PCB电路板的手工焊接技术 71页

PCB 电路板的手工焊接技术 什么是焊接？ 焊接是使金属连接的一种方法。它利用加热手段，在两种金属的接触面，通过焊接材料的原子或分子的相互扩散作用，使两种金属间形成一种永久的牢固结合。利用焊接的方法进行连接而形成的接点叫焊点。 主要内容 手工焊接工具和材料 手工焊接的基本操作 注意事项 防静电恒温烙铁 1. 焊接工具 内热式电烙铁 外热式电烙铁 电烙铁的结构图 烙铁头清洗时海绵用水过量，烙铁温度会急速下降，锡渣就不容易落掉 , 水量不足时海绵会被烧掉 . 清洗的原理：水份适量时，烙铁头接触的瞬时，水会沸腾波动，达到清洗的目的。 烙铁清洗时海绵水份若过多 烙铁头会急速冷却导致电气镀金层脱离 ， 并且锡珠不易弄掉。 海绵清洗时若无水， 烙铁会熔化海绵，诱发焊锡不良 . 海绵浸湿的方法： 1. 泡在水里清洗 2. 轻轻挤压海绵，可挤出 3~4 滴水珠为宜 3. 2 小时清洗一次海绵 . 烙铁头清洗 烙铁头清洗是每次焊锡开始前必须要做的工作 . 烙铁头在空气中暴露时，烙铁头表面被氧化形成氧化层 表面的氧化物与锡珠没有亲合性，焊锡时焊锡强度弱 . 烙铁头清洗时必须在海绵边孔部分把残渣去掉 海绵孔及边都可以清 洗烙铁头 要轻轻的均匀的擦动 海绵面上不要被清洗的异物覆盖 , 否则异物会再次粘在烙铁头上 碰击时不会把锡珠弄掉 反而会把烙铁头碰坏 烙铁头清洗 焊锡作业结束后烙铁头必须预热 . 焊锡作业结束后烙铁头必须均匀留有余锡 这样锡会承担一部分热并且保证烙铁头不被空气氧化 对延长烙铁寿命有好处 . 防止烙铁头氧化，与锡保持亲合性，可以方便作业并且延长烙铁寿命。 电源 Off 电源 Off 不留余锡而把电源关掉时，温度慢慢下降， 会发生热氧化减少烙铁寿命 烙铁头清洗 2. 焊接材料（分为焊料和焊剂） 焊料为易熔金属，手工焊接所使用的焊料为锡铅合金。 具有熔点低、机械强度高、表面张力小和抗氧化能力强等优点。 焊料 焊料是 易熔金属 ，它熔点 低于 被焊金属 ，在熔化时能在被焊金属表面 形成合金 而将被焊金属连接到一起。按焊料成分，有 锡铅焊料、银焊料、铜焊料 待，在一般电子产品装配中主要使用 锡铅焊料 。因为锡铅焊料有铅和锡不具备的优点： 熔点低 ，各种不同成分的铅锡合金熔点均低于铅和锡金熔点，有利于焊接。 机械强度高 ，各种机械强度均优于纯锡和铅。 表面张力小 ，黏度下降，增大了液态流动性，有利于焊接时形成可靠接头。 抗氧化性好 ，铅具有的抗氧化性优点在合金中继续保持，使焊料在熔化时减少氧化量。 焊剂（分为助焊剂和阻焊剂） 助焊剂（松香） 阻焊剂（光固树脂） 焊剂就是用于清除氧化膜的一种专用材料，又称助焊剂。 助焊剂有三大作用： ①除氧化膜②防止氧化③减小表面张力，增加焊锡流动性，有助于焊锡润湿焊件。 助焊剂分为：无机系列、有机系列、松香系列。 焊剂中以无机焊剂活性最强，常温下即能除去金属表面的氧化膜，但这种强腐蚀作用很容易损伤金属及焊点，电子焊接中不能使用。 松香系列活性弱，但无腐蚀性，适合电子装配锡焊。 手工焊接时常将松香熔入酒精制成所谓 “ 松香水 ” 。如在松香水中加入三乙醇胺可增强活性。氢化松香是专为锡焊产生的一种高活性松香，助焊作用优于普通松香。 焊料与焊剂结合 —— 手工焊锡丝 要得到良好的焊锡结果，必须要有正确的姿势 锡丝握法 连续作业时 50~60 30~50 锡丝露出 50~60mm 锡丝露出 30~50mm 烙铁握法 PCB 单独作业时 盘子排线作业 ( 小物体 ) 盘子排线作业 ( 大物体 ) 单独作业时 6. 焊锡及烙铁头手握法 注意电烙铁的握法 握笔法 适合在操作台上进行印制板的焊接： 反握法 适于大功率烙铁的操作： 正握法 适于中等功率烙铁的操作： 手焊锡作业方法原则：不遵守以下原则会发生焊锡不良。 