通孔元件手工焊接工艺方法

  通孔元件手工焊接工艺方法赵萍摘要：随着电子技术的发展，在一些大型工厂里，电子元件的焊接都是由自动焊接设备完成的，但是在返工返修时仍然需要手工焊接来完成。通孔元件是指引脚可插入印制电路板过孔内进行焊接的电子元器件，目前仍大范围的应用于电子科技类产品当中，尤其是在航空维修领域。本文详细的介绍了通孔元件的焊接方法、焊点检查和拆焊方法，熟练掌握通孔元件手工焊接的方法，能有效提升焊接的质量和效率。Key：通孔元件手工焊接焊点检查拆焊方法：TG44：A：1674-098X（2020）12（b）-0086-03Abstract：Withthedevelopmentofelectronictechnology，insomelargefactories，thesolderingofelectroniccomponentsiscompletedbyautomaticsolderingequipment，butitstillneedsmanualsolderingwhenrework.Through-holecomponentreferstotheelectroniccomponentthatthepincanbeinsertedintotheprintedcircuitboardthroughtheholeforsoldering.Itisstillwidelyusedinelectronicproducts，especiallyinthefieldofaviationmaintenance.Thispaperintroducesthesolderingmethod，solderjointsinspectionandthemethodofunsolderingindetail.Proficientinmanualsolderingofthrough-holecomponents，caneffectivelyimprovethequalityandefficiencyofsoldering.KeyWords：Through-holecomponents;Manualsoldering;Solderjointsinspection;Unsolderingmethod通孔元件是指引腳可插入印制电路板过孔内进行焊接的电子元器件，包含了众多传统的电子元器件，常见的有直插式电阻、电容、二极管、三极管、排阻、双列直插的芯片等，其体积大，应用广，在维修、调试等多种场合一般需手工焊接，因此熟练掌握通孔元件手工焊接的方法，能有效提升焊接的质量和效率。1焊接方法焊接是一种使用熔融焊料焊接固定元件，并确保能够直接进行有效的电路传导的方式，一般都会采用电烙铁手工焊接电子元件，其本质就是将热能量从热源转移到被焊物，与被焊的元件、电路板、操作有关。手工焊接需要的合适工具和辅助材料，参见表1、表2。典型的送锡焊接法分为如下5个步骤：（1）准备施焊——清洁烙铁。给烙铁头加锡，清洁烙铁头，有利于热传导，不能用刀或其他东西刮烙铁头的氧化层。（2）加热焊件——烙铁头放在被焊金属的连接点。将烙铁头放在被焊金属的连接点（热容量最大的地方），开始加热被焊金属表面。（3）熔化焊料——浸润焊盘，去除氧化层，促进热传导;移动焊锡丝到热源对面，熔化的锡朝热方向流动、浸润焊盘和引脚，在界面发生毛细现象、扩散、溶解、冶金结合，同时将助焊剂残留物推向焊点表面和边缘。（4）撤离焊锡——先撤离锡丝，后撤离烙铁，否则焊锡丝会凝固在焊点上。（5）撤离烙铁——撤离烙铁。冷却、凝固，形成焊点，在焊锡尚未完全凝固时不要晃动元件和PCB，防止造成虚焊（扰动）。每个焊点的焊接时间为2～3s（无铅为3～5s）。在焊接过程中应该严格按照印制板焊接工艺规范进行焊接，掌握一些技巧，避免一些不良的习惯，才能够有效地提高印制板手工焊接的质量。