电路板的焊接工艺.docx
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电路板的焊接工艺
电路板焊接工艺
1、焊接的必要条件
1.1清洁金属表面
如欲焊接的金属表面有氧化膜或各种脏污存在时，则会形成焊接时之障碍物，溶锡不易沾到表面上。
因此必须要将之除去。
氧化膜可用松香除去，而像油脂之类的脏污，则要需用溶剂来去除。
1.2适当的温度
当加热过的焊接金属的温度比溶锡的溶点低时，则焊锡不会溶得好，也不能顺利地沾染到金属之表面。
所以当加热温度过低时，则沾染性及扩散性都会变不佳，而无法得到良好的焊接结果。
因此绝对需要在适当的温度范围之内加热。
1.3适当的锡量
如无法配合焊接部位的大小供给适量的溶锡的话，就会产生焊接强度不够的问题。
2、电烙铁的使用
2.1电烙铁的握取方法
2.2烙铁的保养方法
1）烙铁头每天送电前先将发热体内杂质清出，以防烙铁头与发热体或套筒卡死，并随时锁紧烙铁头以确保其在适当位置。
2）在焊接时，不可将烙铁头用力挑或挤压被焊接之物体，不可用磨擦方式焊接，如此并无助于热传导，且有损伤烙铁头。
3）不可用粗糙面之物体磨擦烙铁头。
4）不可使用含氯或酸之助焊剂。
5）不可加任何化合物于沾锡面。
6）当天工作完后，不焊接时将烙铁头擦搽干净重新沾上新锡于尖端部份，并將之存放在烙铁架上以及将电源关闭。
2.3烙铁使用的注意事项
1）新买的烙铁在使用之前必须先给它蘸上一层锡（给烙铁通电，然后在烙铁加热到一定的时候就用锡条靠近烙铁头），使用久了的烙铁将烙铁头部锉亮，然后通电加热升温，并将烙铁头蘸上一点松香，待松香冒烟时在上锡，使在烙铁头表面先镀上一层锡。
2）电烙铁通电后温度高达250摄氏度以上，不用时应放在烙铁架上，但较长时间不用时应切断电源，防止高温“烧死”烙铁头（被氧化）。
要防止电烙铁烫坏其他元器件，尤其是电源线，若其绝缘层被烙铁烧坏而不注意便容易引发安全事故。
3）不要把电烙铁猛力敲打，以免震断电烙铁内部电热丝或引线而产生故障。
4）电烙铁使用一段时间后，可能在烙铁头部留有锡垢，在烙铁加热的条件下，我们可以用湿布轻檫。
如有出现凹坑或氧化块，应用细纹锉刀修复或者直接更换烙铁头。
3、焊料与焊剂
3.1焊料
有铅锡丝，成份中含有Pb（如:
Sn63/PB37）溶点:
183度
无铅锡丝
1）成份中未含有Pb（如:
Sn96.5/Ag3/Cu0.5）
2）有无铅标记
3）溶点:
217度
3.2助焊剂
助焊剂是一种焊接辅助材料，其作用如下：
1）去除氧化膜。
2）防止氧化。
3）减小表面张力。
4）使焊点美观。
常用的助焊剂有松香、松香酒精助焊剂、焊膏、氯化锌助焊剂、氯化铵助焊剂等。
焊接中常采用中心夹有松香助焊剂、含锡量为61％的39锡铅焊锡丝，也称为松香焊锡丝。
4、焊接操作前的检查
4.1工作前3-5分钟把电烙铁插头插入规定的插座上，检查烙铁是否发热，如发觉不热，先检查插座是否插好，如插好，若还不发热，应立即向管理员汇报，不能自随意拆开烙铁，更不能用手直接接触烙铁头。
4.2已经氧化凹凸不平的或带钩的烙铁头应更新：
1）可以保证良好的热传导效果；
2）保证被焊接物的品质。
如果换上新的烙铁头，受热后应将保养漆擦掉，立即加上锡保养。
烙铁的清洗要在焊锡作业前实施，如果5分钟以上不使用烙铁,需关闭电源。
