电路焊接技术

电路焊接技术在电路板制作与调试过程中，元器件焊接是非常重要的一个环节，焊接质量将直接影响到电路工作的可靠性。

因此，焊接技术是从事电类工作者的基本功，只有熟练掌握焊接技术，才能保证电路的焊接质量，以减少电路调试过程中不必要的故障隐患。

1．焊接基础知识（1）焊接质量焊接质量主要包括：电器的可靠连接、机械性能牢固和光洁美观三个方面，其中最关键的一点是必须避免虚焊。

虚焊即焊点成为有接触电阻的不可靠的连接状态，使电路工作处于不正常或不稳定状态。

虚焊可以引起电路噪声、使元器件易于脱落，虚焊也是电路调整工作和维修的重大隐患。

造成虚焊的主要原因：●焊锡质量差，助焊剂的还原性不良或用量不够，被焊接表面可焊性处理不好；●烙铁头的温度过高或过低、表面有氧化层；●焊接时间掌握不好，焊锡尚未凝固变摇动被焊元件。

（2）焊接工具焊接工具主要包括：电烙铁、焊料、助焊剂等。

1) 电烙铁电烙铁是手工焊接的重要工具，表述其性能的指标有输出功率及其加热方式。

电烙铁输出功率越大，发出的热量就越大，温度则越高，常用的规格有20W、25W、30W、45W、75W、100W等。

按照加热方式，电烙铁分为外热式和内热式两种。

外热式电烙铁结构见图2-1，烙铁芯安装在烙铁头外。

外热式电烙铁体积内热式电烙铁结构见图2-2，烙铁芯安装在烙铁头内，与空气隔绝，所以不容易氧化，寿命长，同时由于热量直接传入烙铁头，热量利用率高达85-90%，且发热快。

