现代电子工艺技术(PPT 60页)

任务6 手工焊接工具及其操作方法
6.1 任务描述 电子元器件是组成电子产品的基础，把
电子元器件牢固地焊接到印制电路板上， 是电子装配的重要环节。常用的手工焊接 工具是电烙铁。它是用电来加热电阻丝或 PTC加热元件，并将以发热量传递给烙铁 头来实现焊接。 本任务就是按照电子工艺的要求来正确选 用手工焊接工具和掌握手工焊接技能。
3.老化。烙铁头吃锡好后，应当让烙铁老 化一下。老化就是暂时不要用烙铁进行焊 接，让它继续通电加热一会儿，然后拔掉 电源线，放置在烙铁架上让其自然冷却， 如图6.6(d)所示。老化可以延长烙铁头和烙 铁芯的使用寿命,尤其是新换的烙铁头和烙 铁芯。吃锡老化后的烙铁，以后就可正常 使用了。
若是正常使用的电烙铁，在进行新一轮的 通电焊接前，也应检查一下烙铁头是否有 “烧死”或“端口残缺”等现象。“烧死” 是指烙铁头吃锡部位已氧化，变成焦黑头， 不再蘸锡或蘸锡能力很差；“端口残缺” 是指工作面凸凹变形或出现裂痕等。这两 种情况，都需要对烙铁头重新吃锡。
项目二 电子元器件的焊接工艺
焊接技术是从事电子工艺工作的基本 功，是电子装配的重要环节。掌握焊 接的基本知识和基本技能是衡量初学 者掌握电子技术基本技能的一个重要 项目，也是从事电子技术工作人员所 必须掌握的技能。在本项目中，主要 实施2个任务：“手工焊接工具及其操 作方法”和“工厂焊接设备与工艺”， 通过以实际操作为主，强化技能训练， 使学习者真正掌握基本操作技能。
3. 温控式电烙铁
温控式电烙铁常有恒温式、调温式和双温 式等几种。
（1）恒温式电烙铁的烙铁芯一般常采用 PTC元件，烙铁头不仅能恒温，而且可以 防静电、防感应电，能直接焊CMOS器件。
它的特殊性是烙铁头带有温度传感器，在 控制器上可由人工改变焊接时的温度。若 改变恒温点，烙铁头很快就可达到新的设 定温度。
（6）焊接时间要适当
焊接时间的恰当运用也是焊接技艺的重要环节。 如果是印刷电路板的焊接，一般以2～3s为宜。 焊接时间过长，焊料中的焊剂完全挥发，失去助 焊作用，使焊点表面氧化，造成焊点表面粗糙、 发黑、不光亮、带毛刺或流动等缺陷。
（7）上锡要适量
根据所需焊点的大小来决定电烙铁的蘸锡量，使 焊锡足够包裹住被锡物，形成一个大小合适且圆 滑的焊点。焊点也不是锡多、锡大为好，相反， 这种焊点虚焊的可能性更大，有可能是焊锡堆集 在上面，而不是焊在上面。
(8) 焊点凝固过程中不要触动焊点
二、电烙铁在使用前的准备
若是新购的电烙铁，或是新换上的烙铁头，使用 前应先吃锡(上锡)。
吃锡步骤如下：
1. 打磨或擦试。普通头可用砂纸打磨或锉刀锉一 下，打磨的长度为斜面的高度稍长，一定要认真 仔细，直到平面干净、光滑为佳，然后用干净、 干燥的布擦净，如图所示。若是长寿头不能打磨 或锉，只能用干净、干燥的布檫净。
料。
二、助焊剂 助焊剂是有助于清洁被焊接面，防止氧化，增
加焊料的流动性，使焊点易于成形，提高焊接 质量。 1.助焊剂的作用 (1)除氧化膜并防止再氧化 (2)降低金属表面张力 增加熔融焊料的流动性，有助于焊锡在焊点上 润湿和扩散，提高焊接质量。 (3)辅助热传导 助焊剂先融化，润湿焊接面，帮助热量均匀地 传导至整个焊接对象。 (4使焊点美观 能够整理焊点的形状，保持焊点表面的光泽。
焊锡的种类较多，手工烙铁焊接经常使用管状焊锡丝 （又称线状焊锡）。管状焊锡丝由助焊剂与焊锡制作在 一起做成管状，焊锡管中夹带固体助焊剂，如图所示。 助焊剂一般选用特级松香为基质材料，并添加一定的活 化剂。
管状焊锡丝的直径常有0.5mm、0.8 mm、1.2 mm、 1.5 mm、2.0 mm、2.3 mm、2.5 mm、4.0 mm和5.0 mm。另外，还有扁带状、球状、饼状等形状的成型焊
的焊锡和烙铁用锡。因此，烙铁架也是必 备的。
三、 焊前焊件的处理
