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1、第二章 焊接技术,学习目的：1、掌握焊接机理、焊接时间、焊接温度2、掌握五步焊接法3、了解合格焊点的质量标准及焊点缺陷产生的原因4、熟练进行焊接 重点：五步焊接法难点：特殊元件的焊接方法,第二章 焊接技术,电子电路的焊接、组装与调试在电子工程技术中占有重要位置。任何一个电子产品都是由设计焊接组装调试形成的，而焊接是保证电子产品质量和可靠性的最基本环节，调试则是保证电子产品正常工作的最关键环节。,2.1 焊接的基础知识,一、锡焊 锡焊是焊接的一种，它是将焊件和熔点比焊件低的焊料共同加热到锡焊温度，在焊件不熔化的情况下，焊料熔化并浸润焊接面，依靠二者原子的扩散形成焊件的连接。其主要特征有以下三点：
2、焊料熔点低于焊件；焊接时将焊料与焊件共同加热到锡焊温度，焊料熔化而焊件不熔化；焊接的形成依靠熔化状态的焊料浸润焊接面，由毛细作用使焊料进入焊件的间隙，形成一个合金层，从而实现焊件的结合。,二、锡焊必须具备的条件 焊件必须具有良好的可焊性；焊件表面必须保持清洁；要使用合适的助焊剂；焊件要加热到适当的温度；合适的焊接时间；,三、焊点合格的标准1、焊点有足够的机械强度：一般可采用把被焊元器件的引线端子打弯后再焊接的方法。2、焊接可靠，保证导电性能。3、焊点表面整齐、美观：焊点的外观应光滑、清洁、均匀、对称、整齐、美观、充满整个焊盘并与焊盘大小比例合适。满足上述三个条件的焊点，才算是合格的焊点。如图2
3、-1所示几种合格焊点的形状。判断焊点是否符合标准。图2-1 合格焊点,2.2 常用工具及材料 一、装接工具（1)尖嘴钳 头部较细，用于夹小型金属零件或弯曲元器件引线。不宜用于敲打物体或夹持螺母。,（2）、偏口钳 用于剪切细小的导线及焊后的线头，也可与尖嘴钳合用剥导线的绝缘皮。,（3）、平口钳 其头部较平宽，适用于重型作业。如螺母、紧固件的装配操作，夹持和折断金属薄板及金属丝。,（4）、剥线钳 专用于剥有包皮的导线。使用时注意将需剥皮的导线放入合适的槽口，剥皮时不能剪断导线。剪口的槽并拢后应为圆形。图2-2 剥线钳,（5）、镊子 有尖嘴镊子和圆嘴镊子两种。尖嘴镊子用于夹持较细的导线，以便于装配焊
4、接。圆嘴镊子用于弯曲元器件引线和夹持元器件焊接等，用镊子夹持元器件焊接还起散热作用。（6）、螺丝刀 又称起子、改锥。有“一”字式和“十”字式两种，专用于拧螺钉。根据螺钉大小可选用不同规格的螺丝刀。但在拧时，不要用力太猛，以免螺钉滑口。,二、焊接工具,常用的手工焊接工具是电烙铁，其作用是加热焊料和被焊金属，使熔融的焊料润湿被焊金属表面并生成合金。1、电烙铁的结构常见的电烙铁有直热式、感应式、恒温式，还有吸锡式电烙铁。本章主要介绍直热式和吸锡式电烙铁。,（1）、直热式电烙铁直热式电烙铁它又可以分为内热式和外热式两种。主要由以下几部分组成：1）发热元件：俗称烙铁芯。它是将镍铬发热电阻丝缠在云母、陶瓷
5、等耐热、绝缘材料上构成的。内热式与外热式主要区别在于外热式发热元件在传热体的外部，而内热式的发热元件在传热体的内部。2）烙铁头：作为热量存储和传递的烙铁头，一般用紫铜制成。,3）手柄：一般用实木或胶木制成，手柄设计要合理，否则因温升过高而影响操作。4）接线柱：是发热元件同电源线的连接处。必须注意：一般烙铁有三个接线柱，其中一个是接金属外壳的，接线时应用三芯线将外壳接保护零线。,2、电烙铁的选用,选择烙铁的功率和类型，一般是根据焊件大小与性质而定。,3、烙铁头的选择与修整,烙铁头的选择：烙铁头是贮存热量和传导热量。烙铁的温度与烙铁头的体积、形状、长短等都有一定的关系,图25 烙铁头形状,4、烙铁
