1.2.3 焊接工艺和方法

1.焊接工艺

1）焊接的要求

电子产品的组装，其主要任务是在印制电路板上对电子元器件进行锡焊。焊点的个数从几十个到成千上万个，如果有一个焊点达不到要求，都会影响整机的质量，因此，在锡焊时必须做到以下几点：

（1）焊点的机械强度要足够高。为保证被焊件在受到震动或冲击时不至于脱落、松动，因此，要求焊点有足够高的机械强度。但不能用过多的焊料堆积，这样容易造成虚焊以及焊点与焊点的短路。

（2）焊接要可靠，以保证导电性能。为使焊点有良好的导电性能，必须防止虚焊。虚焊是指焊料与被焊物表面没有形成合金结构，只是简单地依附在被焊金属的表面上。

（3）焊点表面要光滑、清洁。为使焊点美观、光滑、整齐，不但要有熟练的焊接技能，而且要选择合适的焊料和焊剂，否则将出现焊点表面粗糙、拉尖、棱角等现象。图1.8是两种典型焊点的外观，其共同特点是：

● 外形以焊接导线为中心，匀称，成裙形拉开；

● 焊料的连接呈半弓凹面，焊料与焊件交界处平滑，接触角尽可能小；

● 表面有光泽且平化；

● 无裂纹、针孔、夹渣。

2）焊接前的准备

（1）元器件引线加工成形。元器件在印制板上的排列和安装方式有两种，一种是立式，另一种是卧式。元器件引线弯成的形状是根据焊盘孔的距离及装配上的不同而加工成形，引线的跨距应根据尺寸优选2.5的倍数。图1.9是印制板上装配元器件部分实例。

元器件引线成形要注意以下几点：

① 加工时，注意不要将引线齐根部弯折。因为制造工艺上的原因，根部容易折断。一般应留1.5 mm以上，如图1.10所示。

② 弯曲一般不要成死角，圆弧半径应大于引线直径的1～2倍。

③ 要尽量将有字符的元器件面置于容易观察的位置，如图1.11所示。

（2）镀锡。元器件引线一般都镀有一层薄的钎料，但时间一长，引线表面产生一层氧化膜，影响焊接。对于引线氧化的元器件，在焊接前引线都要重新镀锡。

镀锡时要注意以下几点：

① 待镀面应清洁。元器件、焊片、导线等表面的污物，轻则用酒精或丙酮擦洗，严重的腐蚀性污点只有用机械办法去除，包括刀刮或砂纸打磨，直到露出光亮金属为止。

② 加热温度要足够。被焊金属表面温度应接近熔化时的焊锡温度才能形成良好的结合层，因此应该根据焊件大小供给它足够的热量。但由于考虑到元器件承受温度不能太高，必须掌握恰到好处的加热时间。

③ 要使用有效的焊剂。松香是广泛应用的焊剂，但松香经过反复加热后会失效，发黑的松香实际已经不起什么作用，应及时更换。

④ 多股导线镀锡。剥导线头的绝缘皮不要伤线，最好用剥皮钳根据导线直径选择合适的槽口剥导线头。剥好的多股导线一定要将其绞合在一起，否则在镀锡时就会散乱。绞合时旋转角一般为30°～40°，旋转方向应与原线芯旋转方向一致。绞合时，最好是手不要直接触及导线，可捏紧已剥断而没有剥落的绝缘皮进行绞合。要注意，不要让锡浸入到绝缘皮中，最好在绝缘皮前留1 mm～3 mm间隔使之没有锡。

3）手工焊接要点

焊接材料、焊接工具、焊接方式方法和操作者是焊接的四要素。

（1）手工焊接操作的基本步骤如下：

① 准备施焊：右手拿烙铁(烙铁头应保持干净，并上锡)，处于随时可施焊状态；

② 加热焊件：应注意加热整个焊接体，例如元器件的引线和焊盘都要均匀受热；

③ 送入焊丝：加热焊件达到一定温度后，焊丝从烙铁对面接触焊件，注意不是直接接触电烙铁头；

④ 移开焊丝：当焊丝熔化一定量后，立即移开焊丝；

⑤ 移开电烙铁头：焊锡浸润焊盘或焊件的施焊部位后，移开烙铁。

对于小热容量焊件而言，上述整个过程不过2 s～4 s时间，各步时间的控制，时序的准确掌握。动作的协调熟练，这些都是应该通过不断的实践、用心体会，才能解决的问题。

（2）焊接温度与加热时间。适当的温度对形成良好的焊点是必不可少的。一般烙铁头温度比焊料熔化温度高50℃较为适宜。在保证焊料浸湿焊件前提下，加热时间越短越好。如果加热时间不足、温度过低，造成焊料不能充分浸润焊件，形成夹渣（松香）、虚焊。过量加热除可能造成元器件损坏外，还有如下危害和外部特征：

