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1、第四章 焊接技术与元器件装配工艺装配、焊接是电子设备制造中极为重要的一个环节，任何一个设计精良的电子装置，没有相应的工艺保证是难以达到技术指标的。从元器件的选择、测试，直到装配成一台完整的电子设备，须经过多道工序。在专业生产中，多采用 自 动 化流水线。但在产品的研 制、设备维修中，乃至一些生产厂家，目前仍采用手工装配焊接方法。本章主要介绍手工焊接技术与装配工艺。4.1焊接基本知识4.1.1 焊接工具4.1.1.1 电烙铁的分类及分类电烙铁是手工焊接的主要工具，选择合适的电烙铁，并合理地使用它，是保证焊接质量的关键。由于用途、结构的不同，有各式各样的电烙铁。最常用的是单一焊接用的直热式电烙铁。
2、它分为内热式和外热式两种。图4.1.1为典型直热式电烙铁结构，主要由以下几部分组成:图4.1.1 典型烙铁结构示意图发热元件：发热元件是电烙铁中的能量装换部分，俗话烙铁芯子。它是将镍烙发热电阻丝缠在云母、陶瓷等耐热、绝缘材料构成的。内热式与外热式主要区别在于外热式发热元件在传热体的外部，而内热式发热元件在传媒体的内部，也就是烙铁芯在内部发热。显然，内热式能量转换效率高。因而，同样温度的电烙铁内热式体积、重量优于外热式。烙铁头：作为能量存储和传递的烙铁头，一般用紫铜制成。在使用中，因高温氧化和焊剂腐蚀会变得凹凸不平，须经常清理和修整。手柄：一般用木料或胶木制成，设计不良的手柄，温度过高会影响操作
3、。接线柱：这是发热元件同电源线的连接处。一般电烙铁有三个接线柱，其中一个是接金属外壳的，接线时应用三芯线将外壳接保护零线。用新烙铁或换烙铁芯时，应判明接地端，最简单的办法式用万用表测外壳与接线柱之间的电阻。 4.1.1.2 电烙铁的选用 电烙铁的选用，一般应根据焊接面积的大小、焊件大小与性质和导线的粗细进行选择。焊接集成电路一般选用25W的电烙铁，焊接CMOS电路一般选用20W内热式电烙铁，而且外壳要连接地线，焊接小功率半导体管和小型元件时宜选择45W一下的烙铁，焊接粗导线和大型元件时可选用75W及其以上的烙铁。 4.1.1.3 铁头的选择与修整 常用烙铁头形状如图4.1.2。图 4.1.2
4、各种常用烙铁头紫铜烙铁头经常使用一段时间后，表面会凸凹不平，而且氧化层严重，这种情况下需要修整。一般是将烙铁头拿下来，用粗细锉刀修整成自己要求的形状，然后通电，待烙铁热后，在木板上发起放些松香及一段焊锡，烙铁头沾上锡后在松香中来回摩擦，直到烙铁头修整面均匀镀上一层锡为止。（注：新烙铁头通电前，一定要先浸松香水，否则 表面会生成一种难镀锡的氧化层）。4.1.1.4 其他常用工具 尖嘴钳：头部较细，适用于夹小型金属零件或弯曲元器件引线，不宜用于敲打物体或夹持螺母。 平嘴钳：平嘴钳口平直，适用于夹弯曲器件管脚与引线。因其钳口无纹路，所以对导线拉直、整形比尖嘴钳适用。但因钳口较薄，不易夹持螺母或需施力
5、较大的部落。 斜口钳：用于剪焊后的线头，也可与尖嘴钳合用剥导线的绝缘皮。剥线钳：专用于剥有包皮的导线。使用时注意将须剥皮的导线放入合适的槽口，剥皮时不能剪断导线。平头钳（克丝钳）：其头部较平宽，适用于螺母、紧固件的装配操作。 镊子：有尖嘴镊子和园嘴镊子两种。尖嘴镊子适用于夹持较细的导线，以便于装配焊接。圆嘴镊子用于弯曲元器件引线和夹持元器件焊接等，用镊子夹持元器件焊接还起散热作用。 螺丝刀：又成起子、改锥。有“一“字式和“+”字式两种，专用于拧螺钉。 4.1.2 焊料和焊剂 4.1.2.1 焊料 焊料是易熔金属，熔点应低于被焊金属。焊料熔化时，在被焊金属表面形成而与被焊金属连接到一起。对于焊料
