电子工艺之电烙铁使用方法

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  现在电子元器件的封装更新换代越来越快,电路板上的元件越来越少、越来越密,管脚越来越细,电路板越来越小。而且,电路板上大量使用表面贴装元件、倒装芯片等元件。这无一例外的说明了电子工业已朝向小型化、微型化方面发展,手工焊接难度也随之增加。在焊接当中稍有不慎就会损伤元器件,或引起焊接不良。所以,工作人员必须对焊接原理、焊接过程、焊接方法、焊接质量的评定及电子基础有一定的了解。
  电烙铁是焊接中最常用的工具,作用是把电能转换成热能对焊接点部位进行加热焊接,是否成功很大一部分是看对它的操控怎么样了。一般来说,电烙铁的功率越大,热量越大,烙铁头的温度也越高。像我们对硬件改造,选用20W的内热式(30-40W外热式)电烙铁足够了。使用功率过大容易烧坏元件,一般二极管、三极管结点温度超过200℃就会损坏。一般最恰当的必须在1.5~4s内完成一个元件的焊接。
  1.电烙铁的种类
  常用的电烙铁有外热式和内热式两大类。随着焊接技术的发展,后来又研制出了恒温电烙铁和吸锡电烙铁。无论哪种电烙铁,它们的工作原理基本上是相似的。都是在接通电源后,电流使电阻丝发热,并通过传热筒加热烙铁头,达到焊接温度后即可进行工作。对电烙铁要求热量充足、温度稳定、耗电少、效率高、安全耐用、漏电流小,对元器件不应有磁场影响。
  1.1.电烙铁的选用
  从总体上考虑,电烙铁的选用应遵从下列原则:
  (1)烙铁头的形状要适应被焊物面的要求和焊点及元器件密度。烙铁头有直轴式和弯轴式两种。功率大的电烙铁,烙铁头的体积也大。常用外热式电烙铁的头部大多制成篓子式样,而且根据被焊物面要求,篓式烙铁头头部角度有45。、10。~25。等,錾口的宽度也各不相同。焊接密度较大的产品时,可用头部窄小的烙铁头。内热式电烙铁常用圆斜面烙铁头,适合于焊接印刷线路板和一般焊点。
  (2)烙铁头顶端温度应能适应焊锡的熔点。通常这个温度应比焊锡熔点高30。~80。C,而且不应包括烙铁头接触焊点时下降的温度。
  (3)电烙铁的热容量应能满足被焊件的要求。热容量太小,温度下降快,使焊锡熔化不充分,焊点强度低,表面发暗而无光泽、焊锡颗粒粗糙,甚至成虚焊。热容量过大,会导致元器件和焊锡温度过高,不仅会损坏元器件和导线绝缘层,还可能使印刷线路板铜箔起泡,焊锡流动性太大而难于控制。
  1.2.焊料与焊剂的选用
  1.2.1.焊料的选用
  电烙铁钎焊的焊料是锡铅焊料,由于其中的锡铅及其他金属所占比例不同而分为多种牌号。在焊接中应根据被焊件的不同要求选用,选用时应考虑如下因素:
  (1)焊料必须适应被焊接金属的性能,即所选焊料应能与被焊金属在一定温度和助焊剂作用下生成合金。也就是说,焊料和被焊金属材料之间应有很强的亲和性。
  (2)焊料的熔点必须与被焊金属的热性能相适应,焊料熔点过高或过低都不能保证焊接质量。焊料熔点太高,使被焊元器件、印刷板焊盘或接点无法承受。焊料熔点过低,助焊剂不能充分活化起助焊作用,被焊件的温升也达不到要求。
  (3)由焊料形成的焊点应能保证良好的导电性能和机械强度。
  在具体施焊过程中,遵照上述原则,对焊料可作如下选择:焊接电子元器件、导线、印刷线路板等均可选购市售的低温焊锡丝。
  1.2.2.焊剂的选用
  金属在空气中,特别是在加热的情况下,表面会生成一层薄氧化膜,阻碍焊锡的浸润,影响焊接点合金的形成。采用焊剂(又称助焊剂)能改善焊接性能。因为焊剂有破坏金属氧化层使氧化物漂浮在焊锡表面的作用,有利于焊锡的浸润和焊点合金的生成;它又能覆盖在焊料表面,防止焊料或金属继续氧化;它还能增强焊料和被焊金属表面的活性,进一步增加浸润能力。但若对焊剂选择不当,会直接影响焊接质量。选用焊剂除了考虑被焊金属的性能及氧化、污染情况外,还应从焊剂对焊接物面的影响,如焊剂的腐触性、导电性及对元器件损坏的可能性等方面全面考虑。
  另外,还要有一些必不可少辅助工具如烙铁架、吸锡器、镊子、偏口钳、毛刷等。烙铁架应该是在其底座部分有一个或二个槽(用于放吸锡海绵)的专用架子,而并不是随便的架子,这样可以随时擦拭烙铁尖,方便使用。吸焊器可以帮你把电路板上多余的焊锡处理掉。
  现在的电路板上主要有两大类元器件,一类是直插式引脚式元件,另一类是贴片类元件。以下就按这两大类元件来具体的说一说每类元件的焊接方法。
  2.直插引脚式元件焊接方法
  2.1烙铁头与两个被焊件的接触方式
  接触位置:烙铁头应同时接触到相互连接的2个被焊接件(如焊脚与焊盘),烙铁一般倾斜30-45度,应避免只与其中一个被焊接件接触。当两个被焊接元件受热面积相差悬殊时,应适当调整烙铁倾斜角度,使烙铁与焊接面积大的被焊接元件倾斜角减小,使焊接面积较大的被焊件与烙铁的接触面积增大,热传导能力加强。如LCD拉焊时倾斜角在30度左右,焊麦克风、马达、喇叭等倾斜角可在40度左右。两个被焊件能在相同的时间里达到相同的温度,被视为加热理想状态。
