電路制作的手工焊接技術研究

摘 要：手工焊接作為一種傳統的焊接方法一直沿用至今。焊接質量直接影響產品質量。手工焊接是一項非常實用的技能。這項技術需要反復地練習，熟能生巧才會使焊接質量得到提升。在電子設備的組裝和維修過程中，手工焊接通常用于焊接各種電路和元件。掌握手工焊接的技術要點可以提高電子設備的性能。

關鍵詞：電路制造；手工焊接；電子元件；焊接質量

中圖分類號：TN41文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2018）11-0044-03

Research on Manual Welding Technology for Circuit Fabrication

ZHENG Ruizhen，YOU Xiaoming，JIN Jie

（The Third Research Institute of the Ministry of Public Security，Shanghai 200031，China）

Abstract：Manual welding as a traditional welding method has been used so far. Welding quality also directly affects product quality. Manual welding is a very practical skill. After knowing this technology，we need to practice again and again，and practice makes perfect will improve the welding quality. Manual welding is usually used to weld various circuits and components in the process of assembly and maintenance of electronic equipment. Mastering the key points of manual welding can improve the performance of electronic equipment.

Keywords：circuit manufacturing；manual welding；electronic components；welding quality

0 引 言

手工焊接是一種技術工藝，主要使用熔融焊料焊接固定元件，并確保可以進行有效的電路傳導。目前廣泛用于電子產品的批量生產，在開發和調試新產品的原型以及修理產品/設備時，必須使用烙鐵進行手工焊接。同時它也是自動焊接設備不可分割的一部分。在手工焊接中，烙鐵將電能轉換為熱能進行焊接。雖然它是一種傳統的焊接工具，但在焊接行業仍被廣泛使用，并發揮著重要作用。

1 焊接前的準備工作

1.1 烙鐵的準備

烙鐵是手工焊接的主要工具。通電后，電能轉化成熱能并轉移到烙鐵頭上，然后焊接電熱絲或PTC元件。（1）電烙鐵的分類：普通電烙鐵有外加熱式烙鐵、內加熱式烙鐵、恒溫電烙鐵、錫烙鐵和蒸汽烙鐵等類型。烙鐵頭有三種類型：鐵尖尖端，錐形尖端和扁平尖端。（2）在新烙鐵投入使用之前，必須先在烙鐵頭刷上一層薄錫，俗稱“吃錫”。具體方法如下：先打開烙鐵的電源，當釬焊鐵頭可以熔化釬焊錫時，用飽和海綿插入釬焊鐵頭，使釬焊鐵頭上覆蓋一層釬焊錫。如果是銅烙鐵頭，可以先用刀子將氧化層懸掛在烙鐵頭上，然后在銅光澤暴露后掛上釬料，這樣烙鐵頭不易氧化，更容易焊接零件。如果焊鐵溫度過高，焊鐵上的焊料就會蒸發，焊鐵就會變黑并被氧化，從而增加元件焊接的難度。此時，應將氧化層應用刀懸掛，并在焊接后施加。因此，為了防止烙鐵頭“燒壞”，當烙鐵頭不工作時應切斷電源。（3）要安全地使用舊烙鐵，必須查看電源插頭是否完好，電源線是否存在故障。另外還要檢查需要使用的鐵頭是否牢固。在攻絲過程中不要輕易敲擊。當烙鐵頭上的焊料過多時，可以用布擦拭，防止烙鐵頭粉碎或防燙。

1.2 焊接時注意焊料和助焊劑

為安全起見，焊接時必須注意兩個方面的細節：（1）焊料：焊接電子元件時，焊錫絲的材質可以使用松香芯。焊絲需要具備低熔點才可以使用。（2）助焊劑：在焊接中，通常很少使用松香作為助焊劑。在許多情況下，焊料可以粘附在金屬表面的氧化物上，這些氧化物不僅利于焊接，還可以很好地覆蓋鐵尖端。焊接較大的元件時通常使用焊膏，但是這種材料有些具有腐蝕性，因此必須在焊接后及時清除。

