电路板的焊接问题

任何电子产品，从几个零件组成的整流器，到几千个零件组成的计算机系统，都是由基本的电子元器件和功能组成，按照电路的工作原理，通过一定的技术方法连接起来。虽然有许多连接方法(例如，缠绕、压接、粘接等。)，最广泛使用的方法是锡焊。

1.手工焊接工具

(1)电烙铁

(2)铬铁框架

图1

2.焊接条件

为了提高焊接质量，必须注意锡的焊接条件。

1.焊接件必须具有可焊性。

2.焊接金属的表面应保持清洁。

3.使用合适的焊剂。

4.有合适的焊接温度。

5.有合适的焊接时间。

第2节焊料和焊剂

1.焊接材料

任何用于将两个或两个以上金属表面熔合为一体的金属或合金都称为焊料。这里所说的焊料只是针对焊接时使用的焊料。

常用焊接材料:

1.管状焊丝

2.抗氧化焊料

3.含银焊料

4.焊膏

2.焊剂的选择。

在焊接过程中，金属受热会产生一层薄薄的氧化膜，阻碍焊料的渗入，影响焊点处合金的形成，容易出现虚焊和假焊。使用焊剂可以改善焊接性能。助焊剂包括松香、松香溶液、焊锡膏、焊接油，可以根据不同的焊接对象合理选择。锡膏和油有腐蚀性，所以不应该用来焊接电子元件和电路板。焊接后，应将残留的焊锡膏和油擦拭干净。给元件镀锡时，松香应作为助熔剂使用。如果印刷电路板已经涂有松香溶液，则在焊接元件时不需要使用助焊剂。

第三节手工焊接的注意事项

手工焊锡技术是一项基本功，即在大批量生产的情况下，维护和修理也必须使用手工焊。所以一定要学习和练习才能熟练掌握。注意事项如下:

1.手握铬铁，掌握正确的操作姿势，可以保证操作者的身心健康，减少劳动伤害。为了减少加热时助焊剂散发的化学物质的危害，减少有害气体的吸入，一般情况下，烙铁到鼻子的距离不小于20cm，一般为30cm。

电烙铁有三种握法，如图2所示。

图2显示了手持电烙铁的技术。

反向握法稳定，长时间操作不易疲劳，适合大功率烙铁的操作；正握法适用于中等功率烙铁或带弯头的电烙铁的操作；一般在操作台上焊接印制板等焊件时，常采用握笔法。

2.通常有两种方式来固定焊线，如图3所示。因为焊锡丝中含有一定比例的铅，铅是一种对人体有害的重金属，所以操作时要戴手套或操作后洗手，以免误食铅尘。

图3焊锡丝的固定方法

3.电烙铁使用后，一定要安全插在烙铁架上，注意电线等杂物不要碰到焊头，以免烫伤电线，造成漏电等事故。

第四节手工焊接操作的基本步骤

只有掌握电烙铁的温度和焊接时间，选择合适的焊头与焊点的接触位置，才能获得良好的焊点。正确的手工焊接操作流程可以分为五个步骤，如图所示。

图4手动焊接步骤

1.基本操作步骤

(1)步骤1:准备焊接(图(a))

左手握焊丝，右手握烙铁，进入焊接准备状态。要求焊头保持清洁，无焊渣等氧化物，表面镀一层焊料。

(2)步骤2:加热焊接件(图(b))

焊头靠在两个焊件的连接处，加热整个焊件约1 ~ 2秒。在印制板上焊接元件时，应注意使焊头同时接触两个被焊物体。例如，在图(b)中，电线和端子、元件引线和焊盘应同时均匀加热。

(3)步骤3:送进焊丝(图(c))

当焊件的焊接面加热到一定温度时，焊丝从烙铁的反面接触焊件。注意:不要把焊丝送到焊头上！

(4)步骤4:移除焊丝(图(d))

当焊丝熔化到一定量时，立即将焊丝向左移动45度。

5.步骤5:取下烙铁(图(e))

