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责任编辑:刘昆山

  摘 要:本文对最基本焊接工具电烙铁的使用方法进行了论述,从最常用的引线元件到贴片元件,从细节到具体操作,还包括辅助材料和辅助工具的使用。
  关键词:电烙铁;引脚型元件;贴片型元件

  现在电子元器件的封装更新换代越来越快,电路板上的元件越来越少,越来越密,管脚越来越细,电路板越来越小。而且电路板上大量使用表面贴装元件,倒装芯片等元件,这无一例外的说明了电子工业已朝向小型化、微型化方面发展,手工焊接难度也随之增加,在焊接当中稍有不慎就会损伤元器件,或引起焊接不良,所以工作人员必须对焊接原理,焊接过程,焊接方法,焊接质量的评定,及电子基础有一定的了解。
  电烙铁是焊接中最常用的工具,作用是把电能转换成热能对焊接点部位进行加热焊接是否成功很大一部分是看对它的操控怎么样了。一般来说,电烙铁的功率越大,热量越大,烙铁头的温度也越高。像我们对硬件改造选用20W的内热式(30-40W外热式)电烙铁足够了,使用功率过大容易烧坏元件,一般二极管、三极管结点温度超过200℃就会损坏。一般最恰当的必须在1.5~4s内完成一个元件的焊接。
  现在常用的电烙铁有外热式和内热式两种,外热式电烙铁热效率高,加热速度快。内热式电烙铁功率较高,使用方法相同,但据笔者经验发现在市场上内热式电烙铁的配件较多(主要是不同种类,不同价格的内热式烙铁头在市场采购容易),所以建议使用内热式电烙铁。在许多文献中都有阐述,如果电烙铁尖被氧化后,要用小刀等刮除前端氧化层。笔者认为现在市场上普通价格的烙铁尖(外层有电镀层)都有防氧化层,在使用时不能刮,否则影响使用寿命,如果烙铁尖上有氧化层,要用湿透的吸锡海绵擦拭干净,后马上镀锡防止再次氧化。
助焊剂能使焊锡和元件更好的焊接到一起,一般采用得最多的是松香和酒精的混合物。现在使用的焊锡丝中,有一部分焊锡丝中心是空芯的内有助焊剂,使用这种焊丝作业时不用再另外使用助焊剂了,但如果是要焊接或修理的电路板焊点管脚表面已经变乌氧化,最好使用少量的助焊剂来加强焊接质量。
  另外还有一些必不可少辅助工具,烙铁架,吸锡器,镊子,偏口钳,毛刷等,烙铁架应该是在其底座部分有一个或二个槽(用于放吸锡海绵)的专用架子,而并不是随便的架子,这样可以随时擦拭烙铁尖,方便使用。吸焊器可以帮你把电路板上多余的焊锡处理掉。
现在的电路板上主要有两大类元器件,一类是直插式引脚式元件,另一类是贴片类元件。以下就按这两大类,元件来具体的说一说每类元件的焊接方法。
1.直插引脚式元件焊接方法:
1.1烙铁头与两个被焊件的接触方式。
  接触位置:烙铁头应同时接触到相互连接的2个被焊接件(如焊脚与焊盘),烙铁一般倾斜30-45度,应避免只与其中一个被焊接件接触。当两个被焊接元件受热面积相差悬殊时,应适当调整烙铁倾斜角度,使烙铁与焊接面积大的被焊接元件倾斜角减小,使焊接面积较大的被焊件与烙铁的接触面积增大,热传导能力加强。如LCD拉焊时倾斜角在30度左右,焊麦克风、马达、喇叭等倾斜角可在40度左右。两个被焊件能在相同的时间里达到相同的温度,被视为加热理想状态。
  接触压力:烙铁头与被焊件接触时应略施压力,热传导强弱与施加压力大小成正比,但以对被焊件表面不造成损伤为原则。
1.2焊锡丝的供给方法
焊锡丝的供给应掌握3个要领,既供给时间,位置和数量。
供给时间:原则上是被焊件升温达到焊料的熔化温度是立即送上焊锡丝。
供给位置:应是在烙铁与被焊件之间并尽量靠近焊盘。
供给数量:应看被焊件与焊盘的大小,焊锡盖住焊盘后焊锡高于焊盘直径的1/3既可,焊点应呈圆锥形。
1.3焊接时间及温度设置
1.3.1温度由实际使用决定,以焊接一个锡点1-4秒最为合适,最大不超过8秒,平时观察烙铁头,当其发紫时候,温度设置过高。
