常用焊接工艺

2.2.2　常用焊接工艺

1．焊接的概念

焊接在电子电器的装配与维修过程中必不可少。焊接工艺质量的好坏对电路、整机的性能指标和可靠性有很大的影响。因此，电工或电子技术人员必须能熟练地进行焊接操作，正确地掌握焊接要领，才能在电器装修中提高效率，保证工作质量。

焊接　就是利用加热或其他方法，使焊料与被焊接金属原子之间互相吸引，互相渗透，依靠原子之间的内聚力使两种金属永久地牢固结合。焊接通常分为熔焊、钎焊及接触焊三种。

钎焊　在电子电器设备的装修中，主要采用钎焊，就是在固体待焊材料之间，熔入比待焊材料金属熔点低的焊料，使焊料进入待焊材料之中，并发生化学变化，从而使待焊材料勺焊实现永久连接。在钎焊中起连接作用的金属材料叫做钎料，即焊料。焊料的熔点应低于被焊接金属的熔点。

锡钎焊　在电工电子行业中，应用最广泛的是锡钎焊（简称锡焊），就是采用锡铅焊料进行焊接。锡焊是钎焊的一种，是—种软钎焊（焊接温度低于450℃）。

2．电烙铁

电烙铁是用于手工焊接的基本工具，种类很多。按加热方式分为直热式、感热式、气体燃烧式等；按功率分为20W、30W…300W等；按功能分为单用式、两用式、调温式等。最常用的是单一焊接用的直热式电烙铁，它又分为外热式和内热式两种。直热式电烙铁主要由发热元件、烙铁头、手柄、接线柱四部分构成。如图2-48所示为直热式电烙铁的结构。

图2-48　典型直热式电烙铁的结构

发热元件的作用是将电能转换成热能。烙铁头是电烙铁的储热部分，通常采用密度较大和比热较大的铜或铜合金做成。手柄一般采用木材、胶木或耐高温塑料加工而成。接线柱是发热元件同电源线的连接处。注意，一般烙铁有三个接线柱，其中一个是接金属外壳的，接线时用三芯线将外壳接保护零线，在使用新烙铁或换烙铁心时，应判明接地端，最简单办法是用万用表测外壳与接线柱之间的电阻。

电烙铁的选用：根据不同的施焊对象选择不同的烙铁。对于集成电路，选用烙铁头温度300～400℃，20W内热式、恒温式、储能式电烙铁为宜；对于一般印制电路板，选用烙铁头温度300～400℃，20W内热式，30W外热式，恒温式电烙铁为宜；对于电位计、焊片、大电解电容、功率管等，选用烙铁头温度350～450℃，35～50W内热式、恒温式，50～75W外热式电烙铁为宜。

电烙铁的拆装与故障处理（以20W内热式电烙铁为例）：

电烙铁的拆装　拆卸时先拧松手柄上用于顶紧导线的制动螺钉，旋下手柄，再从接线桩上取下电源线和电烙铁芯引线，拔出烙铁芯和拔下烙铁头。安装顺序与拆卸刚好相反，但要注意在旋紧手柄时，不要使电源线随手柄扭动，以免将电源线接头损坏而造成短路。

电烙铁的电路故障　通常有短路和开路两种。短路时，通电就会熔断保险丝，很有可能是在手柄内的接头处和插头中的接线处发生短路，检查电源插头两插脚之间的电阻，阻值将趋于零。开路时，往往是接上电源几分钟后电烙铁还不发热。如果电源供电正常，首先检查电烙铁的发热器、电源线及有关接头部位是否有开路现象，检查方法是用万用表 R×100Ω挡测烙铁芯两接线桩间的电阻值，如果在 2kΩ左右，一定是电源线断开或接头脱焊，应更换电源线或重新连接；如果电阻值非常大，在确保烙铁芯引线与接线桩接触良好情况下，一定是烙铁芯电阻丝断路，必须换烙铁芯。