焊料渗入焊盘和焊件的焊接部分后，将烙铁向右移动45度，结束焊接。从第三步到第五步结束，时间也是1到2s左右。

2.三步焊接操作方法

对于热容量较小的焊件，如印制板上细导线的连接，可简化为三步操作。

1.准备:同上述步骤1；

2.加热送丝:将焊头放在焊件上后，将焊丝放入。

3.拆丝和拆烙铁:当焊料在焊接表面浸润扩散到预期范围后，立即拆下焊丝和烙铁，注意拆下焊丝的时间不能滞后于拆下烙铁的时间。

对于吸收热量低的焊件，整个过程的时间只有2到4s，每一步的节奏控制，顺序的准确把握，动作的娴熟配合，都是需要通过大量的练习和认真的理解才能解决的问题。有人总结过，五步操作法中，时间控制在几秒钟:烙铁接触焊点后数一二(2s左右)，送焊丝后数三四。拆下烙铁，焊丝的熔化量要靠观察。这种方法可以借鉴，但由于烙铁功率和焊点热容量的差异，实际掌握焊接温度没有规律可循，必须具体情况具体对待。试想一下，对于热容量较大的焊点，如果使用功率较小的烙铁进行焊接，加热温度可能无法在上述时间内熔化焊料，因此无法进行焊接。

第五节手工焊接操作的具体技术

在保证高质量焊点的目标下，具体的焊接操作方法可以有所不同，但下面这些前人总结的方法对于初学者来说是不可忽视的。

1.保持焊头清洁。

焊接时，焊头长期处于高温状态，与焊剂等弱酸性物质接触，其表面容易被氧化腐蚀，沾染一层黑色杂质。这些杂质形成隔热层，阻碍了焊头与焊件之间的热传导。因此，需要注意随时用湿布或湿木纤维海绵擦拭焊头。对于普通焊头，当腐蚀污染严重时，可用锉刀去除表面氧化层。对于长寿命的焊头，一定不能用这种方法。

2.增加接触面积，加速传热。

加热时，焊件所有需要浸焊料的部位都要均匀加热，而不是只加热焊件的一部分，也不必用烙铁增加焊件的压力，以免造成损伤或不易察觉的隐患。有些初学者用焊头对焊接面施加压力，企图加快焊接速度，这是错误的。正确的做法是根据焊件的形状选择不同的焊头，或者自行修整焊头，使焊头与焊件的接触不是点或线，而是面。这样可以大大提高传热效率。

3.加热取决于焊料桥

在非流水线作业中，焊点的形状多种多样，因此不可能经常更换焊头。为了提高加热效率，需要有一个用于传热的焊料桥。所谓焊料桥，就是在焊头上保留少量焊料，作为加热时焊头与焊件之间传热的桥梁。由于熔融金属的导热系数远高于空气，焊件被迅速加热到焊接温度。需要注意的是，作为焊料桥的锡量不宜保持过多，不仅因为长时间留在焊头上的焊料处于过热状态，而且质量实际上已经下降，还可能误造成焊点间短路。

4.注意烙铁的撤离

烙铁要及时撤离，撤离的角度和方向关系到焊点的形成。图中显示了烙铁不同抽真空方向对焊点含锡量的影响。

图5烙铁撤离方向与焊点含锡量的关系

5.焊料凝固前不要移动。

不要移动或振动焊件，尤其是用镊子夹住焊件时，在焊料凝固前不要取下镊子，否则容易导致焊点结构松动或虚焊。

6.焊料的量要适中。

通常用于手工焊接的管状焊丝内部装有由松香和活化剂制成的焊剂。焊丝直径有0.5，0.8，1.0，…，5.0mm等规格，要根据焊点大小来选择。通常，焊线的直径应略小于焊盘的直径。

如图所示，过多的焊料不仅会不必要地消耗焊料，还会增加焊接时间，降低工作速度。更严重的是，过多的焊锡很容易造成难以察觉的短路故障。焊料太少不能形成牢固的结合，也是不利的。特别是在焊接印制板的引出线时，焊料量不足，非常容易造成导线脱落。

