一、 接點(diǎn)的形成
裝配中利用熱或壓力使兩種金屬原子的殼層相互擴(kuò)散,依靠原子間的內(nèi)聚力使兩金屬永久地牢固結(jié)合在一起的方法稱為焊接。
焊接通常分為熔焊、釬焊和接觸焊三大類。在無線點(diǎn)整機(jī)裝配中主要採用釬韓。所謂釬焊,是指加熱熔化成液體的金屬把固體金屬連接在一起在方法。在釬焊中起速接作用的金屬材料稱為釬料,即焊料。
採用錫鉛焊料進(jìn)行的焊接稱為錫焊,也叫錫鉛焊。錫焊的的焊接溫度低,使用簡單的工具(電絡(luò)鐵)就可實(shí)現(xiàn),方法簡單。整修焊點(diǎn)、拆換元器件都很容易。只要有電源,不受其它條件的限制。加上成本低,易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化焊接點(diǎn)等特點(diǎn),所以是無線電整機(jī)裝配中使用最普遍的一種焊接方法。
焊點(diǎn)的形成過程是這樣的:焊料借助於焊劑的作用,經(jīng)過加熱熔化成液態(tài),進(jìn)入被焊金屬的縫隙,在焊接物的表面,形成金屬合金使兩塊金屬體牢固地連接在一起,成為焊接點(diǎn),也就是焊點(diǎn)。形成的金屬合金就是焊錫中錫和鉛的原子進(jìn)入被焊金屬的晶格中生成的。
釬焊除了錫焊以外,還有銅焊、銀焊等多種,在特殊焊接中常使用它們。
錫焊除採用手工焊接外,目前常用的機(jī)器焊接方法有浸焊、波峰焊等。
近年來不用焊料和焊劑的無錫焊接法,如壓接焊、繞接焊等,也在無線電裝配中得到應(yīng)用。無錫焊接也分為手工和機(jī)器焊接兩種。
二、 被焊金屬的可焊性
可焊性是指被焊接的金屬材料與焊錫在適當(dāng)?shù)臏囟群秃竸┑淖饔孟?,能形成良好結(jié)合的特徵。一般導(dǎo)線和元器件的引線是由銅材製成。銅是一種可焊性較好的金屬。有的金屬,如金、銀等可焊性極強(qiáng),但價(jià)格很貴,除在特殊的場合,一般使用很少。有的金屬雖可焊性較差,但可在其表面鍍上一層金、銀、鎳等材料,以增強(qiáng)其可焊性能。有一些難以焊接的金屬,可以用較強(qiáng)的有機(jī)酸性助焊劑進(jìn)行焊接,不過焊接後要加強(qiáng)清洗,以免引起腐蝕。
三、 焊劑的選用
焊料因其中的錫、鉛比例不同及其它金屬含量的區(qū)別,可分成多種牌號。每種牌號具有不同的焊接性能。焊接時(shí),要根據(jù)不同情況選用合適牌號的焊料。
1、 根據(jù)被焊金屬材料的種類選用。在焊接過程中,錫鉛焊料中的錫和鉛,究竟是哪一種與被焊金屬材料生成合金,取決於被焊金屬是何種金屬材料,所以應(yīng)根據(jù)被焊金屬的種類決定採用何種錫鉛比例成分的焊錫。例如,銅、鎳和銀等在焊接時(shí)能與焊錫中的錫生成錫銅、錫鎳、錫銀合金;金能在焊接中與鉛生成鉛金合金。有的金屬能與焊錫中的錫與鉛兩種金屬同時(shí)生成合金。
2、 根據(jù)焊接溫度選用。熱能是進(jìn)行焊接不可缺少的條件。其作用是使焊錫變成液體向被焊金屬材料擴(kuò)散並使被焊金屬上升到焊接溫度,以便生成金屬合金。所以,焊料的熔點(diǎn)要與焊接溫度相適應(yīng)。而焊接溫度又與被焊元器件和焊劑有關(guān)。焊接溫度要足夠使焊錫溶化並同被焊金屬形成合金,但也要考慮到被焊接器件的承受力。例如,溫度過高,會(huì)使元器件燙壞,印製電路板銅條起層和塑料線絕緣層燙糊等。所以,焊接溫度低不行,過高也不行。
3、 根據(jù)焊點(diǎn)的機(jī)械性能選用。焊點(diǎn)的機(jī)械性能與焊接時(shí)所用焊錫中的錫鉛比例有關(guān)。使用含錫量63%的共晶錫焊料形成的焊接點(diǎn),其抗拉強(qiáng)度、衝擊韌性和抗剪強(qiáng)度等機(jī)械性能都比較好。
4、 根據(jù)焊點(diǎn)的導(dǎo)電性能選用。焊點(diǎn)的導(dǎo)電性能同機(jī)械性能一樣,也與焊錫中的錫鉛含量有一定的關(guān)係。一般來說,焊接點(diǎn)對導(dǎo)電性能要求不嚴(yán)。但由於焊錫的導(dǎo)電率遠(yuǎn)低於金、銀、銅,甚至低於鐵或其它金屬,因此應(yīng)考慮大電流通過焊接點(diǎn)時(shí)由於焊點(diǎn)電阻增大而引起電路電壓下降及發(fā)熱問題。除了採用增大焊點(diǎn)面積外,可選用含錫成分較高的焊料來解決。
四、 焊劑的選用
焊劑的選用是否合適,是決定焊接質(zhì)量的重要因素。選用焊劑,首先要考慮的因素是被焊金屬的性能及氧化、污染情況。其次要考慮焊劑對被焊器件的腐蝕、導(dǎo)電性等影響。焊劑的選用應(yīng)從下列幾方面考慮:
1、 對可焊性較強(qiáng)的金屬。鉑、金、銀、銅和錫等金屬,可焊性較強(qiáng),為減少焊劑對金屬材料的腐蝕,一般使用松香或鬆香酒精溶液作焊劑。有一種鬆香焊錫絲,其絲芯中裝有鬆香,焊接起來尤為方便。
