焊接技术

焊接基本知识和焊接基本技术
焊接知识
焊接的历史相当悠久，在古罗马遗址中曾发现过锡铅焊料。

再往前追述，大约在公元前十世纪就已经有这种技术存在。

虽然有如此长的历史，但还不能说这方面的技术目前已经达到完善的程度。

其原因在于焊接条件中有很多不稳的因素，而且焊接技术是比较难的。

但是还有很多人轻视焊接，理由是焊接时动手一试，总还是粘上了。

所以人们都认为它很简单，但他们却忽视了焊接的可靠性。

在无线电技术高度发展的今天，焊接技术落后了。

这样说一点不过分。

我们从家电及无线电设备的故障原因可以发现，除了器件早期不良和正常消耗外，基本上都是焊接不良造成的。

但是，我们在检验时不可能将焊接不良的焊点一个不漏地查出来。

如果你认识到这一点，就会想到焊接技术并不那么简单，决不是只规定了操作规程和检验标准就可以了。

•所谓焊接就是在两个金属之间熔入焊料，通过加热，焊锡和金属互相扩散而形成合金层，通过金属键连接起来。

也可以说是由金属表面的润湿现象而形成的连接方法。

•这种连接最大的优点就是几乎看不出被焊件的变化。

还有就是导电性能好、可得到足够的机械强度、焊接所需工具简单、操作温度低。

焊接的基本要求
1焊点应接触良好
2焊点应具有足够的强度
3焊点的外观应美观
1焊点应接触良好
保证被焊件间能稳定可靠，通过一定的电流就必须做到焊料与被焊件的表面形成合金层。

而决不是把焊料简单的碓附在被焊件的表面上，或只有一部分形成合金，其余部分未形成合金。

这样未形成合金层或部分形成合金的焊点被称为虚焊。

虚焊的焊点在短期内可能发现不了问题，但是时间一长，未形成合金的表面经过氧化，使接触电阻变大，就会出现通过的电流变小或通不过电流造成断路。

此时，焊点的外观（表面）未发生变化，用眼睛不易检查出来，即使用仪器检查也不容易准确判断。

因
此，要想使电子产品能长期可靠的工作，至关重要的是一定要消灭虚焊现象。

•图a α≥90°，表示不润湿，即焊料只是碓附在被焊件的表面上，未形成合金层。

图b α＜90°，但远远大于0°，只能表示半润湿，即部分形成合金。

图cα≈0°，表示完全润湿，即形成了完全的合金层。

一个好的焊点的评定标准就是看焊点是否全部润湿接触。

良好的焊接没有半润湿和不润湿。

2焊点应具有足够的强度
为使焊件不致脱落，焊点必须具有足够的机械强度。

锡铅焊料的主要成分是锡和铅，这两种金属的机械强度都比较低，为增加焊点的强度，一般要求被焊件端子的表面形成合金层的面积要足够大，以增加焊接点的机械强度。

焊点的焊料太少，强度当然不够。

焊料过多，不但不会增加焊点的强度，反而会增加焊料的消耗，还容易造成短路或虚焊等其它问题。

3焊点的外观应美观
焊点表面应呈现出光滑状态，不应出现棱角或拉尖等现象。

产生拉尖的原因与焊接温度、时间、撤去烙铁头的方向（运动轨迹）、速度及焊剂等因素有关。

•
焊接的条件
1被焊件必须具备可焊性
2被焊件表面应保持清洁
3使用合适的助焊剂
4一定的温度和时间
•1被焊件必须具备可焊性
从焊接的定义可知，焊接的质量主要取决于焊料润湿被焊件表面的能力，即两种金属材料的可润湿性或者说可焊性。

