电路制作的手工焊接技术研究

摘 要：手工焊接作为一种传统的焊接方法一直沿用至今。焊接质量直接影响产品质量。手工焊接是一项非常实用的技能。这项技术需要反复地练习，熟能生巧才会使焊接质量得到提升。在电子设备的组装和维修过程中，手工焊接通常用于焊接各种电路和元件。掌握手工焊接的技术要点可以提高电子设备的性能。

关键词：电路制造；手工焊接；电子元件；焊接质量

中图分类号：TN41文献标识码：A 文章编号：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

手工焊接是一种技术工艺，主要使用熔融焊料焊接固定元件，并确保可以进行有效的电路传导。目前广泛用于电子产品的批量生产，在开发和调试新产品的原型以及修理产品/设备时，必须使用烙铁进行手工焊接。同时它也是自动焊接设备不可分割的一部分。在手工焊接中，烙铁将电能转换为热能进行焊接。虽然它是一种传统的焊接工具，但在焊接行业仍被广泛使用，并发挥着重要作用。

1 焊接前的准备工作

1.1 烙铁的准备

烙铁是手工焊接的主要工具。通电后，电能转化成热能并转移到烙铁头上，然后焊接电热丝或PTC元件。（1）电烙铁的分类：普通电烙铁有外加热式烙铁、内加热式烙铁、恒温电烙铁、锡烙铁和蒸汽烙铁等类型。烙铁头有三种类型：铁尖尖端，锥形尖端和扁平尖端。（2）在新烙铁投入使用之前，必须先在烙铁头刷上一层薄锡，俗称“吃锡”。具体方法如下：先打开烙铁的电源，当钎焊铁头可以熔化钎焊锡时，用饱和海绵插入钎焊铁头，使钎焊铁头上覆盖一层钎焊锡。如果是铜烙铁头，可以先用刀子将氧化层悬挂在烙铁头上，然后在铜光泽暴露后挂上钎料，这样烙铁头不易氧化，更容易焊接零件。如果焊铁温度过高，焊铁上的焊料就会蒸发，焊铁就会变黑并被氧化，从而增加元件焊接的难度。此时，应将氧化层应用刀悬挂，并在焊接后施加。因此，为了防止烙铁头“烧坏”，当烙铁头不工作时应切断电源。（3）要安全地使用旧烙铁，必须查看电源插头是否完好，电源线是否存在故障。另外还要检查需要使用的铁头是否牢固。在攻丝过程中不要轻易敲击。当烙铁头上的焊料过多时，可以用布擦拭，防止烙铁头粉碎或防烫。

1.2 焊接时注意焊料和助焊剂

为安全起见，焊接时必须注意两个方面的细节：（1）焊料：焊接电子元件时，焊锡丝的材质可以使用松香芯。焊丝需要具备低熔点才可以使用。（2）助焊剂：在焊接中，通常很少使用松香作为助焊剂。在许多情况下，焊料可以粘附在金属表面的氧化物上，这些氧化物不仅利于焊接，还可以很好地覆盖铁尖端。焊接较大的元件时通常使用焊膏，但是这种材料有些具有腐蚀性，因此必须在焊接后及时清除。

1.3 装载顺序

元件焊接的顺序原则是先低后高、先轻后重以及优先耐热。焊接的一般顺序依次是电阻器、电容器、二极管、晶体管、集成电路和高功率管等。元件焊接的顺序如图1所示。

1.4 使用的辅助工具

在焊接工作中经常会遇到各种问题，巧妙地利用辅助工具可以解决这些问题。如尖嘴钳、镊子、偏口钳和刀子等。因此，必须学会使用这些工具。

2 手工焊接的电烙铁选用原则

2.1 选择电烙铁的原则

（1）我们需要根据焊接物体表面的要求形状和焊接物体的密度来选择合适的铁头形状，而且在使用相对平坦的烙铁头时，组装密度通常比较大，反之亦然，因此通常使用锥形烙铁头来焊接物体。（2）烙铁头部的温度需要与焊接材料的熔点相匹配，甚至需要比焊接材料的熔点高30～80℃（注：不包括焊接铁头接触焊接点时下降的温度）[1]。（3）焊铁的热容量必须恰到好处。焊锡铁头的温度恢复时间必须与焊接物体表面的温度要求相适应。在这种情况下，温度恢复时间指焊锡铁头顶部的温度在焊接循环过程中降低并恢复到最高温度的时间。这一时间与焊铁本身的功率、形状、长度和热容密切相关。

