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手工焊接作业教材 编辑 卢锦填2016年5月4日 目录 一 锡焊训练的目的1 澄清观念2 提高品质二 焊接训练的基本技术与认识1 焊接的原理2 松香焊剂功用3 焊接工具 电烙铁4 其它辅助工具5 焊接的要求6 焊接的步骤7 焊点良劣辨识8 除焊的方式与步骤9 不良焊接的形成与修正 焊锡训练的目的 一 澄清观念1 正确的焊接方法 不但能省时 还可防止空气污染2 焊接作业为连接零件 有电传导 固定和散热之用 3 品质是建立在制造过程中 而非事后经品管修复得到 品质靠直接作业人员达到是最直截了当和最经济的方法 而非由品管修复和工程人员的维护 4 焊接是一门技能的艺术 其趣味性蕴涵在各位对焊接工作的注意上 有一位焊接技术优良的焊工当称之为金属的艺术家 二 提高品质 一般电子仪器系统的故障 根据统计有百分之九十都是人为因素造成的 为了提高品质 降低不良率 希望工作人员对焊接的基本技术有所认识及掌握 一个焊接作业初学者 于最初犯下的错 将会蜕变成习惯性的错误 一旦根深蒂固将难以改正 故在学习的初期 应严格按照正确的步骤来加以练习 锡焊训练的基本技术及认识 一 焊接的原理 1 焊接的原理 焊接是利用焊锡作媒介即加热而使元器件跟PCB焊盘金属部位结合 进而由融化的焊锡在金属的表面产生合金层 要焊接的元器件不能融化 焊接的好坏取决于被融化的焊锡的润湿能力 上锡效果 二 松香焊剂功用 1 清除被焊物的金属表面 并在作业过程中保持干净 2 减低焊锡溶解后 扩散方向的表面张力 3 增强毛细管现象 使焊锡流动性良好 4 能使锡点晶莹化即光亮之效果 焊锡的成果及效果是受被焊金属与熔融焊料的表面是否干净所影响 而金属置于空气中 不断与空气产生氧化膜 加热至沸点的助剂可以将此氧化膜排除 故金属表面能保持干净 与熔融的焊锡进行合金化 见下图 三 焊接工具 电烙铁 我司统一使用调温烙铁 一 电烙铁的构造 电烙铁是手工焊接的主要工具 是一种电热器件 通电后产生高温 可使焊锡熔化 利用它将电子元器件连接或对不良焊点进行修补 其内部结构是由发热部分 储热部分和手柄组成 发热部分 也叫加热部分或加热器 或者称为能量转换部分 俗称烙铁芯 这部分的作用就是将电能转换成热能 储热部分 电烙铁的储热部分就是通常所说的烙铁头 它在得到发热部分传来的热量后 温度逐渐上升 并把热量积蓄起来 通常采用紫铜或铜合金作烙铁头 手柄部分 电烙铁的手柄部分是直接与操作人员接触的部分 它应便于操作人员灵活舒适的操作 调温电烙铁普通电烙铁增加一个功率 恒温控制器 使用时可改变供电的输入功率 一般可调范围100 500摄氏度 工作温度350 30 烙铁头 形状 以配合工作物的形状且能给予最大接触面 及最有效的传热为原则 一般使用在电子电气上的焊接 常用形状大致可分为下列三种 B型 LB型 圆锥形 特点 B型烙铁头无方向性 整个烙铁头前端均可进行焊接 LB型是B型的一种 形状修长 能在焊点周围有较高身之元件或焊接空间狭窄的焊接环境中灵活操作 应用范围 适合一般焊接 无论大小之焊点 也可使用B型烙铁头 K型 刀口形 特点 