在进行焊接前，应对需焊元器件的引脚或电路板的焊接部 位进行焊前处理，为焊点形成创造必要条件，通常有 “刮”、“镀”、“测”三个步骤。
1.刮
“刮”就是在焊接前做好焊接部位的表面清洁工作。熔融 焊料要有良好的润湿金属表面，其中重要条件之一就是被 焊金属材料表面要保持清洁，可以使焊锡和被焊金属结合 充分，形成合金层。一般采用刮的工具是小刀、细砂纸或 废旧钢锯条(用折断后的断面)等。
6.2 任务资讯
6.2.1 手工焊接工具的分类及结构
手工焊接工具主要是电烙铁。电烙铁的种 类很多，根据其功能及加热方式常见的电 烙铁有以下几种。
1. 内热式电烙铁
内热式电烙铁的外形如图所示，由烙铁头、 烙铁芯、连接杆、手柄和电源线等几部分组 成。
由于烙铁芯(发热元件)装在烙铁头里面，故 称为内热式电烙铁。
2. 助焊剂的分类
(1)无机系列 活性最强，在常温下即能除去金属表面的氧化物。这种焊剂 （如焊膏、焊油）的强腐蚀作用容易损伤金属及焊点，不 能在焊接电子产品中使用，只能在特定的场合使用
(2)有机系列 有较好的助焊作用，但有一定的腐蚀性，残渣不易清理，且 挥发物对操作者有害，这限制了它在电子产品装配中的使 用
2.镀
“镀”就是在刮净的元器件部位镀锡。镀锡和焊接都要借 助焊剂，助焊剂在加热熔化时可溶解被焊金属表面氧化物 及污垢，使焊接表面清洁，从而使被金属和焊锡能够牢固 地结合。电子电路常选用松香或松香酒精溶液作为助焊剂， 电工器材中有时选用焊膏作为助焊剂。镀锡的具体作法是： 发热的烙铁头蘸取松香少许(或松香酒精溶液涂在镀锡部 位)，再迅速从贮锡盒粘取适量的锡珠，快速将带锡的热 烙铁头压在元器件上，并转动元器件，使其均匀地镀上一
6.2.2 焊接材料
焊接材料主要包括焊料和焊剂（助焊剂和 阻焊剂）。
一、焊锡
焊料是易熔金属，它的熔点低于被焊金 属。焊料熔化时，将被焊接的两种相同或 不同的金属结合处填满，待冷却凝固后， 把被焊金属连接到一起，形成导电性能良 好的整体。按其组成成分分，有锡铅焊料、 银焊料、铜焊料等多种。目前在一般电子 产品的装配焊接中，主要使用锡铅焊料， 一般俗称焊锡。
烙铁头的一端是一段空心的，它套在连接 杆外面(内装烙铁芯)，用弹簧夹紧固；另一 端是工作面，常见的形状如图所示。
烙铁芯是烙铁的重要组成部件之一，外形 如图所示。电阻丝平绕在绝缘圆筒上，外
面又套上一绝缘圆管。按发热功率不同， 常有20W、35W和50W等几种内热式电烙 铁芯。
手柄内部与连结杆处固定有两个接线柱,通 常两个接线柱的下面压装烙铁芯的二引线， 接线柱上面的二圆孔压装电源线，以便于 拆换烙铁芯或电源线。手柄外后部上的紧 固丝，用来紧固电源线，防止电源线扭动 而造成内部断路或短路。
电烙铁在使用前，还要用万用表R×1K档 检查一下插头之间的电阻值，阻值大约在 2～3KΩ。同时，用万用表R×1K档检查一 下插头与金属外壳之间的电阻值，万用表 指针应该不动，否则说明有漏电现象存在， 应彻底检查。
除此之外，使用前还应准备一烙铁架，如 图6.7所示。烙铁架的好处有：1可以放置 工作中的烙铁；2烙铁暂时不用时，有利于 散热，烙铁头不易烧死；3确保安全性，不 易引起烫伤物品或火灾；4架板(选用坚硬 的木质)部分可用作工作台面，用以刮、烫 元器件；5有松香槽，方便助焊。6焊锡槽 方便盛装剩余
镀锡、镀银等措施来防止材料表面的氧化。 （2）保持烙铁头的清洁 因为通电的电烙铁头长期处于高温状态，其表面很容易氧化或烧
死，使烙铁头导热性能变差而影响焊接质量。因此，可用湿布或 湿海绵擦烙铁头上的杂质，温度过高时，可采用暂时拔下插头或 蘸松香降温，随时使烙铁头上挂锡良好。 （3）焊件表面要保持干燥与清洁 当焊件表面有水迹时，要对焊件进行烘干处理，否则会造成焊点 浸润不良。若焊件和焊点表面带有锈渍、污垢或氧化物，在焊接 前一定要把污垢和氧化物清除干净，否则无法保证焊接质量。氧 化严重时可进行刮除和酸洗等。直至露出光亮金属，才能给焊件 或焊点表面镀上锡。 (4)选用合理的焊剂 不同的焊接工艺，应该选择不同的助焊剂。在焊接印制板等电子 电路中，通常采用松香为主的助焊剂。一般是用酒精将松香溶解 成松香水使用。