海绵要清洗干净，不干净的海绵中含有金属颗粒，或含硫的海绵都会损坏烙铁头。
4.3检查吸锡海绵是否有水和清洁，若没水，请加入适量的水（适量是指把海绵按到常态的一半厚时有水渗出，具体操作为：
湿度要求海绵全部湿润后,握在手掌心,五指自然合拢即可），海绵要清洗干净，不干净的海绵中含有金属颗粒，或含硫的海绵都会损坏烙铁头。
4.4人体与烙铁是否可靠接地，人体是否佩带防静电手腕。
4.5设置合适的温度：
如欲设定温度，直接旋转温度调节旋扭，电源指示灯不再闪烁表示已达到所设定的烙铁温度，并且要用烙铁温度校验仪校对温度与所设定的是否附合。
5、焊接方法
5.1准备
准备好焊锡丝和烙铁。
此时特别强调的是烙铁头部要保持干净，电烙铁使用前要上锡，具体方法是：
将电烙铁烧热，待刚刚能熔化焊锡时，用焊锡均匀地涂在烙铁头上，使烙铁头均匀的吃上一层锡。
5.2加热焊件
将烙铁接触焊接点，注意首先要保持烙铁加热焊件各部分，例如印制板上引线和焊盘都使之受热，其次要注意让烙铁头的扁平部分（较大部分）接触热容量较大的焊件，烙铁头的侧面或边缘部分接触热容量较小的焊件，以保持焊件均匀受热。
焊接时烙铁头与PCB板成45°角，电烙铁头顶住焊盘和元器件引脚然后给元器件引脚和焊盘均匀预热。
5.3融化焊料
当焊件加热到能熔化焊料的温度后将焊丝置于焊点，焊料开始熔化并润湿焊点。
焊点应呈正弦波峰形状，表面应光亮圆滑，无锡刺，锡量适中。
锡线送入角度约为30°，保持烙铁头不动直至焊锡熔融平稳渗入焊接点,使焊接点以自然冷却之方式冷却凝固焊点，冷凝前不可触动。
5.4移开焊锡
当熔化一定量的焊锡后将焊锡丝移开。
5.5移开烙铁
当焊锡完全润湿焊点后移开烙铁，注意移开烙铁的方向应该是大致45°的方向。
焊锡丝拿开后，烙铁继续放在焊盘上持续1～3秒，当焊锡只有轻微烟雾冒出时，即可拿开烙铁，拿开烙铁时，不要过于迅速或用力往上挑，以免溅落锡珠、锡点、或使焊锡点拉尖等，同时要保证被焊元器件在焊锡凝固之前不要移动或受到震动，否则极易造成焊点结构疏松、虚焊等现象。
上述五步操作如下图所示:
6、PCB电路板的焊接
6.1印刷电路板的拿取方法以及正反面的识别
用手拿PCB时，应拿PCB的四角或边缘，避免裸手接触电路板的焊点、组件和连接器。
1）手上的油渍和污迹会阴碍顺利的焊接。
2）焊点的周围将被氧化，最外层将被损害。
3）手指印对组件，焊点有腐蚀的危险。
6.2在电路板的焊接及器件的拿取过程中需要佩戴防静电护腕做好防静电保护措施，并要保证防静电护腕接地的有效性。
6.3PCB板焊接的工艺流程
PCB板焊接过程中主要需手工插件、手工焊接、修理和检验。
一般的操作步骤为如下所示：
1）根据生产任务选取相应的型号的BOM单，根据BOM单检查来料电路板的型号是否正确，电路板有无损伤。
2）检查电路板表面是否干净无尘，无油污、指印等，如果不干净许用酒精适当清洁，清洁后需要待酒精完全挥发后才能进行焊接。
3）按BOM选取相应器件，并仔细核对器件的型号、数量，同时检查器件表面、引脚等是否有损伤或锈痕等影响器件性能的因素。
4）待器件及电路板的型号及数量确认后，根据BOM上器件对应标号与电路板上位置好，将器件插接到电路板上。
5）按焊接要求焊接各器件，保证焊接无漏焊、虚焊等。
6）焊接后剪去多余的引脚。
7）检查个焊点，有无不合格项，如有则进行修整。
