手工焊接技術

本文列出了電子裝聯(lián)手工焊接全過程的工藝技術要求。

本文既適用于電子裝聯(lián)中小批量、 多品種印制板的組裝連接； 也適用于整機、機柜的組裝連接及導線、電纜的連接操作、檢驗和驗收。

一、概述

焊接通常分為熔焊、釬焊、及接觸焊三大類，在電子裝聯(lián)中主要使用的是釬焊。

釬焊按照使用焊料熔點的不同分為硬焊（焊料熔點溫度高于 450℃）和軟焊（焊料熔點低于 450℃）浸潤：加熱后呈熔融裝態(tài)的焊料（錫鉛合金）沿著工作金屬的凹凸表面，靠毛細管的作用擴展。 如果焊料和工件表面足夠清潔， 焊料原子與工作金屬原子就可以接近到能夠相互結合的距離， 即接近到原子引力互相起作用的距離， 上述過

程為焊料的浸潤。

當θ=0°時，完全潤濕；θ﹤90°時為潤濕；θ﹥90°為不潤濕。潤濕良好時，接觸角明顯小于 30°。

二、焊接的工藝要素

手工焊接的主要工具是電烙鐵， 要通過焊接人員熟練掌握錫焊技術， 合理選用烙鐵、焊料、焊劑以及焊接的溫度和時間等要素，才能保證焊接的質(zhì)量。

1、工作金屬材料應具有良好的可焊性。

常用元器件引線（需成型） 、導線及接點等基本都采用銅材料制成。金、銀的可焊性較好，但價格貴。鐵、鎳的可焊性較差，一般在其表面先鍍上一層錫、銅、金或銀金屬，以提高其可焊性。

2、工件金屬表面應潔凈。

工件金屬表面若存在氧化物或污垢，會嚴重影響與焊料在界面上形成合金層，造成虛焊、假焊。

3、正確選用助焊劑及焊料

電子裝聯(lián)中常用的是樹脂類助焊劑。松香基焊劑、水深焊劑（一般用于波峰焊），助焊劑是一種略帶酸性的易熔物質(zhì)。 Sn60 或 Sn63，或采用 GB3131-82RHISnPb39錫鉛焊料，形狀任選（直徑有 0.5、0.8、0.9、1.0、1.2、1.5、2.0、2.5mm等）；

4、控制焊接溫度和時間。溫度過低，會造成虛焊。溫度過高，會損壞元器件和印制電路板。合適的溫度是保證焊點質(zhì)量的重要因素。 在手工焊接時， 控制溫度的關鍵是選用具有適當功率的電烙鐵和掌握焊接時間。 電烙鐵功率較大時應適當縮短焊接時間， 電烙鐵功率較小時可適當延長焊接時間。 根據(jù)焊接面積的大小， 經(jīng)過反復多次實踐才能把握好焊接工藝的兩個要素。焊接時間短，會使溫度太低，焊接時間過長，會使溫度太高。一般情況下，焊接時間不超過 3 秒。

三、錫焊材料

1、焊料

① 焊料的熔點低于母材工業(yè)，在熔化時能在母材表面形成合金，并與母材連為一體。除特殊要求外，手工焊接一般應采用符合 GB3131的 HLSn60Pb或 HLSn63Pb線關焊料，焊料直徑按連接點的大小選擇。 （該焊劑的優(yōu)點：熔點低，使焊接時加熱溫度低，可防止元器件和 PCB損壞；熔點和凝固點一致， 可使焊點快速凝固，不會因半融狀態(tài)時間間隔長而造成焊點結晶疏松， 強度降低，這一點尤其對自動焊接更有重要意義； 流動性好，表面張力小， 表面張力小，有利于提高焊點質(zhì)量；強度高，導電性好。）

② 鉛錫合金的熔點一般為：183℃。 （受錫鉛組份的多少及其它少量元素超過一定量的影響，其熔點會有所改變） 。

③ 無鉛焊料，由于鉛及其化合物是污染環(huán)境的有毒物質(zhì)，使用無鉛焊料是一種必然的發(fā)展趨勢。與上述常用的有鉛比，無鉛焊料的熔點增高（ Sn-0.7Cu 約221℃、Sn-3.5Ag 約 227℃左右），密度與潤濕性降低，成本提高，機械性能等也有所變化。 國內(nèi)對無鉛焊料及其及組裝的工藝技術， 沿用至今不是完全成熟，但這是今后的的方向。