（1）为了安全起见，操作人员要带防静电腕带，即使没有粘贴标志，也始终假定所操作的产品是ESDS。（2）采用防静电恒温烙铁，若使用普通烙铁时一定要保证良好接地。（3）烙铁温度的设置应以充分熔化焊料为宜，温度过高，则焊点发黑、不光亮;温度过低，则有可能会出现拉尖、毛刺。通孔元件的手工焊接建议的温度：有铅为350～370℃，无铅为370～390℃。（4）通常选用直径0.5～1.5mm，中间含助焊剂的焊锡。（5）元件焊接顺序：先小后大;先低后高;先里后外;先轻后重;先一般后特殊。（6）取下元件前用镊子轻轻拨动引脚，确保每一个引脚与焊点完全脱离，所有引脚完全脱离时才能轻松取下元件。在取下多引脚的DIP芯片时，可使用芯片起拔器辅助，使之受力均匀地取下，最大限度的保护印制板和元件。（7）根据接触面积、热容量、形状长度选择正真适合的烙铁头进行焊接，一般要求烙铁头的前端尺寸不大于焊盘直径，过小导致冷焊点或焊料流动不充分，过大损伤PCB、元器件;（8）避免采用过高的温度和过长的时间，导致局部过热，损伤PCB、焊盘起翘、凹陷。如果焊接的是DIP（双列直插封装）的芯片，可使用跳焊技术（即不连续焊接两个相邻的引脚，跳着焊），防止芯片内局部过热损坏芯片。（9）焊锡丝的放置位置不正确，没形成焊桥，焊料的传输不能有效传递热量，导致冷焊点或焊料流动不充分;（10）避开使用转移焊接。这种手法会使助焊剂提前就挥发掉，导致润湿不良，不能用在通孔元件的焊接中。2焊点检查焊接完成后，需要检查焊点质量，要求如下：（1）焊点具有一定的机械强度;（2）焊点拥有非常良好的导电性;（3）焊点光滑，有金属光泽;（4）焊点轮廓凹陷呈半月形;（5）焊锡连续过渡到焊盘边缘。合格的焊点特征如下：①主面（焊接终止面）焊点接收标准：引脚和孔壁应呈现360°的润湿;②辅面（焊接起始面）焊点接收标准：引脚、孔壁和焊盘区域应完全润湿;③孔内焊锡的垂直填充≥75%;④剪脚长度：焊锡过渡面以上0.5mm位置左右。不合格的焊点有很多种，常见的有不润湿、吹孔、拉尖、焊料裂开、焊料接触元件本体、桥连等，对于不符合标准要求的焊点，需要补焊甚至拆后重新焊接。3拆焊方法拆焊是将已经焊接好的元器件拆下，也是一种基本技能，拆焊通孔元件一般有手动吸锡器拆焊法、吸锡带法和连续抽线吸锡带法吸锡带拆焊法是利用一种细金属铜丝编织带来吸附多余焊锡的方法，在没有手动吸锡器和电动吸锡设备的情况下，能够正常的使用吸锡带来进行拆焊。该方法具有 不依赖吸锡工具和设备、简单易操作、不易伤害PCB 和元器件等优点，在高密度 焊点拆焊中优势显著，典型的拆焊方法如下： （1）将烙铁头的温度设定为约350℃左右，必要时做相应调节; （2）选择与焊点宽度适宜的吸锡带，并确保吸锡带前端吸锡饱和的部分已经剪 掉; （3）去除敷形涂覆层，对所有待拆焊点涂敷助焊剂; （4）将吸锡带放在引线）将烙铁头压住吸锡带，观察焊料被吸附到吸锡带内; （6）移开烙铁头和吸锡带，确认焊料被完全清除后轻晃元件取下。 在拆焊的过程中，掌握一些技巧会事半功倍： （1）只要看到焊料停止向吸锡带内吸附，立即移开烙铁头和吸锡带; （2）吸锡带和电烙铁要同时移开，如果先移开电烙铁再移开吸锡带，可能会导 致吸锡带上的焊料凝固在焊点上，达不到拆焊的目的; （3）拆焊完毕后，必須把焊孔内的焊料清除干净。 3.2 手动吸锡器拆焊法 手动吸锡器是一种常用的拆焊工具，它实际上是一个小型手动空气泵，头部用 耐高温塑料制成。手动吸锡器本身不具备加热功能，需要与烙铁配合使用，可 拆焊电阻、电容、晶体管、芯片等通孔元件，具有所需工具简单、操作方便等 优点。由于一次只能对一个焊点进行吸锡操作，效率不高，且对焊盘有一定的 冲击，典型的拆焊方法如下： （1）将烙铁头的温度设定为约350℃左右，必要时做相应调节; （2）去除敷形涂覆层，对所有待拆焊点涂敷助焊剂（可选）; （3）吸锡器末端的滑杆压下，听到“咔”声将吸锡器固定; （4）清洁烙铁头，用烙铁加热焊点至焊料熔化; （5）移开烙铁的同时，迅速将吸锡器嘴贴上焊点，并按下吸锡按钮。