电子产品对锡焊技术有何要求

电子锡焊技术　　锡焊技术要点　　作为一种操作技术，手工锡焊主要是通过实际训练才能掌握，但是遵循基本的原则，学习前人积累的经验，运用正确的方法，可以事半功倍地掌握操作技术。以下各点对学习焊接技术是必不可少地。　　一．锡焊基本条件　　1． 焊件可焊性　　不是所有的材料都可以用锡焊实现连接的，只有一部分金属有较好可焊性（严格的说应该是可以锡焊的性质），才能用锡焊连接。一般铜及其合金，金，银，锌，镍等具有较好可焊性，而铝，不锈钢，铸铁等可焊性很差，一　　般需采用特殊焊剂及方法才能锡焊。　　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，特别是某些杂质含量，例如锌，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。再高明的厨师也无法用劣质的原料加工出美味佳肴，这个道理是显而易见的。　　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，当采用焊接工艺不同时也往往要用不同的焊剂，例如手工烙铁焊接和浸焊，焊后清洗与不清洗就需采用不同的焊剂。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装配要求。还要指出的是焊剂的量也是必须注意的，过多，过少都不利于锡焊。　　4． 焊点设计合理　　合理的焊点几何形状，对保证锡焊的质量至关重要，如图一(a)所示的接点由于铅锡料强度有限,很难保证焊点足够的强度,而图一(b)的接头设计则有很大改善。图二表示印制板上通孔安装元件引线与孔尺寸不同时对焊接质量的影响。　　二．手工锡焊要点　　以下几个要点是由锡焊机理引出并被实际经验证明具有普遍适用性。　　1． 掌握好加热时间　　锡焊时可以采用不同的加热速度，例如烙铁头形状不良，用小烙铁焊大焊件时我们不得不延长时间以满足锡料温度的要求。在大多数情况下延长加热时间对电子产品装配都是有害的， 这是因为　　（1） 焊点的结合层由于长时间加热而超过合适的厚度引起焊点性能劣化。　　（2） 印制板，塑料等材料受热过多会变形变质。　　（3） 元器件受热后性能变化甚至失效。　　（4） 焊点表面由于焊剂挥发，失去保护而氧化。　　结论：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　　如果为了缩短加热时间而采用高温烙铁焊校焊点，则会带来另一方面的问题：焊锡丝中的焊剂没有足够的时间　　在被焊面上漫流而过早挥发失效；焊料熔化速度过快影响焊剂作用的发挥；由于温度过高虽加热时间短也造成过热现象。　　结论：保持烙铁头在合理的温度范围。一般经验是烙铁头温度比焊料熔化温度高50℃较为适宜。　　理想的状态是较低的温度下缩短加热时间，尽管这是矛盾的，但在实际操作中我们可以通过操作手法获得令人满意的解决方法。　　3． 用烙铁头对焊点施力是有害的　　烙铁头把热量传给焊点主要靠增加接触面积，用烙铁对焊点加力对加热是徒劳的。很多情况下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原件失效。　　三．锡焊操作要领　　1． 焊件表面处理　　手工烙铁焊接中遇到的焊件是各种各样的电子零件和导线，除非在规模生产条件下使用“保险期”内的电子元件，一般情况下遇到的焊件往往都需要进行表面清理工作，去除焊接面上的锈迹，油污，灰尘等影响焊接质量的杂质。