2、 對可焊性較差的金屬。鉛、黃銅、青銅、鈹青銅及帶有鎳層的金屬可焊性較差,應(yīng)選用中性焊劑或活性焊錫絲。活性焊錫絲的絲芯由鹽酸二乙胺等胺鹽加松香組成,其焊接性能要比一般焊錫絲好,最適用於開關(guān)、接插件等熱塑性塑料件的焊接。
3、 焊接半密封器件必須選用焊接後殘留物無腐蝕性的焊劑,以防滲入被銲件內(nèi)清洗不淨(jìng)的殘留物對器件產(chǎn)生不良影響。
4、 焊接高阻抗的半導(dǎo)體器件,如場效應(yīng)管、MOS集成電路等,應(yīng)避免採用絕緣性能較差的焊劑,因?yàn)楹附俞崛羟逑床粶Q(jìng),會(huì)使其輸入輸出阻抗降低,影響電氣性能。
五、 工具的選用
要保證焊接質(zhì)量,工具的選用也是很重要的。要根據(jù)被焊器件的熱敏感性和焊料的特性來考慮所採用的工具。另外,選用的電烙鐵還要考慮操作者的方便,其功率、加熱形式和烙鐵頭的形狀都必須滿足焊接要求。這樣才能保證焊接質(zhì)量。電烙鐵的選用應(yīng)符合下列要求。
要保證焊接質(zhì)量,工具的選用也是很重要的。要根據(jù)被焊器件的熱敏感性和焊料的特性來考慮所採用的工具。另外,選用的電烙鐵還要考慮操作者的方便,其功率、加熱形式和烙鐵頭的形狀都必須滿足焊接要求。這樣才能保證焊接質(zhì)量。電烙鐵的選用應(yīng)符合下列要求。
1、 電烙鐵功率的選擇:
(1) 焊接小瓦數(shù)的阻容元件、晶體管、集成電路、印製電路板的焊盤和塑料導(dǎo)線,宜採用25-45W直熱式和20W內(nèi)熱電烙鐵。其中20W內(nèi)熱式電烙鐵最好。
(2) 焊接一般結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的焊接點(diǎn),如線環(huán)、線爪、散熱片接地焊片、聚乙烯絕緣同軸電纜等,宜採用75-100W的電烙鐵。
(3) 對於大型焊點(diǎn),如焊接金屬機(jī)架接地焊片等,宜採用100-200W的電烙鐵。
2、 電烙鐵加熱形式的選擇:
(1) 內(nèi)熱式與外熱式的選擇。相同功率的電烙鐵,由於加熱方式不同,烙鐵頭的溫度是不一樣的。相同的瓦數(shù),內(nèi)熱式電烙鐵的溫度要比外熱式電烙鐵的溫度高。
(2) 應(yīng)用調(diào)壓器控制電烙鐵的溫度。電烙鐵頭的溫度除了與電烙鐵的功率和加熱方式有關(guān)外,與電源電壓也有密切關(guān)係。實(shí)際使用中往往通過調(diào)低電源電壓來降低電烙鐵的溫度,而不是提高電源電壓來提高電烙鐵的溫度,因?yàn)殡妷赫{(diào)高,容易損壞電烙鐵的發(fā)熱器件。
(3) 通過調(diào)整電烙鐵頭伸出的長度控制溫度。這種方法簡單易行,但不能準(zhǔn)確地進(jìn)行控制,必須有實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)才能正確運(yùn)用。
(4) 穩(wěn)定烙鐵頭溫度的方法:
1) 加裝穩(wěn)壓電源,防止供電網(wǎng)電壓變化。
2) 烙鐵頭保持一定體積、形狀和長度。
3) 採用恆溫電烙鐵。
4) 室內(nèi)溫度保持穩(wěn)定。
5) 避開自然風(fēng)或電搧風(fēng)頭。
3、 烙鐵頭的選擇:
(1) 烙鐵頭的形狀要適合被焊物面的要求和產(chǎn)品的裝配密度。烙鐵頭應(yīng)用純紫銅製成。因?yàn)榧冏香~傳熱快,易上錫和不易腐蝕。烙鐵頭的體積因電烙鐵的瓦數(shù)而異,瓦數(shù)大的電烙鐵,其體積也大。常用烙鐵頭的形狀如圖1至圖7所示。其中前三種為鏨式,類似鉗工用的鏨子,常用於直熱式電烙鐵。圖1所示為寬鏨式,圖2所示為窄鏨式。在焊接密度較大的產(chǎn)品時(shí),為避免燙傷周圍元件器及導(dǎo)線,可使用圖3所示的加長鏨式烙鐵頭。圖4所示為錐式烙鐵所採用,適用於焊接精密電子元器件的小型焊接點(diǎn),圖5所示為圓斜面式烙鐵頭,為內(nèi)熱式電烙鐵所採用,適合焊接印製電路板及小型接線端子、開關(guān)、插座等,圖6所示為凹口式烙鐵頭,圖7所示為空心式烙鐵頭。還有一些專用烙鐵頭,為特殊焊接時(shí)所用。
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(2) 烙鐵頭的頂端溫度要適合焊料的熔點(diǎn)。烙鐵頭頂端的溫度,在沒有接觸焊接點(diǎn)應(yīng)當(dāng)比焊料的熔點(diǎn)高出30-80℃。溫度太低,焊錫不易溶化,焊接時(shí)間長,會(huì)損壞元器件,如晶體管、絕級導(dǎo)線外皮等。而且由於溫度不夠高會(huì)使焊接點(diǎn)強(qiáng)度降低,焊點(diǎn)表面發(fā)暗,不光亮,或者形成假焊。溫度太高時(shí),既容易損壞元器件和導(dǎo)線絕緣,又會(huì)使烙鐵頭加速氧化,浪費(fèi)電能,同時(shí)還會(huì)使焊料在液化時(shí)流動(dòng)太快,不能暫留在烙鐵頭上好控制。