6、，要求它有良好的流动性、附着性、一定的机械强度、良好的润湿性、宽度不大的凝固区域、熔点低、导电性好、使用方便。 常用的焊料式焊锡，焊锡是一种铅锡合金。在锡中加入铅后可获得锡与铅都不具有的优良特性。锡的熔点为232oC摄氏度 ，铅为327oC摄氏度，当铅锡比例为60：40的焊锡，其熔点只有190 oC摄氏度左右，非常便于焊接。铅锡合金的机械强度时铅锡本身的23倍，而且降低了表面张力和粘度，从而增大了流动性，提高了抗氧化能力。市面上出售的焊锡丝有两种：一种是把焊锡做成管状，管内填有松香，称松香芯焊锡丝，使用这种焊锡丝时，可以不加助焊剂；另一种是无松香的焊锡丝，焊接时要加助焊剂。4.1.2.2 焊剂
7、由于电子设备的金属表面同空气接触后都会生成一种氧化膜，温度越高，氧化越厉害。这种氧化膜阻止液态焊锡对金属的侵蚀作用。而助焊剂就是用于清除氧化膜，防止氧化，增加焊锡流动性，保证焊锡侵蚀作用，使焊点美观的一种化学剂。对焊剂的要求：熔点应低于焊料，表面张力、粘度、比重应小于焊料，残渣容易清除，不能腐蚀母板，不产生有害气体和臭味。通常使用的焊剂有松香和松香酒精溶液。后者是用一份松香粉末和三份酒精（无水乙醇）配制而成，焊接效果比前者好。令一种焊剂式焊油膏，在电子电路的焊接中，一般不用它，因为它是酸性的焊剂，对金属有腐蚀作用。若确实需要，焊接后应立即将焊点附近清洗干净。4.2元件焊接前的准备4.2.1 元
8、器件引线加工成型元器件在印制板上的排列和安装方式有两种：一种是立式，另一种是卧式。元器件引线的形状应根据焊盘孔的距离和装配上的不同而加工成型。加工时，注意不要将引线齐根折弯，并用工具保护好引线的根部，以免损坏元器件。表4.2.1列出了常用的几种引线成型尺寸要求。表4.2.1 元器件啊引线成型尺寸（mm）成型后的元器件，在焊接时尽量保持其排列整齐，同类元件要保持高度一致。各元器件的符号标志向上（卧式）或向外（立式），以便于检查。4.2.2 镀锡元器件的引线一般都镀有一层薄的锡料，但时间一长，引线表面产生一层氧化膜，影响焊接。所以，除少数有良好银、金镀层的引线外，大部分元器件在焊接前都要重新镀锡。
9、镀锡，实际就是液态焊锡对被焊金属表面的润浸，形成一层既不同于被焊金属又不同于焊接的结合层。这一结合层将焊接锡同待焊金属这两种性能、成分都不相同的材料牢固连接起来。而实际的焊接工作只不过是用焊锡润浸待焊接零件的结合处，熔化焊锡并重新凝结的过程。镀锡要点：（1）净化金属表面：焊剂的作用主要是加热时破坏金属表面的氧化层，而对锈迹、油迹等杂质并不起作用。各元器件、焊片、导线等都可能在加工、存储的过程中带有不同的污物，轻者用酒精或丙酮擦洗，严重的要用刀刮或砂纸打磨直到露出光亮金属后再蘸上松香水，镀上锡。多股导线镀锡前要用剥线钳或其他方法去掉绝缘皮（不要将导线剥伤或造成断股），再将剥好的导线拧在一起后镀锡
10、。镀锡时不要把焊锡浸入到绝缘皮中，最好在绝缘皮前留13mm间隔使之没有锡，以利于穿套管。（2）加热温度要足够 ：要使 焊锡润浸良好，被焊金属表面温度应接近熔化时的焊锡温度，才能形成良好的结合层。因此应根据焊件大小供给它足够的热量。但考虑到原器件承受温度不能太高，因此必须掌握恰到好处的加热时间。（3）要使用有效的焊剂：松香是广泛应用的焊剂，但松香经反复加热后就会失效，发黑的松香实际已不起什么作用，应及时更换。4.3 手工烙铁焊接技术4.3.1焊接操作姿势焊剂加热发出的化学物质对人体是有害的，如果操作时鼻子距离烙铁头太近，则很容易将有害气体吸入，一般烙铁离开鼻子的距离应至少不少于20cm，通常以3
11、0cm为宜。电烙铁拿法通常有三种，如图4.3.1所示。图 4.3.1 电烙铁拿法反握法动作稳定，长时间操作不易疲劳，适于大功率烙铁的操作。正握法适于中等功率或带弯头电烙铁的操作。一般在操作台焊印制板等焊件时，多采用握笔法。焊接丝一般有两种拿法，如图4.3.2所示。图 4.3.2 焊锡丝拿法由于焊接成分中铅占一定比例，众所周知铅是对人体有害的重金属，因此操作时应戴上手套或操作后洗手，避免食入。电烙铁用后一定要稳妥放于烙铁架上，并注意导线等物不要碰烙铁。4.3.2焊接操作的基本步骤（1）准给施焊：左手拿焊丝，右手握烙铁（烙铁头应保持干净，并吃上锡），处于随时可施焊状态，如图所示。（2）加热焊件：应
