电路板焊接技术

1、第第1212章章 焊接技术焊接技术 12.1 12.1 锡焊锡焊二、锡焊及其特点二、锡焊及其特点锡焊具有如下特点： （1）焊料的熔点低于焊件的熔点。 （2）焊接时将焊件和焊料加热到最佳锡焊温度，焊料熔化而焊件不熔化。 （3）焊接的形成依靠熔化状态焊料浸润焊接面，由毛细作用使焊料进入间隙，形成一个结合层，从而实现焊件的结合。三、锡焊的条件三、锡焊的条件 1焊件应具有良好的可焊性 金属表面被熔融焊料浸润的特性叫作可焊性。 有些金属材料具有良好的可焊性，但有些金属如钼、铬、钨等，可焊性非常差。即使是可焊性比较好的金属，如紫铜、黄铜等，由于其表面容易产生氧化膜，为了提高可焊性，一般需要采用表面镀锡、镀

2、银等措施。 2焊件表面必须清洁 焊件由于长期储存和污染等原因，其表面有可能产生氧化物、油污等。故在焊接前必须清洁表面，以保证焊接质量。 3要使用合适的焊剂 焊剂的作用是清除焊件表面氧化膜，并减小焊料融化后的表面张力，以利于浸润。不同的焊件，不同的焊接工艺，应选择不同的焊剂。如镍铬合金、不锈钢、铝等材料，不使用专用的特殊焊剂是很难实施锡焊的 4要加热到适当的温度 在焊接过程中，既要将焊锡熔化，又要将焊件加热至熔化焊锡的温度。只有在足够高的温度下，焊料才能充分浸润，并扩散形成合金结合层。12.2 12.2 锡焊机理锡焊机理 了解焊锡机理，有助于我们正确操作，尽快掌握焊接方法。 一、焊料对焊件的浸润

3、 熔融焊料在金属表面形成均匀、平滑、连续并附着牢固的焊料层的过程叫浸润或润湿。 润湿是发生在固体表面和液体之间的一种物理现象。如果某种液体能在某固体表面漫流开，我们就说这种液体能与该固体表面润湿。如：水能在干净的玻璃表面漫流，而水银就不能，我们就说水能润湿玻璃，而水银不能润湿玻璃。 从力学的角度来讲，不同的液体和固体，它不同的液体和固体，它们之间相互作用的附着力和液体的内聚力是不同们之间相互作用的附着力和液体的内聚力是不同的的。当附着力大于内聚力时，就形成漫流，即润湿；当内聚力大于附着力时，液体会成珠状在固体表面滚动，即不润湿。那么从液体与固体接触的形状，就可以区分二者是否润湿。我们可从液液体

4、与固体接触的边沿，沿液体表面作切线，这条体与固体接触的边沿，沿液体表面作切线，这条切线通过液体内部与固体表面之间形成一个夹角切线通过液体内部与固体表面之间形成一个夹角（叫接触角）（叫接触角）。如果这个夹角是锐角，我们就说润湿；如果是钝角，我们就说不润湿。如图12.1所示： 当90时，焊料不浸润焊件。 当=90时，焊料润湿性能不好。 当90=9090图12.1浸润角示例二、扩散二、扩散 实验表明：将一个铅块和金块表面加工平整后，紧紧压在一起，经过一段时间后，二者会“粘”在一起，如果用力把它们分开，就会发现银灰色铅的表面有金光闪烁，而金块的表面上也有银灰色的铅踪迹，这说明两块金属接近到一定距离时能

5、相互“入侵”，这在金属学上称为扩散现象。 从原子物理的观点出发，可以认为扩散是由于原子间的引力而形成的扩散。这种发生在金属界面上的扩散的结果，使两块金属结合成一体，从而实现了两块金属间的“焊接”。 金属间的扩散不是在任何情况下都会发生的，而是有条件的。 1. 距离：两块金属必须接近到足够小的距离（10-10m的数量级），只有在小距离范围内，两块金属原子间引力的作用才会发生，一般情形下，由于金属表面不平、金属表面有氧化层或杂质，都会使两块金属达不到这么小的距离。 2. 温度：只有在一定温度下，金属分子才具有一定的动能，才可以挣脱自身其它金属分子对它的束博力，而进入另一种金属层，扩散才得以进行。常