使用刀形部份焊接 竖立式或拉焊式焊接均可 属于多用途烙铁头 应用范围 适用于SOJ PLCC SOP QFP 电源 接地部份元件 修正锡桥 连接器等焊接 C型 CF型 斜切圆柱形 特点 用烙铁头前端斜面部份进行焊接 适合需要多锡量之焊接 CF型烙铁头只有斜面部份有镀锡层 焊接时只有斜面部份才能沾锡 故此沾锡量会与C型烙铁头有所不同 视乎焊接之需要而选择 0 5C 1C CF 1 5CF等烙铁头非常精细 适用于焊接细小元件 或修正表面焊接时产生之锡桥 锡柱等 如果焊接只需少量焊锡的话 使用只在斜面有镀锡的CF型烙铁头比较适合 2C 2CF 3C 3CF型烙铁头 适合焊接电阻 二极管之类的元件 齿距较大之SOP及QFP也可以使用 4C 4CF 适用于粗大之端子 电路板上之接地 四 烙铁头的使用1 新电烙铁或新烙铁头的最初使用时要经过镀锡处理 才能更好的使焊接流畅 镀锡处理方法是 插上电源 在烙铁头温度达到260摄氏度的时候 用含有松香的锡丝均匀的涂在烙铁头上 反复几次即可 烙铁头氧化烧黑禁忌用锉刀打磨或者砂纸打磨 因为会损坏其电镀金属从而寿命大大的减少 正确的方法是 用块湿的烙铁海绵 不滴水为准 反复加锡在在海绵上擦拭直到烙铁头重回金属光泽 2 一般使用通则 1 在任何情况下 不可采用已取下烙铁端头的烙铁通电上热 这将使该部超热 且引起内部氧化而缩短烙铁寿命 2 当烙铁冷却时 应将端头取下再装妥 此一程序是防止端头与烙铁牢结在一起 而无法取下来 3 若因焊接工作不同而更换焊接工具时 则需将暂停使用之端头用塑料袋装好 而烙铁接端孔须密封住 以免内部发生腐蚀 4 烙铁不应重跌或敲打 并不作不正当之用途 以维护烙铁的寿命 5 烙铁不用或暂停使用 须按规定上妥锡衣再放烙铁架上 不可随意摆放 6 使用烙铁前 须先检查其电源线是否有露股 脱线或缠绕其它物品等现象 烙铁插头应完全插入座中 7 每一焊循环 均需将端头上的残渣及氧化的锡衣于海绵上抹除 擦除污染物时动作应轻巧 以避免残锡渣弹跳而烫伤人或烫坏物 8 随时注意使用中的端头 若发现已有损伤或针孔 立即停止使用 更换新端头 否则将伤及被焊物品 9 应注意不可以使用强劲拉扯电源线 因为这是使电源线断股的主要原因 烙铁架 是电烙铁的配件之一 用来插放烙铁及放置湿海绵 需经常清理干净 其摆放位置应便于工作 一般约在前方45 左右 平伸的右腕下 如因配合工作情况 则可随意摆置 但因顾及持握自然 避免拿取时超越或环绕 如有必要则加以固定 以免重跌摔碰 海绵 是一种合织维 放置于海绵盒内 为烙铁架上的附件 也有单独为附属设备 海绵主要是用来擦除残蚀的锡渣及焊剂渣 必须时常保持干净及适当的潮湿 便于擦拭烙铁端头 使烙铁端头保持明亮 一支明亮的镀锡端头 可以很快的将热传至被焊点 为了确保擦除残渣 可在海绵上割划缝隙 并于每次清洗前将缝内及残留在海绵上的锡渣清出倒入废料桶内 以免清洗时扎伤手指或阻塞排水系统 适当潮湿的海绵 如以手指轻按其上 则水份隐约渗出 但不足以溢出海绵盒 四 辅助工具 一 镊子 二 斜口剪钳 三 清洁工具 钢刷 砂布 锉刀等 五 焊接的要求 一 从事焊接作业的人员 对自己本身之工作及职责 应有下列的基本认识及了解 1 