缺点是钢管与胶木柄结合处比较脆弱，使用时切不可用力过大。

另外，烙铁芯中的瓷棒，瓷管细而薄，经不起震动或敲击。

选用何种规格的电烙铁，要根据被焊元件而定。

外热式电烙铁适用于焊接电子管电路、体积较大的元器件，内热式电烙铁适用于焊接电子元器件、集成电路和印刷电路。

如果电烙铁规格使用不当，轻者造成焊点质量不高，重者损害所含元器件或线路板的焊点与连线。

常用的几种烙铁头的外形有园斜面式、凿式、锥式和斜面复合式。

凿式烙铁头多用于电器维修工作，锥式烙铁头适合于焊接高密度的焊点和小面怕热的元件，当焊接对象变化大时，可选用适合于大多数情况的斜面复合式的烙铁头。

为了保证可靠方便的焊接，必须合理使用烙铁头形状和尺寸。

选择烙铁头的依据是，应是它的接触面积小于被焊点（焊盘）的面积。

烙铁头接触面积过大，会使过量的热量传导给焊接部位，损坏元器件。

一般来说，烙铁头越长越粗，则温度越低，焊接时间就越长；反之，烙铁头尖的温度越高，焊接越快。

电烙铁使用注意事项：注意安全：使用电烙铁首先要注意安全。

使用前除了用万用表欧姆挡测量插头两端是否短路或开路现象外，还要用R ×10K 挡或R ×1K 挡测量插头和外壳之间的电阻。

如电阻大于2～3M Ω就可以使用，否则需要检查漏电原因，并加以排除方能使用。

●初次使用：电烙铁初次使用时，要先将烙铁头浸上一层焊锡。

方法是将烙铁头加热以后，用烙铁架上的海棉垫（海棉垫需要浸水）旋转磨擦数遍，直到烙铁头变亮，涂上焊锡膏，加锡即可。

这样做，不但能够保护烙铁头不被氧化，而且使烙铁头传热快。

电烙铁使用日久。

●握持方法：使用电烙铁需要掌握正确的握持方法。

持烙铁方法一般有“握笔式”和“拳握式”两种，前者是使用小型电烙铁常用的一种方式，适用于焊接小型电子元器件。

当被焊元器件体积较大，使用的电烙铁也较大时，一般采用后者。

电烙铁在使用中不能用来任意敲击，应轻拿轻放，以免损坏内部发热器件而影响使用寿命。

2) 焊料凡是用来熔合两种或两种以上的金属面，使之成为一个整体的金属或合金都叫焊料。

按组成成份焊料可分为：锡铅焊料、银焊料和铜焊料；按熔点焊料又可分为：软焊料（熔点在450℃以下）和硬焊料（熔点高于450℃）。

常用的是锡铅焊料，即焊锡丝，它是锡和铅的合金，是软焊料。

锡铅合金焊锡的共晶点配比为锡63％，铅37％，这种焊锡称为共晶焊锡，共晶点的温度为183℃。

当锡含量高于63％时，溶化温度升高，强度降低。

当锡含量小于10％时，焊接强度差，接头发脆，焊料润滑能力差。

最理想的是共晶焊锡，在共晶温度下，焊锡由固体直接变为液体，无需经过半液体状态。

共晶焊锡的熔化温度比非共晶焊锡要低，这样就减少了被焊接的元器件受热损坏的机会。

同时，由于共晶焊锡固化时是由液体直接变成固体，也减少了虚焊现象，所以共晶焊锡应用广泛。

为了使用方便，常用焊锡丝。

焊锡丝用锡铅焊料制成，有的焊锡丝中心加有助焊剂松香，则称松香焊锡丝。

如果在助焊剂松香中加入盐酸二乙胺，就构成活性焊锡丝。

焊锡丝的直径有：0.5，0.8，0.9，1.0，1.2，l.5，2.0，3.0，4.0，5.0毫米等多种。

3) 焊剂对焊剂要求熔点低于焊锡熔点，有较高的活化性和较低的表面张力，受热后能迅速而均匀地流动，不产生有刺激性的气味和有害气体。

不导电、无腐蚀性，残留物无副作用，容易清洗、配制简单、原料易得、成本低。

助焊剂一般分无机系列、有机系列和树脂系列。

常用的是松香酒精助焊剂，这种助焊剂松香和酒精的重量比为3:1。

为了改善助焊剂的活性，可添加适量的活性剂，如澳化水杨酸、氟碳表面活性剂等。

（3）焊接方法1) 焊接步骤●上锡：电烙铁头长时间不使用其表面会有一层氧化物，使电烙铁头呈黑色状态，这时不易吃上锡，应去掉氧化层上锡。

方法是将电烙铁头在含水的海绵垫上磨檫几下，就电可去掉氧化层，烙铁头就可以吃上锡了。

保持这层锡，可延长烙铁头寿命。

●加热：烙铁头加热被焊接面，注意烙铁头要同时接触焊盘和元器件的引线，时间大约为1～2秒钟。

●送锡丝：焊接面被加热到一定温度时，焊锡丝从烙铁对面接触被焊接的引线（不是送到烙铁头上），时间大约l～2秒钟。

●移开：当焊丝熔化并浸润焊盘和引线后，同时向左右45”方向移开焊锡丝和电烙铁，整个焊接过程约二秒钟左右。

2) 注意事项掌握好电烙铁的温度。

电烙铁温度的高低，可从电烙铁头和松香接触时的情况来判断。

当烙铁头蘸上松香后，如果冒出柔顺的白烟，松香向烙铁头的面上扩展，而又不“吱吱”作响时，那么就是烙铁头最好的焊接状态，此时焊出的焊点比较光亮。

若松香只是在烙铁头上缓慢溶化发出轻烟，那么即使电烙铁吃上锡，但由于温度低，焊点上的锡也会像豆腐渣一样不易焊牢。