6、温下，扩散进行的很慢，温度越高，扩散进行的常温下，扩散进行的很慢，温度越高，扩散进行的越快。越快。 锡焊的本质就是焊料与焊件在其表面的扩散锡焊的本质就是焊料与焊件在其表面的扩散。焊件表面平整、清洁、对焊件加热是扩散进行的基本条件。三、结合层三、结合层 焊料在润湿焊件的过程中，焊料和焊件界面上会产生扩散现象，这种扩散的结果，使得焊料使得焊料和焊件的界面上形成一种新的金属层，我们称为和焊件的界面上形成一种新的金属层，我们称为结合层。结合层。结合层的成分既不同于焊料，又不同于焊件，而是一种既有化学作用（生成化合物。例如：Cu6Sn5、 CU2Sn 等），又有冶金作用（形成合金固溶体）的特殊层。正是由

7、于结合层的作用，将焊料与焊件结合成一个整体，实现了金属的连接即焊接。如图所示。结合层最佳厚度1.2-3.5m图2.5 锡焊结合层示意图 综上所述，焊接的机理是： 将表面清洁的焊件与焊料，加热到一定温度，焊料熔化并润湿焊件表面，与焊件在界面上形成结合层，从而实现焊接。 12.3 元器件装置前的准备元器件装置前的准备 一、元器件引线的加工成型 元器件在印制电路板上的排列和安装方式主要有两种，一种是规则排列卧式安装，另一种是不规则排列立式安装。加工时，不要将引线齐根弯折，并用工具保护好引线的根部，以免损坏元器件。在焊接时，应尽量保持其排列整齐，同类元件要保持高度一致，且各元件的符号标志向上（卧式）或

8、向外（立式），以便于检查。09.10.15-10二、镀锡二、镀锡 新出厂的元器件引线一般都镀有一层薄薄的钎料，但时间一长，其表面将产生一层氧化膜，影响焊接。因此，除少数镀层良好的引线外，大部分元器件在焊接前都要重新进行镀锡。 镀锡，是锡焊的核心实际上就是液态焊锡对被焊金属表面浸润，在焊件表面形成一层既不同于被焊金属，又不同于焊锡的结合层。这一结合层将焊锡同待焊金属这两种性能、成份都不同的材料牢固地结合起来。 （1）待镀面应清洁 焊剂的作用主要是加热时破坏金属表面氧化层，对锈迹、油迹等杂质并不起作用。各种元器件、焊片、导线等都可能在加工、存贮的过程中，带有不同的污物，轻则用酒精或丙酮擦洗，严重的

9、腐蚀污点只能用机械办法去除，包括刀刮或砂纸打磨，直到露出光亮的金属为止。2镀锡的方法镀锡的方法 镀锡的方法有很多种，常用的方法主要有电烙铁手工镀锡、锡锅镀锡、超声波镀锡等。 （1）电烙铁手工镀锡 电烙铁手工镀锡是指直接使用电烙铁对电子元器件的引线进行镀锡。其优点是方便、灵活。缺点是镀锡不均匀，易生锡瘤，且工作效率低。适用于少量、零散作业。 电烙铁手工镀锡时应注意事项： a烙铁头要干净，不能带有污物和使用已氧化了的焊锡。 b烙铁头要大一些，有足够的吃锡量。 c电烙铁的功率及温度应根据不同元器件进行适当选择。电阻、电容温度可高一些，一般可达到350400。而对晶体管则温度不能太高，以免烧坏管子，一

