电子制作焊接基础知识文档格式.docx
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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叫焊料。
这里所说的焊料只针对锡焊所用焊料。
焊接电子元件,一般采用有松香芯的焊锡丝,这种焊锡丝,熔点较低,而且内含松香助焊剂,使用极为方便。
常用锡焊材料:
管状焊锡丝,抗氧化焊锡,含银的焊锡,焊膏等。
2.助焊剂的选用。
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,如可清除金属表面的氧化物利于焊接,又可保护烙铁头。
助焊剂有松香、松香溶液、焊膏焊油等,可根据不同的焊接对象合理选用。
三、焊接常用辅助工具:
尖嘴钳、偏口钳、镊子、小刀等,如图2所示。
四、手工焊接工具电烙铁的使用
电烙铁是最常用的焊接工具。
它分为内热式电烙铁和外热式两种。
我们一般使用20W内热式电烙铁来进行电子元器件的焊接,其外形如图3所示。
图2焊接辅助工具(尖嘴钳偏口钳镊子小刀) 图3 内热式电烙铁
电烙铁要用220V交流电源,使用时要特别注意安全。
应认真做到以下几点:
电烙铁插头最好使用三极插头。
要使外壳妥善接地。
使用前,应认真检查电源插头、电源线有无损坏。
并检查烙铁头是否松动。
新烙铁使用前要上锡,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。
旧烙铁可在通电烧热前用细砂纸将烙铁头打光亮,如已严重氧化而发黑可用钢挫挫去表层氧化物,使其露出金属光泽后,再重新镀锡使用。
这种给烙铁头上锡的做法主要便于焊接和防止烙铁头表面氧化。
电烙铁有三种握法,如图4所示。
其中反握法的动作稳定,长时间操作不易疲劳,适于大功率烙铁的操作;
正握法适于小功率烙铁或带弯头电烙铁的操作;
一般在操作台上焊接印制板等焊件时,多采用握笔法。
为减少焊剂加热时挥发出的化学物质对人的危害,减少有害气体的吸入量,一般情况下烙铁到鼻子的距离应该不少于20,通常以30为宜。
图4握电烙铁的手法示意图图5焊锡丝的拿法
焊锡丝一般有两种拿法,如图5所示。
由于焊锡丝中含有一定比例的铅,而铅是对人体有害的一种重金属,因此操作时应该戴手套或在操作后洗手,避免食入铅尘。
焊接时,应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提离开焊点。
焊接的元件应先从电阻、二极管等低管脚的元件开始,集成电路应最后焊接,最好使用集成电路专用插座,焊好插座后再把集成电路插上去。
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。
焊锡用量要适中,应使焊点呈正弦波峰形状,表面光亮圆滑,无锡刺。
电烙铁使用中,不能用力敲击。
要防止跌落。
烙铁头上焊锡过多时,可用布擦掉。
不可乱甩,以防烫伤他人。
焊接过程中,烙铁不能到处乱放。
不焊时,应放在烙铁架上。
注意电源线不可搭在烙铁头上,以防烫坏绝缘层而发生事故。
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。
使用结束不用时,应及时切断电源,拔下电源插头,待冷却后再收回工具箱。
五、手工焊接操作的基本步骤
掌握好电烙铁的温度和焊接时间,选择恰当的烙铁头和焊点的接触位置,才可能得到良好的焊点。
正确的手工焊接操作过程可以分成五个步骤,如图6所示。
图6手工焊接步骤
1.基本操作步骤
⑴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。
⑵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1~2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。
⑶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!
⑷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。
⑸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1至2s。
2.锡焊三步操作法
对于热容量小的焊件,例如印制板上较细导线的连接,可以简化为三步操作。
准备:
同以上步骤一;
加热与送丝:
烙铁头放在焊件上后即放入焊丝。
去丝移烙铁:
焊锡在焊接面上浸润扩散达到预期范围后,立即拿开焊丝并移开烙铁,并注意移去焊丝的时间不得滞后于移开烙铁的时间。
对于吸收低热量的焊件而言,上述整个过程的时间不过2至4s,各步骤的节奏控制,顺序的准确掌握,动作的熟练协调,都是要通过大量实践并用心体会才能解决的问题。
有人总结出了在五步骤操作法中用数秒的办法控制时间:
烙铁接触焊点后数一、二(约2s),送入焊丝后数三、四,移开烙铁,焊丝熔化量要靠观察决定。
此办法可以参考,但由于烙铁功率、焊点热容量的差别等因素,实际掌握焊接火候并无定章可循,必须具体条件具体对待。
试想,对于一个热容量较大的焊点,若使用功率较小的烙铁焊接时,在上述时间内,可能加热温度还不能使焊锡熔化,焊接就无从谈起。
六、手工焊接操作的具体手法
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。
1.保持烙铁头的清洁。
焊接时,烙铁头长期处于高温状态,又接触助焊剂等弱酸性物质,其表面很容易氧化腐蚀并沾上一层黑色杂质。
这些杂质形成隔热层,妨碍了烙铁头与焊件之间的热传导。
因此,要注意用一块湿布或湿的木质纤维海绵随时擦拭烙铁头。
对于普通烙铁头,腐蚀污染严重时可使用锉刀修去表面氧化层,对于长寿命烙铁头不能使用这种方法。
2.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,以免造成损坏或不易觉察的隐患。
