网站原创【摘 要】在电子产品的制作中,使用电烙铁手工焊接元器件一直是不可缺少的操作内容,因此需要对手工焊接技术要领多加练习,才能保证电子产品的可靠质量.文相似度检测绍了手工焊接中焊点形成的机理,阐述了印制板手工焊接的操作步骤.结合工程实践,分析了使用电烙铁手工焊接中因操作手法和工艺方法不当容易导致的焊点缺陷,并提出了引起缺陷的原因以及解决问题的措施,从而保障电子产品的可靠质量,减少产品返修率,提高了焊接及生产效率.
【关 键 词】手工焊接,烙铁,焊接质量,焊点缺陷
Abstract：Intheproductionofelectronicproducts,theuseofelectricironhandweldingponentshasbeenanindispensablepartoftheoperation,thereforeneedmorepracticeformanualweldingtechniques,inordertoensurethereliablequalityofelectronicproducts.Thispaperintroducesthemechaniofformationofthesolderjointsinthemanualwelding,expoundstheproceduresofPCBmanualwelding.Combiningwithengineeringpractice,analyzedtheuseofelectricsolderingironhandweldingsolderdefectsduetoimpropermanipulationandprocesseasilycause,andputforwardthedefectcausingreasonsandmeasurestosolvetheproblem,toensurereliablequalityinelectronicproducts,reduceproductrepairrate,improvetheweldingandproductionefficiency.
Keywords：manualwelding,solderingiron,weldingquality,solderjointdefects
1.引言
随着回流焊技术和波峰焊接技术的普遍应用,电子产品生产中电烙铁使用率相应地减少了,但在批量少和品种多,以及插件元器件、贴片元器件并存的情况下,在教学、科研、返工和返修的过程中,手工焊接依然能发挥其不可替代的作用.手工焊接[1]已成为电子元器件调试维修的一项基本操作,也是高等院校电子类专业学生必备的基本技能.只有充分了解手工焊接的基本原理,熟悉影响焊接质量的各种因素,掌握正确的焊接方法,才能提高电子元器件焊接的质量.
2.焊点形成的机理
焊点的形成[2]都是经过三个阶段即润湿、扩散和形成结合层.润湿就是在金属表面形成均匀、平滑、连续并附着牢固的焊料层.扩散是指焊料与焊件金属彼此扩散即流动性好,这种扩散在两者之间形成一种新的金属合金层,将它们结合成一个整体.形成结合层是指熔融焊料通过毛细管作用力渗入焊缝,在接触面上形成牢固的金属合金层.其中润湿是最重要的阶段,没有润湿,焊接就无法进行.因此,手工焊接就是将焊料和焊件同时加热到一定温度时,在不同的金属表面之间相互润湿、扩散,并最终形成结合层的过程.
手工焊接应达到的工艺要求为：
①焊点必须焊牢,每个焊点都是被焊料包围的接点,具有一定的机械强度.②焊点的焊锡液必须充分渗透焊接面,形成结合层,其接触电阻要小,具有良好的导电性能.③焊点外形美观,表面干净、光滑并有光泽,大小适当.④焊点外形为以引线为中心,匀称地成裙形（弓形）拉开,弓形向下凹,近似于圆椎体,表面微下凹,椎面与电路板的夹角为40～45,焊料与焊件交接处平滑,接触角小.如图1所示.
图1合格焊点的外形图
3.手工焊接的工艺方法
一个焊点的操作可分解为五个步骤,准备、加热、送焊丝、移去焊丝、撤离电烙铁,即五步焊接法[3].如图2所示.
图2五步焊接法示意图
3.1准备施焊
将焊接所需材料、工具准备好,对被焊物的表面要清除氧化层及其污物,或预上焊锡.保证烙铁头的清洁,并通电加热.挺胸正座,切勿弯腰,鼻尖至电烙铁尖端20～40cm,如图3所示,一手握电烙铁,一手拿焊锡丝,电烙铁与焊丝分居于元器件引线两侧,焊锡丝的拿法为连续锡焊拿法,电烙铁拿法为握笔式.
图3手工焊接演示图
3.2加热被焊件
烙铁头接触被焊引线与焊盘,使元器件引线与焊盘都要均匀受热.一般让烙铁头圆斜面尽量多的接触焊件,使烙铁头与焊件形成面接触而不是点或线接触,不要施加压力或随意移动电烙铁.
加热时要靠增加接触面积加快传热量传递,不要用电烙铁对焊件施加力,以免损坏元器件和焊盘.利用电烙铁上保留少量焊锡作为加热时电烙铁头与焊件之间传热的桥梁,进行加热能使焊件更快被加热至焊接温度.送焊锡丝前,加热时间不宜过长,否则会加快被焊接对象金属的氧化.
3.3送焊锡丝
当被焊引线与焊盘升温到焊接温度时,送上焊锡丝并与被焊部位连接处接触熔化并润湿整个焊盘与引线连接部位.焊锡应从电烙铁对称侧加入接触引线与焊盘,不应直接加在电烙铁头上.为了使焊锡润湿整个焊盘,可将电烙铁带上引线与焊盘交叉位置上的锡后撤一点,或使电烙铁与引线有一定夹角.3.4移去焊锡丝
熔入适量焊料后,迅速移去焊锡丝.如果焊锡堆积过多,内部就可能掩盖着某种缺陷隐患,且焊点的强度也不一定高,但焊锡如果填充得太少,焊点的机械强度可能会不够.
3.5撤离电烙铁
当焊锡完全润湿焊点后迅速撤离电烙铁,移去电烙铁的时机、方向和速度决定焊点的焊接质量.正确的方法是先慢后快,在离开焊点时,应先往回收,再迅速撤离电烙铁,以免形成拉尖.电烙铁移开方向与焊锡留存量有关,一般以与轴向成45°的方向撤离.在焊锡凝固之前不要使焊件移动或振动,否则会造成“冷焊”,使焊点内部结构疏松,强度降低,导电性变差.
总之,一个合格焊点的形成应具备条件是：准确无误的安装、氧化层的仔细清洁、正确的加热方法和时间,焊接时间的把握,正确的移去电烙铁的角度和速度.对一般焊点而言大约3,4秒钟完成焊接,通常对PCB板上的小焊盘,可采用“三步法”完成焊接,即将“五步法”的第二步和第三步合并为一步,即加热被焊件和送焊锡丝同时进行,第四步和第五步合并,即同时移去焊锡丝和电烙铁.
4.手工焊接易产生的缺陷及其解决方法
手工焊接中造成焊点的缺陷[4][5]很多,可能对电路板上的线路连接造成隐藏缺陷,如强度不足、虚焊、断路、短路、甚至损坏印制板等后果.总之要避免所有这些焊点缺陷要求我们必须严格按照操作步骤和技术要领进行操作,才能尽可能减少和避免焊点缺陷的产生,保证电子产品的良好质量.表1罗列了手工焊接中常见的焊点缺陷、焊点外形图、外观特征、产生原因及解决方法.
5.结论
提高手工焊接的质量和可靠性,一方面需要工艺人员制定出合理的规范和工艺流程,另一方面也要求操作者熟练掌握相关的焊接技能及操作方法.同时随着现代电子技术的不断发展,还要求在PCB设计时,就要考虑可制造性,如合适规范的焊盘尺寸和间距.总之,手工焊接是一项操做性很强的技能,需要在实践中不断总结,提高自己的感性认识和实践能力,了解手工焊接的基本原理,熟悉影响焊点质量的各种因素,掌握正确的焊接方法,反复操作练习,才能提高焊接质量和水平.