电工电子技术第5章

第5章焊接技术5.1焊接的基础知识5.2手工焊接技术5.3手工拆焊的常用方法5.4表面安装元器件的手工贴装焊接技术5.5焊接质量检验5.1焊接的基础知识5.1.1焊接工具　　1．电烙铁　　电烙铁是手工电路焊接的主要工具，通电后，是通过加热电阻丝或使PTC元件发热，再将热量传送给烙铁头来实现焊接的。　　电烙铁的基本组成如图5-1-1所示。图5-1-1电烙铁的基本组成　　1)电烙铁分类　　常见的电烙铁分类见表5-1-1。　　电烙铁的功率越大，可焊接的元器件体积也越大。业余电子制作时以选用16～25 W　　的电烙铁比较合适。内热式电烙铁的特点是体积较小、发热快、耗电小，而且更换烙铁头和发热芯子也比较方便。常用的内热式电烙铁的功率和端头工作温度对应关系见表5-1-2。　　2)电烙铁的选用　　(1)选用电烙铁的原则如表5-1-3所示。(2)选择电烙铁的功率原则如表5-1-4所示。　　3)烙铁头修整及镀锡　　新买的电烙铁一般有紫铜烙铁头及合金烙铁头两种，修整方法如表5-1-5所示。　　4)烙铁头长度的调整　　选择电烙铁的功率大小后，已基本满足焊接温度的需要，但是仍不能完全适应印制电路板中所装元器件的需求。如焊接集成电路与晶体管时，烙铁头的温度就不能太高，且时间不能过长，此时便可将烙铁头插在烙铁芯上的长度进行适当地调整，进而控制烙铁头的温度。　　2．其他常用工具　　为了方便焊接，操作常采用尖嘴钳、镊子和小刀等作为辅助工具。初学者应学会正确使用这些工具(如表5-1-7)。5.1.2焊料与焊剂　　焊接中所需的焊接材料有焊锡和助焊剂。用电烙铁进行焊接时常用的焊锡如图5-1-2所示。图5-1-2常用焊锡　　1．焊接材料　　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称做焊料。这里所说的焊料只针对锡焊所用焊料。　　焊锡是焊接的主要材料，焊锡宜选用市售的焊锡丝，它的熔点较低，内芯含有松香，使用方便。常用锡焊材料有管状焊锡丝、抗氧化焊锡、含银的焊锡、焊膏。　　2．助焊剂　　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。　　由于松香对元器件没有腐蚀作用，又能清除金属表面轻度氧化物，因此常用松香作为助焊剂(如图5-1-3所示)，帮助焊接和清除氧化层。松香可以直接使用，也可以捣碎后放入适量酒精中，制成松香酒精溶液(20%的松香粉末加80%的纯酒精)，装入瓶中备用。　　普通焊锡膏是酸性助焊剂(如图5-1-4所示)，去氧化能力强，但对金属有腐蚀性，焊后要把残余焊膏去净。一般只在用常规方法难以焊接的金属时才使用焊膏。图5-1-3常用助焊剂图5-1-4普通焊锡膏5.2手工焊接技术5.2.1焊接前的准备工作　　1．电烙铁的准备　　实际使用时，为了防止电烙铁烫坏桌面、自身引线等，加热后的电烙铁必须放在如图5-2-1所示的烙铁架上。可以购买如图5-2-1所示的成品烙铁架，也可用铁皮或粗铁丝等弯制。成品烙铁架底座上配有一块耐热且吸水性好的圆形海绵，使用时加上适量的水，可以随时用于擦洗烙铁头上的污物等，保持烙铁头光亮。使用电烙铁时要特别注意安全，必须认真做到以下几点：电烙铁的外壳应可靠接地。每次使用前，都应认真检查电源插头和电源线有无损坏，烙铁头有无松动。使用过程中严禁敲击、摔打电烙铁。烙铁头上焊锡过多时，可用布擦掉。