图6焊点中锡含量的掌握

7.助熔剂用量应适中。

合适的焊剂对焊接非常有利。松香助焊剂使用过量，必然导致焊后需要擦除多余的助焊剂，延长加热时间，降低工作效率。加热时间不足时，容易形成“夹渣”缺陷。焊接开关和连接器时，过多的助焊剂容易流向触点，造成接触不良。合适的焊锡量应该是松香水只能润湿将要形成焊点的部位，不会通过印制板上的通孔流走。用松香粉芯焊丝焊接，基本不需要涂焊剂。目前大部分PCB厂商出厂前都喷过松香水，不需要添加助焊剂。

8.不要用焊头作为运输焊料的工具。

有些人习惯在焊接面上焊接，导致焊料氧化。因为烙铁头的温度一般在300℃以上，焊锡丝中的助焊剂在高温下容易分解失效，焊料也处于过热低质状态。特别需要指出的是，在一些旧书刊中，也介绍过焊头运送焊料的方法，读者要注意识别。

第6节焊点的质量和检验

焊点的质量要求应包括良好的电接触、牢固的机械结合和美观。保证焊点质量最重要的是避免虚焊。

1.虚焊的原因和危害

虚焊主要是由于被焊金属表面的氧化物和污垢，使焊点处于有接触电阻的连接状态，导致电路工作不正常，连接好坏不稳定现象，噪声不规则增大，给电路调试、使用和维护带来很大隐患。另外，有些虚焊点在电路开始工作后很长时间保持良好接触，不容易被发现。但在温度、湿度、振动等环境条件的作用下，接触面逐渐氧化，接触逐渐变得不完全。虚焊点的接触电阻会引起局部发热，局部温度的升高会进一步恶化焊点接触不完全的情况，最后甚至会使焊点脱落，电路根本无法正常工作。这个过程有时可以持续一两年，其原理可以用“一次电池”的概念来解释:焊点润湿时，水分子溶解金属氧化物和污垢形成电解液，虚焊点两侧的铜和铅锡焊料相当于一次电池的两个电极。铅锡焊料失去电子被氧化，而铜材料获得电子被还原。在这样的原电池结构中，虚拟焊点处发生金属腐蚀，局部温升加剧化学反应，机械振动使两者之间的间隙不断扩大，直至恶性循环最终在虚拟焊点处形成开路。

据统计，电子产品有近一半的故障是由于焊接不良造成的。然而，从具有数千个焊点的电子器件中找出导致故障的虚拟焊点并不容易。所以虚焊是电路可靠性的一大隐患，必须严格避免。特别注意手工焊接操作。

一般来说，虚焊的主要原因有:焊锡质量差；还原性差或熔剂用量不足；焊接部位表面未提前清洗干净，镀锡不牢；焊头内温度过高或过低，表面有氧化层；焊接时间掌握不好，太长或太短；当焊料在焊接过程中没有凝固时，焊接元件是松散的。

2.对焊点的要求

1.可靠的电气连接

2.足够的机械强度

3.光滑整洁的外观

3.典型焊点的形成和外观

在单面和双面(多层)印刷电路板上，焊点的形成是不同的:如图所示，在单个面板上，焊点只形成在焊接面的焊盘上方；然而，在双面板或多层板上，熔化的焊料不仅浸透焊盘上方，而且由于毛细作用渗入金属化孔中。如图所示，形成焊点的区域包括焊接表面上的焊盘上方、金属化孔内部以及元件表面上的焊盘部分。

图7焊点的形成图4-10典型焊点的外观

参考该图，从外部观察典型的焊点，其要求如下:

1.形状近似圆锥形，表面略凹，呈溢流坡形，以焊丝为中心，呈裙状对称展开。虚焊点的表面往往向外突出，可以识别。

2.在焊点上，焊料的连接面呈凹形，自然过渡，焊料与焊件的连接处光滑，接触角尽可能小。

3.表面光滑，有金属光泽。

无裂纹、针孔和夹渣。