現在電子元器件的封裝更新換代越來越快,電路板上的元件越來越少,越來越密,管腳越來越細,電路板越來越小。而且電路板上大量使用表面貼裝元件,倒裝芯片等元件,這無一例外的說明了電子工業已朝向小型化、微型化方面發展,手工焊接難度也隨之增加,在焊接當中稍有不慎就會損傷元器件,或引起焊接不良,所以工作人員必須對焊接原理,焊接過程,焊接方法,焊接質量的評定,及電子基礎有一定的了解。
電烙鐵是焊接中最常用的工具,作用是把電能轉換成熱能對焊接點部位進行加熱焊接是否成功很大一部分是看對它的操控怎么樣了。一般來說,電烙鐵的功率越大,熱量越大,烙鐵頭的溫度也越高。像我們對硬件改造選用20W的內熱式(30-40W外熱式)電烙鐵足夠了,使用功率過大容易燒壞元件,一般二極管、三極管結點溫度超過200℃就會損壞。一般最恰當的必須在1.5~4s內完成一個元件的焊接。
現在常用的電烙鐵有外熱式和內熱式兩種,外熱式電烙鐵熱效率高,加熱速度快。內熱式電烙鐵功率較高,使用方法相同,但據筆者經驗發現在市場上內熱式電烙鐵的配件較多(主要是不同種類,不同價格的內熱式烙鐵頭在市場采購容易),所以建議使用內熱式電烙鐵。在許多文獻中都有闡述,如果電烙鐵尖被氧化后,要用小刀等刮除前端氧化層。筆者認為現在市場上普通價格的烙鐵尖(外層有電鍍層)都有防氧化層,在使用時不能刮,否則影響使用壽命,如果烙鐵尖上有氧化層,要用濕透的吸錫海綿擦拭干凈,后馬上鍍錫防止再次氧化。
助焊劑能使焊錫和元件更好的焊接到一起,一般采用得最多的是松香和酒精的混合物�，F在使用的焊錫絲中,有一部分焊錫絲中心是空芯的內有助焊劑,使用這種焊絲作業時不用再另外使用助焊劑了,但如果是要焊接或修理的電路板焊點管腳表面已經變烏氧化,最好使用少量的助焊劑來加強焊接質量。
另外還有一些必不可少輔助工具,烙鐵架,吸錫器,鑷子,偏口鉗,毛刷等,烙鐵架應該是在其底座部分有一個或二個槽(用于放吸錫海綿)的專用架子,而并不是隨便的架子,這樣可以隨時擦拭烙鐵尖,方便使用。吸焊器可以幫你把電路板上多余的焊錫處理掉。
現在的電路板上主要有兩大類元器件,一類是直插式引腳式元件,另一類是貼片類元件。以下就按這兩大類,元件來具體的說一說每類元件的焊接方法。
1.直插引腳式元件焊接方法:
1.1烙鐵頭與兩個被焊件的接觸方式。
接觸位置:烙鐵頭應同時接觸到相互連接的2個被焊接件(如焊腳與焊盤),烙鐵一般傾斜30-45度,應避免只與其中一個被焊接件接觸。當兩個被焊接元件受熱面積相差懸殊時,應適當調整烙鐵傾斜角度,使烙鐵與焊接面積大的被焊接元件傾斜角減小,使焊接面積較大的被焊件與烙鐵的接觸面積增大,熱傳導能力加強。如LCD拉焊時傾斜角在30度左右,焊麥克風、馬達、喇叭等傾斜角可在40度左右。兩個被焊件能在相同的時間里達到相同的溫度,被視為加熱理想狀態。
接觸壓力:烙鐵頭與被焊件接觸時應略施壓力,熱傳導強弱與施加壓力大小成正比,但以對被焊件表面不造成損傷為原則。
1.2焊錫絲的供給方法
焊錫絲的供給應掌握3個要領,既供給時間,位置和數量。
供給時間:原則上是被焊件升溫達到焊料的熔化溫度是立即送上焊錫絲。
供給位置:應是在烙鐵與被焊件之間并盡量靠近焊盤。
供給數量:應看被焊件與焊盤的大小,焊錫蓋住焊盤后焊錫高于焊盤直徑的1/3既可,焊點應呈圓錐形。
1.3焊接時間及溫度設置
1.3.1溫度由實際使用決定,以焊接一個錫點1-4秒最為合適,最大不超過8秒,平時觀察烙鐵頭,當其發紫時候,溫度設置過高。
1.3.2一般直插電子料,將烙鐵頭的實際溫度設置為(350~370度);表面貼裝物料(SMT),將烙鐵頭的實際溫度設置為(330~350度),一般為焊錫熔點加上100度。