6.4PCB板焊接的工艺要求
6.4.1元器件加工处理的工艺要求
1）元器件在插装之前，必须对元器件的可焊接性进行处理，若可焊性差的要先对元器件引脚镀锡
2）元器件引脚整形后，其引脚间距要求与PCB板对应的焊盘孔间距一致。
3）元器件引脚加工的形状应有利于元器件焊接时的散热和焊接后的机械强度。
6.4.2元器件在PCB板插装的工艺要求
1）元器件在PCB板插装及焊接的顺序一般依次是电阻器、电容器、二极管、三极管、集成电路、大功率管，一般是先低后高，先小后大，先轻后重，先易后难，先一般元器件后特殊元器件，且上道工序安装后不能影响下道工序的安装。
2）元器件插装后，其标志应向着易于认读的方向，并尽可能从左到右的顺序读出。
3）有极性的元器件极性应严格按照图纸上的要求安装，不能错装。
4）元器件在PCB板上的插装应分布均匀，排列整齐美观，不允许斜排、立体交叉和重叠排列；不允许一边高，一边低；也不允许引脚一边长，一边短。
6.4.3PCB板焊点的工艺要求
1）焊点的机械强度要足够
2）焊接可靠，保证导电性能
6.5电子元器件的插装
电子元器件插装要求做到整齐、美观、稳固。
同时应方便焊接和有利于元器件焊接时的散热。
6.5.1元器件分类
按电路图或BOM清单将电阻、电容、二极管、三极管，稳压模块，插排线、座，导线，紧固件等归类。
6.5.2元器件引脚成形
1）元器件整形的基本要求
所有元器件引脚均不得从根部弯曲，一般应留1.5mm以上。
要尽量将有字符的元器件面置于容易观察的位置。
2）元器件的引脚成形
手工加工的元器件整形，弯引脚可以借助镊子或小螺丝刀对引脚整形。
6.5.3插件顺序
手工插装元器件，应该满足工艺要求。
插装时不要用手直接碰元器件引脚和印制板上铜箔。
6.5.4元器件插装的方式
二极管、电容器、电阻器等元器件均是俯卧式安装在印刷PCB板上的。
6.5PCB元器件焊接的要求
必须将焊盘和被焊器件的焊接端同时加热，焊盘和被焊器件的焊接端要同时大面积受热，注意烙铁头和焊锡投入及取出角度。
薄的器件应在焊盘上焊锡。
薄片类器件不能受热，所以烙铁不能直接接触而应在焊盘上加热，避免发生破损、裂纹。
1）电阻器的焊接
按元器件清单将电阻器准确地装入规定位置，并要求标记向上，字向尽量保持一致。
装完一种规格再装另一种规格，尽量使电阻器的高低一致。
焊接后将露在PCB板表面上多余的引脚齐根剪去。
2）电容器的焊接
将电容器按元器件清单装入规定位置，并注意有极性的电容器其“+”与“-”极不能接错。
电容器上的标记方向要易看得见。
先装玻璃釉电容器、金属膜电容器、瓷介电容器，最后装电解电容器。
3）二极管的焊接
正确辨认正负极后按要求装入规定位置，型号及标记要易看得见。
焊接立式二极管时，对最短的引脚焊接时，时间不要超过2秒钟。
4）三极管的焊接
按要求将e、b、c三根引脚装入规定位置。
焊接时间应尽可能的短些，焊接时用镊子夹住引脚，以帮助散热。
焊接大功率三极管时，若需要加装散热片，应将接触面平整、光滑后再紧固。
5）集成电路的焊接
将集成电路插装在线路板上，按元器件清单要求，检查集成电路的型号、引脚位置是否符合要求。
焊接时先焊集成电路边沿的二只引脚，以使其定位，然后再从左到右或从上至下进行逐个焊接。