10、般控制在280 300左右。实践证明，镀锡温度超过450时就会加速铜的氧化，导致锡层无光，表面粗糙等。 d镀锡前，应对元器件的引线部分进行清洗处理，以利于镀锡。 e应选择合适的助焊剂，常使用松香酒精水。 f镀锡时，引线要放在平整干净的木板上，其轴线应与烙铁头的移动方向一致。烙铁头移动速度要均匀，不能来回往复。 g多股导线镀锡时，要先剥去绝缘层，并将多股导线拧成螺旋状后，在距绝缘层0.5-1mm以外进行镀锡。如图所示。一、焊接的操作要领一、焊接的操作要领 下面要介绍的一些具体方法和注意点，都是实践经验的总结，是初学者迅速掌握焊接技能的捷径。 1焊接姿势 焊接时应保持正确的姿势。焊剂加热后，挥发出

11、的化学物质对人体是有害的，如果操作时鼻子距离烙铁头太近，则很容易吸入有害气体。一般烙铁头的顶端距操作者鼻尖部位至少要保持2030cm以上。同时要挺胸端坐，不要躬身操作。并要保持室内空气流通。2. 烙铁的握法（图12.2）反握法：适合大功率直头烙铁，焊件水平放置，长时间工作不易疲劳。正握法：适合中功率弯头烙铁，焊件竖直放置。握笔法：适合在工作台上，用中小功率直头烙铁。反握法 正握法 握笔法3焊锡丝的拿法 焊锡丝的拿法根据连续锡焊和断续锡焊的不同分为两种拿法。如图12-3所示。 手握焊锡丝，用拇指、食指、中指控制送丝速度，适合连续焊接(图a)。仅用拇指、食指、中指捏住焊锡丝，适合断续焊接（图b）。

12、图a图b 焊锡丝一般要直接用手送入被焊处，不要先送烙铁头上再用烙铁头上的焊锡去焊接，这样很容易造成焊料的氧化，焊剂的挥发。因为烙铁头温度一般都在300左右，焊锡丝中的焊剂在高温情况下容易分解失效。 焊锡丝含铅量大，操作时，不应直接抓拿焊锡丝，应戴手套，工作结束后，要洗脸洗手工作结束后，要洗脸洗手。 烙铁使用时，要配置烙铁架，烙铁架一般放于右（左）前方，并注意电源线不要与烙铁头相碰，以防造成事故。二、焊接操作的步骤二、焊接操作的步骤 1. 准备施焊 焊接表面应无污物，干干净净，如氧化过于严重，还要人工清除氧化层。根据焊点大小，准备好粗细合适的焊丝。烙铁头温度要达到高于焊锡丝熔化温度至少50以上，

13、表面无氧化现象，无焊渣，保持有少量焊锡。 一手拿焊丝，一手拿烙铁，如图所示。烙铁焊锡丝(1) 准备施焊 焊接操作一般分为:准备施焊、加热焊件、送入焊丝、移开焊丝、移开烙铁五步。称为“五步法” 。 2. 加热焊件 将烙铁头放在焊点上，同时加热要焊接的两个焊件。并注意使烙铁头的大斜面部分接触热容量较大焊件，小斜面接触较小焊件，如图（2）所示，使两焊件同时均匀加热。（2）加热施焊 3. 送焊丝 大约经12秒钟，焊件能熔化焊锡时，送焊丝至焊点，焊丝要即接触焊件，又接触烙铁头。如图（3）所示 （3）送焊丝（4）去焊丝 4. 移开焊丝 焊丝熔化后，当达到焊点所需量后，要及时移开焊丝。若移开过早，则焊锡量不

14、够，焊点太小，达不到一定强度。若移开太晚，焊点会过大。即浪费焊锡，又容易与周围焊点桥接。如图（4）所示。 5. 移开烙铁 当熔化的液体焊锡完全均匀润湿焊点周围，并形成规则焊点后，应及时撤去烙铁。烙铁撤离时，沿与水平面呈450角方向撤离，如图（5）所示。 上述过程，从第2第5步，对一般焊点来说，约需23秒，较大焊点不超过45秒钟。（5）撤烙铁 对于小焊点，当焊接又较熟练时，上述5步中，将23合为一步（加热送丝），45合为一步（撤丝去烙铁），焊锡熔化量靠观察决定。5步可简化为3步。但具体操作时，还是按照上述5步进行。其顺序不能颠倒，各步之间所需时间长短，对保障焊点质量很重要，需通过实践才能逐步掌握