3．焊料与焊剂

电烙铁钎焊的焊料是锡铅焊料，手工电烙铁焊接常用管状焊锡丝，它将锡铅合金制成管状而内部填充助焊剂，焊料一般含锡60%左右，内部助焊剂是优质松香加一定量的活化剂，焊锡丝的直径有0.5mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.2mm、1.5mm、2.0mm等。

焊剂有无机类、有机类和松香类，而常用的是松香类。松香的主要成分是松香酸和松脂酸酐，在被加热熔化时，由常温下的中性变成酸性，溶解被焊金属上的氧化物，并悬浮在液态焊料表面，阻止焊锡继续氧化，降低液态锡的表面张力，增强焊料和被焊金属的活性，进一步增加渗润能力，当冷却后松香又恢复成固态，有较高的绝缘性，而腐蚀性小。将松香溶于酒精制成“松香液”（按松香同酒精1∶3比例配合制成），用于手工锡焊效果显著。

4．电烙铁钎焊

电烙铁焊接一般要经过三个步骤：焊接前的准备（包括元器件引线和印制板表面清洁、预焊、元器件引线成型与插装）、焊接及焊点检验。

（1）焊接前的准备

元器件或待焊材料（元器件引线、接线柱、印制板焊盘等）的表面受到氧化和污染后，影响焊接质量。所以要先对这些待焊材料进行清洁，去除表面氧化层或污物，然后对其进行预焊镀锡处理。预焊的方法有两种：一种是用带有焊料的烙铁头去加热涂有焊剂的待焊材料，使待焊材料焊接处表面镀上一层焊料；另一种是在焊料槽中进行渗锡。

对于表面涂有焊料和焊剂等保护层的印制线路板表面，可直接焊接。对于未涂焊料和焊剂的印制板可用细砂纸磨光、清洁其表面，然后清洗、烘干，再涂覆焊料或焊剂。

清洁元器件引线（焊接处）时，可用刀片刮掉（或用细砂纸擦去）引线上的氧化物和污染物。对于镀金合金引出线，不能把镀金层刮掉，可用粗橡皮擦去脏物。

（2）焊接

1）电烙铁和焊料的握法

电烙铁握法有三种：正握法、反握法、笔握法，如图2-49所示。反握法适于大功率的电烙铁，长时间操作不易疲劳；正握法适于中功率的电烙铁或带弯头的电烙铁；笔握法适于小功率印刷电路的焊接。

图2-49　电烙铁的握法

焊锡丝的拿法：先将焊锡丝拉直并裁成1/3m左右的长度，用不拿烙铁的手握住，配合焊接的速度和焊锡丝头部熔化的快慢适当向前送进。焊锡丝的拿法有两种，如图2-50所示。

图2-50　焊锡丝的拿法

2）焊接步骤

对初学者而言，可采用五步法来进行焊接，如图2-51所示。

图2-51　焊接五步法

①准备　将加热好的电烙铁（烙铁头上熔化有焊料）和带有助焊剂的焊料对准已经预处理好的待焊材料。

②烙铁预热　用电烙铁加热待焊接处，要掌握好烙铁头的角度，使焊点与烙铁头的接触面积大一些且应有一定压力。

③熔化焊料　待焊材料加热到一定温度后，从烙铁头的对面送上焊料并熔化焊料。

④移开焊料　当焊料熔化适量后，应迅速移开。

⑤移开电烙铁　在焊点已经形成，但焊剂尚未完全挥发前，应迅速移开电烙铁。注意，焊接时不能将烙铁头在焊点上来回磨动，应将烙铁头搪锡面紧贴焊点，等到焊锡全部熔化，并因表面张力收缩而使表面光滑后，迅速将烙铁头从斜面上方约45°角的方向移开。这时焊锡不会立即凝固，不要使被焊件移动，否则焊锡会凝成砂粒状或造成焊接不牢固而形成虚焊。