焊接时，烙铁一次沾取锡量为焊接2~3只引脚的量，烙铁头先接触印制电路的铜箔，待焊锡进入集成电路引脚底部时，烙铁头再接触引脚，接触时间以不超过3秒钟为宜，而且要使焊锡均匀包住引脚。
焊接完毕后要查一下，是否有漏焊、碰焊、虚焊之处，并清理焊点处的焊料。
IC类器件有连续的端子，焊锡时可以烙铁头拉动焊锡。
IC集成块类由于焊锡间距太小，所以要使用拉动焊锡的方法进行焊接。
1阶段:
IC焊锡开始时要对角线焊锡定位
IC不加焊锡定位点不可以焊锡（不然会偏位）
2阶段:
拉动焊锡
烙铁头是刀尖形（必要时可加少量松香）
注意:
要注意周围有碰撞的部位，为了防止高温损伤器件可以在焊接中在IC类集成块的上面放置沾有酒精的棉花通过酒精的挥发，可降低集成块上的温度有效的保护器件。
6.7PCB板焊接的注意事项
1）电烙铁一般应选内热式20～35W或调温式，烙铁的温度不超过400℃的为宜。
烙铁头形状应根据PCB板焊盘大小采用截面式或尖嘴式，目前PCB板发展趋势是小型密集化，因此一般常用小型尖嘴式烙铁头。
2）加热时应尽量使烙铁头同时接触印制板上铜箔和元器件引脚，对较大的焊盘（直径大于5mm）焊接时可移动烙铁，即烙铁绕焊盘转动，以免长时间停留一点导致局部过热。
3）金属化孔的焊接。
焊接时不仅要让焊料润湿焊盘，而且孔内也要润湿填充。
因此金属化孔加热时间应长于单面板。
4）焊接时不要用烙铁头摩擦焊盘的方法增强焊料润湿性能，而要靠表面清理和预焊。
6.8在印刷电路板上焊接引线的几种方法。
印刷电路板分单面和双面两种。
在它上面的通孔，一般是非金属化的，但为了使元器件焊接在电路板上更牢固可靠，现在电子产品的印刷电路板的通孔大都采取金属化。
将引线焊接在普通单面板上的方法：
1）直通剪头。
引线直接穿过通孔，焊接时使适量的熔化焊锡在焊盘上方均匀地包围沾锡的引线，形成一个圆锥体模样，待其冷却凝固后，把多余部分的引线剪去。
2）直接埋头。
穿过通孔的引线只露出适当长度，熔化的焊锡把引线头埋在焊点里面。
这种焊点近似半球形，虽然美观，但要特别注意防止虚焊。
7、焊接温度的选择
选择最适当的工作温度，在焊接过程中使用过低的温度将影响焊锡的流畅性。
若温度太高又会伤害线路板铜箔与器件，且焊接不完全和不美观及烙铁头过度损耗。
电烙铁的正常工作温度为：
300℃～350℃
注意事项：
温度超过400℃，切勿经常或连续使用；偶尔需使用在大焊点或非常快速焊接时，仅可短时间内使用。
下表为常用器件温度控制参考范围
序号
元器件名称、类型
温度控制标准
1
五金跳线类，插件电阻，陶瓷电容/电解电容，插件电感，插件二极管，三极管，排针类，石英晶振
330±30℃
2
针座插座，排针连接线，排线类，陶瓷振荡器
320±30℃
3
LED灯（贴片/插件），IC类，激光/感光器件，场效应管，灯类显示器件，屏类排线
320±30℃
4
五金电池片，大型稳压管（带散热片），功放类IC，晶振外壳接地，电机类
350±30℃
5
彩排线，灰排线，线材类
320±20℃
6
金属电位器，整流二极管类，（脚位直径大于1.0mm）元器件，金属壳插座/开关类
360±20℃
7
轻触开关，塑胶开关类，3D电位器，胶壳插座类
330±20℃
8
单面PCB板，加锡焊接温度控制
小于380℃
8、手工焊接操作的注意事项
⑴保持烙铁头的清洁、保养
焊接时，烙铁头长期处于高温状态，很容易氧化并沾上一层黑色杂质。