6、头温度的调整与判断,烙铁头的温度可以通过插入烙铁心的深度来调节。烙铁头插入烙铁心的深度越深，其温度越高。通常情况下，我们用目测法判断烙铁头的温度。根据助焊剂的发烟状态判别：在烙铁头上熔化一点松香芯焊料，根据助焊剂的烟量大小判断其温度是否合适。温度低时，发烟量小，持续时间长；温度高时，烟气量大，消散快；在中等发烟状态，约68秒消散时，温度约为300，这时是焊接 的合适温度。,5、电烙铁的接触及加热方法,（1）电烙铁的接触方法：用电烙铁加热被焊工件时，烙铁头上一定要粘有适量的焊锡，为使电烙铁传热迅速，要用烙铁的侧平面接触被焊工件表面。（2）电烙铁的加热方法：首先要在烙铁头表面挂有一层焊锡，然后用烙
7、铁头的斜面加热待焊工件，同时应尽量使烙铁头同时接触印制板上焊盘和元器件引线.,（a）小焊盘加热,（b）大焊盘加热,图27 烙铁接触及加热方法,三、焊接材料,1、焊锡 常用的焊料是焊锡，焊锡是一种锡铅合金。锡的熔点为232，铅为327，锡铅比例为60：40的焊锡，其熔点只有190 左右，低于被焊金属，焊接起来很方便。机械强度是锡铅本身的23倍；而且降低了表面张力及粘度；提高了抗氧化能力。焊锡丝有两种，一种是将焊锡做成管状，管内填有松香，称松香焊锡丝，使用这种焊锡丝焊接时可不加助焊剂。另一种是无松香的焊锡丝，焊接时要加助焊剂。,2、焊剂 由于金属表面同空气接触后都会生成一层氧化膜，这层氧化膜阻止焊
8、锡对金属的润湿作用，焊剂就是用于清除氧化膜的一种专用材料。我们通常使用的有松香和松香酒精溶液。另有一种焊剂是焊油膏，在电子电路的焊接中，一般不使用它，因为它是酸性焊剂，对金属有腐蚀作用。,2.2 手工焊接工艺及质量标准,一、元器件焊接前的准备1 电烙铁的选择 合理地选用电烙铁，对提高焊接质量和效率有直接的关系。如果使用的电烙铁功率较小，则焊接温度过低，使焊点不光滑、不牢固，甚至焊料不能熔化，使焊接无法进行。如果电烙铁的功率太大，使元器件的焊点过热，造成元器件的损坏，致使印制电路板的铜箔脱落。2 镀锡 镀锡要点：镀件表面应清洁，如焊件表面带有锈迹或氧化物，可用酒精擦洗或用刀刮、用砂纸打磨。,小批
9、量生产时：镀焊可用锡锅。用调压器供电，以调节锡锅的最佳温度。多股导线镀锡：多股导线镀锡前要用剥线钳去掉绝缘皮层，再将剥好的导线朝一个方向旋转拧紧后镀锡，镀锡时不要把焊锡浸入到绝缘皮层中去，最好在绝缘皮前留出一个导线外径长度没有锡，这有利于穿套管。,图28 导线的焊接,3 元器件引线加工成型,元器件在印制板上的排列和安装有两种方式，一种是立式，另一种是卧式。元器件引线弯成的形状应根据焊盘孔的距离不同而加工成型。加工时，注意不要将引线齐根弯折，一般应留1.5mm以上，弯曲不要成死角，圆弧半径应大于引线直径的1-2倍。并用工具保护好引线的根部，以免损坏元器件。同类元件要保持高度一致。各元器件的符号标