对于焊接技术较为熟练的人或热容量小的焊件，也可采用三步法，即将五步法第二、三步和第四、五步简化为两个步骤。

掌握好焊接温度和时间很重要。对于一般焊点来说，从烙铁预热待焊材料到移开的总焊接时间应在3s左右，太长会烫伤元器件及线路板，太短又不能使焊料充分熔化；对大焊点适当延长焊接时间。

（3）使用电烙铁焊接的注意事项：

1）必须检查两股电源线与保护接地线的接头是否正确，千万不能接错，否则将使操作员触电。

2）电烙铁工作时要放在特制的烙铁架上，以免烫坏其他物品。

3）不可用烧死（烙铁头因氧化不吃锡）焊接，以免烧坏焊件。

4）电烙铁焊接时挥发的气体对人体有害，—般电烙铁距离鼻子不能小于20cm，通常以30cm为宜。

5）不准甩动使用中的电烙铁，以免锡珠溅出伤人。

（4）对焊点的质量要求

焊点必须有良好的导电性能；有足够的机械强度，能承受一定的机械应力；焊料适量，焊点上焊料过少，会影响机械强度，焊料过多又影响美观且易使不同焊点间发生短路；焊接后的焊点不应有毛刺、空隙和其他缺陷；焊接完后应及时清出污物。

（5）印刷电路板的焊接

焊接前，先检查印刷电路板是否有短路、断路、焊盘不整等缺陷，是否涂有阻焊剂和助焊剂，并将所有元件按位整形。焊接时，先焊接较低的元件，后焊接较高的元件；先焊接较小的元件，后焊接较大的元件。焊接完成时，要检查有无漏焊和虚焊，有则必须补焊，最后用酒精棉球清理多余的焊剂。注意，在焊接集成电路时，由于焊点密集，应选用尖形烙铁头，焊接温度以230℃左右为宜，焊接时间要短（通常不超过10s，MOS型集成电路不能超过5s），并用镊子夹持管脚以便散热，防止烫坏内部电路。烙铁头上只需蘸少量焊锡，焊料与焊剂适量，在元器件引线与接点之间轻轻点牢即可。

（6）导线的焊接工艺

导线与导线之间焊接时，首先去掉一定长度的绝缘层，并除去线芯上氧化层；其次穿上合适的绝缘管；再次绞合两个线芯，剪齐端部，用电烙铁施焊；最后趁热套上绝缘管，冷却后固定在接头处。

注意，焊接后的接头处不能有毛刺，否则必须打磨掉毛刺，并用绝缘胶布带包缠接头处，以确保其绝缘强度。导线的焊接工艺过程如图2-52所示。

图2-52　导线的焊接过程

（7）拆焊操作工艺

拆焊就是在装配与修理中，将已经焊接的连线或元器件拆除。拆焊具有一定难度，需要用恰当的方法和必要的工具，才不会损坏印刷电路板或电子元件。

对于一些管脚少的电子元件（如电阻、电容、三极管等），每个管脚有相对活动的可能，可直接用电烙铁拆焊，具体方法如图2-53所示。先将印刷电路板竖起来夹住，用电烙铁加热待拆元件的焊点，同时用镊子将引脚轻轻拉出。

图2-53　一般元件的拆焊

对于有多个引脚而且引线较硬的元器件，通常采用以下两种办法：

1）采用带吸锡功能的电烙铁或吸锡器，既能拆下元件，又能吸出焊孔内的锡，但耗时。

2）用吸锡材料（如屏蔽线编织层、细铜丝网、多股铜线等）吸附被加热熔化的锡，即将吸锡材料浸上松香水后贴在拆焊点上，用烙铁头加热吸锡材料，通过吸锡材料传热到焊点，使焊点锡熔化，熔化后的锡被吸锡材料吸附，即可拆焊，如图2-54所示。此种方法简便且不伤害印刷电路板。

图2-54　用吸锡材料拆焊