手工焊接

手工焊接

錫鉛焊接技術的基礎
手工焊接是錫鉛焊接技術的基礎。盡管目前現代化企業已經普遍使用自動插裝、自動焊接的生産工藝,但産品試制、生産小批量産品、生産具有特殊要求高可靠性産品(如航天技術中的火箭、人造衛星的制造等)等目前還采用手工焊接。即使印制電路闆結構這樣的小型化大批量采用自動焊接的産品,也還有一定數量的焊接點需要手工焊接,所以目前還沒有任何一種焊接方法可以完全取代手工焊接。[1]因此,在培養高素質電子技術人員、電子操作工人的過程中,手工焊接工藝是必不可少的訓練内容。
  • 中文名:手工焊接
  • 性質:工藝步驟
  • 應用:加工生産
  • 注意事項:詳見正文
  • 施焊準備:準備好焊錫絲和烙鐵

簡介

手工焊接是電子産品裝配中的一項基本操作技能,适合于産品試制、電子産品的小批量生産、電子産品的調試與維修以及某些不适合自動焊接的場合。它是利用烙鐵加熱被焊金屬件和錫鉛焊料,熔融的焊料潤濕已加熱的金屬表面使其形成合金,待焊料凝固後将被焊金屬件連接起來的一種焊接工藝,故又稱為錫焊。

注意事項

1、選用合适的焊錫,應選用焊接電子元件用的低熔點焊錫絲。

2、助焊劑,用25%的松香溶解在75%的酒精(重量比)中作為助焊劑。

3、電烙鐵使用前要上錫,具體方法是:将電烙鐵燒熱,待剛剛能熔化焊錫時,塗上助焊劑,再用焊錫均勻地塗在烙鐵頭上,使烙鐵頭均勻的吃上一層錫。

4、焊接方法,把焊盤和元件的引腳用細砂紙打磨幹淨,塗上助焊劑。用烙鐵頭沾取适量焊錫,接觸焊點,待焊點上的焊錫全部熔化并浸沒元件引線頭後,電烙鐵頭沿着元器件的引腳輕輕往上一提離開焊點。

5、焊接時間不宜過長,否則容易燙壞元件,必要時可用鑷子夾住管腳幫助散熱。

6、焊點應呈正弦波峰形狀,表面應光亮圓滑,無錫刺,錫量适中。

7、焊接完成後,要用酒精把線路闆上殘餘的助焊劑清洗幹淨,以防炭化後的助焊劑影響電路正常工作。

8、集成電路應最後焊接,電烙鐵要可靠接地,或斷電後利用餘熱焊接。或者使用集成電路專用插座,焊好插座後再把集成電路插上去。

9、電烙鐵應放在烙鐵架上。

焊接方法

準備施焊

準備好焊錫絲和烙鐵。此時特别強調的施烙鐵頭部要保持幹淨,即可以沾上焊錫(俗稱吃錫)。

加熱焊件

将烙鐵接觸焊接點,注意首先要保持烙鐵加熱焊件各部分,例如印制闆上引線和焊盤都使之受熱,其次要注意讓烙鐵頭的扁平部分(較大部分)接觸熱容量較大的焊件,烙鐵頭的側面或邊緣部分接觸熱容量較小的焊件,以保持焊件均勻受熱。

熔化焊料

當焊件加熱到能熔化焊料的溫度後将焊絲置于焊點,焊料開始熔化并潤濕焊點。

移開焊錫

當熔化一定量的焊錫後将焊錫絲移開。

移開烙鐵

當焊錫完全潤濕焊點後移開烙鐵,注意移開烙鐵的方向應該是大緻45°的方向。

接觸焊接

接觸焊接是在加熱的烙鐵嘴(tip)或環(collar)直接接觸焊接點時完成的。烙鐵嘴或環安裝在焊接工具上。焊接嘴用來加熱單個的焊接點,而焊接環用來同時加熱多個焊接點。對單嘴焊接工具和焊接嘴,有多種的設計結構。

對烙鐵環形式的焊接嘴也有多種設計結構。有兩或四面的離散環,主要用于元件拆除。環的設計主要用于多腳元件,如集成電路((IC);可是,它們也可用來拆卸矩形和圓柱形的元件。烙鐵環對取下已經用膠粘結的元件非常有用。在焊錫熔化後,烙鐵環可擰動元件,打破膠的連接。