  接触压力:烙铁头与被焊件接触时应略施压力,热传导强弱与施加压力大小成正比,但以对被焊件表面不造成损伤为原则。
  2.2焊锡丝的供给方法
  焊锡丝的供给应掌握3个要领,既供给时间、位置和数量。
  供给时间:原则上是被焊件升温达到焊料的熔化温度时立即送上焊锡丝。
  供给位置:应是在烙铁与被焊件之间并尽量靠近焊盘。
  供给数量:应看被焊件与焊盘的大小,焊锡盖住焊盘后焊锡高于焊盘直径的1/3即可,焊点应呈圆锥形。
  2.3焊接时间及温度设置
  2.3.1温度由实际使用决定,以焊接一个锡点1-4秒最为合适,最大不超过8秒,平时观察烙铁头,当其发紫时候,温度设置过高。
  2.3.2一般直插电子料,将烙铁头的实际温度设置为(350~370度);表面贴装物料(SMT),将烙铁头的实际温度设置为(330~350度),一般为焊锡熔点加上100度。
  2.3.3特殊物料,需要特别设置烙铁温度。LCD连接器等要用含银锡线,温度一般在290度到310度之间。
  2.3.4焊接大的元件脚,温度不要超过380度,但可以增大烙铁功率。
  2.4焊接注意事项
  2.4.1焊接前应观察各个焊点(铜皮)是否光洁、氧化等。如果有杂物要用毛刷清理干净在进行焊接;如有氧化现象要加适量的助焊剂,以增加焊接强度。
  2.4.2在焊接物品时,要看准焊接点,以免线路焊接不良引起的短路。
  2.4.3如果需要焊接的元件是塑壳等不耐热封装,可以在元件本体上涂无水酒精后进行焊接,以防止热损伤。
  2.4.4在焊接后要认真检查元件焊接状态,周围焊点是否有残锡、锡珠、锡渣。
  3.贴片式元件焊接方法
  3.1在焊接之前先在焊盘上涂上助焊剂,用烙铁处理一遍,以免焊盘镀锡不良或被氧化,造成不好焊,芯片则一般不需处理。
  3.2用镊子小心地将QFP芯片放到PCB板上,注意不要损坏引脚。使其与焊盘对齐,要保证芯片的放置方向正确。把烙铁的温度调到300多摄氏度,将烙铁头尖 沾上少量的焊锡,用工具向下按住已对准位置的芯片,在两个对角位置的引脚上加少量的焊锡,仍然向下按住芯片,焊接两个对角位置上的引脚,使芯片固定而不能移动。在焊完对角后重新检查芯片的位置是否对准。如有必要可进行调整或拆除并重新在PCB板上对准位置。
  3.3开始焊接所有的引脚时,应在烙铁尖上加上焊锡,将所有的引脚涂上焊锡使引脚保持湿润。用烙铁尖接触芯片每个引脚的末端,直到看见焊锡流入引脚。在焊接时要保持烙铁尖与被焊引脚并行,防止因焊锡过量发生搭接。
  3.4焊完所有的引脚后,用助焊剂浸湿所有引脚以便清洗焊锡。在需要的地方吸掉多余的焊锡,以消除任何可能的短路和搭接。最后用镊子检查是否有虚焊,检查完成后,从电路板上清除助焊剂,将硬毛刷浸上酒精沿引脚方向仔细擦拭,直到焊剂消失为止。
  3.5贴片阻容元件则相对容易焊一些,可以先在一个焊点上点上锡,然后放上元件的一头,用镊子夹住元件,焊上一头之后,再看看是否放正了;如果已放正,就再焊上另外一头。如果管脚很细在第2步时可以先对芯片管脚加锡,然后用镊子夹好芯,在桌边轻磕,墩除多余焊锡。第3步电烙铁不用上锡,用烙铁直接焊接。当我们完成一块电路板的焊接工作后,就要对电路板上的焊点质量进行检查、修理、补焊。
  符合下面标准的焊点我们认为是合格的焊点:
  (1)焊点成内弧形(圆锥形)。
  (2)焊点整体要圆满、光滑,无针孔、无松香渍。
  (3)如果有引线、引脚,它们的露出引脚长度要在1-1.2MM之间。
  (4)零件脚外形可见锡的流散性好。
  (5)焊锡将整个上锡位置及零件脚包围。
  不符合上面标准的焊点我们认为是不合格的焊点,需要进行二次修理。
  (1)虚焊:看似焊住其实没有焊住,主要原因是焊盘和引脚脏,助焊剂不足或加热时间不够。
  (2)短路:有脚零件在脚与脚之间被多余的焊锡所连接短路,亦包括残余锡渣使脚与脚短路。
  (3)偏位:由于器件在焊前定位不准,或在焊接时造成失误导致引脚不在规定的焊盘区域内。
  (4)少锡:少锡是指锡点太薄,不能将零件铜皮充分覆盖,影响连接固定作用。
  (5)多锡:零件脚完全被锡覆盖,即形成外弧形,使零件外形及焊盘位不能见到,不能确定零件及焊盘是否上锡良好。
  (6)锡球、锡渣:PCB板表面附着多余的焊锡球、锡渣,会导致细小管脚短路。
  最后说一下焊接操作的坐姿。由于助焊剂加热挥发出的化学物质对人体是有一定的危害,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体内。一般烙铁离开鼻子的距离应至少不小于30cm,通常以40cm时为宜。
  (作者电话:13087854810;信箱:liuwenqiang215791@126.com)
  
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