2、助焊劑

①選用要求：有良好的熱穩(wěn)定性和潤濕性；助焊后的殘渣少，并應無腐蝕，易清除；不產(chǎn)生有害氣體和刺激性氣味。

②助焊劑作用有三：

(a) 去除金屬表面的氧化物、硫化物、油等污垢，使焊料與被焊金屬之間接近原子間的距離； 

(b) 使金屬表面和空氣之間遮擋起來，起到防止再氧化作用；

(c) 使焊錫的表面張力降低，提高流動性，使焊料在潤濕狀態(tài)下進行錫焊。

③松香助焊劑的分類

四、焊接工具

1、電烙鐵是手工焊接的基本工具。常用的分外熱式、內(nèi)熱式、恒溫式、吸錫式等幾種。下面簡單幾種常用的電烙鐵。

) 外熱式電烙鐵：結構簡單，價格較低，使用壽命長，但其體積大，升溫較慢，熱效率低。

) 恒溫電烙鐵：無論是外熱還是內(nèi)熱式電烙鐵的溫度一般都超過 300℃，這對焊接晶體管、集成電路等是不利的。在質(zhì)量要求較高的場合，通常需要恒溫電烙鐵。分電控和磁控兩種。

) 感應（電阻）式烙鐵、儲能式烙鐵。

) 烙鐵頭的選擇和尺寸的選擇：烙鐵頭太小則熱容量小，焊接時會使溫度下降大，恢復溫度時間長。扁平的、鈍的烙鐵頭要比細的、尖的烙鐵頭傳遞更多的熱量，以能夠方便焊接的同時，要心可能地選擇大的烙鐵頭，這樣即可以以更低的溫度得到更多的熱量，同時也可以延長烙鐵頭的使用壽命。本文列出一些常用的烙鐵頭的形狀，根據(jù)使用場合進行合理選擇。

2、電烙鐵的使用與保養(yǎng)

（1）電烙鐵的電源線最好選用纖維紡織花線或橡皮軟線， 這兩種線不易被燙壞。

（2）使用前，測量插頭與外殼是否漏電或短路，正常時阻值應為無窮大。

（3）新烙鐵刃口表面鍍有一層鉻， 不易沾錫。 使用前先用銼刀或砂紙將鍍鉻層去掉，通電加熱后涂上少許焊劑，待烙鐵頭上的焊劑冒煙時，即上焊錫，使烙鐵頭的刃口鍍上一層錫， 這時電烙鐵就可以使用了。新型的則不需要， 因為出廠加工成適用于印制電路板焊接要求的形狀。

（4）在使用間歇中， 電烙鐵應擱在金屬的烙鐵架上，這樣即安全， 又可適當散熱，避免烙鐵頭“燒死” 。對已“燒死”的烙鐵頭，應按新烙鐵的要求重新上錫。

（5）烙鐵頭使用較長時間后會出現(xiàn)凹槽或豁口， 應及時用銼刀修整， 否則會影響焊點質(zhì)量。對多次修整的烙鐵頭，應及時更換，否則會使烙鐵頭溫度過高。

