手工焊接的基本知识.doc

手工焊接的基本知识随着电子元器件的封装更新换代加快，由原来的直插式改为了平贴式，连接排线也由FPC软板进行替代，元器件电阻电容经过了1206，0805，0603，0402后已向0201平贴式，BGA封装后已使用了蓝牙技术，这无一例外的说明了电子发展已朝向小型化、微型化发展，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，所以我们的一线手工焊接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。一、焊接原理： 锡焊是一门科学，其原理是通过加热的烙铁将固态焊锡丝加热熔化，再借助于助焊剂的作用，使其流入被焊金属之间，待冷却后形成牢固可靠的焊接点。 当焊料为锡铅合金，焊接面为铜时，焊料先对焊接表面产生润湿，伴随着润湿现象的发生，焊料逐渐向金属铜扩散，在焊料与金属铜的接触面形成附着层，使两则牢固的结合起来，所以焊锡是通过润湿、扩散和冶金结合这三个物理、化学过程来完成的。 1润湿：润湿过程是指已经熔化了的焊料借助毛细管力沿着母材金属表面细微的凹凸和结晶的间隙向四周漫流，从而在被焊母材表面形成附着层，使焊料与母材金属的原子相互接近，达到原子引力起作用的距离。 引起润湿的环境条件：被焊母材的表面必须是清洁的，不能有氧化物或污染物。 （润湿可以形象的比喻为：把水滴到荷花叶上形成水珠，就是水不能润湿荷花。把水滴到棉花上，水就渗透到棉花里面去了，就是水能润湿棉花。） 2扩散：伴随着润湿的进行，焊料与母材金属原子间的相互扩散现象开始发生。通常原子在晶格点阵中处于热振动状态，一旦温度升高。原子活动加剧，使熔化的焊料与母材中的原子相互越过接触面进入对方的晶格点阵，原子的移动速度与数量决定于加热的温度与时间。 3冶金结合：由于焊料与母材相互扩散，在两种金属之间形成了一个中间层金属化合物，要获得良好的焊点，被焊母材与焊料之间必须形成金属化合物，从而使母材达到牢固的冶金结合状态。 二、助焊剂的作用 助焊剂（FLUX）這個字来自拉丁文是“流动”（Flow in Soldering）。助焊剂主要功能为：1化学活性（Chemical Activity） 要达到一个好的焊点，被焊物必须要有一个完全无氧化层的表面，但金属一旦曝露于空气中会生成氧化层，这种氧化层无法用传统溶剂清洗，此时必须依赖助焊剂与氧化层起化学作用，当助焊剂清除氧化层之后，干净的被焊物表面，才可与焊锡结合。 助焊剂与氧化物的化学反应有几种： 1、相互化学作用形成第三种物质； 2、氧化物直接被助焊剂剥离； 3、上述两种反应并存。 松香助焊剂去除氧化层，即是第一种反应，松香主要成份为松香酸（Abietic Acid）和异构双萜酸（Isomeric diterpene acids），当助焊剂加热后与氧化铜反应，形成铜松香（Copper abiet），是呈绿色透明状物质，易溶入未反应的松香内与松香一起被清除，即使有残留，也不会腐蚀金属表面。 氧化物曝露在氢气中的反应，即是典型的第二种反应，在高温下氢与氧发生反应成水，减少氧化物，这种方式常用在半导体零件的焊接上。 几乎所有的有机酸或无机酸都有能力去除氧化物，但大部分都不能用来焊锡作业，助焊剂除了用于去除氧化物，还有其他功能，这些功能是焊锡作业时，必不可免考虑的。2热稳定性（Thermal Stability） 当助焊剂在去除氧化物的同时，必须还要形成一个保护膜，防止被焊物表面再度氧化，直到接触焊锡为止。所以助焊剂必须能承受高温，在焊锡作业的温度下不会分解或蒸发，如果分解则会形成溶剂不溶物，难以用溶剂清洗，W/W级的纯松香在280左右会分解，此应特别注意。3助焊剂在不同温度下的活性 好的助焊剂不只是要求热稳定性，在不同温度下的活性亦应考虑。助焊剂的功能即是去除氧化物，通常在某一温度下效果较佳，例如RA的助焊剂，除非温度达到某一程度，氯离子不会解析出来清理氧化物，当然此温度必须在焊锡作业的温度范围内。 当温度过高时，亦可能降低其活性，如松香在超过600（315）时，几乎无任何反应，也可以利用此一特性，将助焊剂活性纯化以防止腐蚀现象，但在应用上要特别注意受热时间与温度，以确保活性纯化。 