1.3.2一般直插电子料,将烙铁头的实际温度设置为(350~370度);表面贴装物料(SMT),将烙铁头的实际温度设置为(330~350度),一般为焊锡熔点加上100度。
1.3.3特殊物料,需要特别设置烙铁温度。LCD连接器等要用含银锡线,温度一般在290度到310度之间。
1.3.4焊接大的元件脚,温度不要超过380度,但可以增大烙铁功率。
1.4焊接注意事项
1.4.1焊接前应观察各个焊点(铜皮)是否光洁、氧化等,如果有杂物要用毛刷清理干净在进行焊接,如有氧化现象要加适量的助焊剂,以增加焊接强度。
1.4.2在焊接物品时,要看准焊接点,以免线路焊接不良引起的短路。
1.4.3如果需要焊接的元件是塑壳等不耐热封装,可以在元件本体上涂无水酒精后进行焊接,以防止热损伤。
1.4.4在焊接后要认真检查元件焊接状态,周围焊点是否有残锡,锡珠、锡渣。
2.贴片式元件焊接方法:
2.1在焊接之前先在焊盘上涂上助焊剂,用烙铁处理一遍,以免焊盘镀锡不良或被氧化,造成不好焊,芯片则一般不需处理。
2.2用镊子小心地将QFP芯片放到PCB板上,注意不要损坏引脚。使其与焊盘对齐,要保证芯片的放置方向正确。把烙铁的温度调到300多摄氏度,将烙铁头尖 沾上少量的焊锡,用工具向下按住已对准位置的芯片,在两个对角位置的引脚上加少量的焊锡,仍然向下按住芯片,焊接两个对角位置上的引脚,使芯片固定而不能移动。在焊完对角后重新检查芯片的位置是否对准。如有必要可进行调整或拆除并重新在PCB板上对准位置。
2.3开始焊接所有的引脚时,应在烙铁尖上加上焊锡,将所有的引脚涂上焊锡使引脚保持湿润。用烙铁尖接触芯片每个引脚的末端,直到看见焊锡流入引脚。在焊接时要保持烙铁尖与被焊引脚并行,防止因焊锡过量发生搭接。
2.4焊完所有的引脚后,用助焊剂浸湿所有引脚以便清洗焊锡。在需要的地方吸掉多余的焊锡,以消除任何可能的短路和搭接。最后用镊子检查是否有虚焊,检查完成后,从电路板上清除助焊剂,将硬毛刷浸上酒精沿引脚方向仔细擦拭,直到焊剂消失为止。
2.5贴片阻容元件则相对容易焊一些,可以先在一个焊点上点上锡,然后放上元件的一头,用镊子夹住元件,焊上一头之后,再看看是否放正了;如果已放正,就再焊上另外一头。如果管脚很细在第2步时可以先对芯片管脚加锡,然后用镊子夹好芯,在桌边轻磕,墩除多余焊锡,第3步电烙铁不用上锡,用烙铁直接焊接。当我们完成一块电路板的焊接工作后,就要对电路板上的焊点质量的检查,修理,补焊。符合下面标准的焊点我们认为是合格的焊点:
(1)焊点成内弧形(圆锥形)。
(2)焊点整体要圆满、光滑、无针孔、无松香渍。
(3)如果有引线,引脚,它们的露出引脚长度要在1-1.2MM之间。
(4)零件脚外形可见锡的流散性好。
(5)焊锡将整个上锡位置及零件脚包围。
不符合上面标准的焊点我们认为是不合格的焊点,需要进行二次修理。
(1)虚焊:看似焊住其实没有焊住,主要原因是焊盘和引脚脏,助焊剂不足或加热时间不够。
(2)短路:有脚零件在脚与脚之间被多余的焊锡所连接短路,亦包括残余锡渣使脚与脚短路。
(3)偏位:由于器件在焊前定位不准,或在焊接时造成失误导致引脚不在规定的焊盘区域内。
(4)少锡:少锡是指锡点太薄,不能将零件铜皮充分覆盖,影响连接固定作用。
(5)多锡:零件脚完全被锡覆盖,即形成外弧形,使零件外形及焊盘位不能见到,不能确定零件及焊盘是否上锡良好.。
(6)锡球、锡渣:PCB板表面附着多余的焊锡球、锡渣,会导致细小管脚短路。
最后在说一下焊接操作的坐姿,由于助焊剂加热挥发出的化学物质对人体是有一定的危害,如果操作时鼻子距离烙铁头太近,则很容易将有害气体吸入体内。一般烙铁离开鼻子的距离应至少不小于30cm,通常以40cm时为宜。

参考文献:

[1] 张立毅,王华奎.电子工艺学教程. 北京大学出版社 2006年8月第一版.

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