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电路焊接技术

电路焊接技术在电路板制作与调试过程中,元器件焊接是非常重要的一个环节,焊接质量将直接影响到电路工作的可靠性。

因此,焊接技术是从事电类工作者的基本功,只有熟练掌握焊接技术,才能保证电路的焊接质量,以减少电路调试过程中不必要的故障隐患。

1.焊接基础知识(1)焊接质量焊接质量主要包括:电器的可靠连接、机械性能牢固和光洁美观三个方面,其中最关键的一点是必须避免虚焊。

虚焊即焊点成为有接触电阻的不可靠的连接状态,使电路工作处于不正常或不稳定状态。

虚焊可以引起电路噪声、使元器件易于脱落,虚焊也是电路调整工作和维修的重大隐患。

造成虚焊的主要原因:●焊锡质量差,助焊剂的还原性不良或用量不够,被焊接表面可焊性处理不好;●烙铁头的温度过高或过低、表面有氧化层;●焊接时间掌握不好,焊锡尚未凝固变摇动被焊元件。

(2)焊接工具焊接工具主要包括:电烙铁、焊料、助焊剂等。

1) 电烙铁电烙铁是手工焊接的重要工具,表述其性能的指标有输出功率及其加热方式。

电烙铁输出功率越大,发出的热量就越大,温度则越高,常用的规格有20W、25W、30W、45W、75W、100W等。

按照加热方式,电烙铁分为外热式和内热式两种。

外热式电烙铁结构见图2-1,烙铁芯安装在烙铁头外。

外热式电烙铁体积内热式电烙铁结构见图2-2,烙铁芯安装在烙铁头内,与空气隔绝,所以不容易氧化,寿命长,同时由于热量直接传入烙铁头,热量利用率高达85-90%,且发热快。