手工操作中常用机械刮磨和酒精，**擦洗等简单易行的方法。　　2． 预焊　　预焊就是将要锡焊的元器件引线或导电的焊接部位预先用焊锡润湿，一般也称为镀锡，上锡，搪锡等。称预焊是准确的，因为其过程合机理都是锡焊的全过程——焊料润湿焊件表面，靠金属的扩散形成结合层后而使焊件表面“镀”上一层焊锡。　　预焊并非锡焊不可缺少的操作，但对手工烙铁焊接特别是维修，调试，研制工作几乎可以说是必不可少的。　　3． 不要用过量的焊剂　　适量的焊剂是必不可缺的，但不要认为越多越好。过量的松香不仅造成焊后焊点周围需要清洗的工作量，而且延长了加热时间（松香融化，挥发需要并带走热量），降低工作效率；而当加热时间不足时又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湿将要形成的焊点，不要让松香水透过印制板流到元件面或插座孔里（如ic插座）。对使用松香芯的焊丝来说，基本不需要再涂焊剂。　　4． 保持烙铁头的清洁　　因为焊接时烙铁头长期处于高温状态，又接触焊剂等受热分解的物质，其表面很容易氧化而形成一层黑色杂质，这些杂质几乎形成隔热层，使烙铁头失去加热作用。因此要随时在烙铁架上蹭去杂质。用一块湿布或湿海绵随时擦烙铁头，也是常用的方法。　　5． 加热要靠焊锡桥　　非流水线作业中，一次焊接的焊点形状使多种多样的，我们不可能不断换烙铁头。要提高烙铁头加热的效率，需要形成热量传递的焊锡桥。所谓焊锡桥，就是靠烙铁上保留少量焊锡作为加热时烙铁头与焊件之间传热的桥梁。　　显然由于金属液的导热效率远高于空气,而使焊件很快被加热到焊接温度,如图四。应注意作为焊锡桥的锡保留量不可过多。　　6． 焊锡量要合适　　过量的焊锡不但毫无必要地消耗了较贵的锡，而且增加了焊接时间，相应降低了工作速度。更为严重的是在高密度的电路中，过量的锡很容易造成不易察觉的短路。　　但是焊锡过少不能形成牢固的结合，降低焊点强度，特别是在板上焊导线时，焊锡不足往往造成导线脱落。　　7． 焊件要牢固　　在焊锡凝固之前不要使焊件移动或振动，特别使用镊子夹住焊件时一定要等焊锡凝固再移去镊子。这是因为焊锡凝固过程是结晶过程，根据结晶理论，在结晶期间受到外力（焊件移动）会改变结晶条件，导致晶体粗大，造成所谓“冷焊”。外观现象是表面无光泽呈豆渣状；焊点内部结构疏松，容易有气隙和裂隙，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，实际操作时可以用各种适宜的方法将焊件固定，或使用可靠的夹持措施。　　8． 烙铁撤离有讲究　　烙铁处理要及时，而且撤离时的角度和方向对焊点形成有一定关系。　　撤烙铁时轻轻旋转一下，可保持焊点适当的焊料，这需要在实际操作中体会。　　焊剂　　① 助焊剂　　助焊剂一般可分为无机助焊剂、有机助焊剂和树脂助焊剂，能溶解去处金属表面的氧化物，并在焊接加热时包围金属的表面，使之和空气隔绝，防止金属在加热时氧化；可降低熔融焊锡的表面张力，有利于焊锡的湿润。　　② 阻焊剂　　限制焊料只在需要的焊点上进行焊接，把不需要焊接的印制电路板的板面部分覆盖起来，保护面板使其在焊接时受到的热冲击小，不易起泡，同时还起到防止桥接、拉尖、短路、虚焊等情况。　　使用焊剂时，必须根据被焊件的面积大小和表面状态适量施用，用量过小则影响焊接质量，用量过多，焊剂残渣将会腐蚀元件或使电路板绝缘性能变差。　　对焊接点的基本要求　　1 、焊点要有足够的机械强度，保证被焊件在受振动或冲击时不致脱落、松动。不能用过多焊料堆积，这样容易造成虚焊、焊点与焊点的短路。　　