应使用自己熟悉在本身工作岗位 所实施的各种焊接作业 2 对使用之材料 焊锡 焊剂 及器具 均有充分的知识与了解 3 应按焊接作业之规定操作 如有适当建议可向生产管理人员提出经核准后方可实施 4 与品管人员主动合作 解除因焊接缺点造成的退修问题 5 应重视焊接作业的规定 非经许可不得任意更改焊接作业程序 6 确实了解品质要求及检验标准 二 为了确保焊接连接工作具有的可靠性 最重要的是高度清洁 在作业中应具备的重点列举如下 1 工作区域内应将所有的油垢 油渍 污渍 线头及引脚等一切外来物清除干净 2 工作台 工具 焊锡 烙铁 被焊物及工作人员的双手 均应保持干净 作业时避免以手指直接触摸焊接面 最好是戴上棉布手套 或于焊接前以适用的溶剂清洁焊接金属面 3 使用适当的焊锡及使用量 选用适当的焊接工具 正确的焊接程序与时间 4 通风系统应良好 以将焊剂受热所产生的气味 烟 排除工作区外 三 品质1 焊接表面应整齐平滑 2 焊接物与焊接点连接处 焊锡成内凹的收束面及覆羽状 3 焊接物的轮廓可透过焊锡面显现 4 焊接点完全覆盖焊锡并结合良好 5 焊接点与绝缘皮有充分的间隙 6 焊锡量恰当 没有溢流现象 7 焊接面干净 8 零件位置及固定方式正确 9 导线整洁且无松散之现象 10 被焊物没有超过规定的损坏情形 1 锡丝的持拿法 1 连续作业持拿法 左手掌自然地握住经由中指 无名指的支持 焊接时运用母 食指灵活的抽拉锡丝 2 单独一点作业持拿法 将锡丝扯直后 以左手拇指及食指轻握住 配合焊接部位所需给予适当锡量 连续持拿法单独持拿法 2 标准的焊锡动作 1 线路板上焊接时 烙铁端与焊接面应随时保持45 的距离 并以烙铁端面积较大面触接工作物 使热量易传导 但需注意焊料决不可直接触加于烙铁端上 而应加在经由烙铁预热的被焊金属面 即烙铁接触的另一面 见下图 2 较大热容量的焊接如接端 则烙铁需视被焊物形状 以平行或90 之角度进行焊接 焊料仍应加在热源对面 但需顺着被焊金属面移动 促使焊料分布于所需焊接的每一缝隙 见下图 六 焊接的步骤 焊接作业的基本顺序是以五个步骤来进行 但技术较纯熟的作业员可以节奏更快的三步骤法来实行 事实上三步骤法是将五步骤法的焊接韵律予以缩短的一种方法 但各焊接步骤都有其不同的重点及适用情况 一般的焊接时间 虽然是随着工作物大小而有很大的差异 不过通常均以两秒左右为标准 故所谓焊接技术即在这一瞬间凭经验判断 溶化的锡量 扩散的状态和移开锡丝及烙铁的时间与方向也就是深切体会 进而掌握这一韵律的奥妙所在 一 五步骤法步骤1 准备工作动作 烙铁与焊锡指向焊接点说明 为了减少配线错误之类的故障比值 提高焊接的可靠性 在意识上仍应需要清楚的指明焊接的真正位置 步骤2 预热动作 烙铁触向焊接点的金属面上 说明 把烙铁端置于金属面上 主要是加热到足以熔解焊锡 若在烙铁上涂抹一层焊锡 锡衣 则传导效果更为理想 不会因氧化膜而影响了热的传导 步骤3 焊锡的熔化动作 锡丝触向被焊金属面 供给适当焊锡量说明 焊锡不可于烙铁端上 应涂于被焊金属面上 如此焊锡熔化时 焊剂才能由锡丝中向四周散开 必要时需移动锡丝 促使焊料能够分布到需要焊接的各个部位 步骤4 移开锡丝动作 