10、志向上（卧式）或向外（立式），以便于检查。,图29 元器件引线加工成型,4 元器件的插装,（1）卧式插装：卧式插装是将元器件紧贴印制电路板插装，元器件与印制电路板的间距应大于1mm。卧式插装法元件的稳定性好、比较牢固、受振动时不易脱落。（2）立式插装：立式插装的特点是密度较大、占用印制板的面积少、拆卸方便。电容、三极管、DIP系列集成电路多采用这种方法。,图210 元器件的插装,5 常用元器件的安装要求：,（1）、晶体管的安装：在安装前一定要分清集电极、基极、发射极。元件比较密集的地方应分别套上不同彩色的塑料套管，防止碰极短路。对于一些大功率晶体管，应先固定散热片，后插大功率晶体管再焊接。（2
11、）、集成电路的安装：集成电路在安装时一定要弄清其方向和引线脚的排列顺序，不能插错。现在多采用集成电路插座，先焊好插座再安装集成块。,（3）、变压器、电解电容器、磁棒的安装：对于较大的电源变压器，就要采用弹簧垫圈和螺钉固定；中小型变压器，将固定脚插入印制电路板的孔位，然后将屏蔽层的引线压倒再进行焊接；磁棒的安装，先将塑料支架插到印制电路板的支架孔位上，然后将支架固定，再将磁棒插入。安装元器件时应注意：安装的元器件字符标记方向一致，并符合阅读习惯，以便今后的检查和维修。穿过焊盘的引线待全部焊接完后再剪断。,图211 元器件的标识,二、手工烙铁焊接技术,、电烙铁的握法 为了人体安全一般烙铁离开鼻子的
12、距离 通常以30cm为宜。电烙铁拿法有三种。反握法动作稳定，长时间操作不宜疲劳，适合于大功率烙铁的操作。正握法适合于中等功率烙铁或带弯头电烙铁的操作。一般在工作台上焊印制板等焊件时，多采用握笔法。,（a）反握法（b）正握法（c）握笔法,图212 电烙铁的握法,、焊锡的基本拿法 焊锡丝一般有两种拿法。焊接时，一般左手拿焊锡，右手拿电烙铁。进行连续焊接时采用图（a）的拿法，这种拿法可以连续向前送焊锡丝。图（b）所示的拿法在只焊接几个焊点或断续焊接时适用，不适合连续焊接。,（a）连续焊接时（b）只焊几个焊点时 图213 焊锡的基本拿法,3、焊接步骤五步焊接法：（a）准备施焊：烙铁头和焊锡靠近被焊工件
13、并认准位置，处于随时可以焊接的状态，此时保持烙铁头干净可沾上焊锡。(b)加热焊件：将烙铁头放在工件上进行加热，烙铁头接触热容量较大的焊件。(c)熔化焊锡：将焊锡丝放在工件上，熔化适量的焊锡，在送焊锡过程中，可以先将焊锡接触烙铁头，然后移动焊锡至与烙铁头相对的位置，这样做有利于焊锡的熔化和热量的传导。此时注意焊锡一定要润湿被焊工件表面和整个焊盘。(d)移开焊锡丝：待焊锡充满焊盘后，迅速拿开焊锡丝，待焊锡用量达到要求后，应立即将焊锡丝沿着元件引线的方向向上提起焊锡。(e)移开烙铁：焊锡的扩展范围达到要求后，拿开烙铁，注意撤烙铁的速度要快，撤离方向要沿着元件引线的方向向上提起。,三、特殊元件的焊接,
14、集成电路元件：MOS电路特别是绝缘栅型，由于输入阻抗很高，稍不慎即可能使内部击穿而失效。为此，在焊接集成电路时，应注意下列事项：(1)对CMOS电路，如果事先已将各引线短路，焊前不要拿掉短路线。(2)焊接时间在保证浸润的前提下，尽可能短，每个焊点最好用3s焊好，连续焊接时间不要超过10s。(3)使用烙铁最好是20W内热式，接地线应保证接触良好。若无保护零线，最好采用烙铁断电用余热焊接。,四、焊接质量的检查,目视检查：就是从外观上检查焊接质量是否合格，有条件的情况下，建议用310倍放大镜进行目检，目视检查的主要内容有：（1）是否有错焊、漏焊、虚焊。（2）有没有连焊、焊点是否有拉尖现象。（3）焊盘