15、。4. 4. 电路板的焊接电路板的焊接电烙铁：一般选2035W内热式或3050W外热式，烙铁温度不超过300为宜。烙铁头的形状可根据印制板上焊盘的大小选用凿形或锥形对于外经大于2mm的焊盘，一般选凿式烙铁头，目前印制版发展趋势是小型密集化，相应的烙铁头也多采用小型圆锥烙铁头。 5.5.焊后处理焊后处理 1. 焊接结束后，需要检查有无漏焊、虚焊等现象。检查时，可用镊子将每个元器件的引脚轻轻提一提，看是否摇动，若发现摇动，应重新焊接。 2. 剪去过长的引线（引线超出焊点的长度不超过1mm）。注意不要对焊点施加剪切力以外的其它力。 3. 根据工艺要求，选择清洗液清洗印制版。使用松香焊剂，一般不用清洗

16、。四、导线焊接技术四、导线焊接技术 导线焊接在电子产品装配中占有一定的比例。实践中发现，出现故障的电子产品中，导线焊点的失效率高于印制电路版的其它焊点。下面谈一下导线焊接时的工艺程序。 1. 常用连接导线 电子装配常用导线有三类，如下图所示。 （1）单股导线：绝缘层内只有一根导线，俗称“硬线”，容易成型固定，常用于固定位置连接。漆包线也属于此范围，只不过它的绝缘层不是塑胶，而是绝缘漆。这类导线抗折性差，常用于不需要经常拉动的两固定点的联接。屏蔽线绝缘层金属编织网多股导线绝缘层单股导线常用导线 （2）多股导线：绝缘层内有467根或更多的导线，俗称“软”线，由于柔软性好，使用较广泛。屏蔽线绝缘层金

17、属编织网多股导线绝缘层单股导线常用导线 （3）屏蔽线 在弱信号的传输中应用很广，它的作用是用于相邻元器件的相互干扰的防止，同时也可防止外来的电磁干扰。 同样结构的还有高频传输线，一般叫做同轴电缆导线。屏蔽线绝缘层金属编织网多股导线绝缘层单股导线常用导线2.2.导线焊前处理导线焊前处理 (1)剥绝缘层：导线焊接前要除去末端绝缘层。剥除绝缘层可用普通工具或专用工具。大规模生产中有专用机械。 在一般情况下，可用专门的剥线钳。无剥线钳，可用普通钳子的剪口，但要细心操作。也可自制剥线器，用宽12cm、长10cm以上的铜片，弯曲固定在烙铁的外壳前端，在12cm长上，可剪几个缺口，适用不同规格导线，利用烙铁

18、余热，割断剥皮部分与导线间的绝缘层。如图a所示。也可用废旧指甲剪，用锉刀在刃口上锉出缺口，专门用来剥线。 剥线时，不能伤及导线，更不能出现断线。 对多股导线剥除绝缘层时，注意将芯拧成螺旋状。一般采用边拽边拧的方式。如图b所示。边拧边拽图b.多股导线剥线技巧导线烙铁图a.简易剥线器剥线器 (2)预焊 导线焊接，预焊是必不可少的一步。尤其是尤其是多股导线，如不进行预焊，焊接质量很难保证多股导线，如不进行预焊，焊接质量很难保证。 导线的预焊又叫挂锡或镀锡，方法同元器件引线预焊一样。但对于多股导线挂锡时的旋转要但对于多股导线挂锡时的旋转要与绞合方向一致，避免散丝。与绞合方向一致，避免散丝。 同时也要注