于焊锡适量熔化且分布于需焊接的部位后 即移开锡丝 说明 移开锡丝的速度要快 这一个时间的控制是焊接作业上最重要的技巧 过早或过迟都将产生不良焊接的情形 步骤5 抽出烙铁 完成焊接作业动作 抽出烙铁的时间 较移开锡丝小满稍慢一些约0 5 1 0秒 说明 烙铁的抽出速度及方向 对焊接的最后结果是具有决定性的 所以如在焊锡已明显扩散到焊接点各部位后 才抽出烙铁 在时间上已经是慢了半拍 故此主要关键需实际操作后才能体会出 五步骤法 适用于较大焊接点或大热量之焊接点上及焊接技术不纯熟者 二 三步骤法 步骤1 准备工作动作 此一步骤和五步骤法中的步骤 1 一样 说明 与五步骤法中的步骤 1 意义完全相同 步骤2 预热与焊锡熔化动作 把烙铁触向被焊金属面的同时 于尖端熔解少许焊锡 然后锡丝顺着被焊物周围涂布 说明 被焊点面积较小时 烙铁预热到焊接所需温度的时间几乎等于零 也就是烙铁及焊接点 其温度即足以熔解焊锡丝 步骤3 焊锡与烙铁同时抽出动作 当焊锡适当熔化并充分扩散于所需焊接部位后立即抽出 锡丝与烙铁抽出的速度与方向应一致 说明 若焊锡比烙铁抽出得慢 则锡丝凝固在焊接点上 如锡丝抽出后烙铁仍继续加热 则焊锡将老化或变质 三步骤法 是作业程序较短速度较快的方法 适用于连续焊接的情形 尤其使用较高瓦特数的烙铁在小焊接点上焊接时 采用此步骤法可减少过热焊接 松香烧焦等现象 三 四步骤法 或称变形三步骤法 程序 步骤1的准备工作以及步骤2的预热与焊锡熔化均与三步骤法中所说明的完全相同 步骤3 抽出烙铁步骤4 移开锡丝动作 实际上步骤3与4是把五步骤法中的第4步颠倒过来进行的 这里有一点就得引用三步骤法中所说的 若抽出锡丝比抽出烙铁的速度慢些 则锡丝将被沾住 所以进行此步骤法作业者必须靠个人焊接经验来 判断 移开烙铁与锡丝的速度及时间的配合 说明 四步骤法 或称变形三步骤法 可说是一种高度的作业技术 对于最后焊接结果的好坏具有决定性之作用 但必须特别声明的是 锡丝最后的位置一定得靠紧于烙铁端侧 这样锡丝的移开就不致发生困难了 参考下图 四步法 或称变形三步骤法 适用控制焊剂蒸发的情况 如镀金零件的预焊 避免金污染 或股线的预及需较多焊剂的小焊接点焊接 以上情况以此步骤法预焊可使焊接结果更为理想 七 焊点辨别 一 检验当焊接工作完成后 在同一工作环境下以100 目视检验是需要的 良好的焊接由表面上可看出是整齐一致而有规律的 为了达到高度的信赖要求 所有焊接点于100 检验时 可采用6到10倍的放大镜予以放大检视 切记千万不可用口对焊点哈气来帮助检视 以免产生不良后果 二 检验标准可信赖的焊接点 必须具有较平滑的表面及良好附着性 焊锡完全包覆被焊导线或引脚 但连接处导线或引脚连接轮廓仍透过锡层而清晰可见 焊点表面不可有凹点或小孔 焊锡熔解后 随焊剂清除过的区域流转扩展 然后与焊接表面凝结形成良好的斜坡状 八 除焊的方法与步骤 一 以扁花 蛇皮 线吸除法 以股线吸除熔融焊的方式 1 如有必要时 将热度隔离器 散热夹 置于热敏零件与接点间 2 以股线为吸收材料 应将其绝皮去掉 每循环约剥除约一寸左右 3 将已去除绝缘皮的股线置于焊剂液内或沾抹少量的焊剂膏 4 将浸沾焊剂之股线 置于待除焊的接点上 