1.3.3特殊物料,需要特別設置烙鐵溫度。LCD連接器等要用含銀錫線,溫度一般在290度到310度之間。
1.3.4焊接大的元件腳,溫度不要超過380度,但可以增大烙鐵功率。
1.4焊接注意事項
1.4.1焊接前應觀察各個焊點(銅皮)是否光潔、氧化等,如果有雜物要用毛刷清理干凈在進行焊接,如有氧化現象要加適量的助焊劑,以增加焊接強度。
1.4.2在焊接物品時,要看準焊接點,以免線路焊接不良引起的短路。
1.4.3如果需要焊接的元件是塑殼等不耐熱封裝,可以在元件本體上涂無水酒精后進行焊接,以防止熱損傷。
1.4.4在焊接后要認真檢查元件焊接狀態,周圍焊點是否有殘錫,錫珠、錫渣。
2.貼片式元件焊接方法:
2.1在焊接之前先在焊盤上涂上助焊劑,用烙鐵處理一遍,以免焊盤鍍錫不良或被氧化,造成不好焊,芯片則一般不需處理。
2.2用鑷子小心地將QFP芯片放到PCB板上,注意不要損壞引腳。使其與焊盤對齊,要保證芯片的放置方向正確。把烙鐵的溫度調到300多攝氏度,將烙鐵頭尖 沾上少量的焊錫,用工具向下按住已對準位置的芯片,在兩個對角位置的引腳上加少量的焊錫,仍然向下按住芯片,焊接兩個對角位置上的引腳,使芯片固定而不能移動。在焊完對角后重新檢查芯片的位置是否對準。如有必要可進行調整或拆除并重新在PCB板上對準位置。
2.3開始焊接所有的引腳時,應在烙鐵尖上加上焊錫,將所有的引腳涂上焊錫使引腳保持濕潤。用烙鐵尖接觸芯片每個引腳的末端,直到看見焊錫流入引腳。在焊接時要保持烙鐵尖與被焊引腳并行,防止因焊錫過量發生搭接。
2.4焊完所有的引腳后,用助焊劑浸濕所有引腳以便清洗焊錫。在需要的地方吸掉多余的焊錫,以消除任何可能的短路和搭接。最后用鑷子檢查是否有虛焊,檢查完成后,從電路板上清除助焊劑,將硬毛刷浸上酒精沿引腳方向仔細擦拭,直到焊劑消失為止。
2.5貼片阻容元件則相對容易焊一些,可以先在一個焊點上點上錫,然后放上元件的一頭,用鑷子夾住元件,焊上一頭之后,再看看是否放正了;如果已放正,就再焊上另外一頭。如果管腳很細在第2步時可以先對芯片管腳加錫,然后用鑷子夾好芯,在桌邊輕磕,墩除多余焊錫,第3步電烙鐵不用上錫,用烙鐵直接焊接。當我們完成一塊電路板的焊接工作后,就要對電路板上的焊點質量的檢查,修理,補焊。符合下面標準的焊點我們認為是合格的焊點:
(1)焊點成內弧形(圓錐形)。
(2)焊點整體要圓滿、光滑、無針孔、無松香漬。
(3)如果有引線,引腳,它們的露出引腳長度要在1-1.2MM之間。
(4)零件腳外形可見錫的流散性好。
(5)焊錫將整個上錫位置及零件腳包圍。
不符合上面標準的焊點我們認為是不合格的焊點,需要進行二次修理。
(1)虛焊:看似焊住其實沒有焊住,主要原因是焊盤和引腳臟,助焊劑不足或加熱時間不夠。
(2)短路:有腳零件在腳與腳之間被多余的焊錫所連接短路,亦包括殘余錫渣使腳與腳短路。
(3)偏位:由于器件在焊前定位不準,或在焊接時造成失誤導致引腳不在規定的焊盤區域內。
(4)少錫:少錫是指錫點太薄,不能將零件銅皮充分覆蓋,影響連接固定作用。
(5)多錫:零件腳完全被錫覆蓋,即形成外弧形,使零件外形及焊盤位不能見到,不能確定零件及焊盤是否上錫良好.。
(6)錫球、錫渣:PCB板表面附著多余的焊錫球、錫渣,會導致細小管腳短路。
最后在說一下焊接操作的坐姿,由于助焊劑加熱揮發出的化學物質對人體是有一定的危害,如果操作時鼻子距離烙鐵頭太近,則很容易將有害氣體吸入體內。一般烙鐵離開鼻子的距離應至少不小于30cm,通常以40cm時為宜。
參考文獻:
[1] 張立毅,王華奎.電子工藝學教程. 北京大學出版社 2006年8月第一版.
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