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電路板的焊接問題

我想問一下，焊接簡單電路板有什么基本原則嗎？或者說如何才能做到最好呢？電路板的焊制有什么具體要求？: 問提問者：網(wǎng)友 | 2017-06-15

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手工焊接的工具任何電子產(chǎn)品，從幾個零件構成的整流器到成千上萬個零部件組成的計算機系統(tǒng)，都是由基本的電子元件器件和功能構成，按電路工作原理，用一定的工藝方法連接而成。雖然連接方法有多種（例如、繞接、壓接、粘接等）但使用最廣泛的方法是錫焊。1 ．手工焊接的工具（ 1 ）電烙鐵（ 2 ）鉻鐵架圖12 ．錫焊的條件為了提高焊接質(zhì)量，必須注意掌握錫焊的條件。1. 被焊件必須具備可焊性。 2. 被焊金屬表面應保持清潔。 3. 使用合適的助焊劑。 4. 具有適當?shù)暮附訙囟取?5. 具有合適的焊接時間。第二節(jié) 焊料與助焊劑1 ．焊接材料凡是用來熔合兩種或兩種以上的金屬面，使之成為一個整體的金屬或合金都叫焊料。這里所說的焊料只針對錫焊所用焊料。常用錫焊材料：1. 管狀焊錫絲 2. 抗氧化焊錫 3. 含銀的焊錫 4. 焊膏 2 ．助焊劑的選用。在焊接過程中，由于金屬在加熱的情況下會產(chǎn)生一薄層氧化膜，這將阻礙焊錫的浸潤，影響焊接點合金的形成，容易出現(xiàn)虛焊、假焊現(xiàn)象。使用助焊劑可改善焊接性能。助焊劑有松香、松香溶液、焊膏焊油等，可根據(jù)不同的焊接對象合理選用。焊膏焊油等具有一定的腐蝕性，不可用于焊接電子元器件和電路板，焊接完畢應將焊接處殘留的焊膏焊油等擦拭干凈。元器件引腳鍍錫時應選用松香作助焊劑。印制電路板上已涂有松香溶液的，元器件焊入時不必再用助焊劑。第三節(jié) 手工焊接的注意事項手工錫焊接技術是一項基本功，就是在大規(guī)模生產(chǎn)的情況下，維護和維修也必須使用手工焊接。因此，必須通過學習和實踐操作練習才能熟練掌握。注意事項如下： 1. 手握鉻鐵的姿勢掌握正確的操作姿勢，可以保證操作者的身心健康，減輕勞動傷害。為減少焊劑加熱時揮發(fā)出的化學物質(zhì)對人的危害，減少有害氣體的吸入量，一般情況下，烙鐵到鼻子的距離應該不少于 20cm ，通常以 30cm 為宜。電烙鐵有三種握法，如圖2 所示。圖2 握電烙鐵的手法示意反握法的動作穩(wěn)定，長時間操作不易疲勞，適于大功率烙鐵的操作；正握法適于中功率烙鐵或帶彎頭電烙鐵的操作；一般在操作臺上焊接印制板等焊件時，多采用握筆法。2. 焊錫絲一般有兩種拿法，如圖3 所示。由于焊錫絲中含有一定比例的鉛，而鉛是對人體有害的一種重金屬，因此操作時應該戴手套或在操作后洗手，避免食入鉛塵。圖3 焊錫絲的拿法3. 電烙鐵使用以后，一定要穩(wěn)妥地插放在烙鐵架上，并注意導線等其他雜物不要碰到烙鐵頭，以免燙傷導線，造成漏電等事故。第四節(jié) 手工焊接操作的基本步驟掌握好電烙鐵的溫度和焊接時間，選擇恰當?shù)睦予F頭和焊點的接觸位置，才可能得到良好的焊點。正確的手工焊接操作過程可以分成五個步驟，如圖所示。圖4 手工焊接步驟 1 ．基本操作步驟⑴ 步驟一：準備施焊（圖 (a) ）左手拿焊絲，右手握烙鐵，進入備焊狀態(tài)。要求烙鐵頭保持干凈，無焊渣等氧化物，并在表面鍍有一層焊錫。⑵ 步驟二：加熱焊件（圖 (b) ）烙鐵頭靠在兩焊件的連接處，加熱整個焊件全體，時間大約為 1 ～ 2 秒鐘。對于在印制板上焊接元器件來說，要注意使烙鐵頭同時接觸兩個被焊接物。例如，圖 (b) 中的導線與接線柱、元器件引線與焊盤要同時均勻受熱。⑶ 步驟三：送入焊絲（圖 (c) ）焊件的焊接面被加熱到一定溫度時，焊錫絲從烙鐵對面接觸焊件。注意：不要把焊錫絲送到烙鐵頭上?、?