19、意不要让焊锡浸入绝缘层内，出现“烛心效应”，会使软线变硬，容易折断。 预焊时，在线头根部一般应留1mm长度的不镀锡段，有利于提高抗折弯性能。如下图所示。1mm良好镀层，表面光洁均匀导线挂锡示例烛心效应3.3.导线焊接及末端处理导线焊接及末端处理 （1）导线同接线端子的连接有三种基本形式。 a. 绕焊： 把经过上锡的导线端头在接线端子上缠一圈，用钳子拉紧，缠牢后进行焊接。如图12.8（b）所示。 注意导线要紧贴端子，导线根部留出13mm为宜。（留1mm就可以）。L（d）搭焊L(c) 钩焊（a）导线弯曲形状（b）绕焊图12.8 导线与端子的连接 b. 钩焊： 将导线弯成钩状，钩在接线端子上，并且钳

20、子夹紧后施焊，如图12.8（c）所示，这种方法强度低于绕焊，操作方便。L（d）搭焊L(c) 钩焊（a）导线弯曲形状（b）绕焊图12.8 导线与端子的连接L（d）搭焊L(c) 钩焊（a）导线弯曲形状（b）绕焊图12.8 导线与端子的连接 c.搭焊：把经过镀锡的导线搭到接线端子上施焊，如图12.8（d）所示，这种形式连接方便，但可靠性差，仅用于临时连接不便于缠钩的地方及某些接插件上。 2. 导线与导线的连接 导线与导线的连接以绕焊为主，如图12.9所示，操作步骤如下： 去掉一定长度绝缘皮。 端头上锡，并穿上合适套管。 绞合，施焊。 趁热套上套管，冷却后套管固定在接头处。 1）绞合焊接2）整形3）热

21、缩变管（a）粗细不等的两根线 （b）相同的两根线 （c）简化接法图12.9 导线与导线的连接五、拆焊五、拆焊 调试和维修中常需要更换一些元器件，如果方法不得当，就会破坏印制电路板，也会使换下而并没坏的元器件无法重新使用。 一般电阻、电容、晶体管等管脚不多，且每个引脚可相对活动的元器件可用烙铁直接解焊。1.两引脚元件的拆焊 其方法是；先固定好先固定好印制版，一边用烙铁加热印制版，一边用烙铁加热待拆元件的焊点，一边用待拆元件的焊点，一边用镊子或尖嘴钳夹住元器件镊子或尖嘴钳夹住元器件引脚轻轻拉出，一次拉不引脚轻轻拉出，一次拉不出，可拆焊另一焊点，拉出，可拆焊另一焊点，拉出一部分，再回头拆前述出一部分

22、，再回头拆前述焊点，直至完全拆下为止。焊点，直至完全拆下为止。拆焊时切记不能向印制板铜箔面方向推元件，易连铜箔一块带起来。如图所示。烙铁镊子印制板印制板夹具印制板元件拆焊方法 重新焊接时，须先用锥子将焊孔在加热熔化焊锡的状态下扎通。需要指出的是，这种方法不易在一个焊点上使用多次，且每次时间不能过长。否则，有可能使印制版上铜箔脱胶，造成损坏。 2. 对需多次反复拆换的元件，可采用将引线剪断的方法，然后再将新元件搭焊到留下的引脚上。如图所示。 剪断搭焊或细导线绕焊断线法更换元件 （2）采用吸锡烙铁或吸锡器 使用吸锡烙铁拆焊是很方便的，即可以拆下待换的元件，又可同时不使焊孔堵塞，而且不受元器件种类限

23、制。但它须逐个焊点除锡，且一次也不能将一个焊点上的锡完全吸走，所以效率不高。 （3） 利用铜丝编织的屏蔽电缆或较粗的多股导线，作为吸锡材料。 在无专用工具的情况下，可使用注射针头。其方法是：用烙铁将焊点焊锡熔化，迅速用空心针管套在元件引脚上，扎入焊盘的引线孔内，并快速旋转一周，同时撤去烙铁。可使元件引脚与焊盘剥离。如图所示。烙铁空心针用空心针拆焊（4）利用空心针（注射用针头）利用空心针（注射用针头） 使用熟练后，剥离一个焊点，只需23。须注意的是，对不同的引脚，要选用不同型号的注射针头。一般拆集成电路引脚需用一般拆集成电路引脚需用9 9号针头，号针头，拆普通小电阻可用拆普通小电阻可用1212号