焊接过程中，电烙铁不能到处乱放，不焊接时应将电烙铁放在烙铁架上，严禁将电源线搭在烙铁头上，以防烫坏绝缘层而发生事故！使用结束后，应及时切断电烙铁电源，待完全冷却后再收到工具箱里。图5-2-1烙铁及烙铁架　　2．上锡　　1)烙铁头的上锡　　新电烙铁在使用前，必须先给烙铁头挂上一层锡，俗称“吃锡”。具体方法是：先接通电烙铁的电源，待烙铁头可以熔化焊锡时用湿毛巾将烙铁头上的漆擦掉，再用焊锡丝在烙铁头的头部涂抹，使尖头覆盖上一层焊锡。也可以把加热的烙铁头插入松香中，靠松香除去尖头上的漆，再挂焊锡。对于紫铜烙铁头，可先用小刀刮掉烙铁头上的氧化层，待露出紫铜光泽后，再按上述方法挂上焊锡，如图5-2-2所示。给烙铁头挂锡的好处是保护烙铁头不被氧化，并使烙铁头更容易焊接元器件。一旦烙铁头“烧死”，即烙铁头温度过高使烙铁头上的焊锡蒸发掉，烙铁头被烧黑氧化，元器件焊接就很难进行，这时要用小刀刮掉氧化层，重新挂锡后才能使用。因此当电烙铁较长时间不使用时，应拔掉电源防止电烙铁“烧死”。图5-2-2烙铁头的上锡　　2)导线及元器件引线的上锡　　导线及元器件引线的上锡方法如表5-2-1所示。5.2.2正确的焊接姿势及操作步骤　　1．焊接操作的正确姿势　　1)电烙铁的拿法　　电烙铁的拿法有三种，如表5-2-2所示。　　2)焊锡丝的拿法　　手工焊接中一手提电烙铁，另一手拿焊锡丝。拿焊锡丝的方法有两种：连续锡丝拿法(正握法)和断续锡丝拿法(握笔法)，如表5-2-3所示。　　2．焊接操作的基本步骤　　焊接技术是电子产品制作过程中的重要技能，焊接质量的好坏直接影响到产品的质量，是保证制作优质电子产品的关键性操作之一。初学者必须严格要求自己，苦练基本功，使自己掌握过硬的技能，以保证制作电子产品的质量。一个好的焊点，应该是表面光亮、锡量适中、牢固可靠且呈凹面形(即浸润型)。合格的焊点如图5-2-3所示。图5-2-3合格的焊接点　　1)送锡焊接法　　将上了锡的元器件从电路板的元件面插入，使元器件的金属引线垂直覆铜面，并调整好元件的高度，准备焊接。在电路板上用送锡焊接法进行焊接的步骤是：加热、送丝和移开，其过程如表5-2-4所示。　　2)带锡焊接法　　焊接前，将准备好的元器件插入印刷电路板的规定位置，经检查无误后，就可用带锡焊接法进行焊接，如图5-2-4所示。带锡焊接法的焊接步骤如表5-2-5所示。图5-2-4带锡焊接法5.2.3手工焊接的要领和技巧　　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，但表5-2-6所示的这些操作要领和技巧，对初学者学习焊接有很大的指导作用。5.3手工拆焊的常用方法5.3.1手工拆焊工具和材料　　常用的拆焊工具如表5-3-1所示。5.3.2手工拆焊方法　　1．拆焊的基本原则　　拆焊的步骤一般是与焊接的步骤相反的，拆焊前一定要弄清楚原焊接点的特点，不要轻易动手。通常拆焊应遵循如下原则：　　(1)不损坏拆除的元器件、导线、原焊接部位的结构件。　　(2)拆焊时不可损坏印制电路板上的焊盘与印制导线。　　(3)对已判断为损坏的元器件可先将其引线剪断再拆除，这样可减少其他损伤。　　(4)在拆焊过程中，应尽量避免拆动其他元器件或变动其他元器件的位置，如确实需要，应做好复原工作。　　2．拆焊的基本方法　　拆焊的基本操作是首先要用电烙铁加热焊点，使焊点上的锡熔化；其次，要吸走熔锡，可用带吸锡器的电烙铁一点点地吸走，有条件的也可用专用吸锡器吸走熔锡；其三，要取下元器件，可用镊子夹住取出或用空心套筒套住引脚，并在钩针的帮助下卸下元器件。　　