① 焊点外观变差。如果焊锡已浸润焊件后还继续加热，造成溶态焊锡过热，烙铁撤离时容易造成拉尖，同时出现焊点表面粗糙颗粒、失去光泽，焊点发白。

② 焊接时所加松香焊剂在温度较高时容易分解碳化（一般松香 210℃开始分解），失去助焊剂作用，而且夹到焊点中造成焊接缺陷。如果发现松香已加热到发黑，肯定是加热时间过长所致。

③ 印制板上的铜箔是采用黏合剂固定在基板上的。过多的受热会破坏黏合剂，导致印制板上铜箔的剥落。

因此，准确掌握焊接温度和时间是优质焊接的关键。

4）焊接操作要领

（1）焊件表面处理。一般情况下遇到的焊件往往都需要进行表面清理工作，除去焊接面上的锈迹、油污、灰尘等影响焊接质量的杂质。手工操作中常用机械刮磨和酒精、丙酮擦洗等简单易行的方法。

（2）预焊。预焊就是将要锡焊的元器件引线或导线的焊接部位预先用焊锡润湿，一般称为镀锡、上锡或搪锡等。预焊并非锡焊不可缺少的操作，但对手工烙铁焊接，特别是维修、调试和研制工作，几乎是必不可少的。

（3）不要用过量的焊剂。适量的焊剂是必不可缺的，但不要认为越多越好。过量的松香不仅造成焊后焊点周围需要清洗，而且又容易夹杂到焊锡中，形成“夹渣”缺陷。合适的焊剂量应该是松香水仅能浸湿将要形成的焊点，防止松香水透过印制板流到元件面或插座孔里（如IC插座）。对使用松香芯的焊丝，基本不需要再涂焊剂。

（4）保持烙铁头清洁。焊接时烙铁头长期处于高温状态，又接触焊剂等受热分解的物质，其表面很容易氧化而形成一层黑色杂质，这些杂质几乎形成隔热层，使烙铁头失去加热作用。因此，要随时清除掉杂质。

（5）焊锡量要合适。过量的焊锡不但毫无必要地消耗了较贵的锡，而且增加了焊接时间。更为严重的是，在高密度的电路中，过量的锡很容易造成不易觉察的短路。但是焊锡过少不能形成牢固的结合，降低焊点强度，特别是在板上焊导线时，焊锡不足往往造成导线脱落。

（6）焊件要固定。在焊锡凝固之前不要使焊件移动或震动，特别是用镊子夹住焊件时一定要等焊锡凝固再移去镊子。否则会造成焊点外观无光泽呈豆渣状；焊点内部结构疏松，容易有气隙和裂缝，造成焊点强度降低，导电性能差。

（7）注意烙铁撤离。撤离烙铁时轻轻旋转一下，可保持焊点适当的焊料，撤离时要及时，而且撤离时角度和方向对焊点形成有一定关系，需要在实际操作中体会。

（8）不要用烙铁头作为运载焊料的工具。烙铁头温度一般都在 300℃左右，用烙铁头沾上焊锡去焊接，容易造成焊料的氧化、焊剂的挥发。

2.典型焊接方法

1）印制电路板的焊接

焊接电路板，除遵循锡焊要领外，印制电路板在焊接之前要仔细检查，检查印制电路板有无断路、短路、孔金属化不良以及是否涂有助焊剂或阻焊剂等。将印制板上所有的元器件做好焊前准备工作（整形、镀锡）。

焊接时，根据元器件尺寸高度，一般工序应先焊尺寸较低的元件，后焊尺寸较高的和要求比较高的元件等。次序是：电阻→电容→二极管→三极管→其他元件等。但根据印制板上的元器件特点，有时也可先焊高的元件，后焊低的元件（如晶体管收音机），使所有元器件的高度不超过最高元件的高度，保证焊好元件的印制电路板元器件比较整齐，并占有最小的空间位置。不论哪种焊接工序，印制板上的元器件都要排列整齐，同类元器件要保持高度一致。

