱里。图5-2-1烙铁及烙铁架

2．上锡

1)烙铁头的上锡

新电烙铁在使用前，必须先给烙铁头挂上一层锡，俗称“吃锡”。具体方法是：先接通电烙铁的电源，待烙铁头可以熔化焊锡时用湿毛巾将烙铁头上的漆擦掉，再用焊锡丝在烙铁头的头部涂抹，使尖头覆盖上一层焊锡。也可以把加热的烙铁头插入松香中，靠松香除去尖头上的漆，再挂焊锡。对于紫铜烙铁头，可先用小刀刮掉烙铁头上的氧化层，待露出紫铜光泽后，再按上述方法挂上焊锡，如图5-2-2所示。给烙铁头挂锡的好处是保护烙铁头不被氧化，并使烙铁头更容易焊接元器件。一旦烙铁头“烧死”，即烙铁头温度过高使烙铁头上的焊锡蒸发掉，烙铁头被烧黑氧化，元器件焊接就很难进行，这时要用小刀刮掉氧化层，重新挂锡后才能使用。因此当电烙铁较长时间不使用时，应拔掉电源防止电烙铁“烧死”。图5-2-2烙铁头的上锡

2)导线及元器件引线的上锡

导线及元器件引线的上锡方法如表5-2-1所示。5.2.2正确的焊接姿势及操作步骤

1．焊接操作的正确姿势

1)电烙铁的拿法

电烙铁的拿法有三种，如表5-2-2所示。

2)焊锡丝的拿法

手工焊接中一手提电烙铁，另一手拿焊锡丝。拿焊锡丝的方法有两种：连续锡丝拿法(正握法)和断续锡丝拿法(握笔法)，如表5-2-3所示。

2．焊接操作的基本步骤

焊接技术是电子产品制作过程中的重要技能，焊接质量的好坏直接影响到产品的质量，是保证制作优质电子产品的关键性操作之一。初学者必须严格要求自己，苦练基本功，使自己掌握过硬的技能，以保证制作电子产品的质量。一个好的焊点，应该是表面光亮、锡量适中、牢固可靠且呈凹面形(即浸润型)。合格的焊点如图5-2-3所示。图5-2-3合格的焊接点

1)送锡焊接法

将上了锡的元器件从电路板的元件面插入，使元器件的金属引线垂直覆铜面，并调整好元件的高度，准备焊接。在电路板上用送锡焊接法进行焊接的步骤是：加热、送丝和移开，其过程如表5-2-4所示。

2)带锡焊接法

焊接前，将准备好的元器件插入印刷电路板的规定位置，经检查无误后，就可用带锡焊接法进行焊接，如图5-2-4所示。带锡焊接法的焊接步骤如表5-2-5所示。图5-2-4带锡焊接法5.2.3手工焊接的要领和技巧

在保证得到优质焊点的目标下，具体的焊接操作手法可以有所不同，但表5-2-6所示的这些操作要领和技巧，对初学者学习焊接有很大的指导作用。 5.3手工拆焊的常用方法

5.3.1手工拆焊工具和材料

常用的拆焊工具如表5-3-1所示。5.3.2手工拆焊方法

1．拆焊的基本原则

拆焊的步骤一般是与焊接的步骤相反的，拆焊前一定要弄清楚原焊接点的特点，不要轻易动手。通常拆焊应遵循如下原则：

(1)不损坏拆除的元器件、导线、原焊接部位的结构件。

(2)拆焊时不可损坏印制电路板上的焊盘与印制导线。

(3)对已判断为损坏的元器件可先将其引线剪断再拆除，这样可减少其他损伤。

(4)在拆焊过程中，应尽量避免拆动其他元器件或变动其他元器件的位置，如确实需要，应做好复原工作。

2．拆焊的基本方法

拆焊的基本操作是首先要用电烙铁加热焊点，使焊点上的锡熔化；其次，要吸走熔锡，可用带吸锡器的电烙铁一点点地吸走，有条件的也可用专用吸锡器吸走熔锡；其三，要取下元器件，可用镊子夹住取出或用空心套筒套住引脚，并在钩针的帮助下卸下元器件。