(3) 烙鐵頭的溫度恢復(fù)時(shí)間要適合被焊物面的熱要求。溫度恢復(fù)時(shí)間是指在焊接週期內(nèi),烙鐵頭頂端溫度因散熱而降低後,再恢復(fù)到最高溫度所需要的時(shí)間。這個(gè)時(shí)間太長,對於一些精密電子器件和導(dǎo)線是不利的,容易使它們造成傷害。這個(gè)時(shí)間一般與烙鐵的功率、熱容量及烙鐵頭的形狀、長短和粗細(xì)有關(guān)。
六、 對錫焊焊點(diǎn)的質(zhì)量要求
焊點(diǎn)質(zhì)量的好壞,直接影響整機(jī)產(chǎn)品的質(zhì)量。一臺(tái)無線電整機(jī),多的有成千上萬個(gè)焊點(diǎn),由於一個(gè)兩個(gè)或幾個(gè)焊點(diǎn)的質(zhì)量問題造成整個(gè)產(chǎn)品不能正常工作的現(xiàn)像是經(jīng)常發(fā)生的。由此而造成嚴(yán)重事故,造成人身安全和國家財(cái)產(chǎn)損失的例子也是屢見不鮮的。
對焊點(diǎn)的基本質(zhì)量要求有下列幾個(gè)方面:
1、 防止假焊、虛焊和漏焊。假焊是指焊錫與被焊金屬之間被氧化層或焊劑的未揮發(fā)物及污物隔離,沒有真正焊接在一起;虛焊是指焊錫只是簡單地依附於被焊金屬表面,沒有形成金屬合金。假焊和虛焊沒有嚴(yán)格的區(qū)分界線,也可統(tǒng)稱為虛焊,也有的統(tǒng)稱為假焊。防止虛焊往往是考核工人焊接技術(shù)的重要內(nèi)容之一。因?yàn)樘摵竿y以發(fā)現(xiàn),有時(shí)剛焊接時(shí)正常,但過了一段時(shí)間由於氧化的加劇致使機(jī)器發(fā)生故障。至於漏焊,由於它是應(yīng)焊的焊接點(diǎn)未經(jīng)焊接,比較直觀,故容易發(fā)現(xiàn)。
2、 焊點(diǎn)不應(yīng)有毛刺、砂眼和氣泡。這對於高頻、高壓設(shè)備極為重要。因?yàn)楦哳l電子設(shè)備中高壓電路的焊點(diǎn),如果有毛刺,交會(huì)發(fā)生尖端放電。同時(shí),毛刺、砂眼和氣泡的存在,除影響導(dǎo)電性能外,還影響美觀。
3、 焊點(diǎn)的焊錫要適量。焊錫太多,易造成接點(diǎn)相碰或掩蓋焊接缺陷,而且浪費(fèi)焊料;焊錫太少,不僅機(jī)械強(qiáng)度低,而且由於表面氧化層隨時(shí)間逐漸加深,容易導(dǎo)致焊點(diǎn)失效。
4、 焊點(diǎn)要有足夠的強(qiáng)度。由於焊錫主要由錫和鉛為主要成分,它們的強(qiáng)度較弱。為了使焊點(diǎn)有足夠的強(qiáng)度。除了應(yīng)適當(dāng)增大焊接面積外,還可將被焊接的元器件引線、導(dǎo)線先進(jìn)行網(wǎng)繞、絞合、鉤接在接點(diǎn)上進(jìn)行焊接。
5、 焊點(diǎn)表面要光。良好的焊點(diǎn)有特殊光澤和良好的顏色,不應(yīng)有凹凸不平和波紋狀以及光澤不均的現(xiàn)象。這主要與焊接溫度和焊劑的使用有關(guān)。
6、 引線頭必須包圍包圍在焊點(diǎn)內(nèi)部。有的人喜歡將元器件引線插入印製電路板焊孔中後,先進(jìn)行焊接,然後剪掉多餘的引線。這樣被剪的線頭裸露在空氣中,一是影響美觀,二是時(shí)間長久之後,易氧化侵蝕焊點(diǎn)內(nèi)部,影響焊接質(zhì)量,造成隱患。
7、 焊點(diǎn)表面要清洗。焊接過程中用的焊劑,其殘留物會(huì)腐蝕被銲件,特別是酸性較強(qiáng)的焊劑,危害性更大。絕緣性能差的焊劑會(huì)影響導(dǎo)電性能。焊接後焊劑殘留物還能粘附一些灰塵或污染物,吸收潮氣。因此,焊接後一定要對焊點(diǎn)進(jìn)行清洗。如果使用的是無腐蝕性焊劑,且焊點(diǎn)的要求不高,也可不進(jìn)行清洗。
7、 焊點(diǎn)表面要清洗。焊接過程中用的焊劑,其殘留物會(huì)腐蝕被銲件,特別是酸性較強(qiáng)的焊劑,危害性更大。絕緣性能差的焊劑會(huì)影響導(dǎo)電性能。焊接後焊劑殘留物還能粘附一些灰塵或污染物,吸收潮氣。因此,焊接後一定要對焊點(diǎn)進(jìn)行清洗。如果使用的是無腐蝕性焊劑,且焊點(diǎn)的要求不高,也可不進(jìn)行清洗。
七、 焊接操作要領(lǐng)