步驟四：移開焊絲（圖 (d) ）當焊絲熔化一定量后，立即向左上 45° 方向移開焊絲。⑸ 步驟五：移開烙鐵（圖 (e) ）焊錫浸潤焊盤和焊件的施焊部位以后，向右上 45° 方向移開烙鐵，結束焊接。從第三步開始到第五步結束，時間大約也是 1 至 2s 。 2 ．錫焊三步操作法對于熱容量小的焊件，例如印制板上較細導線的連接，可以簡化為三步操作。1. 準備：同以上步驟一； 2. 加熱與送絲：烙鐵頭放在焊件上后即放入焊絲。 3. 去絲移烙鐵：焊錫在焊接面上浸潤擴散達到預期范圍后，立即拿開焊絲并移開烙鐵，并注意移去焊絲的時間不得滯后于移開烙鐵的時間。對于吸收低熱量的焊件而言，上述整個過程的時間不過 2 至 4s ，各步驟的節(jié)奏控制，順序的準確掌握，動作的熟練協(xié)調(diào)，都是要通過大量實踐并用心體會才能解決的問題。有人總結出了在五步驟操作法中用數(shù)秒的辦法控制時間：烙鐵接觸焊點后數(shù)一、二（約 2s ），送入焊絲后數(shù)三、四，移開烙鐵，焊絲熔化量要靠觀察決定。此辦法可以參考，但由于烙鐵功率、焊點熱容量的差別等因素，實際掌握焊接火候并無定章可循，必須具體條件具體對待。試想，對于一個熱容量較大的焊點，若使用功率較小的烙鐵焊接時，在上述時間內(nèi)，可能加熱溫度還不能使焊錫熔化，焊接就無從談起。第五節(jié) 手工焊接操作的具體手法在保證得到優(yōu)質(zhì)焊點的目標下，具體的焊接操作手法可以有所不同，但下面這些前人總結的方法，對初學者的指導作用是不可忽略的。1. 保持烙鐵頭的清潔焊接時，烙鐵頭長期處于高溫狀態(tài)，又接觸助焊劑等弱酸性物質(zhì)，其表面很容易氧化腐蝕并沾上一層黑色雜質(zhì)。這些雜質(zhì)形成隔熱層，妨礙了烙鐵頭與焊件之間的熱傳導。因此，要注意用一塊濕布或濕的木質(zhì)纖維海綿隨時擦拭烙鐵頭。對于普通烙鐵頭，在腐蝕污染嚴重時可以使用銼刀修去表面氧化層。對于長壽命烙鐵頭，就絕對不能使用這種方法了。 2. 靠增加接觸面積來加快傳熱加熱時，應該讓焊件上需要焊錫浸潤的各部分均勻受熱，而不是僅僅加熱焊件的一部分，更不要采用烙鐵對焊件增加壓力的辦法，以免造成損壞或不易覺察的隱患。有些初學者用烙鐵頭對焊接面施加壓力，企圖加快焊接，這是不對的。正確的方法是，要根據(jù)焊件的形狀選用不同的烙鐵頭，或者自己修整烙鐵頭，讓烙鐵頭與焊件形成面的接觸而不是點或線的接觸。這樣，就能大大提高傳熱效率。 3. 加熱要靠焊錫橋在非流水線作業(yè)中，焊接的焊點形狀是多種多樣的，不大可能不斷更換烙鐵頭。要提高加熱的效率，需要有進行熱量傳遞的焊錫橋。所謂焊錫橋，就是靠烙鐵頭上保留少量焊錫，作為加熱時烙鐵頭與焊件之間傳熱的橋梁。由于金屬熔液的導熱效率遠遠高于空氣，使焊件很快就被加熱到焊接溫度。應該注意，作為焊錫橋的錫量不可保留過多，不僅因為長時間存留在烙鐵頭上的焊料處于過熱狀態(tài)，實際已經(jīng)降低了質(zhì)量，還可能造成焊點之間誤連短路。 4. 烙鐵撤離有講究烙鐵的撤離要及時，而且撤離時的角度和方向與焊點的形成有關。如圖所示為烙鐵不同的撤離方向?qū)更c錫量的影響。圖5 烙鐵撤離方向和焊點錫量的關系 5. 在焊錫凝固之前不能動切勿使焊件移動或受到振動，特別是用鑷子夾住焊件時，一定要等焊錫凝固后再移走鑷子，否則極易造成焊點結構疏松或虛焊。 6. 焊錫用量要適中手工焊接常使用的管狀焊錫絲，內(nèi)部已經(jīng)裝有由松香和活化劑制成的助焊劑。焊錫絲的直徑有 0.5 、 0.8 、 1.0 、 … 、 5.0mm 等多種規(guī)格，要根據(jù)焊點的大小選用。一般，應使焊錫絲的直徑略小于焊盤的直徑。如圖所示，過量的焊錫不但無必要地消耗了焊錫，而且還增加焊接時間，降低工作速度。更為嚴重的是，過量的焊錫很容易造成不易覺察的短路故障。焊錫過少也不能形成牢固的結合，同樣是不利的。特別是焊接印制板引出導線時，焊錫用量不足，極容易造成導線脫落。圖6 焊點錫量的掌握 7. 