15、有没有脱落、焊点有没有裂纹。（4）焊点外形润湿应良好，焊点表面是不是光亮、圆润。（5）焊点周围是无有残留的焊剂。（6）焊接部位有无热损伤和机械损伤现象。,2、手触检查：在外观检查中发现有可疑现象 时，采用手触检查。主要是用手指触摸元器件有无松动、焊接不牢的现象，用镊子轻轻拨动焊接部或夹住元器件引线，轻轻拉动观察有无松动现象。,五、焊点缺陷产生的原因,（1）桥接：桥接是指焊锡将相邻的印制导线连接起来。时间过长、焊锡温度过高、烙铁撤离角度不当造成的。（2）拉尖：焊点出现尖端或毛刺。原因是焊料过多、助焊剂少、加热时间过长、焊接时间过长、烙铁撤离角度不当。（3）虚焊：焊锡与元器件引线或与铜箔之间有明显
16、黑色界线，焊锡向界线凹陷。原因是印制板和元器件引线未清洁好、助焊剂质量差、加热不够充分、焊料中杂质过多。（4）松香焊：焊缝中还将夹有松香渣。主要是焊剂过多或已失效、焊剂未充分挥发作用、焊接时间不够、加热不足、表面氧化膜未去除。,（5）铜箔翘起或剥离：铜箔从印制电路板上翘起，甚至脱落。主要原因是焊接温度过高，焊接时间过长、焊盘上金属镀层不良。（6）不对称：焊锡末流满焊盘。主要是焊料流动性差、助焊剂不足或质量差、加热不足。（7）汽泡和针孔：引线根部有喷火式焊料隆起，内部藏有空洞，目测或低倍放大镜可见有孔。主要是引线与焊盘孔间隙大、引线浸润性不良、焊接时间长，孔内空气膨胀。（8）焊料过多：焊料面呈凸
17、形。主要是焊料撤离过迟。,（9）焊料过少：焊接面积小于焊盘的80，焊料未形成平滑的过渡面。主要是焊锡流动性差或焊丝撤离过早、助焊剂不足、焊接时间太短。（10）过热：焊点发白，无金属光泽，表面较粗糙，呈霜斑或颗粒状。主要是烙铁功率过大，加热时间过长、焊接温度过高过热。（11）松动：外观粗糙，似豆腐渣一般，且焊角不匀称，导线或元器件引线可移动。主要是焊锡未凝固前引线移动造成空隙、引线未处理好（浸润差或不浸润）。（12）焊锡从过孔流出：焊锡从过孔流出。主要原因是过孔太大、引线过细、焊料过多、加热时间过长、焊接温过高过热。,（,图214 常见有缺陷的焊点,七、焊接的注意事项,一般焊接的顺序是：是先小后
18、大、先轻后重、先里后外、先低后高、先普通后特殊的次序焊装。即先焊分立元件，后焊集成块。对外联线要最后焊接。（1）电烙铁，一般应选内热式2035W恒温230的烙铁，但温度不要超过300的为宜。接地线应保证接触良好。（2）焊接时间在保证润湿的前提下，尽可能短，一般不超过3秒。（3）耐热性差的元器件应使用工具辅助散热。如微型开关、CMOS集成电路、瓷片电容，发光二极管，中周等元件，焊接前一定要处理好焊点，施焊时注意控制加热时间，焊接一定要快。还要适当采用辅助散热措施，以避免过热失效。（4）如果元件的引线镀金处理的，其引线没有被氧化可以直接焊接，不需要对元器件的引线做处理。,（5）焊接时不要用烙铁头摩
19、擦焊盘。（6）集成电路若不使用插座，直接焊到印制板上、安全焊接顺序为：地端输出端电源端输入端。（7）焊接时应防止邻近元器件、印制板等受到过热影响，对热敏元器件要采取必要的散热措施。（8）焊接时绝缘材料不不允许出现烫伤、烧焦、变形、裂痕等现象。（9）在焊料冷却和凝固前，被焊部位必须可靠固定，可采用散热措施以加快冷却。（10）焊接完毕，必须及时对板面进行彻底清洗，以便残留的焊剂、油污和灰尘等赃物。,八、拆焊,一般电阻、电容、晶体管等管脚不多，且每个引线能相对活动的元器件可用烙铁直接拆焊。将印制板竖起来夹住，一边用烙铁加热待拆元件的焊点，一边用镊子或尖嘴钳夹住元器件引线轻轻拉出。重新焊接时，需先用锥