焊接操作首先要注意操作姿勢和安全衛(wèi)生。焊接操作一般是全天連續(xù)進(jìn)行的。長年累月,如果不注意健康和安全生產(chǎn),勢必危害人的身體。焊接時(shí)應(yīng)保持正確的毅然姿勢,即烙鐵頭的頂端距操作者鼻尖部位至少要保持20CM以上的距離,要挻胸端座,不要躬身操作.室內(nèi)焊接人數(shù)較多,或用自動(dòng)焊接機(jī)接時(shí),焊劑產(chǎn)生大量的煙罩室內(nèi)。頁這些煙中含有許多有毒物質(zhì)。焊料中的鉛,雖然幾乎不蒸發(fā),但用指尖操作,焊料的微細(xì)粉未會(huì)粘附到手指上,所以要養(yǎng)成飯前洗手的習(xí)慣。如室內(nèi)煙太大,則必須設(shè)通風(fēng)裝置,以保持空氣流通。其次,焊接操作必須熟練掌握焊接的各個(gè)步驟及各個(gè)步驟應(yīng)注意的事項(xiàng),這是保證高質(zhì)量焊接的關(guān)鍵。
第一步,加溫焊接點(diǎn)。將烙鐵頭放在焊接點(diǎn),使焊接點(diǎn)加溫。這時(shí)應(yīng)注意準(zhǔn)確掌握火候,操作要快捷熟練。也就是必須在有限的幾秒鐘內(nèi)練熟地將金屬工件加熱到最佳焊接溫度,然後訊速判斷“何時(shí)”向“何處”填充多少焊料為宜。如果烙鐵頭上帶有少量焊料,則可以使烙鐵頭上的熱量較快的傳到焊接點(diǎn)上。
第二步,填充焊料。在焊接點(diǎn)上的溫度達(dá)到適當(dāng)溫度,應(yīng)及時(shí)將焊錫絲放置到焊接點(diǎn)上熔化。操作時(shí)必須掌握好焊料的特性,充分利用它的特性,而且要對焊點(diǎn)的最終理想形狀到心中有數(shù)。為了這焊點(diǎn)的理想形成,必須在焊溶化後,將依附在焊接上的烙鐵頭按焊接點(diǎn)的形狀移動(dòng)。如果總的焊料量已足夠時(shí),應(yīng)迅速將焊料拿開。
第三步,拿開電烙鐵。當(dāng)焊料量的潤濕狀態(tài)、到光澤、焊料等均合適並無針孔時(shí),應(yīng)迅速將電烙鐵拿開。拿開電烙的時(shí)間、方向、速度,對焊點(diǎn)的質(zhì)量和外觀起關(guān)鍵作用。一般應(yīng)使烙鐵頭沿焊點(diǎn)水平方向移動(dòng),在焊料接近飽滿、尚未完全揮發(fā)時(shí)快速時(shí)使烙鐵頭離開焊接。這樣能保證焊接點(diǎn)光亮、平滑、無毛刺。
有時(shí)為了加快焊接速度,可以採取下列簡化步驟:可使電烙鐵與焊錫絲同時(shí)移向焊接點(diǎn)。如果採用無芯焊錫絲或焊錫條。則在焊接點(diǎn)先塗以焊劑。在快要使烙鐵頭接角焊接點(diǎn)時(shí),用烙鐵頭溶化一段焊錫絲,然後迅速使烙鐵頭接觸焊接點(diǎn),並在焊接點(diǎn)上移動(dòng),使溶化的焊料流布焊接點(diǎn)並滲入被焊物面的縫隙。最後應(yīng)在焊劑未完全揮發(fā)之前拿開電烙鐵。
a) 電烙鐵的操作方法
焊接時(shí)烙鐵將熱量傳給焊接件時(shí)的接觸壓力、接觸面積和接觸角度都很重要,同時(shí)為了考慮烙鐵如何省力、平穩(wěn)等因素,對不同的銲件有不同的操作方法。
電烙鐵的拿法
拿電烙鐵的幾種常用方法是:
1) 操作臺(tái)上焊接面板佈線的姿勢:由於面板組裝件的接線栓或銲線片較大,通常採用“一把抓“的方試拿烙鐵。這樣可增加接觸壓力,加快焊接升溫。另外,這種焊接往往需要瓦數(shù)大的烙鐵,採取這種拿法,即省力又便於操作。
2) 在機(jī)架接線片上佈線的姿勢:由於機(jī)架往往比較高,烙鐵頭應(yīng)比較高,烙鐵頭應(yīng)朝上,以便於向銲件施加壓力。值得注意的是,如果是用於拆卸焊過的導(dǎo)線,有時(shí)會(huì)因?qū)Ь€的彈性作用使用使焊料飛濺,彈回的焊料會(huì)引起意外傷害事故,所以應(yīng)戴防護(hù)眼鏡。
3) 在操作臺(tái)上焊接小型銲件時(shí)的佈線方法:由於所用電烙鐵瓦數(shù)較小,就不必採用“一把抓”的方法,只要給銲件施加適當(dāng)壓力和保持合適角度即可。
4) 焊接印製電路板時(shí)的常見拿法:由於被銲件的熱容量小,烙鐵重量輕,故可採用握鉛筆的姿勢,這樣便於手腕靈活轉(zhuǎn)動(dòng)和調(diào)整的傳導(dǎo)。
b) 烙鐵頭的接觸方法
烙鐵頭的熱量傳給被銲件時(shí),與其接觸面積、接觸壓力等因素有關(guān)。焊接印製電路板時(shí),由於接觸角度Ø不同,熱的傳導(dǎo)速度或是導(dǎo)線側(cè)快,或是鉛箔側(cè)快。不論哪種方法都要達(dá)到一個(gè)目的,即必須在幾秒鐘內(nèi)將熱容量、比熱、熱傳導(dǎo)係數(shù)都不同的金屬件加熱到相同的溫度。接線柱焊接時(shí),原則上烙鐵頭是置於導(dǎo)線裸頭一側(cè),在將接線柱與繞接導(dǎo)線同時(shí)加熱到相同溫度的位置上加熱。
c) 焊料的充真方法
1.焊料的拿法:一般用電烙鐵焊接時(shí),右手拿電絡(luò)鐵,左手拿焊料。用拇指和食指輕輕地捏住焊絲,端部留出3-5CM,借助中指往前送料,這樣就能自由地充真焊料。一般連續(xù)焊接時(shí)均採用這種方法。