24、针头。号针头。12.612.6焊点的要求及质量检查焊点的要求及质量检查 焊接是电子产品制造中最重要的一个环节，在成千上万个焊点中，一个不合格点就有可能造成整台仪器设备的失灵。焊接结束后，要对焊点进行检查。但要在众多焊点中，找出哪一个是不合格焊点，是相当不易的。据统计资料表明，在在电子整机产品中，有将近一半的故障是由于焊接电子整机产品中，有将近一半的故障是由于焊接不良引起的，尤其是手工焊接，更要引起注意。不良引起的，尤其是手工焊接，更要引起注意。 一、 对焊点的质量要求，应该包括电气接触良好，机械结合牢固和焊点外形美观三个方面。 电气接触是否良好、机械结合是否牢固一般都会在外观上有所体现。因此，

25、要对焊点的外观从以下几方面进行仔细的检查： 1.检查虚焊（假焊）和漏焊 虚焊：焊料与焊件润湿不好没有形成良好的结虚焊：焊料与焊件润湿不好没有形成良好的结合层或焊料未形成良好的结晶而堆附在焊件周围。合层或焊料未形成良好的结晶而堆附在焊件周围。 漏焊比较容易发现，而虚焊是由于焊件表面的污物、氧化层未清理干净或焊料在凝固过程中晃动造成的，有时候很难发现。 2.焊点不应有毛刺、砂眼和气泡 毛刺易引起相邻焊点桥接而短路，在高频高压下可能会发生尖端放电。砂眼、气泡会使焊点提前失效。 3.焊点焊锡要适量 焊锡太多易造成相邻焊点短路或掩盖焊接缺陷，且浪费焊料。焊锡太少，机械强度低，且由于表面氧化层随时间会逐渐

26、加深，有可能使焊点提前失效。 4.焊点要有足够的强度 焊接不仅起电气连接作用，同时也是固定元器件保证机械连接的手段，这就有个机械强度的问题。作为锡焊材料的铅锡合金，本身强度比较低，常用铅锡焊料的抗拉强度约为34.7kg/cm2，只有普通钢材的1/10，要想增加强度，除了要有足够的连接面积外，必要时还可将被焊接的元器件引线、导线先进行网绕、绞合、勾接后在焊接。 5.焊点表面要光滑 合格的焊点要有明亮的光泽和光滑的表面，不应有凸凹不平和波纹状线条以及光泽不均匀现象。这主要有焊剂、焊料和焊接温度决定。 6.引线头最好被焊锡包裹 一般情况下，焊接时都习惯于将引脚插入引线孔，焊接后，将长出的引线减去。而

27、被剪后的线头（特别是多股导线），长期裸露在外面，一是影响美观，二是氧化层会由线头逐步延伸到焊点内部，使焊点质量下降。 7.焊接表面要清洗 焊接用的焊剂，其残留物会腐蚀焊件。特别是酸性较强的焊剂，危险性更大。绝缘性差的焊剂，还有可能造成相邻焊点间漏电；粘性大的焊剂还会粘附灰尘和污物，使线路板受潮性能下降。因此，焊后一定要进行清洗。如果使用的是无腐蚀焊剂，当要求不高时也可以不清洗。二、 单个焊点的外观 1. 形状为近视圆锥而表面微凹呈漫坡状，（以焊接导线为中心，对称成裙形拉开）。虚焊点表面往往成凸状，可以鉴别出来。 2. 焊料的连接面呈半弓形凹面，焊料与焊件交界处平滑，接触角尽可能小。 3. 表面有光泽且平滑。 4. 无裂纹、针孔、夹渣。下图是两种典型焊点的外观 ； 半弓形凹下平滑过渡导线薄 而 均 匀 可见导线轮廓接线端子元件引线baa=（11. 2）b基板典型焊点外观*三、常见焊点缺陷及质量分析三、常见焊点缺陷及质量分析 造成焊接失效的原因