2 、焊接可靠，具有良好导电性，必须防止虚焊。虚焊是指焊料与被焊件表面没有形成合金结构。只是简单地依附在被焊金属表面上。　　3 、焊点表面要光滑、清洁，焊点表面应有良好光泽，不应有毛刺、空隙，无污垢，尤其是焊剂的有害残留物质，要选择合适的焊料与焊剂。　　手工焊接的基本操作方法　　" 焊前准备　　准备好电烙铁以及镊子、剪刀、斜口钳、尖嘴钳、焊料、焊剂等工具，将电烙铁及焊件搪锡，左手握焊料，右手握电烙铁，保持随时可焊状态。　　" 用烙铁加热备焊件。　　" 送入焊料，熔化适量焊料。　　" 移开焊料。　　" 当焊料流动覆盖焊接点，迅速移开电烙铁。　　掌握好焊接的温度和时间。在焊接时，要有足够的热量和温度。如温度过低，焊锡流动性差，很容易凝固，形成虚焊；如温度过高，将使焊锡流淌，焊点不易存锡，焊剂分解速度加快，使金属表面加速氧化，并导致印制电路板上的焊盘脱落。尤其在使用天然松香作助焊剂时，锡焊温度过高，很易氧化脱皮而产生炭化，造成虚焊。　　铝件的锡焊方法　　铝极易氧化，表面通常覆盖着一层氧化铝薄膜，即使焊接前是、刮去这层薄膜，但由于焊接时烙铁的高温，使焊接面又迅速生成一层氧化膜，使刮出的新面不与空气接触，那么就可以使锡附着在铝上了。下面介绍两种锡焊铝件的方法。　　1、先将铝件焊接面用砂纸打光，放一些松香和铁粉。用功率60w以上的烙铁，沾上足量的焊锡，放在焊接面上用力摩擦。由于铁粉的作用，把氧化层磨掉，锡就附着在铝表面上了。趁锡未凝固时，用布将焊面和烙铁上的铁粉擦去，就可以按普通方法进行焊接了。　　2、在要焊接的铝线或铝板的焊面上，涂一层**汞溶液。由于化学作用，在铝表面生成一层铝汞合金，用水冲洗后即可焊接。刚焊上去的锡是焊在铝汞合金上的，焊接强度不高。因此焊接时要用100w大烙铁，焊铁头多在焊面上停留，使汞在铝中扩散，锡能牢固地与铝基体焊在一起，加强焊接强度。　　焊锡　　焊锡　　solder　　熔点较低的焊料。主要指用锡基合金做的焊料。熔融法制锭，压力加工成材。　焊锡的种类：　　1.有铅焊锡：由锡（融点232度）和铅（熔点327度）组成的合金。其中由锡63％和铅37％组成的焊锡被称为共晶焊锡，这种焊锡的熔点是183度。　　2.无铅焊锡：为适应欧盟环保要求提出的rohs标准。焊锡由锡铜合金做成。其中铅含量为1000ppm 以下！　　按焊锡使用方式不同可分为：　　1.锡线：标准焊接作业时使用的线状焊锡被称为松香入焊锡或线状焊锡。如图⊙所示，在焊锡中加入了助焊剂。这种助焊剂是由松香和少量的活性剂组成。　　2.锡条：焊锡经过熔解-模具-成品；形成一公斤左右长方体形状。　　无锅焊锡熔点温度范围：　　sn－cu系列 sn－0.75cu 227℃　　sn－ag系列 sn－3.5ag 221℃　　sn－ag－cu系列 sn－3.5ag－0.75cu　　sn－3.0ag－0.7cu　　sn－3.0ag－0.5cu 217℃～219℃　　217℃～219℃　　217℃～219℃　　无铅焊锡及其问题　　①上锡能力差　　无铅焊锡的焊锡扩散性差，扩散面积差不多是共晶焊锡的1/3。　　②熔点高　　无铅焊锡的熔点比一般的sn-pb共晶焊锡高大约34~44度，这样电烙铁烙铁头的温度设定也要比较高。　　焊锡 熔点（℃） 焊接作业温度（℃）　　（焊锡熔点＋50℃） 烙铁头温度（℃）　　（焊接作业温度＋100℃）　　sn-pb共晶 183 233 333　　sn-0.75cu 227 277 377　　③ 烙铁头的使用寿命变短　　④ 烙铁头的氧化　　在使用无铅焊锡时，有时会造成烙铁头表面黑色化，失去上锡能力而导致焊接作业中止。　　