2.焊料的充填方法:當(dāng)被焊金屬的溫度在烙鐵頭的作用下達(dá)到足以使焊料溶化的溫度時(shí),應(yīng)不失時(shí)機(jī)地充填焊料。因?yàn)檫@時(shí)焊劑容易在金屬表面擴(kuò)散,並且起淨(jìng)化效果。充填焊料,應(yīng)先在與烙鐵頭工作面相接的被焊金屬側(cè)給予水量焊料,使熱傳導(dǎo)性能不同的金屬的溫度保持一致,然後在距烙鐵頭加熱部位的最遠(yuǎn)處,也是焊料必須達(dá)到的接線柱的另一側(cè)填加焊料。這時(shí)因?yàn)楹噶嫌袕牡蜏靥幭蚋邷靥幜鲃?dòng)的特性。最後,從里外焊接。當(dāng)捲繞的導(dǎo)線充分吸收焊料形成一層薄薄的焊料層後,立即停止送料,拿走電烙鐵。
3.烙鐵頭的撤離:烙鐵頭何進(jìn)撤離焊接點(diǎn),其時(shí)機(jī)也是極為重要的。如果停送焊料後,還繼續(xù)加熱,將使已形成的焊料流淌,從面造成拉尖,並繼續(xù)進(jìn)行合金化反應(yīng),使焊點(diǎn)表面粗糙,失去金屬光澤,顏色發(fā)白。如加熱時(shí)間過短,則會(huì)造成虛焊。因此,撤離電烙鐵時(shí),要掌握時(shí)機(jī),動(dòng)作要迅速,以免形成拉尖。撤烙鐵的同時(shí),輕輕旋轉(zhuǎn)一下,這時(shí)可以吸除多餘焊料的技巧。
八、 焊接操作的具體手法
在保證得到優(yōu)質(zhì)焊點(diǎn)的目標(biāo)下,具體的焊接操作手法可以因人而異,以下前人總結(jié)的方法,對初學(xué)者的指導(dǎo)作用不可忽略。
a) 保持烙鐵頭的清潔
焊接時(shí),烙鐵頭長期處於高溫狀態(tài),又接觸焊劑等弱酸性物質(zhì),其表面很容易氧化並沾上一層黑色雜質(zhì)。這些雜質(zhì)形成隔熱層,防礙了烙鐵頭與銲件之間的熱傳導(dǎo)。因此,要注意隨時(shí)在烙鐵架上蹭去雜質(zhì)。用一塊濕布或海綿隨時(shí)擦拭烙鐵頭,也是常用的方法之一。對於普通烙鐵頭,在污染嚴(yán)重時(shí)可以使用銼刀銼去表面氧化層。對於長壽命烙鐵頭,就絕對不能使用這種方法了。
b) 靠增加接觸面積來加快傳熱
加熱時(shí),應(yīng)該讓銲件上需要焊錫浸潤的各部分均勻受熱,而不是僅僅加熱銲件的一個(gè)部分,更不要採用烙鐵對銲件增加壓力的辦法,以免造成損壞或不易覺察的隱患。有些初學(xué)者企圖加快焊接,用烙鐵頭對焊接面施加壓力,這是不對的。正確的方法是,要根據(jù)銲件的形狀選用不同的烙鐵頭,或者自己修整烙鐵頭,讓烙鐵頭與銲件形成面的接觸而不是點(diǎn)或線的接觸。這樣,就能大大提高效率。
c) 加熱要靠焊錫橋
在非流水線作業(yè)中,焊接的焊點(diǎn)形狀是多種多樣的,不大可能不斷更換烙鐵頭。要提高加熱的效率,需要有進(jìn)行熱量傳遞的焊錫橋。所謂焊錫橋,就是靠烙鐵頭上保留少量焊錫,作為加熱時(shí)烙鐵頭與銲件之間傳熱的橋樑。由於金屬溶液的導(dǎo)熱效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高於空氣,使銲件很快就被加熱到焊接溫度。應(yīng)該注意,作為焊錫橋的錫量不可保留過多,以免造成焊點(diǎn)誤連。
d) 烙鐵撤離有講究
烙鐵的撤離要及時(shí),而且撤離時(shí)的角度和方向與焊點(diǎn)的形成有關(guān)。圖5-17所示為烙鐵不同的撤離方向?qū)噶系挠绊憽?/div>
沿烙鐵軸向45º撤離
向上方撤離
水平方向撤離
垂直向下撤離
垂直向上撤離
e) 在焊錫凝固之前不能動(dòng)
切勿使銲件移動(dòng)或受到振動(dòng),特別是用鑷子夾住銲件時(shí),一定要等焊錫凝固後在移走鑷子,否則極易造成虛焊。
f) 焊錫用量要適中
手工焊接常使用管狀焊錫絲,內(nèi)部已裝有鬆香和活化劑製成的助焊劑。焊錫絲的直徑有0.5、0.8、1.0…5.0MM等多種規(guī)格,要根據(jù)焊點(diǎn)的大小選用。一般,應(yīng)使焊錫絲的直徑略小於焊盤直徑。
焊錫過多
焊錫過少
合適的錫量合適的焊點(diǎn)
如上圖所示,過量的焊錫不但無必要地消耗了較貴的錫,而且還增加焊接時(shí)間,降低工作速度。更為嚴(yán)重的是,過量的錫很容易造成不易察覺的短路故障。焊錫過少也不能形成牢固的結(jié)合,同樣也是不利的。特別是焊接印製板引出導(dǎo)線時(shí),焊錫用量不足,極容易造成導(dǎo)線脫掉落。
g) 焊劑用量要適中
適量的助焊劑對焊接非常有利。過量使用松香焊劑,焊接以後勢必需要擦除多餘的焊劑,並且延長了加熱時(shí)間,降低了工作效率。當(dāng)加熱時(shí)間不足時(shí),又容易形成“夾渣”的缺陷。焊接開關(guān)、接插件的時(shí)候,過量的焊劑容易流到觸點(diǎn)處,會(huì)造成接觸不良。合適的焊劑量,應(yīng)該是松香水僅能浸濕將要形成的焊點(diǎn),不會(huì)透過印製板流到元件面或插孔裡。對使用松香芯焊絲的焊接來說,基本上不需要在塗松香水。目前,印製板生產(chǎn)廠的電路板在出廠前大多進(jìn)行過松香浸濕處理,無需再加助焊劑。