焊接结束后，需检查有无漏焊、虚焊现象。检查时，可用镊子将每个元件脚轻轻提一提，看是否摇动，若发现摇动，应重新焊好。

2）晶体管、瓷片电容、发光二极管和中周等元件的焊接

这类元件的共同弱点是加热时间过长就会失效，其中瓷片电容、中周等元件最易出现内部接点开焊，晶体管、发光管则出现管芯损坏。焊前一定要处理好焊点，施焊时强调一个“快”字。同时，先用辅助散热措施可避免过热失效。如使用钳子或镊子夹持管脚散热，防止烫坏管子。焊接晶体管（锗管）时，如果焊接技术比较熟练，晶体管的引线与接点浸锡良好，则直接焊接也可。硅管的耐热性能高于锗管，一般可不加散热措施。

3）集成电路的焊接

静电和过热容易损坏集成电路，因此在焊接时必须非常小心。

集成电路的安装焊接有两种方式，一种是将集成块直接与印制板焊接，另一种是通过专用插座（IC插座）在印制板上焊接，然后将集成块直接插入IC插座上。

在焊接集成电路时，应注意下列事项：

（1）集成电路引线如果是镀金银处理的，不要用刀刮，只需用酒精擦拭或绘图橡皮擦干净就可以了。

（2）对MOS电路，如果事先已将各引线短路，焊前不要拿掉短路线。

（3）焊接时间在保证焊接质量的前提下尽可能短，每个焊点最好用3 s时间焊好，最多不超过4 s，连续焊接时间不要超过10 s。

（4）使用烙铁最好是20 W内热式的，接地线应保证接触良好。若用外热式的，采用烙铁断电后用余热焊接，必要时还要采取人体接地的措施。

（5）使用低熔点焊剂，一般不要高于150 ℃。

（6）工作台上如果铺有橡皮、塑料等易于积累静电的材料，集成电路等器件及印制板等不宜放在台面上。

（7）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。注意集成电路的引脚方向，不要装反了。

（8）焊接集成电路插座时，必须按集成块的引线排列图焊好每个点。

4）有机材料塑料元件接点焊接

各种有机材料，包括有机玻璃、聚氯乙烯、聚乙烯、酚醛树脂等材料，现在已被广泛用于电子元器件的制作，例如，各种开关、插接件等，这些元件都是采用热铸塑方式制成的。它们最大的弱点就是不能承受高温。当对铸塑在有机材料中的导体接点施焊时，如不注意控制加热时间，极容易造成塑性变形，导致元件失效或降低性能，造成隐性故障。

（1）在元件预处理时，尽量清理好接点焊接部分，力争一次镀锡成功，不要反复镀，尤其将元件在锡锅中浸镀时，更要掌握好浸入深度及时间。

（2）焊接时烙铁头要修整尖一些，焊接一个接点不应碰相邻接点。

（3）镀锡及焊接时加助焊剂量要少，防止浸入电接触点。

（4）烙铁头在任何方向均不要对接线片施加压力。

（5）时间要短一些，焊后不要在塑壳未冷前对焊点作牢固性试验。

5）继电器、波段开关类元件接点焊接

继电器、波段开关类元件的共同特点是簧片制造时加预应力，使之产生适应弹力，保证了电接触性能。如果安装施焊过程中对簧片施加外力，则易破坏接触点的弹力，造成元件失效；如果装焊不当，容易造成以下四方面的问题：

（1）装配时如对触片施力，造成塑性变形，开关失效；

（2）焊接时对焊点用烙铁施力，造成静触片变形；

（3）焊锡过多，流到铆钉右侧，造成静触片弹力变化，开关失效；

（4）安装过紧，变形。

6）导线焊接

导线焊接在电子产品装配中占有重要位置。实践中发现，出现故障的电子产品中，导线焊点的失效率高于电路板，有必要对导线的焊接工艺给予特别重视。

（1）常用连接导线及焊前处理。电子装配常用导线有三类：单股导线、双股导线和屏蔽线，如图1.12所示。导线焊接前要除去末端绝缘层，一般可用剥线钳或简易剥线器。剥线时要注意对单股线不应伤及导线，多股线及屏蔽线不断线。焊前先进行预焊处理，预焊又称为挂锡，导线挂锡时要边上锡边旋转，旋转方向与拧合方向一致。

