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。手工焊接的基本操作步骤有哪几步呢?焊接时的技术要点和注意事项又有哪些呢?
知识目标:
掌握手工焊接的基本操作
理解手工焊接的技术要点
职业素养目标:
养成严谨科学的工作态度
养成团队协作精神
培养创新意识及创新能力
养成严谨认真的学习态度
手工焊接时,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×10 k挡或R×1 k挡测量插头和外壳之间的电阻。如电阻大于2 ~ 3 MΩ就可以使用,否则需要检查漏电原因,并加以排除方能使用。
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,用烙铁架上的海绵垫(海绵垫需要浸水)旋转摩擦数遍,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,使用日久。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。
使用电烙铁需要掌握正确的握持方法。手持烙铁方法(图1-52)一般有“反握法”“正握法”和“握笔法”三种,前者[图1-52(a)]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,一般采用后两者[图1-52(b)、(c)]。
图1-52 手持烙铁的三种方法
使用电烙铁要配置烙铁架,一般放置在工作台右前方,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头。
焊锡丝拿法(图1-53)有两种:
图1-53 焊锡丝的两种拿法
五步法(图1-54)作为一种初学者掌握手工锡焊技术的训练方法,是卓有成效的。正确的五步法如下:
①准备施焊。一手拿好焊锡丝,一手拿好电烙铁。
②加热焊件。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,时间为1~2 s。
③熔化焊料。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,应去掉氧化层上的锡。方法是将电烙铁头在含水的海绵垫上摩擦几下,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。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1~2 s。
焊接技术要点
④移开焊锡。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2 s。
⑤移开烙铁。当焊丝移开后,最后移开电烙铁。
①焊件可焊性:一般铜及其合金、金、银、锌、镍等具有较好可焊性,而铝、不锈钢、铸铁等可焊性差,一般需采用特殊焊剂及方法才能进行焊锡。
②焊料合格:铅锡焊料成分不合规格或杂质超标都会影响焊锡质量,特别是含有某些杂质,如锌、铝、镉等,即使是0.001%的含量也会明显影响焊料润湿性和流动性,降低焊接质量。
图1-54 焊接的基本操作五步法
③焊剂合适:焊接不同的材料要选用不同的焊剂,即使是同种材料,当采用的焊接工艺不同时也往往要用不同的焊剂。对手工锡焊而言,采用松香和活性松香能满足大部分电子产品的装配要求。另外,焊剂的量也要合适,过多或过少都不利于锡焊。
④焊点设计合理:合理焊点的几何形状,对于保证锡焊的质量至关重要,如图1-55所示。图1-55(a)所示的连接点由于铅锡料强度有限,很难保证焊点有足够的强度;而图1-55(b)所示的接头设计则有很大改善。
图1-55 焊点设计合理与否示意图
(1)掌握好加热时间
在保证焊料润湿焊件的前提下时间越短越好。
(2)保持合适的温度
保持烙铁头在合适的温度范围。
一般经验是烙铁头温度比焊料熔化温度高50 ℃较为适宜。
(3)用烙铁对焊点加力加热是错误的
用烙铁对焊点加力加热会造成被焊件的损伤,例如电位器、开关、接插件的焊接点往往都是固定在塑料构件上,加力的结果容易造成元件失效。
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。
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,立式是元器件与印制板垂直,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1 mm,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。为避免损坏元器件,成形时必须注意: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;引线弯曲处离元器件本体至少3 mm,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1-56是常见的元器件插装和引线成形的方式。图1-57是元器件插装形式。
图1-56 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:
①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,就会在机械紧固时使印制板受力变形而损坏其他元器件。
②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。
③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、塑料元件、集成电路等。
图1-57 元器件插装形式
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。
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、漏焊和短路情况;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)造成接线点之间的短路等。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。
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。当需要拆焊这些零件时都比较困难,这里介绍几种常用的拆焊方法。
拆焊技术要领
1)用锡焊电烙铁拆装多脚元件
锡焊电烙铁是拆焊的专用工具,其烙铁头中间为一细管。当烙铁烫熔接点上的焊锡之后,一按烙铁上的按键,弹簧活塞弹出,细管即把焊锡吸掉,焊脚脱离印制板。如此一个脚一个脚地剥离,直到全部引脚均脱离印制板后,才可取下多脚元件。
2)用电烙铁加吸锡器拆装多脚元件
这与上述方法相似,用电烙铁和专用吸锡器也能方便地完成拆装工作。当电烙铁熔化接点上的焊锡后,迅速把熔锡吸入管内,从而使元器件和印制板分离。吸锡器也可自制,可利用较粗的注射器针头磨平、倒角后就能方便地使用。其吸锡作用是靠毛细管作用自动进行的。
3)用电烙铁和金属网带拆装多脚元件
还有一种毛细管原理吸锡的方法,就是将易吃锡的编织铜线置于待拆焊的接点上,将电烙铁放在编织铜线上面,当焊锡熔化时即被编织铜线吸收,元件脚自然脱开印制线路板。
4)用热吹风机拆装多脚元器件
方法是手握吹风机,先远距离对准元器件旋转吹风逐渐靠近,直到元器件移动为止。
焊接时常用的连接导线,如图1-58所示。
图1-58 焊接时常用的连接导线
主要包括剥绝缘层和预焊。
(1)导线同接线端子连接的三种基本形式(图1-59)
图1-59 导线同接线端子连接的基本形式
(2)导线与导线的连接(图1-60)
导线之间的连接以绕焊为主,操作步骤为去掉一定长度绝缘皮;端子上锡,选择穿上合适套管;绞合,施焊;趁热套上套管,冷却后套管固定在接头处。
(3)屏蔽线末端处理(图1-61)
屏蔽线或同轴电缆末端的连接对象不同处理方法也不同。
无论采用何种连接方式均不应使芯线承受压力。
图1-60 导线与导线的连接示例
图1-61 屏蔽线末端处理方法
环形焊件的焊接法,如图1-62所示;片状焊件的焊接法,如图1-63所示;在金属板上焊导线的方法,如图1-64所示;槽形、板形、柱形焊点焊接方法,如图1-65所示。
(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3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如下:
①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。
②烙铁头的温度过高或过低、表面有氧化层。
图1-62 环形焊件的焊接法
图1-63 片状焊件的焊接法
图1-64 在金属板上焊导线的方法
③焊接时间掌握不好,焊锡尚未凝固而摇动被焊元件。
(2)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。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、不对称情况,可以鉴别出来。
图1-65 槽形、板形、柱形焊点焊接方法
①手工焊接的基本操作步骤。
②焊接时的技术要点和注意事项。