h) 不要使用烙鐵頭作為運(yùn)載焊料的工具
有人習(xí)慣用烙鐵頭沾上焊錫再去焊接,結(jié)果造成焊料的氧化。因?yàn)槔予F頭的溫度一般都在300ºC左右,焊錫絲中的焊劑在高溫時(shí)容易分解失效。特別應(yīng)該指出的是,在一些陳舊的圖書中還介紹過這種方法,請讀者註意鑑別。
九、 焊點(diǎn)質(zhì)量及檢查
對焊點(diǎn)的質(zhì)量要求,應(yīng)該包括電氣接觸良好、機(jī)械結(jié)合牢固和美觀三個(gè)方面。保證焊點(diǎn)質(zhì)量最關(guān)鍵餓一點(diǎn),就是必須避免虛焊。
a) 虛焊產(chǎn)生的原因及危害
虛焊主要是由待焊金屬表面的氧化物和污垢造成的,它使焊點(diǎn)成為有接觸電阻的連接狀態(tài),導(dǎo)致電路工作不正常,出現(xiàn)時(shí)好時(shí)壞的不穩(wěn)定現(xiàn)象,噪聲增加而沒有規(guī)律性,給電路的調(diào)試、使用和維護(hù)帶來重大的隱患。此外,也有一部分虛焊點(diǎn)在電路開始工作的一段較長時(shí)間內(nèi),保持接觸尚好,因此不容易發(fā)現(xiàn)。但在溫度、濕度和振動(dòng)等環(huán)境條件的作用下,接觸表面逐步被氧化,接觸慢慢的焊點(diǎn)情況進(jìn)一步惡化,最終甚至使焊點(diǎn)脫落,電路完全不能正常工作。這一過程有時(shí)可長達(dá)一、二年。
據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)字表明,在電子整機(jī)產(chǎn)品的故障中,有將近一半是由於焊接不良引起的。然而,要從一臺(tái)有成千上萬個(gè)焊點(diǎn)的電子設(shè)備裡,找出引起故障的虛焊點(diǎn)來,實(shí)在不是一件容易的事。所以,虛焊是電路可靠性的一大隱患,必須嚴(yán)格避免。進(jìn)行手工焊接操作的時(shí)候,尤其要加以注意。
一般來說,造成虛焊的主要原因?yàn)椋汉稿a質(zhì)量差;助焊劑的還原性不良或用量不夠;被焊接處表面未預(yù)先清潔好,鍍錫不牢;烙鐵頭的溫度過高或過低,表面有氧化層;焊接時(shí)間太才長或太短,掌握得不好;焊接中焊錫尚未凝固時(shí),焊接元件鬆動(dòng)。
b) 對焊點(diǎn)的要求
1. 可靠的電氣連接
焊接是電子線路從物理上實(shí)現(xiàn)電器的主要手段。錫焊連接不是靠壓力,而是靠焊接過程形成的牢固連接的合金層達(dá)到電器連接的目的。如果焊錫僅僅是堆在銲件的表面或只有少部分形成合金層,也許在最初的測試和工作中不會(huì)發(fā)現(xiàn)焊點(diǎn)存在問題,但隨著條件的改變和時(shí)間的推移,接觸層氧化,脫離出現(xiàn)了,電路產(chǎn)生時(shí)通時(shí)斷或者乾脆不工作,而這時(shí)觀察焊點(diǎn)外表,依然連接如初,這是電子儀器使用中最頭疼的問題,也是產(chǎn)品製造中必須十分重視的問題。
2. 足夠的機(jī)械強(qiáng)度
焊接不僅起到電氣連接的作用,同時(shí)也是固定元器件,保證機(jī)械連接的手段。這就有個(gè)機(jī)械強(qiáng)度的問題。作為錫焊材料的鉛錫合金,本身強(qiáng)度是比較低的,常用鉛錫焊料抗拉強(qiáng)度約為3~4.7KG/CM,只有普通鋼材的10%。要想增加強(qiáng)度,就要有足夠的連接面積。如果是虛焊點(diǎn),焊料僅僅堆在焊盤上,自然就談不到強(qiáng)度了。
常見的缺陷是焊錫未流滿焊點(diǎn)或焊錫量過少而造成強(qiáng)度較低;還可能因焊接時(shí)焊料尚未凝固,就使銲件振動(dòng)而引起的焊點(diǎn)結(jié)晶粗大(像豆腐渣狀)或有裂紋,從而影響機(jī)械強(qiáng)度。
3. 光潔整齊的外觀
良好的焊點(diǎn)要求焊料用量恰到好處,外表有金屬光澤,沒有拉尖、橋接等現(xiàn)象,並且不傷及導(dǎo)線的絕緣層及相鄰元件。良好的外表是焊接質(zhì)量的反映,注意:表面有金屬光澤是焊接溫度合適、生成合金層的標(biāo)誌,這是不僅僅是外表美觀的要求。
典型的焊點(diǎn)的外觀要求是:
1) 形狀為近似圓錐而表面微凹呈慢坡狀(以焊接導(dǎo)線為中心,對稱成裙形拉開)。虛焊點(diǎn) 表面往往呈凸形,可以鑑別出來。
2) 焊料的連接面呈半弓形凹面,焊料與銲件交界處平滑,接觸角盡可能小。
3) 表面有光澤且平滑。
4) 無裂紋、針孔、夾渣。