（2）导线焊接及末端处理。导线同接线端子的连接有以下三种基本形式。

① 绕焊：把经过上锡的导线端子在接线端子上缠一圈，用钳子拉紧缠牢后进行焊接。注意导线一定要紧贴端子表面，绝缘层不接触端子，一般导线绝缘皮与焊面之间的距离L=1 mm～3 mm为宜。这种连接可靠性最好。

② 钩焊：将导线端子弯成钩形，钩在接线端子上并用钳子夹紧后施焊，端头处理与绕焊相同。这种方法强度低于绕焊，但操作简便。

③ 搭焊：把经过镀锡的导线搭到接线端子上施焊，这种连接最方便，但强度可靠性最差，仅用于临时连接或不便于缠、钩的以及某些接插件上，如图1.13所示。

导线与导线的连接以绕焊为主，操作步骤是：首先去掉一定长度绝缘皮，端子上锡并穿上合适套管，然后绞合施焊，趁热套上套管，冷却后套管固定在接头处。

（3）继电器、波段开关类元件的焊接方法。为了使元件或导线在继电器、波段开关类元件的焊片上焊牢，需要将导线插入焊片孔内绕住，然后再用电烙铁焊好，不应搭焊。如果焊片上焊的是多股导线，最好用套管将焊点套上，这样既保护焊点不易和其他部位短路，又能保护多股导线不容易散开。

3.拆焊

调试和维修中常常需要更换一些元器件，如果方法不得当，就会破坏印制电路板，也会使换下而并没失效的元器件无法重新使用。

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，一边用电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使用，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。当需要拆下多个焊点且引线较硬的元器件时，以上方法就不行了，例如，要拆下多线插座。一般有以下几种方法。

1）选用合适的医用空心针拆焊

将医用针头用钢锉锉平，作为拆焊的工具。具体的方法是：一边用烙铁熔化焊点，一边把针头套在被焊的元器件引线上，直至焊点熔化后，将针头迅速插入印制电路板的孔内，使元器件的引线脚与印制板的焊盘脱开。

2）用铜编制线进行拆焊

将铜编制线的部分吃上松香焊剂，然后放在将要拆焊的焊点上，再把电烙铁放在铜编制线上加热焊点，待焊点上的焊锡熔化后，就被铜编制线吸去，如焊点上的焊料一次没有被吸完，则可进行第二次、第三次，直至吸完。当编制线吸满焊料后就不能再使用了，需要把已吸满焊料的部分剪去。

3）用气囊吸锡器进行拆焊

将被拆的焊点加热，使焊料熔化，然后把吸锡器挤瘪，将吸嘴对准熔化的焊料，然后放松吸锡器，焊料就被吸进吸锡器内。

4）用吸锡器电烙铁拆焊

吸锡器电烙铁也是一种专用拆焊烙铁，它能在对焊点加热的同时，把锡吸入内腔，从而完成拆焊。

拆焊是一件细致的工作，不能马虎从事，否则将造成元器件的损坏和印制导线的断裂及焊盘的脱落等不应有的损失。为保证拆焊的顺利进行应注意以下两点：第一，烙铁头加热被拆焊点时，焊料一熔化，就应及时按垂直印制电路板的方向拔出元器件的引线，不管元器件的安装位置如何，是否容易取出，都不要强拉或扭转元器件，以免损伤印制电路板和其他的元器件。第二，当插装新元器件之前，必须把焊盘插线孔内的焊料清除干净，否则在插装新元器件引线时，将造成印制电路板的焊盘翘起。

清除焊盘插线孔内焊料的方法是：用合适的缝衣针或元器件的引线，从印制电路板的非焊盘面插入孔内，然后用电烙铁对准焊盘插线孔加热，待焊料熔化时，缝衣针便从孔中穿出，从而清除了孔内焊料。

4.焊点的质量检查

1）外观检查

典型焊点外观示意图参见图 1.8。外观检查除用目测（或借助放大镜、显微镜观测）焊点是否合乎上述标准，还包括检查以下几个方面：漏焊、焊料拉尖、焊料引起导线间短路（即所谓“桥接”）、导线及元器件绝缘的损伤、布线整形、焊料飞溅。检查时，除目测外，还要用指触、镊子拨动、拉线等，检查有无导线短线、焊盘剥离等缺陷。

2）通电检查

应注意：通电检查必须是在外观检查及连接检查无误后才可进行，也是检验电路性能的关键步骤。如果不经过严格的外观检查，直接通电检查，有损坏设备仪器和作品，造成安全事故的危险。