2.2 选择焊铁的功率原理

（1）在焊接集成电路、晶体管和其他易损元件时，通常会考虑采用功率为20W或25W的外部热型烙铁。（2）在焊接较粗的电线或电缆时，需要使用50W内热或45～75W的烙铁。（3）大部件的焊接需要使焊接的金属底盘接地，电源要选择100W以上的功率。

3 焊接要领

焊接前的划痕是电路和待焊接元件的特殊清洁任务。在焊接之前，必须刮擦焊接电路和元件的焊接部分，这样可以增强焊接的牢固性。通常使用刀片、抹子或细砂纸进行刮擦。刮线时，线应平放，刮线应轻，直至线上的氧化层、油渍或绝缘漆脱落，金属色露出；镀金或银色镀有合金丝，不要划伤涂层，要轻轻擦拭，并用橡皮轻轻清除表面污渍；对于集成电路引脚，焊接前请勿清洁，但不要弄脏引脚；自制印刷电路板可以用细砂纸打磨铜箔表面，去除氧化层；扬声器连接器和灯泡底座上的连接器可以用刀片进行抛光。做到以上几点可以避免焊接部分表面的再氧化，保证焊接质量。晶体管和电容器都是热元件，焊接时和焊接后，应使用万用表测试这些组件，查看烙铁是否在高温下损坏。如果发现部件损坏，应及时更换。（1）浸锡焊接是为了完成抛光焊接现场的焊接工作。在用锡焊接之前，应移除烙铁头的氧化物，并且给烙铁通电。当烙铁头达到合适的温度时，松香或助焊剂会以其头部熔化到焊接部位，为了使焊接平滑，可以先使用焊丝在焊铁的尖端悬挂一层薄薄的焊料，然后将焊丝与烙铁头熔合。（2）由于焊接对象对烙铁的工作温度有不同的要求，因此焊接时控制温度非常重要。可以通过听、看和闻三步来控制温度。“听”：当烙铁头接触松香或助焊剂时，如果温度合适，会发出“刺痛”的声音。当温度低时，听不到声音。“看”：查看松香或助焊剂的熔化情况，如果熔化缓慢，则表明温度太低；如果熔化很快，则意味着温度适宜；如果烟雾太多，则是温度太高。“闻”：是闻松香或助焊剂的气味。如果闻到清香，则意味着温度适宜；如果闻到灼热的气味，则说明温度太高[2]。

4 焊接前注意事项

（1）应清洁每个销钉。（2）应观察每个焊点（焊盘）是否清洁和氧化等。如果不清洁，其余部分应为焊料或助焊剂。（3）烙铁头应含锡，无碎屑。（4）使用含松香的电线。（5）焊接产品时，需要注意焊点，以避免焊线焊接不良引起的短路。不要只追求焊接速度而降低焊接标准。要注意每次通过引脚的时间应不超过1秒，应注意电路板在焊接时应倾斜，并且要从引脚的顶部向下拉，而且要特别注意不能水平放置。