开始学 5 工程法，熟练后 3 工程法自然就会了 手工焊锡 5 工程法 手工焊锡 3 工程法 准备 接触烙铁头 放置锡丝 取回锡丝 取回烙铁头 确认焊锡位置 同时准备焊锡 轻握烙铁头母材与部品 同时大面积加热 按正确的角度将锡丝放 在母材及烙铁之间，不 要放在烙铁上面 确认焊锡量后按正确 的角度正确方向取回 锡丝 要注意取回烙铁的速度 和方向 必须确认焊锡扩散状态 45 o 30 o 30 o 准备 放烙铁头 放锡丝 （同时） 30 o 45 o 取回锡丝 取回烙铁头 （同时） 30 o 3±1 秒 手工焊锡方法 加热焊接（五步法） 准备 预热 送焊丝 移焊丝 移烙铁 上述过程，对一般焊点而言大约 2-3 秒钟。五步法有普遍性，是掌握手工烙铁焊接的基本方法。特别是各步骤之间停留的时间，对保证焊接质量至关重要，只有通过实践才能逐步掌握。 您是否用下列方法作业？如果是请尽快改善 烙铁头不清洗就使用 锡丝放到烙铁头前面 锡丝直接接触烙铁头 (FIUX 扩散 ) 烙铁头上有余锡 （诱发焊锡不良） 刮动烙铁头 (铜箔断线 Short) 烙铁头连续不断的取、放 （受热不均） 错误的焊锡方法 9. 手工焊锡的 5 Point 手工焊锡并不是容易做到的，并且大部分修理工位都要用烙铁，平时要记住 5 个知识 1. 加热的方法 : 最适合的温度加热 烙铁头接触的方法 ( 同时，大面积 ) 2. 锡条供应的时间 : 加热后 1~2 秒 焊锡部位大小判断 3. 焊锡供应量的判断 : 焊锡部位大小不同 锡量特别判断 4. 加热终止的时间 : 焊锡扩散状态确认判断 5. 焊锡是一次性结束 （ 1 ）准备（掌握） 1 、烙铁通电后，先将烙铁温度调到 200-250 度，进行预热； 2 、然后根据不同物料，将温度设定在 300-380 度之间； 3 、对烙铁头做清洁和保养。 （ 2 ）加热 1 、被焊件和电路板要同时均匀受热 2 、加热时间 1 ～ 2 秒为宜 （ 3 ）加焊锡丝 （ 4 ）移去焊锡丝和烙铁头 烙铁撤离方向以与轴向成 45° 的方向撤离 手工焊接时间设定（掌握） 从放烙铁到被焊件上到移去烙铁，整个过程以 2-3 秒为宜，不要超过 5 秒；可以多次操作，但不能连续操作。 手工焊接温度设定（掌握） 1 、一般直插电子料，温度设置为（ 350~370 度）；表面贴装物料（ SMC ）物料，温度设置为（ 330~350 度）； 2 、特殊物料，温度一般在 290 度到 310 度之间 3 、焊接大的元件脚，温度不要超过 380 度。 锡焊操作要领 (1) 焊件表面处理 手工烙铁焊接中遇到的焊件是各种各样的电子零件和导线。除非在规模生产条件下使用 “ 保鲜期 ” 内的电子元件，一般情况下遇到的焊件往往都需要进行表面清理工作，去除焊接面上的锈迹、油污、灰尘等影响焊接质量的杂质。手工操作中常应用科学机械刮磨和酒精、丙酮擦洗等简单易行的方法。 (2) 预焊 预焊就是将要锡焊的元器件引线或导线的焊接部位预先用焊锡润湿，一般也称为镀锡，上锡，搪锡等。预焊并非锡焊不可缺少的操作，但对手工烙铁焊接特别是维修、调试、研制工作几乎可以说是必不可少的。 手工锡焊技术要点 手工锡焊技术要点 (3) 不要用过量的焊剂 合适的焊剂量应该是松香水仅能浸湿将要形成的焊点，不要让松香水透过印刷板流到元件面或孔里（ IC 座）。对使用松香芯的焊丝来说，基本不需要再涂焊剂。 (4) 保持烙铁头的清洁 因为焊接时烙铁减少工期处于高温状态，又接触焊剂等受热分解的物质，其表面很容易氧化而形成一层黑色杂质，这些地杂质几乎形成隔热层，使烙铁头失去加热闹作用。因此要随时在烙铁架上中间去杂质用一块湿布或湿海绵随时擦烙铁头，也是常用的方法。 手工锡焊技术要点 (5) 加热要靠焊锡桥 所谓焊锡桥，就是靠烙铁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。其作用是提高焊铁头加热的效率，形成热量传递。 (6) 焊锡量要合适 过量的焊锡不但毫无必要地 消耗了较贵的锡 ，而且增加了焊接时间，相应降低了工作速度。更为严重的是在高刻度的电路中，过量的锡很容易造成水易觉察的 短路 。 但是焊锡过少不能形成牢固的结合，降低焊点强度，特别是在板上焊导时，焊锡不足往往造成导线脱落。 手工锡焊技术要点 (7) 焊件要固定 在焊锡凝固之前不要使焊件移动或振动，特别是镊孖夹住焊件时一定要等焊锡凝固再移去镊子。