3．拆焊的操作要点

(1)严格控制加热的温度和时间。

因拆焊的加热时间和温度较焊接时间要长、要高，所以要严格控制温度和加热时间，以免将元器件烫坏或使焊盘翘起、断裂。宜采用间隔加热法来进行拆焊。

(2)拆焊时不要用力过猛。

在高温状态下，元器件封装的强度都会下降，尤其是塑封器件、陶瓷器件、玻璃端子等，过分的用力拉、摇、扭都会损坏元器件和焊盘。

(3)吸去拆焊点上的焊料。

拆焊前，用吸锡工具吸去焊料，有时可以直接将元器件拔下。即使还有少量锡连接，也可以减少拆焊的时间，减少元器件及印制电路板损坏的可能性。如果没有吸锡工具，则可以将印制电路板或能移动的部件倒过来，用电烙铁加热拆焊点，利用重力原理，让焊锡自动流向烙铁头，也能达到部分去锡的目的。

5.4表面安装元器件的手工贴装焊接技术

随着电子产品向小型化、薄型化的发展，表面安装技术得到广泛运用，已成为现在电子生产的主流。要完成贴片元器件的手工贴装，就要掌握手工焊接工具的使用及手工贴装焊接技能。

5.4.1手工表面安装焊接的相关知识

1．手工表面安装焊接工具

1)恒温电烙铁

常用恒温电烙铁外形如图5-4-1所示。图5-4-1常用恒温电烙铁

2)电热镊子

电热镊子是一种专用于拆焊SMC贴片元器件的高档工具，如图5-4-2所示。它相当于两个组装在一起的电烙铁，把手由消除静电的材料制成，可安全拆除小型贴片元器件及

25 mm×25 mm以内的扁平IC。可直接与元件接触，能够减少对附近元器件的影响，特别适合元器件密集的电路板的拆装。图5-4-2电热镊子

3)热风枪

(1)热风枪又称贴片电子元器件拆焊台，如图5-4-3所示。它专门用于表面贴片安装电子元器件(特别是多引脚的SMD集成电路)的焊接和拆卸。图5-4-3热风枪热风枪由控制电路、空气压缩泵和热风喷头等组成。其中控制电路是整个热风枪的温度、风力控制中心；空气压缩泵是热风枪的“心脏”，负责热风枪的风力供应；热风喷头的作用是将空气压缩泵送来的压缩空气加热到可以使焊锡熔化的温度，其头部还装有可以检测温度的传感器，可以把温度高低转变为电信号送回电源控制电路板；各种喷嘴用于装拆不同的表面贴片元器件。

(2)热风枪的使用方法。

①插上电源，打开电源开关。调节温度旋钮选在3、4挡之间(350℃左右)，使发热丝预热；调节风速旋钮在1、2挡之间。刚打开电源时，先调大热量，调小风量，等热量达到一定程度时，再开大风量使用。在吹焊较小元器件时，先调好热量和风量。检测时，使枪口距纸张2cm左右，吹大约3 s，如果纸发黄，则温度适当；如果纸不发黄，则温度过低；如果纸发黑，则温度过高。②吹焊贴片元件时，先涂上松香或松香水，一般左手拿风枪，右手拿镊子，慢慢地加热元器件的周围，枪口距元件2cm左右旋转吹焊。这样做的目的有两个：一是使松香渗透到贴片元器件下面加速锡的熔化；二是使电路板和贴片元器件受热均匀，防止电路板起泡和贴片元器件损坏。