三、焊锡丝的组成与结构 我们使用的有铅SnPb(Sn63%Pb37%)的焊锡丝和无铅SAC（96.5%Sn 3.0%Ag0.5%Cu）的焊锡丝里面是空心的，这个设计是为了存储助焊剂（松香），使在加焊锡的同时能均匀的加上助焊剂。当然就有铅锡丝来说，根据SnPb的成分比率不同有多种类型，其主要用途也不同：如下表：锡线合金成分熔点特点用途Sn63/Ph37183好焊光亮性能最佳电脑、精密仪器、仪表、电视机、微电子Sn60/Ph40183190Sn55/Ph45183203品质稳定性价比高电子屏、计算器等普通电子、家用电器Sn50/Ph50183216Sn45/Ph55183227成本较低一般焊接玩具、灯具、工艺品、铝焊等一般线路Sn40/Ph60183238Sn35/Ph65183245焊锡丝的作用：达到元件在电路上的导电要求和元件在PCB板上的固定要求。四、电烙铁的基本结构烙铁：(1)手柄、(2)发热丝、(3)烙铁头、(4)电源线、(5)恒温控制器、(6)烙铁头清洗架电烙铁的作用：用来焊接电子原件、五金线材及其它一些金属物体的工具。 五、手工焊接过程1、操作前检查（1）每天上班前3-5分钟把电烙铁插头插入规定的插座上，检查烙铁是否发热，如发觉不热，先检查插座是否插好，如插好，若还不发热，应立即向管理员汇报，不能自随意拆开烙铁，更不能用手直接接触烙铁头。（2）已经氧化凹凸不平的或带钩的烙铁头应更新的：1、可以保证良好的热传导效果；2、保证被焊接物的品质。如果换上新的烙铁嘴，受热后应将保养漆擦掉，立即加上锡保养。烙铁的清洗要在焊锡作业前实施，如果5分钟以上不使用烙铁，需关闭电源。海绵要清洗干净不干净的海绵中含有金属颗粒，或含硫的海绵都会损坏烙铁头。（3）检查吸锡海绵是否有水和清洁，若没水，请加入适量的水（适量是指把海绵按到常态的一半厚时有水渗出，具体操作为：湿度要求海绵全部湿润后，握在手掌心，五指自然合拢即可），海绵要清洗干净，不干净的海绵中含有金属颗粒，或含硫的海绵都会损坏烙铁头。（4）人体与烙铁是否可靠接地，人体是否佩带静电环。2、焊接步骤 烙铁焊接的具体操作步骤可分为五步，称为五步工程法，要获得良好的焊接质量必须严格的按步骤操作。按步骤进行焊接是获得良好焊点的关键之一。在实际生产中，最容易出现的一种违反操作步骤的做法就是烙铁头不是先与被焊件接触，而是先与焊锡丝接触，熔化的焊锡滴落在尚末预热的被焊部位，这样很容易产生焊点虚焊，所以烙铁头必须与被焊件接触，对被焊件进行预热是防止产生虚焊的重要手段。3、焊接要领（1）烙铁头与两被焊件的接触方式接触位置：烙铁头应同时接触要相互连接的2个被焊件（如焊脚与焊盘），烙铁一般倾斜45度，应避免只与其中一个被焊件接触。当两个被焊件热容量悬殊时，应适当调整烙铁倾斜角度，烙铁与焊接面的倾斜角越小，使热容量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）焊丝的供给方法焊丝的供给应掌握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是立即送上焊锡丝。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既可。（3）焊接时间及温度设置A、温度由实际使用决定，以焊接一个锡点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。B、一般直插电子料，将烙铁头的实际温度设置为（350370度）；表面贴装物料（SMC）物料，将烙铁头的实际温度设置为（330350度）C、特殊物料，需要特别设置烙铁温度。FPC，LCD连接器等要用含银锡线，温度一般在290度到310度之间。D、焊接大的元件脚，温度不要超过380度，但可以增大烙铁功率。（4）焊接注意事项A、焊接前应观察各个焊点(铜皮)是否光洁、氧化等。B、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4、操作后检查：（1）用完烙铁后应将烙铁头的余锡在海绵上擦净。（2）每天下班后必须将烙铁座上的锡珠、锡渣、灰尘等物清除干净，然后把烙铁放在烙铁架上。（3）将清理好的电烙铁放在工作台右上角。六、锡点质量的评定：1、标准的锡点：（1）锡点成内弧形；（2）锡点要圆满、光滑、无针孔、无松香渍；（3）要有线脚，而且线脚的长度要在1-1.2MM之间；（4）零件脚外形可见锡的流散性好；（5）锡将整个上锡位及零件脚包围。