因此，要注意用湿海绵随时擦拭烙铁头,在长时间未使用时应在烙铁头上加上锡，防止烙铁头氧化，造成无法粘锡。
⑵靠增加接触面积来加快传热
加热时，应该让焊件上需要焊锡浸润的各部分均匀受热，而不是仅仅加热焊件的一部分，更不要采用烙铁对焊件增加压力的办法。
⑶烙铁的撤离
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。
⑸在焊锡凝固之前不能动
切勿使焊件移动或受到振动，否则极易造成焊点结构疏松或虚焊。
⑹焊锡用量要适中
锡丝，内部已经装有由松香和活化剂制成的助焊剂。
⑺助焊剂用量要适中
过量使用松香焊剂，焊接以后势必需要擦除多余的焊剂，并且延长了加热时间，降低了工作效率。
当加热时间不足时，又容易形成“夹渣”的缺陷。
⑻不要使用烙铁头作为运送焊锡的工具（带锡焊）
避免现将焊锡融到电烙铁上然后到焊点焊接，这样会造成焊料的氧化。
因为烙铁尖的温度一般都在300℃以上，焊锡丝中的助焊剂在高温时容易分解失效，焊锡也处于过热的低质量状态。
9、焊接质量的分析及拆焊
9.1焊接的质量分析
构成焊点虚焊主要有下列几种原因：
1）被焊件引脚受氧化；
2）被焊件引脚表面有污垢；
3）焊锡的质量差；
4）焊接质量不过关，焊接时焊锡用量太少；
5）电烙铁温度太低或太高，焊接时间过长或太短；
6）焊接时焊锡未凝固前焊件抖动。
9.2手工焊接质量分析
手工焊接常见的不良现象
焊点缺陷
外观特点
危害
原因分析
虚焊
焊锡与元器件引脚和铜箔之间有明显黑色界限，焊锡向界限凹陷
设备时好时坏，工作不稳定
1．元器件引脚未清洁好、未镀好锡或锡氧化
2．印制板未清洁好，喷涂的助焊剂质量不好
焊料过多
焊点表面向外凸出
浪费焊料，可能包藏缺陷
焊丝撤离过迟
焊料过少
焊点面积小于焊盘的80%，焊料未形成平滑的过渡面
机械强度不足
1．焊锡流动性差或焊锡撤离过早
2．助焊剂不足
3．焊接时间太短
过热
焊点发白，表面较粗糙，无金属光泽
焊盘强度降低，容易剥落
烙铁功率过大，加热时间过长
冷焊
表面呈豆腐渣状颗粒，可能有裂纹
强度低，导电性能不好
焊料未凝固前焊件抖动
拉尖
焊点出现尖端
外观不佳，容易造成桥连短路
1．助焊剂过少而加热时间过长
2．烙铁撤离角度不当
桥连
相邻导线连接
电气短路
1．焊锡过多
2．烙铁撤离角度不当
铜箔翘起
铜箔从印制板上剥离
印制PCB板已被损坏
焊接时间太长，温度过高
9.3焊接不良的防止
1）选用合适的焊锡，应选用焊接电子元件用的低熔点焊锡丝。
2）助焊剂，用25%的松香溶解在75%的酒精（重量比）中作为助焊剂。
3）电烙铁使用前要上锡，具体方法是：
将电烙铁烧热，待刚刚能熔化焊锡时，涂上助焊剂，再用焊锡均匀地涂在烙铁头上，使烙铁头均匀的吃上一层锡。
4）焊接方法，把焊盘和元件的引脚用细砂纸打磨干净，涂上助焊剂。
用烙铁头沾取适量焊锡，接触焊点，待焊点上的焊锡全部熔化并浸没元件引线头后，电烙铁头沿着元器件的引脚轻轻往上一挑，离开焊点。
5）焊接时间不宜过长，否则容易烫坏元件，必要时可用镊子夹住管脚帮助散热。
6）焊点应呈正弦波峰形状，表面应光亮圆滑，无锡刺，锡量适中。
7）焊接完成后，要用酒精把线路板上残余的助焊剂清洗干净，以防炭化后的助焊剂影响电路正常工作。
8）集成电路应最后焊接，电烙铁要可靠接地，或断电后利用余热焊接。