◆烙铁头温度设定在400度的时候　　◆没有焊接作业，电烙铁通电的状态长时间的放置。　　◆烙铁头不清洗。　　等等时，氧化的情况比较容易出现。　　5．无铅焊锡使用时的注意点　　① 烙铁头的温度管理非常重要　　有温度调节的电烙铁，根据使用的焊锡,选择最合适的烙铁头温度设定非常重要。　　工作以前，用烙铁头测温计先测定烙铁头的温度很重要。　　② 使用与厂家(例白光工具)配套的正宗烙铁头　　假冒烙铁头，孔径（放入发热芯）有大有小，套管的厚度也各有差异这些都造成电烙铁的性能不能发挥，有时会造成电烙铁故障的原因。　　③ 使用热回复性等热性能好的电烙铁　　在使用无铅焊锡进行焊接作业时，由于对零件的耐热性，安全作业的考虑，烙铁头的设定温度一般希望在350度－370度以下。　　电焊理论　　电烙铁　　电烙铁分为外热式和内热式两种，外热式的一般功率都较大。　　内热式的电烙铁体积较小，而且价格便宜。一般电子制作都用20w-30w的内热式电烙铁。当然有一把50w的外热式电烙铁能够有备无患。内热式的电烙铁发热效率较高，而且更换烙铁头也较方便。　　电烙铁是用来焊锡的，为方便使用，通常做成“焊锡丝”，焊锡丝内一般都含有助焊的松香。焊锡丝使用约60%的锡和40%的铅合成，熔点较低。（bitbaby有个好习惯，就是每次做完事后都去洗手，铅可不是什么 好东西，松香倒是蛮闻得惯的。）　　松香是一种助焊剂，可以帮助焊接，拉二胡的人肯定有吧，听说也可到药店购买。松香可以直接用，也可以配置成松香溶液，就是把松香碾碎，放入小瓶中，再加入酒精搅匀。注意酒精易挥发，用完后记得把瓶盖拧紧。瓶里可以放一小块棉花，用时就用镊子夹出来涂在印刷板上或元器件上。　　注意市面上有一种焊锡膏（有称焊油），这可是一种带有腐蚀性的东西，是用在工业上的，不适合电子制作使用。还有市面上的松香水，并不是我们这里用的松香溶液。　电烙铁是捏在手里的，使用时千万注意安全。新买的电烙铁先要用万用表电阻档检查一下插头与金属外壳之间的电阻值，万用表指针应该不动。否则应该彻底检查。　　最近生产的内热式电烙铁，厂家为了节约成本，电源线都不用橡皮花线了，而是直接用塑料电线，比较不安全。强烈建议换用橡皮花线，因为它不像塑料电线那样容易被烫伤、破损，以至短路或触电！　　新的电烙铁在使用前先蘸上锡，接通电源后等一会儿烙铁头的颜色会变，证明烙铁发热了，然后用焊锡丝放在烙铁尖头上镀上锡，使烙铁不易被氧化。在使用中，应使烙铁头保持清洁，并保证烙铁的尖头上始终有焊锡。　　使用烙铁时，烙铁的温度太低则熔化不了焊锡，或者使焊点未完全熔化而形成不好看、不可靠的样子。温度太高又会使烙铁“烧死”（尽管温度很高，却不能蘸上锡）。另外也要控制好焊接的时间，电烙铁停留的时间太短，焊锡不易完全熔化，形成“虚焊”，而焊接时间太长又容易损坏元器件，或使印刷电路板的铜箔翘起。每一两秒内要焊好一个焊点，若没完成，宁愿等一会儿再焊一次。　　反复实践以下几点，你将很快成为专家。第4步对焊点的质量起决定作用。　　1．将烙铁头放置在焊盘和元件引脚处，使焊接点升温。　　2．当焊点达到适当温度时，及时将松香焊锡丝放在焊接点上熔化。　　3． 焊锡熔化后，应将烙铁头根据焊点形状稍加移动，使焊锡均匀布满焊点，并渗入被焊面的缝隙。焊锡丝熔化适量后，应迅速拿开焊锡丝。　　4. 拿开电烙铁，当焊点上焊锡已近饱满，焊剂(松香)尚未完全挥发，温度适当，焊锡最亮，流动性最强时，将烙铁头沿元件引脚方向迅速移动，快离开时，快速往回带一下，同时离开焊点，才能保证焊点光亮、圆滑、无毛刺。