5 焊接质量不高的原因

焊料质量低的常见原因有以下几种：（1）焊料过多，形成焊锡沉积物。焊料太少，不足以包裹焊点。（2）冷焊。焊接时，烙铁温度过低或加热时间不足，焊料未完全熔化、润湿，焊料表面不亮（不光滑），并且有细小的裂缝（如同豆腐渣）。（3）夹松香焊，焊料和元件或印刷板上混有一层松香，导致电气连接不良。如果松香加热不充分，焊点下面会有一层黄褐色松香薄膜；如果加热温度太高，在焊点下面会有一层炭化松香黑膜。在松香膜加热不充分的情况下，可以使用烙铁进行修补焊接，对于那些形成黑色薄膜的情况，必须“吃掉”焊料，清洁焊接部件或印刷电路板的表面，然后重新焊接。（4）焊桥。指焊料过多，导致元件焊点之间发生短路。在焊接超小型元件和小型印刷电路板时，这一点要引起足够重视。（5）过量助焊剂，焊点中有大量松香残留物。当少量松香残留时，使用烙铁轻轻加热，使松香蒸发，也可以用蘸有无水酒精的棉球擦去多余的松香或助焊剂。焊点表面上的焊料形成尖锐的尖端，这主要是由于加热温度不足或焊剂过少，烙铁离开焊点的角度不好造成的。

6 不标准焊接的判定

（1）虚拟焊接：似乎没有焊接，主要是焊盘和引脚脏污或焊剂和加热时间不够导致的。（2）短路：一种是足部通过多余的焊料在脚和脚之间造成的短路，另一种现象是由检查员不当使用镊子和竹棍造成的，导致脚和脚接触短路，包括残留物、渣滓使脚和脚短路。（3）偏移：由于焊接前设备的定位不准确或焊接引起的误差，使引脚不在指定的焊盘区域。（4）锡少：锡少意味着锡点太薄，不能覆盖零件的铜部分，从而影响连接。（5）锡多：部件完全被锡覆盖并形成外弧形，因此不能看到部件的形状和焊盘位置。无法确定零件和焊盘是否镀锡良好[3]。（6）错误的部件：如果部件的规格或类型不符合操作规程或BOM或ECN，则它们是错误的。（7）缺失部件：应放置部件的位置可能由于异常原因而出现空缺。（8）锡球和锡渣：多余的焊球和锡渣附着在PCB表面，这可能导致短引脚。（9）极性反转：极性方向的正确性与加工要求不一致，即极性错误。

7 易损元器件的焊接

易碎部件是在加热或在安装和焊接期间与电烙铁接触时容易损坏的部件，比如有机铸造部件和MOS集成电路等。在焊接之前，应仔细准备易损部件以进行表面清洁和镀锡。焊接过程中不要长时间重复热焊接，应正确选择烙铁和烙铁的温度，以确保焊接成功。此外还要使用较少的助焊剂以防止焊料侵入组件的电触点（比如继电器触点）。焊料MOS集成电路优选使用储能型烙铁，以防止由于烙铁的微弱泄漏而损坏集成电路。由于集成电路的引线间距小，因此必须选择合适的烙铁头和温度以防止引线之间镀锡。焊接集成电路时，应首先焊接接地端、输出端和电源端，然后焊接输入端。对温度特别敏感的组件，使用镊子将棉球和元素乙醇（酒精）保持在一起，以保护组件的根部，尽量减少热量传递到组件上[4]。

8 结 论

手工焊接是一项非常实用的技能。随着电子元件包装的更新和电子产品的发展，手工焊接的难度将会增加。在清楚了一般方法之后，有必要多加练习，获得更多经验，提高焊接质量[5]。

参考文献：

[1] 孔小东，杨明波，童康明，等.焊接工艺对低合金海洋用钢焊接接头耐蚀性的影响 [J].兵器材料科学与工程，2007（5）：9-13.

[2] 张耀华.手工焊接技术与技巧 [J].中小企业管理与科技（上旬刊），2013（08）：211-212.

[3] 田义.电路板中电子元器件的手工焊接方法分析 [J].军民两用技术与产品，2017（16）：55.

[4] 黎海金，章能华，宋嘉宁.手工焊接对电烙铁温度的要求 [J].电子工艺技术，2010，31（2）：101-105.

[5] 张丽娟.电路组件手工焊接的操作过程质量控制 [J].华东科技（学术版），2012（8）：330.

作者简介：郑瑞珍（1986.07-），女，汉族，山东东营人，研究实习员，本科。研究方向：通信工程；尤晓明（1964.05-），男，汉族，上海人，研究员，本科。研究方向：光学工程；金洁（1982.01-），女，上海人，助理研究员，硕士。研究方向：原子核物理。