焊點(diǎn)的外觀檢查,除用目測(或借助放大鏡,顯微鏡觀測)焊點(diǎn)是否合乎上述標(biāo)準(zhǔn)以外,還對整塊印製電板進(jìn)行以下幾個(gè)方面焊接質(zhì)量的檢查:漏焊;焊料拉尖;焊料引起導(dǎo)線間短路(即所謂“橋接”);導(dǎo)線及元器件絕緣的損傷;焊料飛濺。
檢查時(shí),除目測外還要用指觸、鑷子撥動(dòng)、拉線等辦法檢查有無導(dǎo)線斷線、焊盤剝離等缺陷。
c) 通電檢查
在外觀檢查結(jié)束以後認(rèn)為
d) 常見焊點(diǎn)缺陷及分析
造成焊接缺陷的原因很多,在材料(焊料與焊劑)與工具(烙鐵、夾具)一定的情況下,採用什麼樣的方式方法以及操作者是否有責(zé)任心,就是決定性的因素了。在接線端子上焊接導(dǎo)線時(shí)常見的缺陷如下圖所示,供檢查焊點(diǎn)時(shí)參考。下表列出了各種焊點(diǎn)缺陷的外觀、特點(diǎn)及危害,並分析了產(chǎn)生原因。
常見焊點(diǎn)缺陷及分析
焊點(diǎn)缺陷
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外觀特點(diǎn)
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危害
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原因分析
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虛焊 |
焊錫與元器件引線或與銅箔之間有明顯黑色界線,焊錫向界線凹陷
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不能正常工作
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1.元器件引線未清潔好,未鍍好錫被氧化
2.印製板未清潔好,噴塗的助焊劑質(zhì)量不好
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焊料堆積 |
焊點(diǎn)結(jié)構(gòu)鬆散白色、
無光澤
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機(jī)械強(qiáng)度不足,可能虛焊
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1. 焊料質(zhì)量不好
2. 焊接溫度不夠
3. 焊錫未凝固時(shí),元器件引鬆動(dòng)
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焊料過多 |
焊料面呈凸形
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浪費(fèi)焊料,且可能包藏缺陷
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焊絲撤離過遲
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焊料過少 |
焊接面積小於焊盤的80%,焊料未形成平滑的過度面
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機(jī)械強(qiáng)度不足
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1. 焊錫流動(dòng)性差或焊絲撤離過早
2. 助焊劑不足
3. 焊接時(shí)間太短
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松香焊 |
焊縫中夾有鬆香渣
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強(qiáng)度不足,導(dǎo)通不良,有可能時(shí)通時(shí)斷
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1. 焊劑過多或已失效
2. 焊接時(shí)間不足,加熱不足
3. 表面氧化膜未去處
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過熱 |
焊點(diǎn)發(fā)白,無金屬光澤,表面較粗糙
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焊盤容易剝落,強(qiáng)度降低
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烙鐵功率過大,加熱時(shí)間過長