1.3 裝載順序

元件焊接的順序原則是先低后高、先輕后重以及優先耐熱。焊接的一般順序依次是電阻器、電容器、二極管、晶體管、集成電路和高功率管等。元件焊接的順序如圖1所示。

1.4 使用的輔助工具

在焊接工作中經常會遇到各種問題，巧妙地利用輔助工具可以解決這些問題。如尖嘴鉗、鑷子、偏口鉗和刀子等。因此，必須學會使用這些工具。

2 手工焊接的電烙鐵選用原則

2.1 選擇電烙鐵的原則

（1）我們需要根據焊接物體表面的要求形狀和焊接物體的密度來選擇合適的鐵頭形狀，而且在使用相對平坦的烙鐵頭時，組裝密度通常比較大，反之亦然，因此通常使用錐形烙鐵頭來焊接物體。（2）烙鐵頭部的溫度需要與焊接材料的熔點相匹配，甚至需要比焊接材料的熔點高30～80℃（注：不包括焊接鐵頭接觸焊接點時下降的溫度）[1]。（3）焊鐵的熱容量必須恰到好處。焊錫鐵頭的溫度恢復時間必須與焊接物體表面的溫度要求相適應。在這種情況下，溫度恢復時間指焊錫鐵頭頂部的溫度在焊接循環過程中降低并恢復到最高溫度的時間。這一時間與焊鐵本身的功率、形狀、長度和熱容密切相關。

2.2 選擇焊鐵的功率原理

（1）在焊接集成電路、晶體管和其他易損元件時，通常會考慮采用功率為20W或25W的外部熱型烙鐵。（2）在焊接較粗的電線或電纜時，需要使用50W內熱或45～75W的烙鐵。（3）大部件的焊接需要使焊接的金屬底盤接地，電源要選擇100W以上的功率。

3 焊接要領

焊接前的劃痕是電路和待焊接元件的特殊清潔任務。在焊接之前，必須刮擦焊接電路和元件的焊接部分，這樣可以增強焊接的牢固性。通常使用刀片、抹子或細砂紙進行刮擦。刮線時，線應平放，刮線應輕，直至線上的氧化層、油漬或絕緣漆脫落，金屬色露出；鍍金或銀色鍍有合金絲，不要劃傷涂層，要輕輕擦拭，并用橡皮輕輕清除表面污漬；對于集成電路引腳，焊接前請勿清潔，但不要弄臟引腳；自制印刷電路板可以用細砂紙打磨銅箔表面，去除氧化層；揚聲器連接器和燈泡底座上的連接器可以用刀片進行拋光。做到以上幾點可以避免焊接部分表面的再氧化，保證焊接質量。晶體管和電容器都是熱元件，焊接時和焊接后，應使用萬用表測試這些組件，查看烙鐵是否在高溫下損壞。如果發現部件損壞，應及時更換。（1）浸錫焊接是為了完成拋光焊接現場的焊接工作。在用錫焊接之前，應移除烙鐵頭的氧化物，并且給烙鐵通電。當烙鐵頭達到合適的溫度時，松香或助焊劑會以其頭部熔化到焊接部位，為了使焊接平滑，可以先使用焊絲在焊鐵的尖端懸掛一層薄薄的焊料，然后將焊絲與烙鐵頭熔合。（2）由于焊接對象對烙鐵的工作溫度有不同的要求，因此焊接時控制溫度非常重要。可以通過聽、看和聞三步來控制溫度。“聽”：當烙鐵頭接觸松香或助焊劑時，如果溫度合適，會發出“刺痛”的聲音。當溫度低時，聽不到聲音。“看”：查看松香或助焊劑的熔化情況，如果熔化緩慢，則表明溫度太低；如果熔化很快，則意味著溫度適宜；如果煙霧太多，則是溫度太高。“聞”：是聞松香或助焊劑的氣味。如果聞到清香，則意味著溫度適宜；如果聞到灼熱的氣味，則說明溫度太高[2]。

4 焊接前注意事項

（1）應清潔每個銷釘。（2）應觀察每個焊點（焊盤）是否清潔和氧化等。如果不清潔，其余部分應為焊料或助焊劑。（3）烙鐵頭應含錫，無碎屑。（4）使用含松香的電線。（5）焊接產品時，需要注意焊點，以避免焊線焊接不良引起的短路。不要只追求焊接速度而降低焊接標準。要注意每次通過引腳的時間應不超過1秒，應注意電路板在焊接時應傾斜，并且要從引腳的頂部向下拉，而且要特別注意不能水平放置。