③吹焊小元器件时，调小热量和风量；吹较大元件或芯片时，适当调大热量和风量(也可调整枪口和元件的距离来改变热量和风量)。吹焊时，枪口不要停在一个地方，防止温度过高而损坏元器件。④拆卸带胶集成芯片时，先吹下集成芯片周围的小元件，并按顺序放好。用手术刀除去集成芯片上的胶，放上松香，适当调大热量和风量，旋转吹焊集成芯片边沿部分，待集成芯片处冒烟(松香烟)过后，集成芯片下面的胶已经开始发软(锡已熔化)，则可用镊子轻压集成芯片的四角，这时看到有熔化的锡珠被挤压流出，则可用下述两种方法取下集成芯片：

·手术刀尖向上倾斜，从集成芯片的一个角慢慢插入，不停地吹焊，缓慢地用刀尖向上挑下集成芯片。

·镊子夹住集成芯片上面对称的两边，试图左右旋转，开始的时候可能集成芯片不动，继续吹焊，继续旋转，则可看见集成芯片左右活动幅度越来越大，直到集成芯片脱离主板。吹下集成芯片后，滴上松香水，加热主板和集成芯片上的余胶，慢慢用刀片或烙铁拉吸锡线以除去余胶。⑤安装集成芯片时，在焊盘上均匀涂抹松香水，用目测法或把参照物放在集成芯片上并用镊子固定，适当调节热量和风量，旋转吹焊集成芯片边沿部分，等集成芯片处冒烟过后，下面的锡已熔化，慢慢松开镊子，集成芯片会有一个稍微移动的复位过程，用镊子轻推集成芯片一个边缘，集成芯片会滑动回到原位，说明集成芯片安装成功。

⑥拆卸塑料排线座、键盘座、振铃和塑壳功放半导体管时，注意掌握温度和风量，若温度过高，则使吹焊变形以致损坏，可选择使用专用的吹塑风枪。⑦热风枪内有热保护电路，当温度达到一定值时便会自动断电。为了不影响正常使用和延长使用寿命，每次使用后，若间隔时间较短，可关闭热量不使发热丝发热，稍开风量把余热吹出，这样可随时使用；如果较长时间不用，可关闭电源，避免不用时常开热量和风量，浪费能量且加速热风枪损坏。2．主要的辅助用具

3．手工贴放元器件的原则

手工贴放元器件主要有拾取和贴放两个动作。手工贴放时，最简单的工具就是小镊子，但最好采用手工贴放机的真空吸管来拾取元件进行贴放。手工贴放元件时主要应掌握好下列几个原则：

(1)必须避免元器件相混。

(2)应避免造成元器件上有不适当的张力和压力。

(3)不应使用可能损坏元器件的镊子或其他工具，应夹住元器件的外壳，而不应夹住它们的引脚和接头端。

(4)工具头部不应沾带胶粘剂和焊膏。4．手工表面贴装常见的质量问题、原因及预防措施

5.4.2表面安装元器件的手工焊接方法

1．贴片集成块的焊接

贴片集成块的焊接方法如下：

(1)将脱脂棉团成若干小团，体积略小于IC的体积，如果比芯片大了，焊接的时候棉团会碍事。用注射器抽取一管酒精，将脱脂棉用酒精浸泡，待用。

(2)电路板不干净时，先用洗板水洗净，并在电路板焊接芯片的地方涂上一点点胶水，用于粘住芯片。

(3)将防静电腕带戴在拿镊子的那只手腕上，接地一端放于地上。用镊子(最好不要用手直接拿集成芯片)将集成芯片放到电路板上，目测并将集成芯片的引脚和焊盘精确对准(如图5-4-4(a)所示)，当目测难分辨时，可放在放大镜下观察对准。电烙铁上带有少量焊锡并定位集成芯片(如图5-4-4(b)所示)，这时不用考虑引脚粘连问题，定位两个点即可(注意：这两个点不能是相邻的两个引脚)。定位后的效果如图5-4-4(c)所示。