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冷焊 |
表面呈豆腐渣狀顆粒,有時(shí)可能有裂紋
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強(qiáng)度低,導(dǎo)電性不好
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焊料未凝固前銲件抖動(dòng)
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浸潤不良 |
焊料與銲件交界面接觸過大,不平滑
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強(qiáng)度低,不通或時(shí)通時(shí)斷
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1. 銲件清理不干淨(jìng)
2. 助焊劑不足或質(zhì)量差
3. 銲件未充分加熱
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不對稱 |
焊錫未流滿焊盤
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強(qiáng)度不足
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1. 焊料流動(dòng)性好
2. 助焊劑不足或質(zhì)量差
3. 加熱不足
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松動(dòng) |
導(dǎo)線或元器件引線可移動(dòng)
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導(dǎo)通不良或不導(dǎo)通
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1.焊錫未凝固前引線移動(dòng)造成空隙
2.引線未處理(浸潤差或不浸潤)
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拉尖 |
出現(xiàn)尖端
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外觀不佳,易造成橋接現(xiàn)象
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1. 助焊劑過少,而加熱時(shí)間過長
2.烙鐵撤離角度不當(dāng)
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橋接 |
相鄰導(dǎo)線連接
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電氣短路
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1. 焊錫過多
2. 烙鐵撤離方向不當(dāng)
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針孔 |
目測或低倍放大鏡可見有孔
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強(qiáng)度不足,焊點(diǎn)容易腐蝕
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引線可與焊盤孔的間隙過大
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氣泡
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引線根部有噴火式焊料隆起,內(nèi)部有空洞 |
暫時(shí)導(dǎo)通,但長時(shí)間容易引起導(dǎo)通不良
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1. 引線與焊盤孔間隙大
2. 引線浸潤性不良
3. 雙面板堵通孔焊接時(shí)間長,孔內(nèi)空氣膨脹
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剝離 |
焊點(diǎn)從銅箔上剝落(不是銅箔與印制板剝離)
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斷路 |
焊盤上金屬鍍層不良
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