2.2.2　常用焊接工藝

1．焊接的概念

焊接在電子電器的裝配與維修過程中必不可少。焊接工藝質(zhì)量的好壞對電路、整機(jī)的性能指標(biāo)和可靠性有很大的影響。因此，電工或電子技術(shù)人員必須能熟練地進(jìn)行焊接操作，正確地掌握焊接要領(lǐng)，才能在電器裝修中提高效率，保證工作質(zhì)量。

焊接　就是利用加熱或其他方法，使焊料與被焊接金屬原子之間互相吸引，互相滲透，依靠原子之間的內(nèi)聚力使兩種金屬永久地牢固結(jié)合。焊接通常分為熔焊、釬焊及接觸焊三種。

釬焊　在電子電器設(shè)備的裝修中，主要采用釬焊，就是在固體待焊材料之間，熔入比待焊材料金屬熔點低的焊料，使焊料進(jìn)入待焊材料之中，并發(fā)生化學(xué)變化，從而使待焊材料勺焊實現(xiàn)永久連接。在釬焊中起連接作用的金屬材料叫做釬料，即焊料。焊料的熔點應(yīng)低于被焊接金屬的熔點。

錫釬焊　在電工電子行業(yè)中，應(yīng)用最廣泛的是錫釬焊（簡稱錫焊），就是采用錫鉛焊料進(jìn)行焊接。錫焊是釬焊的一種，是—種軟釬焊（焊接溫度低于450℃）。

2．電烙鐵

電烙鐵是用于手工焊接的基本工具，種類很多。按加熱方式分為直熱式、感熱式、氣體燃燒式等；按功率分為20W、30W…300W等；按功能分為單用式、兩用式、調(diào)溫式等。最常用的是單一焊接用的直熱式電烙鐵，它又分為外熱式和內(nèi)熱式兩種。直熱式電烙鐵主要由發(fā)熱元件、烙鐵頭、手柄、接線柱四部分構(gòu)成。如圖2-48所示為直熱式電烙鐵的結(jié)構(gòu)。

圖2-48　典型直熱式電烙鐵的結(jié)構(gòu)

發(fā)熱元件的作用是將電能轉(zhuǎn)換成熱能。烙鐵頭是電烙鐵的儲熱部分，通常采用密度較大和比熱較大的銅或銅合金做成。手柄一般采用木材、膠木或耐高溫塑料加工而成。接線柱是發(fā)熱元件同電源線的連接處。注意，一般烙鐵有三個接線柱，其中一個是接金屬外殼的，接線時用三芯線將外殼接保護(hù)零線，在使用新烙鐵或換烙鐵心時，應(yīng)判明接地端，最簡單辦法是用萬用表測外殼與接線柱之間的電阻。

電烙鐵的選用：根據(jù)不同的施焊對象選擇不同的烙鐵。對于集成電路，選用烙鐵頭溫度300～400℃，20W內(nèi)熱式、恒溫式、儲能式電烙鐵為宜；對于一般印制電路板，選用烙鐵頭溫度300～400℃，20W內(nèi)熱式，30W外熱式，恒溫式電烙鐵為宜；對于電位計、焊片、大電解電容、功率管等，選用烙鐵頭溫度350～450℃，35～50W內(nèi)熱式、恒溫式，50～75W外熱式電烙鐵為宜。

電烙鐵的拆裝與故障處理（以20W內(nèi)熱式電烙鐵為例）：

電烙鐵的拆裝　拆卸時先擰松手柄上用于頂緊導(dǎo)線的制動螺釘，旋下手柄，再從接線樁上取下電源線和電烙鐵芯引線，拔出烙鐵芯和拔下烙鐵頭。安裝順序與拆卸剛好相反，但要注意在旋緊手柄時，不要使電源線隨手柄扭動，以免將電源線接頭損壞而造成短路。

電烙鐵的電路故障　通常有短路和開路兩種。短路時，通電就會熔斷保險絲，很有可能是在手柄內(nèi)的接頭處和插頭中的接線處發(fā)生短路，檢查電源插頭兩插腳之間的電阻，阻值將趨于零。開路時，往往是接上電源幾分鐘后電烙鐵還不發(fā)熱。如果電源供電正常，首先檢查電烙鐵的發(fā)熱器、電源線及有關(guān)接頭部位是否有開路現(xiàn)象，檢查方法是用萬用表 R×100Ω擋測烙鐵芯兩接線樁間的電阻值，如果在 2kΩ左右，一定是電源線斷開或接頭脫焊，應(yīng)更換電源線或重新連接；如果電阻值非常大，在確保烙鐵芯引線與接線樁接觸良好情況下，一定是烙鐵芯電阻絲斷路，必須換烙鐵芯。