有些初学者用烙铁头对焊接面施加压力,企图加快焊接,这是不对的。
正确的方法是,要根据焊件的形状选用不同的烙铁头,或者自己修整烙铁头,让烙铁头与焊件形成面的接触而不是点或线的接触。
这样,就能大大提高传热效率。
3.加热要靠焊锡桥。
在非流水线作业中,焊接的焊点形状是多种多样的,不大可能不断更换烙铁头。
要提高加热的效率,需要有进行热量传递的焊锡桥。
所谓焊锡桥,就是靠烙铁头上保留少量焊锡,作为加热时烙铁头与焊件之间传热的桥梁。
由于金属熔液的导热效率远远高于空气,使焊件很快就被加热到焊接温度。
应该注意,作为焊锡桥的锡量不可保留过多,不仅因为长时间存留在烙铁头上的焊料处于过热状态,实际已经降低了质量,还可能造成焊点之间误连短路。
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。
如图所示为烙铁不同的撤离方向对焊点锡量的影响。
图7烙铁撤离方向和焊点锡量的关系
5.在焊锡凝固之前不能动。
切勿使焊件移动或受到振动,特别是用镊子夹住焊件时,一定要等焊锡凝固后再移走镊子,否则极易造成焊点结构疏松或虚焊。
6.焊锡用量要适中。
手工焊接常使用的管状焊锡丝,内部已经装有由松香和活化剂制成的助焊剂。
焊锡丝的直径有0.5、0.8、1.0、…、5.0等多种规格,要根据焊点的大小选用。
一般,应使焊锡丝的直径略小于焊盘的直径。
焊接时要注意焊锡量的把握,焊锡用量不足极容易造成导线脱落,过量又易造成短路故障,图8为焊锡量把握情况。
图8焊点锡量的掌握
7.焊剂用量要适中。
适量的助焊剂对焊接非常有利。
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。
焊接开关、接插件的时候,过量的焊剂容易流到触点上,会造成接触不良。
合适的焊剂量,应该是松香水仅能浸湿将要形成焊点的部位,不会透过印制板上的通孔流走。
对使用松香芯焊丝的焊接来说,基本上不需要再涂助焊剂。
目前,印制板生产厂在电路板出厂前大多进行过松香水喷涂处理,无需再加助焊剂。
8.不要使用烙铁头作为运送焊锡的工具。
有人习惯到焊接面上进行焊接,结果造成焊料的氧化。
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。
七、焊点质量及检查
对焊点的质量要求,应该包括电气接触良好、机械结合牢固和美观三个方面。
保证焊点质量最重要的一点,就是必须避免虚焊。
一般来说,造成虚焊的主要原因是:
焊锡质量差;
助焊剂的还原性不良或用量不够;
被焊接处表面未预先清洁好,镀锡不牢;
烙铁头的温度过高或过低,表面有氧化层;
焊接时间掌握不好,太长或太短;
焊接中焊锡尚未凝固时,焊接元件松动。
1.对焊点的要求
可靠的电气连接,足够的机械强度,光洁整齐的外观
2.典型焊点的形成及其外观
在单面和双面(多层)印制电路板上,焊点的形成是有区别的:
见图,在单面板上,焊点仅形成在焊接面的焊盘上方;
但在双面板或多层板上,熔融的焊料不仅浸润焊盘上方,还由于毛细作用,渗透到金属化孔内,焊点形成的区域包括焊接面的焊盘上方、金属化孔内和元件面上的部分焊盘,如图9所示。
图9焊点的形成图10典型焊点的外观
典型焊点如图10所示,从外表直观看对它的要求是:
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。
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。
表面平滑,有金属光泽。
无裂纹、针孔、夹渣。
八、焊前处理
焊接前,应对元件引脚或电路板的焊接部位进行焊前处理(见图11)。
1.清除焊接部位的氧化层
可用断锯条制成小刀。
刮去金属引线表面的氧化层,使引脚露出金属光泽。
印刷电路板可用细纱纸将铜箔打光后,涂上一层松香酒精溶液。
2.元件镀锡
在刮净的引线上镀锡。
可将引线蘸一下松香酒精溶液后,将带锡的热烙铁头压在引线上,并转动引线。
即可使引线均匀地镀上一层很薄的锡层。
导线焊接前,应将绝缘外皮剥去,再经过上面两项处理,才能正式焊接。
若是多股金属丝导线,打光后应先拧在一起然后再镀锡。
刮去氧化层 均匀镀上一层锡
图11焊前处理
九、印制电路板的焊接过程
1.焊前准备
首先要熟悉所焊印制电路板的装配图,并按图纸配料,检查元器件型号、规格及数量是否符合图纸要求,并做好装配前元器件引线成型等准备工作。
2、焊接顺序
元器件装焊顺序依次为:
电阻器、电容器、二极管、三极管、集成电路、大功率管,其它元器件为先小后大。
3、对元器件焊接要求
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。
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)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。
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,焊接时用镊子夹住引线脚,以利散热。
焊接大功率三极管时,若需加装散热片,应将接触面平整、打磨光滑后再紧固,若要求加垫绝缘薄膜时,切勿忘记加薄膜。
管脚与电路板上需连接时,要用塑料导线。
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。
对于电容器、二极管、三极管露在印制电路板面上多余引脚均需齐根剪去。
九、拆焊方法
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。
普通元器件的拆焊:
选用合适的医用空心针头拆焊,用铜编织线进行拆焊,用气囊吸锡器进行拆焊,用专用拆焊电烙铁拆焊,用吸锡电烙铁拆焊。
焊接电路板时,一定要控制好时间。
太长,电路板将被烧焦,或造成铜箔脱落。
从电路板上拆卸元件时,可将电烙铁头贴在焊点上,待焊点上的锡熔化后,将元件拔出。