3．拆焊的操作要点　　(1)严格控制加热的温度和时间。　　因拆焊的加热时间和温度较焊接时间要长、要高，所以要严格控制温度和加热时间，以免将元器件烫坏或使焊盘翘起、断裂。宜采用间隔加热法来进行拆焊。　　(2)拆焊时不要用力过猛。　　在高温状态下，元器件封装的强度都会下降，尤其是塑封器件、陶瓷器件、玻璃端子等，过分的用力拉、摇、扭都会损坏元器件和焊盘。　　(3)吸去拆焊点上的焊料。　　拆焊前，用吸锡工具吸去焊料，有时可以直接将元器件拔下。即使还有少量锡连接，也可以减少拆焊的时间，减少元器件及印制电路板损坏的可能性。如果没有吸锡工具，则可以将印制电路板或能移动的部件倒过来，用电烙铁加热拆焊点，利用重力原理，让焊锡自动流向烙铁头，也能达到部分去锡的目的。　5.5焊接质量检验5.5.1外观观察检验法　　一个焊点焊接质量的优劣主要看它是否为虚焊，其次才是外观。经验丰富的人可以凭焊点的外表来判断其内部的焊接质量。　　一个良好的焊点其表面应该光洁、明亮，不得有拉尖、起皱、鼓气泡、夹渣、出现麻点等现象；其焊料到被焊金属的过渡处应呈现圆滑流畅的浸润状凹曲面。下面用穿孔插装工艺的焊点剖面图(图5-5-1)来举例说明。　　图5-5-1(a)是合格焊点的剖面，图5-5-1(b)所示的焊点外表看似光滑、饱满，但仔细观察就可以发现在焊锡与焊盘及引脚相接处呈现出大于90°的接触角，表明焊锡没有浸润它们，这样的焊点肯定是虚焊；图5-5-1(c)是焊料太少，虽然不算是虚焊，但焊点的机械强度太小；图5-5-1(d)的焊点表面粗糙无光泽或有明显龟裂现象，表明焊接过程中焊剂用的不够，或至少在焊接的后阶段是在缺少焊剂的情况下结束的，难保不是虚焊。(a)　　　　(b)　　　　　(c)　　　　　　(d)图5-5-1　焊点剖面示意图(a)合格焊点；(b)未浸润；(c)焊锡太少；(d)外表不光滑5.5.2带松香重焊检验法　　检验一个焊点虚实真假最可靠的方法就是重新焊一下，即用满带松香焊剂、缺少焊锡的烙铁重新熔融焊点，从旁边或下方撤走烙铁，若有虚焊，其焊锡一定都会被强大的表面张力收走，使虚焊处暴露无余。带松香重焊法是最可靠的检验方法，多次运用此法还可以积累经验，提高用观察法检查焊点的准确性。5.5.3通电检查法　　通电检查必须是在外观检查及连线检查无误后才可进行的工作，也是检验电路性能的关键步骤。如果不经过严格的外观检查，通电检查不仅困难较多而且有可能损坏设备仪器、造成安全事故的危险。例如，电源连线虚焊，通电时就会发现设备加不上电而无法检查。　　通电检查可以发现许多微小的缺陷，例如用目测观察不到的电路桥接，但对于内部虚焊的隐患就不容易觉察。所以根本的问题还是提高焊接操作的技艺水平，不能把问题留给检查工作去完成。图5-5-2表示通电检查时可能的故障与焊接缺陷的关系。图5-5-2通电检查及分析5.5.4常见焊点缺陷及质量分析　　造房子，一定要把每一块砖砌牢。制作电子产品，一定要保证每个元器件的焊接质量，即焊点要表面光亮、锡量适中、牢固可靠且呈凹面形(即浸润型)。在初学焊接时，焊点容易出现缺陷，会给电子产品带来隐患，因此焊接时一定要保证质量。　　造成焊接缺陷的原因很多，在材料(焊料与焊剂)与工具(烙铁、夹具)一定的情况下，采用什么方式方法以及操作者是否有责任心就是决定性的因素。表5-5-1列出了常见焊点缺陷的外观、特点、危害及产生原因，可供焊点检查、分析时参考。