（6）在使用過程中， 電烙鐵應避免敲打碰跌，因為在高溫時的振動， 最易使烙鐵芯損壞。

五、手工焊接工藝

1、操作姿勢及訓練

一般烙鐵離開鼻子的距離應至少不小于 30cm，通常以 40cm為宜。

(a) 反握法：動作穩(wěn)定，長時操作不易疲勞，適于大功率烙鐵的操作。

(b) 正握法：適于中等功率烙鐵或帶彎頭電烙鐵的操作。

(c) 握筆法：一般在操作臺上焊 PCB等焊件時多采用此法。

(a) 連續(xù)錫焊時焊錫絲的拿法；

(b) 斷續(xù)錫焊時焊錫絲的拿法。

五步法訓練：

(1) 準備； (2) 加熱； (3) 加焊錫； (4) 去焊錫；其中：

(2) 加熱要靠焊錫橋，非流水線作業(yè)中，一次焊接的焊點形狀是多種多樣的，實際上也不可能不斷烙鐵頭， 這樣就需要借助形成熱量傳遞的焊錫橋 （見圖 1）。

(3) 加焊錫要適量，過多過少都會造成焊點缺陷（見圖 2）。

(5) 去烙鐵烙鐵的撤離也是有講究的，這需要在實際操作中體會 , （見圖 3）。

2、焊接方式

焊接的方式有搭焊、插焊、繞焊（鉤焊）三種形式。其中搭焊主要要用于高頻電路、扁平封裝電路及待調(diào)試元器件。插焊主要適用于電阻器、電容器、電感器、晶體管、雙列直插集成電路、電連接器等，使用最廣泛。而繞焊、鉤焊主要適用于波段開關、接線柱及有關的電連接器等。

① 繞焊：是將被焊元器件的引線或?qū)Ь€繞在焊接點的金屬件上（繞 1～2圈），用尖嘴鉗夾緊，以增加繞焊點強度，縮小焊點（導線絕緣層應離焊點 1～3mm ，以免燙傷），然后進行焊接。 這種焊接方式強度高， 一般用于眼孔式焊接點、焊片及柱形焊接點。常見焊接點繞焊示例見下圖。

② 鉤焊：將被焊接元器件的引線或?qū)Ь€鉤接在焊接點的眼孔中，夾緊，形成鉤形，使導線或引線不易脫落。鉤焊的機械強度不如繞焊，但操作方便適用于不便繞焊，而且要有一定的強度或便于拆焊的地方， 如一些小型繼電器的焊接點、焊片等。

③ 搭焊：適用于要求便于調(diào)整或改焊的臨時焊接點上；或要求不高的產(chǎn)品上。

根據(jù)圖紙相關要求及工藝做好生產(chǎn)前準備 , 包括選擇合適的焊劑、 助焊劑、電烙鐵（含合適功率及烙鐵頭） 。清潔處理：待焊的導線、元器件引線、接線端子及印制電路板均應進行清潔處理，并保證其可焊性。

電烙鐵準備：

①烙鐵頭應完全插入加熱器內(nèi)，加熱部分與手柄應牢固可靠。將烙鐵頭加熱至可以熔化焊熱的溫度， 在頭部浸一層薄而均勻的焊料， 并用清潔潮濕的海綿或濕布擦試烙鐵頭表面。 在焊接過程中， 還需隨時蹭去烙鐵頭上的雜質(zhì)。

②電烙鐵最好采用自動調(diào)節(jié)功率電烙鐵， PCB 板的組裝件的焊接一般采用30～50W電烙鐵；微型元器件及片狀元器件建議采用 10～20W電烙鐵；大型接線端子和接地線的焊接建議采用 50～75W電烙鐵或更高。

加焊劑：

①所有焊接部位均應使用焊劑。使用液態(tài)焊劑時，應薄而均勻地涂于連接部位；使用帶焊劑芯的線狀焊料時， 除重焊或返工外， 不再使用液態(tài)焊劑。

②適量的焊劑是必不可缺的，但不要認為越多越好。過量不但增加清洗工作量，而且延長加熱時間， 降低工作效率。 若當加熱不足時又容易夾到焊錫中形成“夾渣”缺陷；對于開關的焊接，過量焊劑易流到觸點處，從而造成接觸不良。

加熱：

①將電烙鐵置于連接部位，熱能通過焊劑迅速傳遞并達到焊接溫度。應避過長的加熱時間， 過高的壓力和溫度。

②對電子元器件的焊接，建議烙鐵頭部溫度為 250℃~280℃，但任何情況下不得超過 320℃。加焊料：焊料應加在烙鐵頭和連接部位的結合部， 并保持作為熱傳導的焊料橋的存在，焊料應適量，并要覆蓋住整個連接部位，形成凹形焊錫輪廓線。根據(jù)連接部位的結構特征，焊接操作時間一般不超過 3s。熱敏元件焊接時應采取必要的散熱措施且時間盡可能不超過 2s。