可焊性这个问题对电子产品的装配来说，是一个重要质量影响因素，如果被焊件的可焊性差就不可能焊出合格的焊点。

•被焊件必须具备可焊性
可焊性通常有三种机理：完全润湿、半润湿、不润湿。

图 a α≥90°，表示不润湿，即焊料只是碓附在被焊件的表面上，未形成合金层。

图 b α＜90°，但远远大于0°，只能表示半润湿，即部分形成合金。

图cα≈0°，表示完全润湿，即形成了完全的合金层。

可焊性好差的评定标准就是看焊点是否全部润湿接触。

良好的焊接没有半润湿和不润湿。

2被焊件表面应保持清洁
即使选用可焊性好的材料做为被焊件，但由于各种原因仍然会影响合金层的形成。

例如：被焊件表面附有指纹、油污、灰尘和杂质。

被焊件由于储存时间较长或保管不善等原因，使其生成氧化膜。

因此在进行焊接前必须保证被焊件表面清洁。

对于油脂和灰尘等物质，可用溶剂清洗方法去除，对于氧化膜一类物质，可借助于助焊剂将它除掉，对于氧化严重的也可用酸性清洁剂进行去除。

但清洁后必须彻底冲洗并干燥。

3使用合适的助焊剂
我们知道助焊剂有溶解氧化物、减少表面张力，增加焊锡的流动性等功能，所以使用助焊剂有助于提高被焊件的可焊性。

但焊剂的种类繁多，其效果也不一样，使用时必须根据被焊件的材料，表面状态和焊接工具的类型来选择，焊剂的用量越大，助焊效果越大，可焊性就越好，但焊剂残渣不仅会腐蚀被焊件，而且还会使产品的绝缘性能变差，因此，在焊接完成后，必须对其残渣进行彻底清洗。

4一定的温度和时间
焊接温度和时间是影响焊接质量的主要工艺参数，通过实验我们知道，焊接强度并不是随着温度和时间的增加而不断的增加，而是当达到一定值后，强度不但不增加，反而减小。

从下图可以看出，使一个焊点的焊接强度最高时的焊接工艺参数应是：
焊接温度220℃～240℃
焊接时间3s～5s
焊接温度220℃～240焊接时间3s～5s
•将两个物质焊接,它有两个目的:
1、电气连接：电功率/信号
2、持久牢固的机械连接
要达到持久牢固的机械连接，必须将焊点的温度上升到焊锡熔点以上30 ℃，这样的焊锡才有可能在焊盘和器件引脚之间形成一种新的化学物质持久的将两者牢固连接。

温度对焊接的影响
•室温下，所有物质为固态，在器件引脚、焊锡、焊盘之间没有连接•焊锡熔点温度下：180-183 ℃
依靠表面张力的作用将器件引脚、焊锡、焊盘连接住
•在发生化学反应的温度下：210-220 ℃
在1-2秒钟内，生成的介质厚度为0.5微米在适当的化学反应中形成了牢固的连接强度
•当温度升至太高时,比如280-350 ℃化学反应剧烈,形成太厚介质层反而降低了机械连接强度
手工焊接的基本技术（简称五步法）
1 准备（图1）
首先把被焊件、焊锡丝和焊铁准备好。

也就是说，左手拿焊锡丝，右手握住焊铁。

2 预热（图2、图3）
把焊铁头放在元器件和焊盘之间，进行预热。

预热时可以在焊铁头与被焊物之间加少许焊锡，以增加焊铁头与被焊物的接触面积，便于热传递。

3 焊接（图4）
被焊件经过预热达到一定温度后(大约220度)，立即将左手中的焊锡丝放在被焊件上熔化适量的焊锡，焊锡丝应加到被焊件上焊铁头对称的一侧，而不是直接加在焊铁头上。