或者使用集成电路专用插座，焊好插座后再把集成电路插上去。
9.4焊点合格的标准
1）焊点有足够的机械强度：
为保证被焊件在受到振动或冲击时不至脱落、松动，因此要求焊点要有足够的机械强度。
2）焊接可靠，保证导电性能：
焊点应具有良好的导电性能，必须要焊接可靠，防止出现虚焊。
3）焊点表面整齐、美观：
焊点的外观应光滑、圆润、清洁、均匀、对称、整齐、美观、充满整个焊盘并与焊盘大小比例合适。
满足上述三个条件的焊点，才算是合格的焊点。
标准焊点应具有以下特征：
（1）锡点成内弧形，形状为近似圆锥而表面稍微凹陷，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）锡点要圆满、光滑、有金属光泽、无针孔、无松香渍。
（3）要有线脚，而且线脚的长度要在1-1.2mm之间。
（4）锡将整个焊盘及零件脚包围。
典型合格焊点的外观
10、检验
10.1采用目测检验焊点外观，并可借助4～10倍的放大镜。
10.2合格焊点的判定：
只有符合下列要求的焊点，才能判定为合格焊点。
1）焊点表面光滑、明亮，无针孔或非结晶状态；
2）焊料应润湿所有焊接表面，形成良好的焊锡轮廓线，润湿角一般应小于30°；
3）焊料应充分覆盖所有连接部位，但应略显导线或引线外形轮廓，焊料不足或过量都是不允许的。
4）焊点和连接部位不应有划痕、尖角、针孔、砂眼、焊剂残渣、焊料飞溅物及其它异物；
5）焊料不应呈滴状、尖峰状，相邻导电体间不应发生桥接；
6）焊料或焊料与连接件之间不应存在裂缝、断裂或分离；
7）不应存在冷焊或过热连接；
8）印制电路板、导线绝缘层和元器件不应过热焦化发黑。
印制电路板基材不应分层起泡，印制导线和焊盘不应分离起翘。
11、焊点返工
11.1对有缺陷的焊点允许返工，每个焊点的返工次数不得超过三次。
11.2对以下类型的焊点缺陷，可以对焊点重熔，必要时，可添加焊剂和焊料。
a．焊料不足或过量；
b．冷焊点；
c．焊点裂纹或焊点位移；
d．焊料润湿不良；
e．焊点表面有麻点、孔或空洞；
f.连接处母材金属暴露；
g．焊点拉尖、桥接。
11.3需解焊后重新焊接的焊点返工，应符合本标准。
11.4经返工的焊点均应符合本标准及相关标准的技术要求，并重新检验。
12、焊接后的处理
12.1焊接后要注意检查以下几点：
检查有无漏焊、错焊（极性焊反）、短路、虚焊等现象。
检查焊点是否有适当的焊料，表面是否具有良好的光泽且均匀，不应有毛刺、间隙及裂纹，焊点表面要清洁。
12.2清理PCB板上的残留物如：
锡渣、锡碎、元件脚等。
如使用洗板水，使用人员应做好保护措施，洗板水具有挥发性、可燃性，用剩的应装好、摆放好，不要浪费洗板水。
12.3通电检测：
1）先用万用表电阻挡测量电源输入端，看是否有短路现象。
如有，应在加电前排除。
2）根据原理图分别对电路模块进行电路检查
3）通电完成后必须按清单装配好IC，检查无误。
12.4检查好的PCB电路板应马上用防静电袋包装好，不能随意摆放。
12.5结束使用步骤
1）清洁擦拭烙铁头并加少许锡丝保护。
并将电烙铁放到专用固定架上。
2）调整温度设定调整钮至可设定之最低温度。
3）将电源开关切换至OFF位置。
4）拔下电源插头。
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