3．焊料與焊劑

電烙鐵釬焊的焊料是錫鉛焊料，手工電烙鐵焊接常用管狀焊錫絲，它將錫鉛合金制成管狀而內(nèi)部填充助焊劑，焊料一般含錫60%左右，內(nèi)部助焊劑是優(yōu)質(zhì)松香加一定量的活化劑，焊錫絲的直徑有0.5mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.2mm、1.5mm、2.0mm等。

焊劑有無機(jī)類、有機(jī)類和松香類，而常用的是松香類。松香的主要成分是松香酸和松脂酸酐，在被加熱熔化時，由常溫下的中性變成酸性，溶解被焊金屬上的氧化物，并懸浮在液態(tài)焊料表面，阻止焊錫繼續(xù)氧化，降低液態(tài)錫的表面張力，增強(qiáng)焊料和被焊金屬的活性，進(jìn)一步增加滲潤能力，當(dāng)冷卻后松香又恢復(fù)成固態(tài)，有較高的絕緣性，而腐蝕性小。將松香溶于酒精制成“松香液”（按松香同酒精1∶3比例配合制成），用于手工錫焊效果顯著。

4．電烙鐵釬焊

電烙鐵焊接一般要經(jīng)過三個步驟：焊接前的準(zhǔn)備（包括元器件引線和印制板表面清潔、預(yù)焊、元器件引線成型與插裝）、焊接及焊點檢驗。

（1）焊接前的準(zhǔn)備

元器件或待焊材料（元器件引線、接線柱、印制板焊盤等）的表面受到氧化和污染后，影響焊接質(zhì)量。所以要先對這些待焊材料進(jìn)行清潔，去除表面氧化層或污物，然后對其進(jìn)行預(yù)焊鍍錫處理。預(yù)焊的方法有兩種：一種是用帶有焊料的烙鐵頭去加熱涂有焊劑的待焊材料，使待焊材料焊接處表面鍍上一層焊料；另一種是在焊料槽中進(jìn)行滲錫。

對于表面涂有焊料和焊劑等保護(hù)層的印制線路板表面，可直接焊接。對于未涂焊料和焊劑的印制板可用細(xì)砂紙磨光、清潔其表面，然后清洗、烘干，再涂覆焊料或焊劑。

清潔元器件引線（焊接處）時，可用刀片刮掉（或用細(xì)砂紙擦去）引線上的氧化物和污染物。對于鍍金合金引出線，不能把鍍金層刮掉，可用粗橡皮擦去臟物。

（2）焊接

1）電烙鐵和焊料的握法

電烙鐵握法有三種：正握法、反握法、筆握法，如圖2-49所示。反握法適于大功率的電烙鐵，長時間操作不易疲勞；正握法適于中功率的電烙鐵或帶彎頭的電烙鐵；筆握法適于小功率印刷電路的焊接。

圖2-49　電烙鐵的握法

焊錫絲的拿法：先將焊錫絲拉直并裁成1/3m左右的長度，用不拿烙鐵的手握住，配合焊接的速度和焊錫絲頭部熔化的快慢適當(dāng)向前送進(jìn)。焊錫絲的拿法有兩種，如圖2-50所示。

圖2-50　焊錫絲的拿法

2）焊接步驟

對初學(xué)者而言，可采用五步法來進(jìn)行焊接，如圖2-51所示。

圖2-51　焊接五步法

①準(zhǔn)備　將加熱好的電烙鐵（烙鐵頭上熔化有焊料）和帶有助焊劑的焊料對準(zhǔn)已經(jīng)預(yù)處理好的待焊材料。

②烙鐵預(yù)熱　用電烙鐵加熱待焊接處，要掌握好烙鐵頭的角度，使焊點與烙鐵頭的接觸面積大一些且應(yīng)有一定壓力。

③熔化焊料　待焊材料加熱到一定溫度后，從烙鐵頭的對面送上焊料并熔化焊料。

④移開焊料　當(dāng)焊料熔化適量后，應(yīng)迅速移開。

⑤移開電烙鐵　在焊點已經(jīng)形成，但焊劑尚未完全揮發(fā)前，應(yīng)迅速移開電烙鐵。注意，焊接時不能將烙鐵頭在焊點上來回磨動，應(yīng)將烙鐵頭搪錫面緊貼焊點，等到焊錫全部熔化，并因表面張力收縮而使表面光滑后，迅速將烙鐵頭從斜面上方約45°角的方向移開。這時焊錫不會立即凝固，不要使被焊件移動，否則焊錫會凝成砂粒狀或造成焊接不牢固而形成虛焊。