四邊元件,如塑料引腳芯片載體(PLCC),産生一個問題,因為烙鐵環很難同時接觸所有的引腳。如果烙鐵環不接觸所有引腳,則不會發生熱傳導,這意味着一些焊點不熔化。特别是在J型引腳元件上,所有引腳可能不在同一個參考平面上,這使得烙鐵環不可能同時接觸所有的引腳。這種情況可能是災難性的,因為還焊接在引腳上的焊盤在操作員取下元件時将從PCB拉出來。

焊接嘴與環要求經常預防性的維護。它們需要清潔,有時要上錫。可能要求經常更換,特别是在使用小烙鐵嘴時。

接觸焊接系統可分類為從低價格到高價格,通常限制或控制溫度。選擇取決于應用。例如,表面貼裝應用通常比通孔應用要求更少的熱量。

1、恒溫系統,提供連續、恒定的輸出,持續地傳送熱量。對于表面貼裝應用,這些系統應該在335~365°C溫度範圍内運行。

2、限制溫度系統,具有幫助保持該系統溫度在一個最佳範圍的溫度限制能力。這些系統不連續地傳送熱量,這防止過熱,但加熱恢複可能慢。這可能引起操作員設定比所希望更高的溫度,加快焊接。對表面貼裝應用的操作溫度範圍是285~315°C。

3、控制溫度系統,提供高輸出能力。這些系統,象溫度限制系統一樣,不連續地傳送熱量。響應時機和溫度控制比限制溫度系統要優越。對表面貼裝應用的操作溫度範圍是285~315°C。這些系統也提供更好的偏差能力,通常是10°C。

與接觸焊接系統有關的特性包括:在多數情況中,接觸焊接是補焊(touch-up)以及元件取下與更換的最容易和成本最低的方法。用膠附着的元件可容易地用焊接環取下。接觸焊接設備成本相對低,容易買到。與接觸焊接系統有關的問題包括:沒有限制烙鐵嘴或環的系統容易溫度沖擊,将烙鐵嘴或環的溫度提升到所希望的範圍之上。烙鐵環必須直接接觸焊接點和引腳,到達效率。溫度沖擊可能損傷陶瓷元件,特别是多層電容。

熱氣焊接

熱風焊接通過用噴嘴把加熱的空氣或惰性氣體,如氮氣,指向焊接點和引腳來完成。熱風設備選項包括從簡單的手持式單元加熱單個位置,到複雜的自動單元設計來加熱多個位置。手持式系統取下和更換矩形、圓柱形和其它小型元件。自動系統取下合更換複雜元件,諸如密腳和面積排列元件。

熱風系統避免用接觸焊接系統可能發生的局部熱應力,這使它成為在均勻加熱是關鍵的應用中的首選。熱風溫度範圍一般是300~400°C。熔化焊錫所要求的時間取決于熱風量。較大的元件在可取下或更換之前,可能要求超過60秒的加熱。噴嘴設計很重要;噴嘴必須将熱風指向焊接點,有時要避開元件身體。噴嘴可能複雜和昂貴。充分的預防維護是必要的;噴嘴必須定期清潔和适當儲存,防止損壞。

熱風系統有關的特性包括:熱風作為傳熱媒介的低效率,減少由于緩慢的加熱率産生的熱沖擊。這是對某些元件的一個優點,如陶瓷電容。使用熱風作為傳熱媒介,消除直接烙鐵嘴接觸的必要。溫度和加熱率是可控制、可重複和可預測的。熱風系統有關的問題包括:熱風焊接設備價格範圍從中至高。自動系統相當複雜,要求高技術水平的操作。

助焊劑

助焊劑可以用小瓶來滴,可使用密封的或可重複充滿的助焊劑筆。經常,操作員使用太多的助焊劑。我甯願使用助焊劑筆,因為它們限制使用的助焊劑量。我也甯願使用帶助焊劑芯的焊錫,含有助焊劑和焊錫合金。當使用帶助焊劑芯的焊錫和液體助焊劑時,保證助焊劑相互兼容。

表面貼裝焊接通常要求較小直徑的錫線,典型的在0.50~0.75mm範圍。通孔焊接通常要求較大直徑的錫線,範圍在1.20~1.50mm。

錫膏(solder paste)也可以用注射器來滴,雖然許多手工焊接方法加熱錫膏太快,造成濺錫和錫球。助焊劑膠,而不是錫膏,對更換面積排列元件是非常有用的。

手工焊接要求

工藝要求

①良好的可焊性。

②焊件表面應保持清潔。

③使用合适的助焊劑。

④焊件加熱到适當溫度。

⑤把握合适的焊接時間。

質量要求

①電氣性能良好。

②較高的機械強度。

③焊料适量。

④焊點表面光亮均勻。

⑤焊點沒有毛刺、空隙。

⑥焊點表面清潔。

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