基本元器件：电阻电容晶体管的识别和检测方法 一电阻电阻在电路中用“R”加数字表示，如：R1表示编号为1的电阻。电阻在电路中的主要作用为分流、限流、分压、偏置等。1、参数识别：电阻的单位为欧姆（），倍率单位有：千欧（K），兆欧（M）等。换算方法是：1兆欧=1000千欧=1000000欧电阻的参数标注方法有3种，即直标法、色标法和数标法。a、数标法主要用于贴片等小体积的电路，如：472 表示 47100（即4.7K）； 104则表示100Kb、色环标注法使用最多，现举例如下：四色环电阻 五色环电阻（精密电阻）2、电阻的色标位置和倍率关系如下表所示：颜色 有效数字 倍率 允许偏差（%）银色 / x0.01 10金色 / x0.1 5黑色 0 +0 /棕色 1 x10 1红色 2 x100 2橙色 3 x1000 /黄色 4 x10000 /绿色 5 x100000 0.5蓝色 6 x1000000 0.2紫色 7 x10000000 0.1灰色 8 x100000000 /白色 9 x1000000000 /四色环四色环表示标称阻值和允许偏差，其中，前三条色环表示此电阻的标称阻值，最后一条表示它的偏差。如色环颜色依次黄、紫、橙、金，则此电阻标称阻值为 47*103=47k，。色环颜色依次为：蓝、灰、金、无色（即只有三条色环），则电阻标称阻值为680.1=6.820%。五色环五色环表示法，精密电阻器是用五条色环表示标称阻值和允许偏差，通常五色环电阻识别方法与四色环电阻一样，只是比四色环电阻器多一位有效数字。色标的口诀是：棕1红2橙是3，4黄5绿6是蓝，7紫8灰9雪白，黑色是零须牢记电阻器的色环颜色依次是：棕、紫、绿、银、棕，其标称阻值为1750.01=1.75，偏差1%。判断色环电阻的第一条色环的方法1.对于未安装的电阻，可以用万用表测量一下电阻器的阻值，再根据所读阻值看色环，读出标称阻值。2.对于已装配在电路板上的电阻，可用以下方法进行判断：2.1四色环电阻为普通型电阻，从标称阻值系列表可知，其只有三种系列，允许偏差为5%、10%、20%，所对应的色环为：金色、银色、无色。而金色、银色、无色这三种颜色没有有效数字，所以，金色、银色、无色作为四色环电阻器的偏差色环，即为最后一条色环（金色，银色除作偏差色环外，可作为乘数）。2.2五色环电阻器为精密型电阻器，一般常用棕色或红色作为偏差色环。如出现头尾同为棕色或红色环时，要判断第一条色环则要通过方法一下两种方法。2.2.1第一条色环比较靠近电阻器一端引脚。2.2.2表示电阻标称阻值的那四条环之间的间隔距离一般为等距离，而表示偏差的色环（即最后一条色环）一般与第四条色环的间隔比较大，以此判断哪一条为最后一条色环。图(2)在识别色环电阻器时，要注意以下几点：色环表中的标称阻值单位为。当允许偏差为20%时，表示允许偏差的这条色环为电阻本色，此时，四条色环的电阻便只有三条了，一定要注意这一点。对于一些功率大的色环电阻器，在其外表将显示出它的功率，图示色环电阻表面上的数字2表示为此电阻的功率为2W。二、电容( l% _4 B/ |; J4 b4 |* , p 9 s# E# s4 G; T. R R1、电容在电路中一般用“C”加数字表示（如C13表示编号为13的电容）。电容是由两片金属膜紧靠，中间用绝缘材料隔开而组成的元件。电容的特性主要是隔直流通交流。 ; W% j. Q, v: _8 S! t) k2 * % |5 ! Q& r4 P7 S8 |电容容量的大小就是表示能贮存电能的大小，电容对交流信号的阻碍作用称为容抗，它与交流信号的频率和电容量有关。 ! G3 s0 H9 Y$ : T* A6 : x2 s* 1 j9 h, G# d& r P- u$ a3 Z容抗XC=1/2f c (f表示交流信号的频率，C表示电容容量) 2 X6 f) P9 O% h8 l$ y N: R# C $ b0 U/ g电话机中常用电容的种类有电解电容、瓷片电容、贴片电容、独石电容、钽电容和涤纶电容等。% I9 _8 L5 k6 m/ s d: , k0 n6 S9 s2、识别方法：电容的识别方法与电阻的识别方法基本相同，分直标法、色标法和数标法3种。电容的基本单位用法拉（F）表示，其它单位还有：毫法（mF）、微法（uF）、纳法（nF）、皮法（pF）。 - * _6 p* F2 z% V2 W! K: m+ O其中：1法拉=103毫法=106微法=109纳法=1012皮法2 : d+ h) H/ u- ?% w. B5 Z7 A6 U5 & u3 容量大的电容其容量值在电容上直接标明，如10 uF/16V9 T B* P% T. F/ C9 G, b U4 d. O容量小的电容其容量值在电容上用字母表示或数字表示 . L. d, D: b. K6 k r( ! m: v. C0 c H字母表示法：1m=1000 uF 1P2=1.2PF 1n=1000PF 1 n+ c! P6 Q: I % S( J7 Z: O! ?; 数字表示法：一般用三位数字表示容量大小，前两位表示有效数字，第三位数字是倍率。; p& k( ( 2 h4 L5 j+ * Q; 1 如：102表示10102PF=1000PF 224表示22104PF=0.22 uF + l0 s/ C* I: & v& R3 L W( z+ # 3、电容容量误差表 * j) M# R5 D* l6 b* d$ v# _6 I3 S5 h: g1 , c0 w4 J: u J符 号 F G J K L M& Z9 ! |: y$ x: I, w- p# T Z0 g, T$ S$ O* S7 t9 s, p允许误差 1% 2% 5% 10% 15% 20% 5 u8 + Y y. ?/ s2 g: z/ 1 |( c1 7 O$ * O6 h! n/ / |如：一瓷片电容为104J表示容量为0. 1 uF、误差为5%。+ s4 M3 T9 N9 d9 j$ Y+ & Q- S# R6 p三、晶体二极管 / _, c B) X) c, z+ F! F1 & 7 _2 F* g7 m0 _7 b$ b0 ?7 h) a7 R晶体二极管在电路中常用“D”加数字表示，如： D5表示编号为5的二极管。+ d3 e1 e t( N) G9 h% I9 v1 S0 g; P4 K8 C3 V1、作用：二极管的主要特性是单向导电性，也就是在正向电压的作用下，导通电阻很小； * m* $ ; z E7 V% _ 1 M3 l; 4 l2 d/ _8 9 U4 P而在反向电压作用下导通电阻极大或无穷大。正因为二极管具有上述特性，无绳电话机中常把它用在整流、隔离、稳压、极性保护、编码控制、调频调制和静噪等电路中。/ o- F! ?$ 1 N7 a9 x+ Y( Q/ 3 e. d, F5 Z) E u+ O) g7 i电话机里使用的晶体二极管按作用可分为：整流二极管（如1N4004）、隔离二极管（如1N4148）、肖特基二极管（如BAT85）、发光二极管、稳压二极管等。; r P8 ! z O( h; ?+ . & f e! t- g f2、识别方法：二极管的识别很简单，小功率二极管的N极（负极），在二极管外表大多采用一种色圈标出来，有些二极管也用二极管专用符号来表示P极（正极）或N极（负极），也有采用符号标志为“P”、“N”来确定二极管极性的。发光二极管的正负极可从引脚长短来识别，长脚为正，短脚为负。: M# D, _: m! t! R8 I4 z+ Y! H3 O* G7 F$ X/ / M t3、测试注意事项：用数字式万用表去测二极管时，红表笔接二极管的正极，黑表笔接二极管的负极，此时测得的阻值才是二极管的正向导通阻值，这与指针式万用表的表笔接法刚好相反。; ) G& N Y. B) O! i F% O# m) E$ L4、常用的1N4000系列二极管耐压比较如下： 8 q X1 : h( ! 8 I% x9 H- Q& o: E / Y& Y型号 1N4001 1N4002 1N4003 1N4004 1N4005 1N4006 1N4007 1 f* I8 i/ R* f4 k# Z/ Z! # P N& p耐压（V） 50 100 200 400 600 800 1000 8 5 b. Y) 9 F4 K1 3 o # : W i电流（A） 均为1 % H7 G6 i. ?1 w9 x7 M% V% g0 Z, J1 T: ! a0 u四、稳压二极管 Y; x* 9 o C5 X& l) I E0 _& b$ Q, _7 f( E/ V2 v稳压二极管在电路中常用“ZD”加数字表示，如：ZD5表示编号为5的稳压管。