對于焊接技術(shù)較為熟練的人或熱容量小的焊件，也可采用三步法，即將五步法第二、三步和第四、五步簡化為兩個步驟。

掌握好焊接溫度和時間很重要。對于一般焊點來說，從烙鐵預(yù)熱待焊材料到移開的總焊接時間應(yīng)在3s左右，太長會燙傷元器件及線路板，太短又不能使焊料充分熔化；對大焊點適當(dāng)延長焊接時間。

（3）使用電烙鐵焊接的注意事項：

1）必須檢查兩股電源線與保護(hù)接地線的接頭是否正確，千萬不能接錯，否則將使操作員觸電。

2）電烙鐵工作時要放在特制的烙鐵架上，以免燙壞其他物品。

3）不可用燒死（烙鐵頭因氧化不吃錫）焊接，以免燒壞焊件。

4）電烙鐵焊接時揮發(fā)的氣體對人體有害，—般電烙鐵距離鼻子不能小于20cm，通常以30cm為宜。

5）不準(zhǔn)甩動使用中的電烙鐵，以免錫珠濺出傷人。

（4）對焊點的質(zhì)量要求

焊點必須有良好的導(dǎo)電性能；有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，能承受一定的機(jī)械應(yīng)力；焊料適量，焊點上焊料過少，會影響機(jī)械強(qiáng)度，焊料過多又影響美觀且易使不同焊點間發(fā)生短路；焊接后的焊點不應(yīng)有毛刺、空隙和其他缺陷；焊接完后應(yīng)及時清出污物。

（5）印刷電路板的焊接

焊接前，先檢查印刷電路板是否有短路、斷路、焊盤不整等缺陷，是否涂有阻焊劑和助焊劑，并將所有元件按位整形。焊接時，先焊接較低的元件，后焊接較高的元件；先焊接較小的元件，后焊接較大的元件。焊接完成時，要檢查有無漏焊和虛焊，有則必須補(bǔ)焊，最后用酒精棉球清理多余的焊劑。注意，在焊接集成電路時，由于焊點密集，應(yīng)選用尖形烙鐵頭，焊接溫度以230℃左右為宜，焊接時間要短（通常不超過10s，MOS型集成電路不能超過5s），并用鑷子夾持管腳以便散熱，防止?fàn)C壞內(nèi)部電路。烙鐵頭上只需蘸少量焊錫，焊料與焊劑適量，在元器件引線與接點之間輕輕點牢即可。

（6）導(dǎo)線的焊接工藝

導(dǎo)線與導(dǎo)線之間焊接時，首先去掉一定長度的絕緣層，并除去線芯上氧化層；其次穿上合適的絕緣管；再次絞合兩個線芯，剪齊端部，用電烙鐵施焊；最后趁熱套上絕緣管，冷卻后固定在接頭處。

注意，焊接后的接頭處不能有毛刺，否則必須打磨掉毛刺，并用絕緣膠布帶包纏接頭處，以確保其絕緣強(qiáng)度。導(dǎo)線的焊接工藝過程如圖2-52所示。

圖2-52　導(dǎo)線的焊接過程

（7）拆焊操作工藝

拆焊就是在裝配與修理中，將已經(jīng)焊接的連線或元器件拆除。拆焊具有一定難度，需要用恰當(dāng)?shù)姆椒ê捅匾墓ぞ?，才不會損壞印刷電路板或電子元件。

對于一些管腳少的電子元件（如電阻、電容、三極管等），每個管腳有相對活動的可能，可直接用電烙鐵拆焊，具體方法如圖2-53所示。先將印刷電路板豎起來夾住，用電烙鐵加熱待拆元件的焊點，同時用鑷子將引腳輕輕拉出。

圖2-53　一般元件的拆焊

對于有多個引腳而且引線較硬的元器件，通常采用以下兩種辦法：

1）采用帶吸錫功能的電烙鐵或吸錫器，既能拆下元件，又能吸出焊孔內(nèi)的錫，但耗時。

2）用吸錫材料（如屏蔽線編織層、細(xì)銅絲網(wǎng)、多股銅線等）吸附被加熱熔化的錫，即將吸錫材料浸上松香水后貼在拆焊點上，用烙鐵頭加熱吸錫材料，通過吸錫材料傳熱到焊點，使焊點錫熔化，熔化后的錫被吸錫材料吸附，即可拆焊，如圖2-54所示。此種方法簡便且不傷害印刷電路板。

圖2-54　用吸錫材料拆焊