12、注意加热整个焊件整体，例如，图中导线与接线柱要均匀受热，如图4.3.3所示。图 4.3.3 焊锡五步操作法（3）送入焊丝：加热焊件达到一定温度后，焊丝从烙铁对面接触焊件（而不是烙铁），如图所示。（4）移开焊丝：当焊丝融化一定量后，立即移开焊丝，如图示。（5）移开烙铁：焊锡浸润焊盘或焊件的施焊部位后，移开烙铁，如图所示。对于热容量小的焊件，上述整个过程不过24s，各部时间的控制，时序的准确掌握，动作的协调熟练都应该通过实践用心体会解决问题。4.3.3焊接操作手法（1）保持烙铁头的清洁：因为焊接时烙铁头长期处于高温状态，又接触焊剂等杂质，其表面很容易氧化并沾上一层黑色杂质，这些杂志几乎形成隔热层，
13、使烙铁头失去加热作用。因此要随时在烙铁架上蹭去杂质。（2）采用正确的加热方法：要靠增加接触面积加快传热，而不要用烙铁对焊件加力，即应该根据焊件形状选用不同的烙铁头，或自己修正烙铁头，让烙铁头与焊件形成面接触而不是点或线接触。为了提高烙铁头的加热效率，烙铁头上应保留少量焊锡作为加热烙铁头与焊件之间传热的桥梁。同时还要注意，加热时应让焊件上焊锡浸润的各部分均匀受热，而不是仅加热焊件的一部分，正确的加热方法如图所示。图 4.3.4 正确的加热方法（3）在焊件凝固之前不要使焊件移动或振动：用镊子夹住焊件时，一定要等焊锡凝固后再移去镊子。这是因为焊锡凝固过程是结晶过程，在结晶期间受外力会改变结晶条件，形
14、成大粒结晶，焊锡迅速凝固，造成所谓的“冷焊”。外观现象是表面光泽呈豆渣状。焊点内部结构疏松，造成焊点强度降低，导电性能差。因此，在焊锡凝固前，一定要保持焊件静止。（4）焊锡量要合适：过量的焊锡不但毫无必要的消耗了较贵的锡，而且增加焊接时间，相应降低了工作速度。更为严重的是在高密度的电路中，过量的焊锡很容易早曾不易觉察的短路。但是焊锡过少不能形成牢固的结合，同样也是不允许的，特别是在板上焊导线时，焊锡不足往往造成导线脱落，如图所示。图 4.3.5 焊锡量的掌握（5）不要用过量的焊剂：适量的焊剂是非常有用的名单不要认为越多越好。过量的松香不仅造成焊后焊点周围需要擦的工作量，而且延长了工作时间（松香
15、融化、挥发需要并带走热量），降低了工作效率，而当时加热时间不足时，有容易夹杂到焊锡中形成“夹渣”缺陷。对开关元件的焊接，过量的焊剂容易流到触点处，从而造成接触不良。合适的焊剂量应该是松香水仅能浸润到将要形成的焊点，不要让松香水透过印制板流到元件面或插座孔里。（6）不要用烙铁头作为运载焊料的工具：有人习惯用寒铁头蘸上焊锡去焊接，这样很容易造成焊料的氧化，焊剂的挥发，因为烙铁头温度一般都在300C左右，焊锡丝中的焊剂在高温下容易分解挥发。在调试维修中，不得已用烙铁蘸锡焊接时，动作要迅速敏捷，防止氧化造成劣质焊点。4.4 电子线路手工焊接工艺4.4.1 印制电路板的焊接印制电路板在焊接之前要仔细检查，看其有无断路、短路、孔金属化不良以及是否涂有助焊剂或阻焊剂等。焊接前，将印制板上所有的元器件作整形、镀锡。焊接时，一般工序应焊较低的元件，后焊较高的和要求比较高的元件等。次序是：电阻 电容 二极管三极管其他元件等；先焊电路板当中的元件，后焊边上的元件。为保证焊好后的印刷电路板比较整齐，并占用最小的空间位置，印刷板上所有的元器件都要排列整齐，高度不超过最高元件高度，同类元件要保持高度一致。焊接结束后，需检查有无漏焊、虚焊现象。检查时，可用镊子将每个元器件管脚轻轻提一提，看是否摇动，若发现摇动，应重新焊好。4.4.2 集成电路的焊