缺点是钢管与胶木柄结合处比较脆弱,使用时切不可用力过大。

另外,烙铁芯中的瓷棒,瓷管细而薄,经不起震动或敲击。

选用何种规格的电烙铁,要根据被焊元件而定。

外热式电烙铁适用于焊接电子管电路、体积较大的元器件,内热式电烙铁适用于焊接电子元器件、集成电路和印刷电路。

如果电烙铁规格使用不当,轻者造成焊点质量不高,重者损害所含元器件或线路板的焊点与连线。

常用的几种烙铁头的外形有园斜面式、凿式、锥式和斜面复合式。

凿式烙铁头多用于电器维修工作,锥式烙铁头适合于焊接高密度的焊点和小面怕热的元件,当焊接对象变化大时,可选用适合于大多数情况的斜面复合式的烙铁头。

为了保证可靠方便的焊接,必须合理使用烙铁头形状和尺寸。

选择烙铁头的依据是,应是它的接触面积小于被焊点(焊盘)的面积。

烙铁头接触面积过大,会使过量的热量传导给焊接部位,损坏元器件。

一般来说,烙铁头越长越粗,则温度越低,焊接时间就越长;反之,烙铁头尖的温度越高,焊接越快。

电烙铁使用注意事项:注意安全:使用电烙铁首先要注意安全。

使用前除了用万用表欧姆挡测量插头两端是否短路或开路现象外,还要用R ×10K 挡或R ×1K 挡测量插头和外壳之间的电阻。

如电阻大于2~3M Ω就可以使用,否则需要检查漏电原因,并加以排除方能使用。

●初次使用:电烙铁初次使用时,要先将烙铁头浸上一层焊锡。

方法是将烙铁头加热以后,用烙铁架上的海棉垫(海棉垫需要浸水)旋转磨擦数遍,直到烙铁头变亮,涂上焊锡膏,加锡即可。

这样做,不但能够保护烙铁头不被氧化,而且使烙铁头传热快。

电烙铁使用日久。

●握持方法:使用电烙铁需要掌握正确的握持方法。

持烙铁方法一般有“握笔式”和“拳握式”两种,前者是使用小型电烙铁常用的一种方式,适用于焊接小型电子元器件。

当被焊元器件体积较大,使用的电烙铁也较大时,一般采用后者。

电烙铁在使用中不能用来任意敲击,应轻拿轻放,以免损坏内部发热器件而影响使用寿命。

2) 焊料凡是用来熔合两种或两种以上的金属面,使之成为一个整体的金属或合金都叫焊料。

按组成成份焊料可分为:锡铅焊料、银焊料和铜焊料;按熔点焊料又可分为:软焊料(熔点在450℃以下)和硬焊料(熔点高于450℃)。

常用的是锡铅焊料,即焊锡丝,它是锡和铅的合金,是软焊料。

锡铅合金焊锡的共晶点配比为锡63%,铅37%,这种焊锡称为共晶焊锡,共晶点的温度为183℃。

当锡含量高于63%时,溶化温度升高,强度降低。

当锡含量小于10%时,焊接强度差,接头发脆,焊料润滑能力差。

最理想的是共晶焊锡,在共晶温度下,焊锡由固体直接变为液体,无需经过半液体状态。

共晶焊锡的熔化温度比非共晶焊锡要低,这样就减少了被焊接的元器件受热损坏的机会。

同时,由于共晶焊锡固化时是由液体直接变成固体,也减少了虚焊现象,所以共晶焊锡应用广泛。

为了使用方便,常用焊锡丝。

焊锡丝用锡铅焊料制成,有的焊锡丝中心加有助焊剂松香,则称松香焊锡丝。

如果在助焊剂松香中加入盐酸二乙胺,就构成活性焊锡丝。

焊锡丝的直径有:0.5,0.8,0.9,1.0,1.2,l.5,2.0,3.0,4.0,5.0毫米等多种。

3) 焊剂对焊剂要求熔点低于焊锡熔点,有较高的活化性和较低的表面张力,受热后能迅速而均匀地流动,不产生有刺激性的气味和有害气体。

不导电、无腐蚀性,残留物无副作用,容易清洗、配制简单、原料易得、成本低。

助焊剂一般分无机系列、有机系列和树脂系列。

常用的是松香酒精助焊剂,这种助焊剂松香和酒精的重量比为3:1。

为了改善助焊剂的活性,可添加适量的活性剂,如澳化水杨酸、氟碳表面活性剂等。

(3)焊接方法1) 焊接步骤●上锡:电烙铁头长时间不使用其表面会有一层氧化物,使电烙铁头呈黑色状态,这时不易吃上锡,应去掉氧化层上锡。

方法是将电烙铁头在含水的海绵垫上磨檫几下,就电可去掉氧化层,烙铁头就可以吃上锡了。

保持这层锡,可延长烙铁头寿命。

●加热:烙铁头加热被焊接面,注意烙铁头要同时接触焊盘和元器件的引线,时间大约为1~2秒钟。

●送锡丝:焊接面被加热到一定温度时,焊锡丝从烙铁对面接触被焊接的引线(不是送到烙铁头上),时间大约l~2秒钟。

●移开:当焊丝熔化并浸润焊盘和引线后,同时向左右45”方向移开焊锡丝和电烙铁,整个焊接过程约二秒钟左右。

2) 注意事项掌握好电烙铁的温度。

电烙铁温度的高低,可从电烙铁头和松香接触时的情况来判断。

当烙铁头蘸上松香后,如果冒出柔顺的白烟,松香向烙铁头的面上扩展,而又不“吱吱”作响时,那么就是烙铁头最好的焊接状态,此时焊出的焊点比较光亮。

若松香只是在烙铁头上缓慢溶化发出轻烟,那么即使电烙铁吃上锡,但由于温度低,焊点上的锡也会像豆腐渣一样不易焊牢。

控制好焊接加热时间。