焊劑用量要適中適量的助焊劑對焊接非常有利。過量使用松香焊劑，焊接以后勢必需要擦除多余的焊劑，并且延長了加熱時間，降低了工作效率。當加熱時間不足時，又容易形成“夾渣”的缺陷。焊接開關、接插件的時候，過量的焊劑容易流到觸點上，會造成接觸不良。合適的焊劑量，應該是松香水僅能浸濕將要形成焊點的部位，不會透過印制板上的通孔流走。對使用松香芯焊絲的焊接來說，基本上不需要再涂助焊劑。目前，印制板生產(chǎn)廠在電路板出廠前大多進行過松香水噴涂處理，無需再加助焊劑。 8. 不要使用烙鐵頭作為運送焊錫的工具有人習慣到焊接面上進行焊接，結果造成焊料的氧化。因為烙鐵尖的溫度一般都在 300 ℃ 以上，焊錫絲中的助焊劑在高溫時容易分解失效，焊錫也處于過熱的低質(zhì)量狀態(tài)。特別應該指出的是，在一些陳舊的書刊中還介紹過用烙鐵頭運送焊錫的方法，請讀者注意鑒別。第六節(jié) 焊點質(zhì)量及檢查對焊點的質(zhì)量要求，應該包括電氣接觸良好、機械結合牢固和美觀三個方面。保證焊點質(zhì)量最重要的一點，就是必須避免虛焊。1 ．虛焊產(chǎn)生的原因及其危害虛焊主要是由待焊金屬表面的氧化物和污垢造成的，它使焊點成為有接觸電阻的連接狀態(tài)，導致電路工作不正常，出現(xiàn)連接時好時壞的不穩(wěn)定現(xiàn)象，噪聲增加而沒有規(guī)律性，給電路的調(diào)試、使用和維護帶來重大隱患。此外，也有一部分虛焊點在電路開始工作的一段較長時間內(nèi)，保持接觸尚好，因此不容易發(fā)現(xiàn)。但在溫度、濕度和振動等環(huán)境條件的作用下，接觸表面逐步被氧化，接觸慢慢地變得不完全起來。虛焊點的接觸電阻會引起局部發(fā)熱，局部溫度升高又促使不完全接觸的焊點情況進一步惡化，最終甚至使焊點脫落，電路完全不能正常工作。這一過程有時可長達一、二年，其原理可以用“原電池”的概念來解釋：當焊點受潮使水汽滲入間隙后，水分子溶解金屬氧化物和污垢形成電解液，虛焊點兩側的銅和鉛錫焊料相當于原電池的兩個電極，鉛錫焊料失去電子被氧化，銅材獲得電子被還原。在這樣的原電池結構中，虛焊點內(nèi)發(fā)生金屬損耗性腐蝕，局部溫度升高加劇了化學反應，機械振動讓其中的間隙不斷擴大，直到惡性循環(huán)使虛焊點最終形成斷路。據(jù)統(tǒng)計數(shù)字表明，在電子整機產(chǎn)品的故障中，有將近一半是由于焊接不良引起的。然而，要從一臺有成千上萬個焊點的電子設備里，找出引起故障的虛焊點來，實在不是容易的事。所以，虛焊是電路可靠性的重大隱患，必須嚴格避免。進行手工焊接操作的時候，尤其要加以注意。一般來說，造成虛焊的主要原因是：焊錫質(zhì)量差；助焊劑的還原性不良或用量不夠；被焊接處表面未預先清潔好，鍍錫不牢；烙鐵頭的溫度過高或過低，表面有氧化層；焊接時間掌握不好，太長或太短；焊接中焊錫尚未凝固時，焊接元件松動。2 ．對焊點的要求 1. 可靠的電氣連接 2. 足夠的機械強度 3. 光潔整齊的外觀 3 ．典型焊點的形成及其外觀在單面和雙面（多層）印制電路板上，焊點的形成是有區(qū)別的：見圖，在單面板上，焊點僅形成在焊接面的焊盤上方；但在雙面板或多層板上，熔融的焊料不僅浸潤焊盤上方，還由于毛細作用，滲透到金屬化孔內(nèi)，焊點形成的區(qū)域包括焊接面的焊盤上方、金屬化孔內(nèi)和元件面上的部分焊盤，如圖所示。圖 7焊點的形成圖 4-10 典型焊點的外觀參見圖，從外表直觀看典型焊點，對它的要求是：1. 形狀為近似圓錐而表面稍微凹陷，呈漫坡狀，以焊接導線為中心，對稱成裙形展開。虛焊點的表面往往向外凸出，可以鑒別出來。 2. 焊點上，焊料的連接面呈凹形自然過渡，焊錫和焊件的交界處平滑，接觸角盡可能小。 3. 表面平滑，有金屬光澤。無裂紋、針孔、夾渣。: 回答者：網(wǎng)友

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