5 焊接質量不高的原因

焊料質量低的常見原因有以下幾種：（1）焊料過多，形成焊錫沉積物。焊料太少，不足以包裹焊點。（2）冷焊。焊接時，烙鐵溫度過低或加熱時間不足，焊料未完全熔化、潤濕，焊料表面不亮（不光滑），并且有細小的裂縫（如同豆腐渣）。（3）夾松香焊，焊料和元件或印刷板上混有一層松香，導致電氣連接不良。如果松香加熱不充分，焊點下面會有一層黃褐色松香薄膜；如果加熱溫度太高，在焊點下面會有一層炭化松香黑膜。在松香膜加熱不充分的情況下，可以使用烙鐵進行修補焊接，對于那些形成黑色薄膜的情況，必須“吃掉”焊料，清潔焊接部件或印刷電路板的表面，然后重新焊接。（4）焊橋。指焊料過多，導致元件焊點之間發生短路。在焊接超小型元件和小型印刷電路板時，這一點要引起足夠重視。（5）過量助焊劑，焊點中有大量松香殘留物。當少量松香殘留時，使用烙鐵輕輕加熱，使松香蒸發，也可以用蘸有無水酒精的棉球擦去多余的松香或助焊劑。焊點表面上的焊料形成尖銳的尖端，這主要是由于加熱溫度不足或焊劑過少，烙鐵離開焊點的角度不好造成的。

6 不標準焊接的判定

（1）虛擬焊接：似乎沒有焊接，主要是焊盤和引腳臟污或焊劑和加熱時間不夠導致的。（2）短路：一種是足部通過多余的焊料在腳和腳之間造成的短路，另一種現象是由檢查員不當使用鑷子和竹棍造成的，導致腳和腳接觸短路，包括殘留物、渣滓使腳和腳短路。（3）偏移：由于焊接前設備的定位不準確或焊接引起的誤差，使引腳不在指定的焊盤區域。（4）錫少：錫少意味著錫點太薄，不能覆蓋零件的銅部分，從而影響連接。（5）錫多：部件完全被錫覆蓋并形成外弧形，因此不能看到部件的形狀和焊盤位置。無法確定零件和焊盤是否鍍錫良好[3]。（6）錯誤的部件：如果部件的規格或類型不符合操作規程或BOM或ECN，則它們是錯誤的。（7）缺失部件：應放置部件的位置可能由于異常原因而出現空缺。（8）錫球和錫渣：多余的焊球和錫渣附著在PCB表面，這可能導致短引腳。（9）極性反轉：極性方向的正確性與加工要求不一致，即極性錯誤。

7 易損元器件的焊接

易碎部件是在加熱或在安裝和焊接期間與電烙鐵接觸時容易損壞的部件，比如有機鑄造部件和MOS集成電路等。在焊接之前，應仔細準備易損部件以進行表面清潔和鍍錫。焊接過程中不要長時間重復熱焊接，應正確選擇烙鐵和烙鐵的溫度，以確保焊接成功。此外還要使用較少的助焊劑以防止焊料侵入組件的電觸點（比如繼電器觸點）。焊料MOS集成電路優選使用儲能型烙鐵，以防止由于烙鐵的微弱泄漏而損壞集成電路。由于集成電路的引線間距小，因此必須選擇合適的烙鐵頭和溫度以防止引線之間鍍錫。焊接集成電路時，應首先焊接接地端、輸出端和電源端，然后焊接輸入端。對溫度特別敏感的組件，使用鑷子將棉球和元素乙醇（酒精）保持在一起，以保護組件的根部，盡量減少熱量傳遞到組件上[4]。

8 結 論

手工焊接是一項非常實用的技能。隨著電子元件包裝的更新和電子產品的發展，手工焊接的難度將會增加。在清楚了一般方法之后，有必要多加練習，獲得更多經驗，提高焊接質量[5]。

參考文獻：

[1] 孔小東，楊明波，童康明，等.焊接工藝對低合金海洋用鋼焊接接頭耐蝕性的影響 [J].兵器材料科學與工程，2007（5）：9-13.

[2] 張耀華.手工焊接技術與技巧 [J].中小企業管理與科技（上旬刊），2013（08）：211-212.

[3] 田義.電路板中電子元器件的手工焊接方法分析 [J].軍民兩用技術與產品，2017（16）：55.

[4] 黎海金，章能華，宋嘉寧.手工焊接對電烙鐵溫度的要求 [J].電子工藝技術，2010，31（2）：101-105.

[5] 張麗娟.電路組件手工焊接的操作過程質量控制 [J].華東科技（學術版），2012（8）：330.

作者簡介：鄭瑞珍（1986.07-），女，漢族，山東東營人，研究實習員，本科。研究方向：通信工程；尤曉明（1964.05-），男，漢族，上海人，研究員，本科。研究方向：光學工程；金潔（1982.01-），女，上海人，助理研究員，碩士。研究方向：原子核物理。