（2）调温式电烙铁
调温式电烙铁也附加有一个功率控制器， 使用时可以通过改变供电的输入功率，即 达到调温的目的，可控温度范围一般在 100～400℃,配用的烙铁头为铜镀铁 双温式电烙铁通常是在其手柄上附加一个 功率转换开关，通过拔动转换开关的位置 即可改变电烙铁的输出功率—发热量。
2.吃锡。准备好一小盒松香，接通电源插头，等待片刻后烙 铁头就会发热，用烙铁头蘸触松香来估测温度，刚能熔化松 香，说明温度还低；松香冒白烟且烙铁头发紫严重，说明温 度太高；只有松香能快速熔化且不大量冒烟时，温度最佳。 当烙铁头的温度达到最佳时，均匀地让烙铁头蘸满松香，如 图6.6(b)所示。蘸满松香的烙铁应快速地在烙铁架板上熔化 焊锡丝，使之成为一个大焊锡点(再加入少许松香)，烙铁头 反复浸没转动焊锡点，直到烙铁头打磨的部分全部均匀地吃 上锡，如图6.6(c) 所示。
（5）焊接温度要适当
焊件要加热到能够熔化焊锡的温度。焊件 温度过低，易形成虚焊，即“锡抱焊件” 而不是合金层；焊件温度过高，会加速焊 剂分解和挥发，使焊料品质下降，严重时 还会导致印制电路板上的焊盘脱落或被焊 的元器件是损坏。
为了使温度适当，应根据元器件大小选用 功率合适的电烙铁，当选用的电烙铁的功 率一定时，应注意掌握控制加热时间的长 短。
(3)树脂系列 在常温下几乎没有任何化学活力，呈中性，无腐蚀性，绝缘 性强，非吸湿性，焊接时没有什么污染，焊接后又容易清 洗，成本低，因此这类助焊剂被广泛使用
(4)免清洗 外观是澄清无色或微黄色的液体，表面绝缘电阻极大，是 一种非标腐蚀性的、低残留物的助焊剂
三、阻焊剂 阻焊剂是一种耐高温的涂料。在焊接时，
可将不需要焊接的部位涂上阻焊剂保护起 来，使焊料只在需要焊接的焊点上进行。 阻焊剂广泛用于浸焊和波峰焊。
6.2.3 手工锡焊操作技巧 电烙铁是电子实验、电器维修及电子产品
装配等不可缺少的工具之一，焊接是电路 连接的一种主要方法。焊接质量的好坏直 接影响实验的成败与产品的质量。因此掌 握熟练的电烙铁焊接操作技能就十分必要。
2.外热式电烙铁
外热式电烙铁外形如图所示，由烙铁头、 烙铁芯、外壳、手柄和电源线等部分组成。
外热式烙铁头安装在烙铁芯里面，故称为 外热式电烙铁。外热式烙铁芯通常绕在薄 云母片绝缘圆筒上。常用的有25W、50W、 75W和100W等几种规格。
烙铁头的温度可以通过插入烙铁芯的深度 来调节，焊接体积较大的物体时，烙铁头 就插得深些，焊接小而薄的物体时可浅些。 外热式连续熔焊能力强，但热能消耗大即 耗电较多。
一、锡焊原理
1.浸润
焊接的物理基础是“浸润”，也称“润 湿”。锡焊的过程就是通过加热，让焊 料在焊接面上熔化、流动、浸润，使铅 锡原子渗透到铜母材（导线或焊盘）的 表面内，并在两者的接触面上形成合金 层。
2. 锡焊的条件 （1焊件要有良好的可焊性 焊件的可焊性因材料不同而不同，为了提高可焊性，可采用表面
内热式电烙铁具有体积小、重量轻、价格 低、发热快和耗电低等优点，但连续熔焊 能力差。在使用过程中，由于其连接杆的 管壁 较薄，而且其内部装置的烙铁芯是采 用瓷管制成，所以不要敲击或甩打，更不 要用钳子夹连接杆。
烙铁芯和烙铁头是易损件，价格低廉，可 以很容易更换，但不同规格，不能通用。
电烙铁（烙铁芯）的冷态电阻和它的功率 对应关系见表6.1。电烙铁的好坏可通过测 量它的冷态电阻来判断。如果测35w电烙铁 冷态电阻大于1.4kΩ,说明该电烙铁功率不够 35w。若冷态电阻小于1.4kΩ，说明该电烙 铁功率大于35w。若冷态电阻远小于它的对 应值，则此电烙铁的寿命不会太长。若冷 态阻值为无穷大，则此电烙铁的内部断路 损坏；若冷态阻值为零，说明内部出现短 路故障。