20、子将焊孔在加热熔化焊锡的情况下扎通，需要指出的是，这种方法不宜在一个焊点上多次用，因为印制导线和焊盘经反复加热后很容易脱落，造成印制板损坏。,图215 拆焊,2.4 浸焊与波峰焊,一、浸焊浸焊是让插好元器件的印制电路板水平接触浸焊设备中熔融的铅锡焊料，使整块电路板上的全部元器件同时完成焊接。自动焊接工艺流程图,二、波峰焊 波峰焊（Wave Soldering）是利用焊锡槽内的机械式或电磁式离心泵，将熔融焊料压向喷嘴，形成一股向上平稳喷涌的焊料波峰，并源源不断地从喷嘴中溢出。装有元器件的印制电路板以直线平面运动的方式通过焊料波峰，在焊接面上形成浸润焊点而完成焊接。波波峰焊用于印制板装联已有20多
21、年的历史，现在已成为一种非常成熟的电子装联工艺技术，目前主要用于通孔插装组件和采用混合组装方式的表面组件的焊接。,1、波峰焊工艺流程：治具安装喷涂助焊剂系统预热一次波峰二次波峰冷却。单机式波峰焊工艺流程 a 元器件引线成型一印制板贴阻焊胶带(视需要)插装元器件印制板装入焊机夹具涂覆助焊剂预热波峰焊冷却取下印制板撕掉阻焊胶带二检验补焊清洗检验放入专用运输箱；,2、波峰焊原理 当完成点(或印刷)胶、贴装、胶固化、插装通孔元器件的印制板从波峰焊机的入口端随传送带向前运行，通过焊剂发泡(或喷雾)槽时，印制板下表面的焊盘、所有元器件端头和引脚表面被均匀地涂覆上一层薄薄的焊剂。随着传送带运行，印制板进入预
22、热区，焊剂中的溶剂被挥发掉，焊剂中松香和活性剂开始分解和活性化，印制板焊盘、元器件端头和引脚表面的氧化膜以及其它污染物被清除；同时，印制板和元器件得到充分预热。,印制板继续向前运行，印制板的底面首先通过第一个熔融的焊料波。第一个焊料波是乱波(振动波或紊流波)，将焊料打到印制板的底面所有的焊盘、元器件焊端和引脚上；熔融的焊料在经过焊剂净化的金属表面上进行浸润和扩散。之后，印制板的底面通过第二个熔融的焊料波，第二个焊料波是平滑波，平滑波将引脚及焊端之间的连桥分开，并去除拉尖(冰柱)等焊接缺陷。当印制板继续向前运行离开第二个焊料波后，自然降温冷却形成焊点，即完成焊接。,2.5 片状元器件的焊接技术,
23、2.5.1 片状元器件的焊接工艺,2、片状元器件的贴焊 在维修过程中，片状元器件大多采用手工焊接，与普通元器件焊接不同，后者的引脚插入印制板的通孔，焊接时不会移动，焊接容易。片状元器件焊接时容易移位，焊盘与元器件在印制板同侧，焊接端子形状不一，焊盘细小，焊接要求高，所以必须谨慎，提高精度。电烙铁功率采用25W，烙铁头尖、温度控制在350-400焊接时间3s内，焊丝直径0.60.8mm,焊接前，用环氧树脂胶固定元件。,本章小结 通过本章的学习，学生应了解电子产品设计和生产所需工艺过程。熟练掌握手工焊接技术（包括电烙铁的使用方法，正确的焊接技法和焊接步骤），了解影响焊接质量的几方面因素及采取的措施和解决的办法。本章所介绍的一些工艺知识，都是人们长期实践经验的总结，具有很强的操作性，作为初学者只有经过反复的操作练习，才能逐步掌握其精髓。,