控制好焊接加热时间。

如果加热时间太短，焊剂未能充分挥发，在焊锡和金属之间会隔一层焊剂，焊锡不能将焊点充分覆盖，形成松香灰渣而造成虚焊。

如加热时间过长，会造成过量的加热，使助焊剂全部挥发完，当烙铁离开时容易拉成锡尖，同时焊点发白，失去光泽，表面粗糙。

还会出现松香炭化引起虚焊的现象，甚至导致印制板上铜箔焊盘的剥落，又易烫坏元器件。

不要用烙铁对焊件加力。

用烙铁头对焊接面施加压力，不仅会加速烙铁头的损耗，还容易损伤元器件。

应加热工件，而不应加热焊丝。

要将烙铁头以最大的接触面加热被焊工件，然后将焊锡丝放入烙铁头与工件的间隙中，让锡液流动而焊接。

焊丝不得过多，过多易掩饰虚焊点。

要让焊锡自然冷却，不必用口吹来加速冷却。

随时保持烙铁头的清洁、经常擦去烙铁头上的氧化物及杂质炭渣。

3) 质量检查焊点的质量检查：合格的焊点不仅没有虚焊，而且焊锡量合适，大小均匀，表面有金属光泽，没有拉尖、气泡、裂纹等现象。

注意，表面有金属光泽是焊接温度合适的标志，也是美观的要求。

合格的焊点形状为近似圆锥面表面微凹呈慢坡状。

虚焊点表面往往呈凸形，有尖角、气泡、裂纹、结构松散、白色无光泽、不对称，可以鉴别出来。

2．装配基础知识装配过程中各阶段的工艺和操作方法都有严格要求，下面简单介绍一些常用的装配知识。

（1）可焊性处理为避免虚焊，提高焊接的质量和速度，在装配前需要对元器件的焊接表面进行可焊性处理——镀锡。

通常是对经过清洁的元器件引线浸涂助焊剂（盒式焊锡膏）后，用蘸锡的电烙铁头沿着引线镀锡（注意：要使引线镀层薄而均匀，表面光亮），然后再一次浸涂助焊剂。

在镀锡前要仔细观察元器件引线原来是何种镀层，按照不同的方法进行清洁。

常见的镀层有银、金和铅锡合金等几种材料，镀银引线容易产生不可焊的黑白氧化膜，必须用小刀刮去，直到露出紫铜表面；如果是镀金引线，因为其基材难于镀锡，所以不能把镀金层刮掉，可以用绘图粗橡皮擦去表面污物；近年出现的镀铅锡合金引线可在较长时间内保持良好的可焊性。

新购买的正品元器件（即在可焊性合格期内）可免去镀铝工作，用镊子轻捋管腿，然后直接浸涂助焊剂。

（2）元器件的插装和成形元器件在印制板上的插装分卧式和立式两种：卧式是元器件与印制板平行，立式是元器件与电路板垂直，两种形式都应使元器件的引线尽量短。

在单面印制电路板上卧式装配时，小功率的元器件总是平行地紧贴板面，在双面板上，元器件则需离开板面约lmm，避免因元器件发热而减弱铜箔的附着力，并防止短路。

立式装配时，单位面积上容纳元器件的数量多，适合于紧凑密集的产品，但立式装配的机械性能较差、抗震能力弱，如果元器件倾斜，有可能接触邻近元器件而造成短路。

元器件在清洗镀锡后，应按照印制板的尺寸要求使其引线弯曲成形，以便于插入孔内。

为了避免损坏元器件，成形时必须注意：①引线弯曲的最小半径不得小于引线直径的2倍，即不能打死弯；②引线弯曲处离元器件本体至少3mm，对于容易崩裂的玻璃封装元器件，引线成形更应该注意这一点。

图6-2-3是常见的元器件插装和引线成形的方式。

插装元器件要注意以下原则：Array●装配时，应先安装那些需要机械固定的元器件，如散热片、卡子、支架等，后安装靠焊接固定的元器件。

否则，就会在机械紧固时因印制板受力变形而损坏其它元器件。

●各种元器件的插装，应使标记和色码朝上，易于辨认，标记的方向应从左到右，或从上到下；尽量使元器件两端的引线长度相等，把元器件放在两插孔中央，排列要整齐。

有极性的元器件，插装时要保证极性正确。

●焊接时应先焊那些比较耐热的元器件，如接插件、小型变压器、电阻。

电容等，后焊接那些比较怕热的元器件，如各种半导体器件及塑料元件、集成电路等。

（3）散热片安装大功率器件常需装散热片。

安装散热片时应使各引脚都从孔的中心穿过，避免短路，孔的周围不应有毛刺和碎屑。

散热片与器件的表面应贴紧，上螺母时一定要加上弹簧垫圈（或称锁紧垫圈），以免以后散热片松动。

螺母不能上得太紧，以免损坏器件。

先用螺母固定然后再焊需焊接的引脚。

（4）装配检验装配的基本要求是牢固可靠、不损伤元器件、不破坏元器件的绝缘性能，安装件的方向，位置要正确，上道工序不得影响下道工序。

装配检验首先要检查各接线点焊接情况，有无虚焊、漏焊和短路；检查各导线有无裸露部位、绝缘有无损伤、压破，有无落入金属异物（如锡球。

导线头、螺母、垫圈等）造成接线点之间短路等。

当焊接情况检查后，应检查每个零件的机械固定是否牢固，有无漏装螺丝漏加垫圈等现象。

面板上零件操作时有无松动转动，排列是否整齐，有极性的元器件安装方向是否正确等。

（5）多脚元件的拆装随着技术的进步，多脚元器件日益增多，特别是各种集成电路和转换开关，往往有几十个焊脚。