如果加热时间太短,焊剂未能充分挥发,在焊锡和金属之间会隔一层焊剂,焊锡不能将焊点充分覆盖,形成松香灰渣而造成虚焊。

如加热时间过长,会造成过量的加热,使助焊剂全部挥发完,当烙铁离开时容易拉成锡尖,同时焊点发白,失去光泽,表面粗糙。

还会出现松香炭化引起虚焊的现象,甚至导致印制板上铜箔焊盘的剥落,又易烫坏元器件。

不要用烙铁对焊件加力。

用烙铁头对焊接面施加压力,不仅会加速烙铁头的损耗,还容易损伤元器件。

应加热工件,而不应加热焊丝。

要将烙铁头以最大的接触面加热被焊工件,然后将焊锡丝放入烙铁头与工件的间隙中,让锡液流动而焊接。

焊丝不得过多,过多易掩饰虚焊点。

要让焊锡自然冷却,不必用口吹来加速冷却。

随时保持烙铁头的清洁、经常擦去烙铁头上的氧化物及杂质炭渣。

3) 质量检查焊点的质量检查:合格的焊点不仅没有虚焊,而且焊锡量合适,大小均匀,表面有金属光泽,没有拉尖、气泡、裂纹等现象。

注意,表面有金属光泽是焊接温度合适的标志,也是美观的要求。

合格的焊点形状为近似圆锥面表面微凹呈慢坡状。

虚焊点表面往往呈凸形,有尖角、气泡、裂纹、结构松散、白色无光泽、不对称,可以鉴别出来。

2.装配基础知识装配过程中各阶段的工艺和操作方法都有严格要求,下面简单介绍一些常用的装配知识。

(1)可焊性处理为避免虚焊,提高焊接的质量和速度,在装配前需要对元器件的焊接表面进行可焊性处理——镀锡。

通常是对经过清洁的元器件引线浸涂助焊剂(盒式焊锡膏)后,用蘸锡的电烙铁头沿着引线镀锡(注意:要使引线镀层薄而均匀,表面光亮),然后再一次浸涂助焊剂。

在镀锡前要仔细观察元器件引线原来是何种镀层,按照不同的方法进行清洁。

常见的镀层有银、金和铅锡合金等几种材料,镀银引线容易产生不可焊的黑白氧化膜,必须用小刀刮去,直到露出紫铜表面;如果是镀金引线,因为其基材难于镀锡,所以不能把镀金层刮掉,可以用绘图粗橡皮擦去表面污物;近年出现的镀铅锡合金引线可在较长时间内保持良好的可焊性。

新购买的正品元器件(即在可焊性合格期内)可免去镀铝工作,用镊子轻捋管腿,然后直接浸涂助焊剂。

(2)元器件的插装和成形元器件在印制板上的插装分卧式和立式两种:卧式是元器件与印制板平行,立式是元器件与电路板垂直,两种形式都应使元器件的引线尽量短。

在单面印制电路板上卧式装配时,小功率的元器件总是平行地紧贴板面,在双面板上,元器件则需离开板面约lmm,避免因元器件发热而减弱铜箔的附着力,并防止短路。

立式装配时,单位面积上容纳元器件的数量多,适合于紧凑密集的产品,但立式装配的机械性能较差、抗震能力弱,如果元器件倾斜,有可能接触邻近元器件而造成短路。

元器件在清洗镀锡后,应按照印制板的尺寸要求使其引线弯曲成形,以便于插入孔内。

为了避免损坏元器件,成形时必须注意:①引线弯曲的最小半径不得小于引线直径的2倍,即不能打死弯;②引线弯曲处离元器件本体至少3mm,对于容易崩裂的玻璃封装元器件,引线成形更应该注意这一点。

图6-2-3是常见的元器件插装和引线成形的方式。

插装元器件要注意以下原则:Array●装配时,应先安装那些需要机械固定的元器件,如散热片、卡子、支架等,后安装靠焊接固定的元器件。

否则,就会在机械紧固时因印制板受力变形而损坏其它元器件。

●各种元器件的插装,应使标记和色码朝上,易于辨认,标记的方向应从左到右,或从上到下;尽量使元器件两端的引线长度相等,把元器件放在两插孔中央,排列要整齐。

有极性的元器件,插装时要保证极性正确。

●焊接时应先焊那些比较耐热的元器件,如接插件、小型变压器、电阻。

电容等,后焊接那些比较怕热的元器件,如各种半导体器件及塑料元件、集成电路等。

(3)散热片安装大功率器件常需装散热片。

安装散热片时应使各引脚都从孔的中心穿过,避免短路,孔的周围不应有毛刺和碎屑。

散热片与器件的表面应贴紧,上螺母时一定要加上弹簧垫圈(或称锁紧垫圈),以免以后散热片松动。

螺母不能上得太紧,以免损坏器件。

先用螺母固定然后再焊需焊接的引脚。

(4)装配检验装配的基本要求是牢固可靠、不损伤元器件、不破坏元器件的绝缘性能,安装件的方向,位置要正确,上道工序不得影响下道工序。

装配检验首先要检查各接线点焊接情况,有无虚焊、漏焊和短路;检查各导线有无裸露部位、绝缘有无损伤、压破,有无落入金属异物(如锡球。

导线头、螺母、垫圈等)造成接线点之间短路等。

当焊接情况检查后,应检查每个零件的机械固定是否牢固,有无漏装螺丝漏加垫圈等现象。

面板上零件操作时有无松动转动,排列是否整齐,有极性的元器件安装方向是否正确等。

(5)多脚元件的拆装随着技术的进步,多脚元器件日益增多,特别是各种集成电路和转换开关,往往有几十个焊脚。

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