9 C6 Z b, u |& i/ b- X8 O* V! B1、稳压二极管的稳压原理：稳压二极管的特点就是击穿后，其两端的电压基本保持不变。) t6 X3 U F. F, e2 v; A0 ? n1 j# b9 F这样，当把稳压管接入电路以后，若由于电源电压发生波动，或其它原因造成电路中各点电压变动时，负载两端的电压将基本保持不变。8 e3 h |+ w: w8 F+ R( O0 Z U9 r- d- : u% z9 Z2、故障特点：稳压二极管的故障主要表现在开路、短路和稳压值不稳定。在这3种故障中，前一种故障表现出电源电压升高；后2种故障表现为电源电压变低到零伏或输出不稳定。 4 T1 t: E2 ( r! m: e- X9 ?8 o7 S/ Y+ j# N. G% 9 M O. W常用稳压二极管的型号及稳压值如下表：4 t z6 m+ v- P7 W) S; z0 ! M5 c0 O$ h* a) p型 号 1N4728 1N4729 1N4730 1N4732 1N4733 1N4734 1N4735 1N4744 1N4750 1N4751 1N4761 5 ! g. a, V+ F7 S. ! , u) M- V L0 Y$ Q稳压值 3.3V 3.6V 3.9V 4.7V 5.1V 5.6V 6.2V 15V 27V 30V 75V : V k* f0 p1 c+ u% w7 b1 l- b& y: 4 |五、电感0 x. O3 D4 E0 X. x( G3 |5 Q4 y; T电感在电路中常用“L”加数字表示，如：L6表示编号为6的电感。2 I6 b4 ; Y) K% s! V. e |# c$ o+ R# 6 e5 t- ?电感线圈是将绝缘的导线在绝缘的骨架上绕一定的圈数制成。; _& y8 b4 l( i2 U: k i3 f1 A. x0 P6 h# p4 o# X( O7 T直流可通过线圈，直流电阻就是导线本身的电阻，压降很小；当交流信号通过线圈时，线圈两端将会产生自感电动势，自感电动势的方向与外加电压的方向相反，阻碍交流的通过，所以电感的特性是通直流阻交流，频率越高，线圈阻抗越大。电感在电路中可与电容组成振荡电路。- e8 B! ; ; N% n Q5 % h( U; C7 w/ q6 J) R# ?4 s电感一般有直标法和色标法，色标法与电阻类似。如：棕、黑、金、金表示1uH（误差5%）的电感。 & g1 4 ( W* d2 h; 5 L# G) I9 C 2 C9 5 B% U- + I7 r& a电感的基本单位为：亨（H） 换算单位有：1H=103mH=106uH。 h c. a8 _4 + Y! J0 T( y2 g# m8 P0 a六、变容二极管7 q! E% 1 U/ 3 0 H- p h0 . g* I0 3 D& R6 W变容二极管是根据普通二极管内部 “PN结” 的结电容能随外加反向电压的变化而变化这一原理专门设计出来的一种特殊二极管。 0 4 O, g9 A) J - 4 I) j# x T$ G7 k0 d4 y, E+ o变容二极管在无绳电话机中主要用在手机或座机的高频调制电路上，实现低频信号调制到高频信号上，并发射出去。在工作状态，变容二极管调制电压一般加到负极上，使变容二极管的内部结电容容量随调制电压的变化而变化。 $ V7 a4 F1 N M: y1 - L$ v! d- N9 N% b& k9 _ a/ v6 变容二极管发生故障，主要表现为漏电或性能变差： & F a$ a. _. Z$ |5 z7 Y) Y& I. |( A, 4 x- 1 G. + w I（1）发生漏电现象时，高频调制电路将不工作或调制性能变差。 $ V o3 U# o+ G2 ! / M. ?: O( u2 p: m（2）变容性能变差时，高频调制电路的工作不稳定，使调制后的高频信号发送到对方被对方接收后产生失真。 L! ) S3 c2 D& u9 n6 & z; j3 J) q出现上述情况之一时，就应该更换同型号的变容二极管。 , N. p/ A( L& K) q, n0 j5 G1 B! W5 c0 C- y# L% V七、晶体三极管 - I7 B) 5 N& x3 + Q& r; p4 q r: O) X a3 _. r晶体三极管在电路中常用“Q”加数字表示，如