4 移开焊锡丝（图5）
当焊锡丝熔化一定量后，迅速移开焊锡丝。

焊锡量是由焊点的润湿角来决定的，一般焊点的润湿角应控制在15-30度为好。

5 移开烙铁（图6）
当焊料的润湿角和扩散范围达到要求后，移开焊铁。

移开焊铁的方向和速度的快慢将影响到焊接质量，操作时应特别注意。

•
焊铁头的选择
1大小
a 焊点大小：根据焊点的大小选择合适的焊铁头能使工作更顺利。

焊铁头太小，温度不够。

太大，会有个大量的锡融化，锡量很难控制。

b 焊点密集程度：在较密集的PCB上进行焊接，使用较细小的焊铁头能降低锡桥的形成机会。

2形状
a 焊接元件的种类：不同种类的元件，如点电阻、电容、SOJ、SOP，需用不同的焊铁头与之配合，这样可以提高工作效率。

b 焊点接触的难易程度：如焊点位置被一些较高的元件围绕而难于接触时，可是用形状较长及细小的焊铁头。

c 锡量需求：需要较多锡量的，可以使用镀锡层面积较大的焊铁头。

烙铁头的使用及保养
1 、不应使用太高温进行焊接
高温会使焊铁头加速氧化，降低焊铁头的寿命。

如焊铁头温度超过470℃,它的氧化速度是380℃的两倍。

焊接时应使用尽可能低之温度，最理想的焊接温度大约是焊锡熔点加100℃。

此外，亦需考虑焊铁头及锡接部份的大小、形状来设定温度。

2、不应选用活动性高和具腐蚀性的助焊剂
活性高或腐蚀性强的助焊剂在受热时会加速腐蚀焊铁头，所以应选用低腐蚀性的助焊剂。

3 、不应使用未湿润之清洁海绵
用未经湿润之清洁海绵清洁焊铁头，会使镀锡层剥落而导致焊铁头不上锡。

所以海绵必须先湿水再挤干。

4 、不应施加过大的压力
在焊接时，如过分施压或磨擦会使焊铁头容易变形，严重降低焊铁头的耐用程度。

焊接时应以接触式方法，不需要用力，只需要跟元件脚和电路板接触便可顺利焊接。

１、应选用合适的锡线
焊接时应该使用63%锡-37%铅含量的焊锡，并经常以锡层保护焊铁头。

除此以外，也应该尽量选用较粗的锡线焊接工作，因为较粗的锡线对焊铁头有较好的保护，锡线直径不应小于0.8mm。

２、应即时清理氧化物
当镀锡层部份含有黑色氧化物时，有可能令焊铁头上不了锡而不能进行焊接工作。

如果发现镀锡层有黑色氧化物而不能上锡，必须即时清理。

清理时请把焊铁头温度调到250℃（如果是使用调温焊台的），再用清洁海绵清洁焊铁头，然后在镀锡层上加焊锡。

不断重复动作，直到把焊铁头上面的氧化物清洁干净为止。

３、应经常在焊铁头表面涂上一层焊锡
这可以减低焊铁头的氧化机会，使焊铁头更耐用。

使用后，应待焊铁温度稍为降低后才涂上新锡层，使镀锡层达到更佳的防氧化效果。

4、应把焊铁摆放在焊铁架上
不需使用焊铁时，应小心地把焊铁摆放在合适的焊铁架上，以免焊铁头受到碰撞而损坏。

５、应选择合适的焊铁头
选择正确的焊铁头尺寸和形状是非常重要的，选择合适的焊铁头能使工作更有效率及增加焊铁头之耐用程度。

选择错误的焊铁头影响焊铁不能发挥最高效率，焊接质量也会因此而减低。

焊铁头之大小与热容量有直接关系，焊铁头越大，热容量相对越大，焊铁头越小，热容量也越小。

进行连续焊接时，使用越大的焊铁头，温度跌幅越少。

此外，因为大焊铁头的热容量高，焊接的时候能够用比较低的温度，焊铁头就不易氧化，增加它的寿命。

短而粗的焊铁头传热较长而细的焊铁头快，而且比较耐用。

扁的，钝的焊铁头比尖锐的焊铁头能传递更多的热量。

一般来说，焊铁
头尺寸以不影响邻近元件为标准。

选择能够与焊点充分接触的几何尺寸能提高焊接效率。

正确的焊接步骤
发热元件的保养
1 切勿把焊铁（吸锡枪）在工作台上敲击以清除残余焊剂或氧化物
这样会严重破坏陶瓷发热芯，应该使用已经湿润的清洁棉清除残余焊剂或氧化物
2 使用白光原装焊铁头（吸咀）
使用非白光原装焊铁头（吸咀）会使焊铁（吸锡枪）无法正常升温而导致发热芯过热，大大减低发热芯寿命。

３定期清理焊铁头（吸咀）内的氧化物
没有定期清理焊铁头（吸咀）内的氧化物会使焊铁头（吸咀）粘在发热芯上无法脱离，这样会损坏发热芯，尤其是在更换焊铁头（吸咀）的时候。

氧化物也会影响传热。

定期把焊铁头（吸咀）拆下，在桌子上轻轻的敲一下把氧化物清理。

４切勿把锁定焊铁头（吸咀）和发热芯的螺母扭得太紧把锁定焊铁头（吸咀）和发热芯的螺母扭得太紧会把焊铁头（吸咀）过份压在发热芯上使热芯受到破坏。

长久把螺母扭得过紧也会使焊铁头（吸咀）粘在发热芯上无法脱离。

每天工作后把螺母松开，在工作前轻轻的把螺母锁上。

５尽量使用低温操作
温度越高发热芯的寿命越短，使用低温操作不但增加发热芯寿命，更会增加焊铁头（吸咀）寿命及保护敏感电子元件。