若一次吸 不干净，可重复操作。 在拆焊的过程中，掌握一些技巧会事半功倍： （1）手动吸锡使用前要确保活塞密封良好，一般使用几次后必须清理掉吸锡器 中的焊料; （2）如果引脚未在焊孔居中位置，应在烙铁加热焊点时用烙铁头将引脚推向中 心; （3）吸锡器嘴贴上焊点的时间稍长点，先在焊点上画一个圈再按下吸锡按钮。 3.3 连续抽真空法 连续抽真空法是使用专用的电动吸锡设备代替传统的电烙铁进行拆焊的方法， 该方法能够一次完成多引脚通孔元件的拆焊，具有可连续吸锡、拆卸速度快、 操作方便、不易损坏PCB 和元件等优点，广泛应用于手工焊接当中，典型的拆 焊方法如下： （1）根据待拆元件引脚粗细及焊盘大小选择合适的吸锡嘴，并设置吸锡枪的温 度为350℃左右，必要时做相应调节。 （2）涂敷层去除，用酒精去除待焊点上涂敷的三防漆; （3）在焊点两面加上助焊剂，对于锡量较少的焊点可预先补点锡再加助焊剂; （4）吸锡枪达到设置温度后在吸锡嘴上好锡，锡嘴对准焊点加热1～2s，待焊 锡充分熔化，使用连续抽真空法吸走焊锡。抽真空时，对于扁平引脚，前后轻 轻晃动引脚;对于圆形引脚，以引脚为圆心，轻轻画圆晃动引脚。注意动作一定 要轻，以防伤到绿油，待焊锡吸走后略延迟2s 松开抽真空按钮，以防吸锡枪堵 锡。 （5）取下元件。 在拆焊的过程中，掌握一些技巧会事半功倍： （1）焊前焊后应定期检查和清理焊料收集腔中的锡渣。 （2）对于有涂敷层的待焊点，一定要先去除涂敷层后方可进行吸锡操作，如果 直接吸锡的话，涂敷层进入吸锡嘴内很有几率会使堵塞。 （3）不要在焊锡未充分熔化时启动真空，否则会导致吸锡枪堵锡。 （4）对于焊孔大的引脚或焊接有大面积铜箔的引脚，可适当调高吸锡枪的温度， 以焊锡充分熔化为宜。必要时可使用热风焊台对焊点区域部位辅助加热。 4 结语 手工焊接是应用广泛、实践操作性较强、最为基础的一项操作技能，它虽然是 一种传统的焊接方法，但在焊接行业仍被普遍的使用，并发挥着及其重要的作用。维修 工作人需要在真实的操作中不断练习，熟练掌握正确的操作方法，才能提高自 己的操作水平，来提升电子元器件的焊接质量。 Reference [1] 杨宏强.2019 年全球PCB 产业分析[J].印制电路信息，2020，28（10）：1- 4. [2] 段思亮.电子设备印制电路板延寿工艺试验与分析[D].成都：电子科技大学， 2019. [3] 张莹，卢立东.《印制电路板设计工艺性规范》编制与实施[J].标准科学， 2018（4）：150-153. [4] 林盛鑫，林洪军，叶军，等.印制电路板制造关键技术概述[J].通信电源技术， 2018，35（2）：182-183. [5] 文军，刘诚，谢言清.浅谈印制电路板的设计与制作[J].中国高新区，2018 （4）：132，134. [6] 杨宏强.2019 年全球PCB 产业分析[J].印制电路信息，2020，28（10）：1- 4. [7] IPC，IPC-A-610E 电子组件的可接受性，2010. [8] IPC，IPC-A-600H 印制板的可接受性，2010. [9] IPC，J-STD-001E-2010 焊接的电气和电子组件要求，2010. [10] 维修基本技能（ME、AV）[M].北京：清华大学出版社，2010. [11] 夏志飞.电子电路从零到无穷大[M].北京：电子工业出版社，2014. 科学技术创新导报2020 年35 期 科学技术创新导报的其它文章 水利工程项目施工成本的预算及把控分析 试论污泥处理处置及资源化方法 医院计算机网络的安全管理探讨 《轨道车辆设计理论》课程教学存在的问题及改革措施