手工焊接是锡铅焊接技术的基础。尽管现代化企业已经普遍使用自动插装、自动焊接的生产工艺,但产品试制、生产小批量产品、生产具有特殊要求高可靠性产品(如航天技术中的火箭、人造卫星的制造等)等还采用手工焊接。即使
印制电路板结构这样的小型化大批量采用自动焊接的产品,也还有一定数量的焊接点需要手工焊接,所以还没有任何一种焊接方法可以完全取代手工焊接。因此,在培养高素质电子技术人员、电子操作工人的过程中,手工焊接工艺是必不可少的训练内容。
简介
手工焊接是电子产品装配中的一项基本操作技能,适合于产品试制、电子产品的小批量生产、电子产品的调试与维修以及某些不适合自动焊接的场合。它是利用烙铁加热被焊金属件和锡铅焊料,熔融的焊料润湿已加热的金属表面使其形成合金,待焊料凝固后将被焊金属件连接起来的一种焊接工艺,故又称为锡焊。
注意事项
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提离开焊点。
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、电烙铁应放在烙铁的架上。
焊接方法
准备施焊
准备好焊锡丝和烙铁。此时特别强调的施烙铁头部要保持干净,即可以沾上焊锡(俗称吃锡)。
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。
熔化焊料
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。
移开焊锡
当熔化一定量的焊锡后将焊锡丝移开。
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。
接触焊接
接触焊接是在加热的烙铁嘴或环直接接触焊接点时完成的。烙铁嘴或环安装在焊接工具上。焊接嘴用来加热单个的焊接点,而焊接环用来同时加热多个焊接点。对单嘴焊接工具和焊接嘴,有多种的设计结构。
对烙铁环形式的焊接嘴也有多种设计结构。有两或四面的离散环,主要用于元件拆除。环的设计主要用于多脚元件,如集成电路;可是,它们也可用来拆卸矩形和圆柱形的元件。烙铁环对取下已经用胶粘结的元件非常有用。在焊锡熔化后,烙铁环可拧动元件,打破胶的连接。
四边元件,如塑料引脚芯片载体,产生一个问题,因为烙铁环很难同时接触所有的引脚。如果烙铁环不接触所有引脚,则不会发生热传导,这意味着一些焊点不熔化。特别是在J型引脚元件上,所有引脚可能不在同一个参考平面上,这使得烙铁环不可能同时接触所有的引脚。这种情况可能是灾难性的,因为还焊接在引脚上的焊盘在操作员取下元件时将从PCB拉出来。
焊接嘴与环要求经常预防性的维护。它们需要清洁,有时要上锡。可能要求经常更换,特别是在使用小烙铁嘴时。
接触焊接系统可分类为从低价格到高价格,通常限制或控制温度。选择取决于应用。例如,表面贴装应用通常比通孔应用要求更少的热量。
1、恒温系统,提供连续、恒定的输出,持续地传送热量。对于表面贴装应用,这些系统应该在335~365°C温度范围内运行。
2、限制温度系统,具有帮助保持该系统温度在一个最佳范围的温度限制能力。这些系统不连续地传送热量,这防止过热,但加热恢复可能慢。这可能引起操作员设定比所希望更高的温度,加快焊接。对表面贴装应用的操作温度范围是285~315℃。
3、控制温度系统, 提供高输出能力。这些系统,象温度限制系统一样,不连续地传送热量。响应时机和温度控制比限制温度系统要优越。对表面贴装应用的操作温度范围是285~315℃。这些系统也提供更好的偏差能力,通常是10℃。
与接触焊接系统有关的特性包括: 在多数情况中,接触焊接是补焊以及元件取下与更换的最容易和成本最低的方法。 用胶附着的元件可容易地用焊接环取下。 接触
焊接设备成本相对低,容易买到。 与接触焊接系统有关的问题包括: 没有限制烙铁嘴或环的系统容易温度冲击,将烙铁嘴或环的温度提升到所希望的范围之上。 烙铁环必须直接接触焊接点和引脚,到达效率。 温度冲击可能损伤陶瓷元件,特别是多层电容。
热气焊接
热风焊接通过用喷嘴把加热的空气或
惰性气体,如氮气,指向焊接点和引脚来完成。热风设备选项包括从简单的手持式单元加热单个位置,到复杂的自动单元设计来加热多个位置。手持式系统取下和更换矩形、圆柱形和其它小型元件。自动系统取下合更换复杂元件,诸如密脚和面积排列元件。
热风系统避免用接触焊接系统可能发生的局部热应力,这使它成为在均匀加热是关键的应用中的首选。热风温度范围一般是300~400℃。熔化焊锡所要求的时间取决于热风量。较大的元件在可取下或更换之前,可能要求超过60秒的加热。喷嘴设计很重要;喷嘴必须将热风指向焊接点,有时要避开元件身体。喷嘴可能复杂和昂贵。充分的预防维护是必要的;喷嘴必须定期清洁和适当储存,防止损坏。
热风系统有关的特性包括: 热风作为传热媒介的低效率,减少由于缓慢的加热率产生的热冲击。这是对某些元件的一个优点,如
陶瓷电容。 使用热风作为传热媒介,消除直接烙铁嘴接触的必要。 温度和加热率是可控制、可重复和可预测的。 热风系统有关的问题包括: 热风焊接设备价格范围从中至高。 自动系统相当复杂,要求高技术水平的操作。
助焊剂
助焊剂可以用小瓶来滴,可使用密封的或可重复充满的助焊剂笔。经常,操作员使用太多的助焊剂。我宁愿使用助焊剂笔,因为它们限制使用的助焊剂量。我也宁愿使用带助焊剂芯的焊锡,含有助焊剂和焊锡合金。当使用带助焊剂芯的焊锡和液体助焊剂时,保证助焊剂相互兼容。
表面贴装焊接通常要求较小直径的锡线,典型的在0.50~0.75mm范围。通孔焊接通常要求较大直径的锡线,范围在1.20~1.50mm。
锡膏也可以用注射器来滴,虽然许多手工焊接方法加热锡膏太快,造成溅锡和锡球。助焊剂胶,而不是锡膏,对更换面积排列元件是非常有用的。
手工焊接要求
工艺要求
①良好的可焊性。
②焊件表面应保持清洁。
③使用合适的助焊剂。
④焊件加热到适当温度。
⑤把握合适的焊接时间。
质量要求
①电气性能良好。
②较高的机械强度。
③焊料适量。
④焊点表面光亮均匀。
⑤焊点没有毛刺、空隙。
⑥焊点表面清洁。