这是因为焊锡凝固过程是结晶过程，根据结晶理论，在结晶期间受到外力会期改变结晶条件，导致晶体粗大，造成所谓 “ 冷焊 ” 。外观现象是表面无光泽呈豆渣状；焊点内部结构疏松，容易有气隙和裂缝，造成焊点强度降低，导电性能差。 因此，在焊锡凝固前一定要保持焊件静止。实际操作时可以用各种适宜的方法将焊件固定，或使用可靠的夹持措施。 (8) 烙铁撤离有讲究 烙铁撤离要及时，而且撤离时的角度和方向对焊点形成有一定关系。撤烙铁时轻轻旋转一下，可保持焊点适当的焊料，这需要在实际操作体会。 焊接注意事项 （ 1 ）一般电烙铁的工作电压是 220V ，使用时一定要注意安全； （ 2 ）发现烙铁头松动要及时紧固；不准甩动使用中的电烙铁，以免焊锡溅出伤人； （ 3 ）检查高温海绵是否有水和清洁； （ 4 ）烙铁如果短时间不使用，将温度调到 250 度，同时给烙铁头加锡；如果长时间不适用，将烙铁的电源关闭。 手工焊接焊点质量的评定 合格锡点的评定 : （ 1 ）锡点成内弧形； （ 2 ）焊点要圆润、光滑、有亮泽、干净，无锡刺、针孔、空隙、无污垢、无松香渍； （ 3 ）焊接牢固、锡将整个上锡位及零件脚包住。 认真观察锡熔化时表现出的现象，这是我们经常接触的 判断 表面光滑 程度 锡融化的 程度 表面现象 烟的状况 助焊剂状况 良好 银色光滑 立即熔化 光滑 灰白色 在烙铁头部流动 油润光滑 飞散 不光润 烧成黑色 Flux 黄色水珠慢慢消失 清白色 ( 随即飘去 ) 灰白色烟慢慢上升 锡的表面产生皱纹 . ----- 立即熔化 滑 , 不易熔化 , 慢慢的化 3 秒程度有银色光滑后渐变黄色 银色光滑 ( 慢慢的出现 ) 不良 ( 温度高 ) 不良 ( 温度低 ) 烙铁头温度的确认 铜箔 铜箔 锡不能正常扩散时把烙铁返转，或者大面积接触。不可刮动铜箔或晃动焊锡 铜箔 (√) ( × ) 铜箔 烙铁把铜箔刮伤时 会产生锡渣 取出烙铁时不考虎方向 和速度，会破坏周围部品 或产生锡渣，导致短路 反复接触烙铁时，热传达不均 , 会产生锡角、表面无光泽 锡角 破损 反复接触烙铁时 受热过大 焊锡面产生层次或皲裂 锡渣 PCB PCB 铜箔 铜箔 铜箔 铜箔 铜箔 铜箔 铜箔 铜箔 铜箔 同箔 PCB PCB PCB PCB PCB (√) 用焊锡快速传递热 大面积接触 锡渣 烙铁固定加热 必须将铜箔和部品同时加热 铜箔和部品要同时大面积受热 注意烙铁头和焊锡投入及取出角度 PCB PCB PCB (×) (√) (√) (×) PCB PCB PCB PCB 只有部品加热 只有铜箔加热 被焊部品与铜箔一起加热 (×) 铜箔加热部品少锡 (×) 部品加热 铜箔少锡 (×) 烙铁重直方向 提升 (×) 修正追加焊锡 热量不足 PCB PCB 加热方法 , 加热时间 , 焊锡投入方法不好，部品脏污染，会发生不良 铜箔 铜箔 铜箔 PCB (×) 烙铁水平方向 提升 PCB (√) 良好的焊锡 铜箔 铜箔 铜箔 铜箔 铜箔 铜箔 铜箔 铜箔 铜箔 铜箔 铜箔 铜箔 铜箔 铜箔 铜箔 铜箔 铜箔 铜箔 铜箔 (×) 先抽出烙铁 一般部品焊锡方法 贴片部品应在铜箔上焊锡 . 贴片不能受热，所以烙铁不能直接接触 而应在铜箔上加热，避免发生破损、裂纹 铜箔 PCB 贴片 PCB Chip (○) (×) PCB Chip (×) 直接接触部品时热气传到对面使受热不均，造成电极部均裂 裂纹 热移动 裂纹 力移动 力移动时，锡量少的部位被锡量多的部位拉动产生裂纹 良好的焊锡 PCB PCB PCB 铜箔 铜箔 铜箔 铜箔 铜箔 铜箔 铜箔 铜箔 铜箔 铜箔 铜箔 贴片部品焊锡方法 14. (IC) 部品焊锡方法( 1) IC 部品有连续的端子，焊锡时是烙铁头拉动焊锡 . IC 种类由于焊锡间距太小，故拉动焊锡。 1 阶段 : IC 焊锡开始时要对角线定位 . 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 ( 必要时加少量 FIUX) 注意 : 周围有碰撞的部位要注意 加焊锡 拉动焊锡 . 烙铁头 铜箔 PCB 烙铁头拉力