(4)将适量的松香焊锡膏涂于引脚上，并将一个酒精棉球放于集成芯片上，使棉球与集成芯片的表面充分接触以利于集成芯片散热。

(5)擦干净烙铁头并蘸一下松香使之容易上锡(如图5-4-5(a)所示)。给烙铁上锡，焊锡丝融化并粘在烙铁头上，直到融化的焊锡呈球状将要掉下来的时候停止上锡(如图5-4-5(b)所示)，此时，焊锡球的张力略大于自身重力。图5-4-4贴片集成芯片的定位

(a)对准焊盘；(b)定位；(c)定位后效果(a)(b)(c)图5-4-5烙铁上锡(a)蘸入松香；(b)上锡(a)(b)

(6)将印制板倾斜放置，倾斜角度大于70°，小于90°(如图5-4-6(a)所示)，倾斜角度太小不利于焊锡球滚下。在芯片引脚未固定那边，用电烙铁拉动焊锡球沿芯片的引脚从上到下慢慢滚下(如图5-4-6(b)所示)，滚到头的时候将电烙铁提起，不让焊锡球粘到周围的焊盘上。至此，芯片的一边已经焊完(如图5-4-6(c)所示)，按照此方法再焊接其他的引脚。(a)(b)(c)图5-4-6贴片集成芯片的焊接(a)印制板倾斜放置；(b)焊接；(c)一边焊接完成

(7)用酒精棉球将电路板上有松香焊锡膏的地方擦拭干净，并用硬毛刷蘸上酒精将集成芯片引脚之间的松香刷干净，同时可以用吹气球吹气加速酒精蒸发，如图5-4-7所示。图5-4-6贴片集成芯片的焊接(a)印制板倾斜放置；(b)焊接；(c)一边焊接完成

(7)用酒精棉球将电路板上有松香焊锡膏的地方擦拭干净，并用硬毛刷蘸上酒精将集成芯片引脚之间的松香刷干净，同时可以用吹气球吹气加速酒精蒸发，如图5-4-7所示。(a)(b)(c)图5-4-7贴片集成芯片的清洗(a)表面有很多松香；(b)酒精清洗；(c)清洗完成

(8)放到放大镜下观察有无虚焊和粘连焊，可以用镊子拨动引脚观察有无松动(注意，要戴上防静电腕带，以防静电)。

2．贴片分立元器件的焊接

采用恒温电烙铁对贴片分立元器件进行焊接，其方法是：

(1)清洗焊盘。

(2)贴片。

(3)焊接。先用烙铁将焊点加热，然后左手拿镊子将元器件固定在相应焊盘的位置上，右手拿烙铁，将烙铁头带上焊料，接触引脚焊盘，等元器件固定后焊接另外一边，完成焊接后将烙铁移开，如图5-4-8所示。(a)(b)(c)图5-4-8贴片分立元器件的焊接(a)加热焊盘；(b)固定元器件；(c)固定后焊接另外一端

5.5焊接质量检验

5.5.1外观观察检验法

一个焊点焊接质量的优劣主要看它是否为虚焊，其次才是外观。经验丰富的人可以凭焊点的外表来判断其内部的焊接质量。

一个良好的焊点其表面应该光洁、明亮，不得有拉尖、起皱、鼓气泡、夹渣、出现麻点等现象；其焊料到被焊金属的过渡处应呈现圆滑流畅的浸润状凹曲面。下面用穿孔插装工艺的焊点剖面图(图5-5-1)来举例说明。图5-5-1(a)是合格焊点的剖面，图5-5-1(b)所示的焊点外表看似光滑、饱满，但仔细观察就可以发现在焊锡与焊盘及引脚相接处呈现出大于90°的接触角，表明焊锡没有浸润它们，这样的焊点肯定是虚焊；图5-5-1(c)是焊料太少，虽然不算是虚焊，但焊点的机械强度太小；图5-5-1