八、拆焊技術

所謂拆焊或叫解焊：就是在電子產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中， 不可避免地要因為裝錯、損壞或因調(diào)試、 維修的需要而拆換元器件的過程。 在實實際際操作中拆焊比焊接難度高，如拆焊不正確， 很容易將元器件損壞或損壞印制電路板焊盤，這也是焊接工藝中的一個重要的工藝手段。

1、修復總數(shù)及返工準則

① 對任何一塊印制電路板組裝件，修復（包括焊接和粘結）的總數(shù)不應超過六處。一個元器件或一個連接器的一次修復 （一根或多根引線的操作） 為一處。

② 對任意 25cm2 面積，涉及焊接操作的修復不超過三處。

③ 對任意 25cm

2 面積，涉及粘結的修復應不超過二處。

④ 任何一個焊點允許最多有二次返工。 （根據(jù)要求）

⑤ 拆除元器件，只應在安裝密度足以保證其它相鄰元器件完整性的情況下，方可進行。（根據(jù)要求）

⑦ 拆除的元器件一般不應再使用，應換上相同的元器件（根據(jù)要求）

2、拆焊原則

拆焊的步驟一般是與焊接的步驟相反的，拆焊前一定要弄清楚焊接點的特點，不可盲目動手。

① 不損壞拆除的元器件、導線、原焊接部位的結構件。

② 拆焊時不可損壞印制電路板上的焊盤與印制導線。

③ 對已判斷為損壞的元器件，可先行將引線剪斷，再行拆除，這樣可減少其他損傷的可能性。

④ 在拆焊過程中，應盡量避免拆動其他元器件或變動其它元器件的位置，如確實需要，要做好復原工作。 （根據(jù)要求）

3、拆焊工具

常用的拆焊工具：恒溫烙鐵、熱脫器、吸錫槍、吸錫繩、真空吸塵器、斜口鉗、長嘴鉗、熱風槍、還端頭的熱割裝置、 刀片、毛筆、刷子、相應的的溶劑等。

① 鑷子以端頭較尖，硬度較高的不銹鋼為佳，用以夾持元器件或借助電烙鐵恢復焊孔。

② 吸錫繩用以吸取焊接點上的焊錫。專用的價格昂貴，可用鍍錫的編織套浸以助焊劑代用，效果顯著。

③ 吸焊槍，用于吸去熔化的焊錫，使焊盤與元器件引線或?qū)Ь€分離，達到解除焊接的目的。

4、拆焊的操作要點

① 嚴格控制加熱的溫度和時間。因拆焊的加熱時間和溫度較焊接時要長、要高，所以更要嚴格控制溫度和加熱時間，以免將元器件燙壞或使焊盤翹起、斷裂。宜采用間隔加熱法來進行拆焊。

② 拆焊時不要用力過猛。在高溫狀態(tài)下，元器件封裝的強度都會下降，尤其是塑封器件、陶瓷器件等，過分的用力拉、搖、扭都會損壞元器件和焊盤。

③ 吸去拆焊點上的焊料。拆焊前，用吸錫工具吸去焊料，有時可以直接將元器件拔下。即使還有少量錫連接，也可以減少拆焊的時間，減少元器件及印制電路板損壞的可能性。 如果在沒有吸錫工具的情況下， 則可以將印制電路板或能移動的部件倒過來， 用電烙鐵加熱拆焊點，利用重力原理，讓焊錫自動流向烙鐵頭，也能達到部分增錫的目的。

5、印制電路板上元器件的拆焊方法

從 PCB板組裝件拆除之前, 任何敷形涂層必須清除, 應暴露出要修復處理焊盤上的焊料, 并不得污染需復焊的焊點。

限制條件：

a. 不得用電烙鐵清除涂層。高溫將會造成涂層炭化，也有可能使 PCB層壓基材分層，起白斑等。

b. 用來切割修復焊盤周圍的工具不應太鋒利，以避免損壞印制電路板組裝件。

c. 使用熱割端頭時必須小心，避免熔化鄰近的焊點。

d. 溶劑很多時候可能使涂層介質(zhì)膨脹，也可能鄰近修復、改裝的電子元器件的涂層破壞。為此，溶劑使用時間最長應限于 15min 之內(nèi)。