用偏口钳将元件过长的引脚剪掉，使元件引脚稍露出焊点即可。　　5．焊几个点后用金属丝擦擦烙铁头，使烙铁头干净、光洁。　　如果烙铁头“灰暗”，看不见亮光，热的烙铁不能蘸上锡，就是烧“死”了，这时可用洗碗用的金属丝把烙铁头擦干净，再用焊锡丝镀上锡。实在不行就拔了电源，待烙铁凉了，用锉刀或沙纸打亮烙铁头，插电，蘸锡。　　电烙铁　　电烙铁分为外热式和内热式两种。　　内热式的电烙铁体积较小，而且价格便宜。一般电子制作都用20w-30w的内热式电烙铁。当然有一把50w的外热式电烙铁能够有备无患。内热式的电烙铁发热效率较高，而且更换烙铁头也较方便。　　外热式如名字所讲，“外热”就是指“在外面发热”， 因发热电阻在电烙铁的外面而得名。它既适合于焊接大型的元部件，也适用于焊接小型的元器件。由于发热电阻丝在烙铁头的外面，有大部分的热散发到外部空间，所以加热效率低，加热速度较缓慢。一般要预热6～7分钟才能焊接。其体积较大，焊小型器件时显得不方便。但它有烙铁头使用的时间较长，功率较大的优点，有25w，30w，50w，75w，100w，150w，300w等多种规格。大功率的电烙铁通常是外热式的。　　电烙铁是用来焊锡的，为方便使用，通常做成“焊锡丝”，焊锡丝内一般都含有助焊的松香。 焊锡丝使用约60%的锡和40%的铅合成，熔点较低。　　松香是一种助焊剂，可以帮助焊接，拉二胡的人肯定有吧，听说也可到药店购买。松香可以直接用，也可以配置成松香溶液，就是把松香碾碎，放入小瓶中，再加入酒精搅匀。注意酒精易挥发，用完后 记得把瓶盖拧紧。瓶里可以放一小块棉花，用时就用镊子夹出来涂在印刷板上或元器件上。　　注意市面上有一种焊锡膏（有称焊油），这可是一种带有腐蚀性的东西，是用在工业上的，不适合电子制作使用。还有市面上的松香水，并不是我们这里用的松香溶液。　　电烙铁是捏在手里的，使用时千万注意安全。新买的电烙铁先要用万用表电阻档检查一下插头与金属外壳之间的电阻值，万用表指针应该不动。否则应该彻底检查。　　最近生产的内热式电烙铁，厂家为了节约成本，电源线都不用橡皮花线了，而是直接用塑料电线，比较不安全。强烈建议换用橡皮花线，因为它不像塑料电线那样容易被烫伤、破损，以至短路或触电。　　新的电烙铁在使用前用锉刀锉一下烙铁的尖头，接通电源后等一会儿烙铁头的颜色会变，证明烙铁发热了，然后用焊锡丝放在烙铁尖头上镀上锡，使烙铁不易被氧化。在使用中，应使烙铁头保持清洁，并保证烙铁的尖头上始终有焊锡。　　使用烙铁时，烙铁的温度太低则熔化不了焊锡，或者使焊点未完全熔化而成不好看、不可靠的样子。太高又会使烙铁“烧死”（尽管温度很高，却不能蘸上锡）。 另外也要控制好焊接的时间，电烙铁停留的时间太短，焊锡不易完全熔化、接触好，形成“虚焊”，而焊接时间太长又容易损坏元器件，或使印刷电路板的铜箔翘起。　　一般一两秒内要焊好一个焊点，若没完成，宁愿等一会儿再焊一次。焊接时电烙铁不能移动，应该先选好接触焊点的位置，再用烙铁头的搪锡面去接触焊点。　　手机维修中，经常要更换电路板上的元件，需要使用电烙铁，且对它的要求也很高。这是因为手机的元件采用表面贴装工艺，元器件体积小，集成化很高，印制电路精细，焊盘小。若电烙铁选择不当，在焊接过程中很容易造成人为故障，如虚焊、短路甚至焊坏电路板，所以要尽可能选用高档一些的电烙铁，如用恒温调温防静电电烙铁。另外，一些大器件如屏蔽罩的焊接，要采用大功率电烙铁，所以还要准备一把普通的60w以上的粗头电烙铁。 20210311