同时用热烙铁在股线上加热 5 熔化的焊锡会浸满股线时 立即移开烙铁和股线 然后视除焊情况 再重复循环直至除焊工作完成 6 第4 5两项总时间不得超过5秒针 并使该焊点冷却至少30秒针后再施行第二循环 7 此除焊方式 所需温度较高 且热集于一点 故应采用跳焊之除焊方式为较佳 二 以真空吸锡器具吸除法 利用真空吸收作用 将熔化的焊锡吸除之方式1 将工具除焊嘴抵住焊接点 同时以烙铁于焊点的另一半 2 当接点的焊锡熔解时 立即按下吸锡器的按扭 注意时间 动作及位置的配合 3 将除焊嘴对正容器 废料盒 重新压下心弹簧轴 将吸入的残渣挤出 4 若有吸除不完全的残余焊锡时 不可勉强吸除 应重新熔进适量的焊锡 再施以第二循环的除焊程序 5 以真空吸方式 于吸收时会产生气流来冷却焊点 对产品较无害 九 不良焊接的形成与修正 一 一般修正方式1 不完全去除焊锡的情形 1 加热 2 加热及加焊锡 3 加热后 以拭除干净的端头吸取少量焊锡 4 加热后用工具将熔解的焊锡轻轻擦除 2 完全去除焊锡的情形 请参照除焊的方法与步骤 配合零件连接情形 再选择除焊的方式 如 除焊后零件将再使用 则不宜以热度集中的扁花线除法 因该吸除方式极易因控制不当造成烧毁材料的情形 二 各种不良焊点的修正1 锡点接触角过大或者蔓延不良现象 焊接表面不连续 不平滑有如荷叶上的水珠般 焊料在金属表面呈不均匀的凸起 连接自呈不规则之斜坡状 形成 烙铁端头或被焊物面不干净 加热或加锡不正确 焊料流动不完全 修正 再加热 加焊料或清除焊锡 重新焊接 再焊接时 宜采用四步骤法来修正 因该法可充分利用焊剂 使焊锡流转均匀分布接点各部位 避免 干净的被焊金属面 焊接器具及工作区域 合格的焊料加正确的焊接动作 2 锡点有孔洞现象 锡点上有小渗孔或深凹痕 形成 焊料或被焊物不干净 焊接时间不标准 移开烙铁速度及方向不正确 修正 完全清除焊锡 清洁零件 材料后以正确的焊接动作再次作业 避免 干净的被焊金属面 焊料 器具正确焊接动作 需特别注意应移开烙铁的位置与速度 3 锡裂分离焊点现象 零件脚与焊锡连接不完全有缝隙 裂痕或于接合处呈齿状附着现象 形成 焊接面有严重的污染或焊剂未达到引导焊锡紧密附着于被焊物金属之效果 若操作程序错 即于焊接完成后 再剪去多余的下脚 也将导致焊锡与零件脚分离裂缝之现象 修正 完全清除焊锡 并将焊接表面 板面与零件脚 清理干净 再重新焊接 若为机械力导致分裂现象 则只需加热使其再熔合 避免 焊接前务必将焊料 零件清理干净 焊接后的锡点切不可施加力量 4 滋扰焊点 冷焊点现象 焊锡熔化与接点熔合或完全熔合之前凝固 形成 焊锡冷却前移动零件 焊接时温度控制不当 修正 固定线路板 再加热使之重新熔合 必要时可再加少许焊锡 避免 线路板应加以固定 随时注意烙铁的温度是否低于焊接的要求 正确的焊接时间 动作 5 分层点 多层点现象 锡点面不平滑 呈明显受热不匀的纹痕 形成 焊接时烙铁抖动 双面板电镀孔焊接时间不当 热量渗透至另一面 修正 再加热 使热均匀分布 必要时须将焊锡清除再重焊接 再焊接时应特别注意时间 避免 实行标准焊接动作 掌握焊接韵律 尤其焊接或修补第二面焊点时 须以正确与迅速的动作来完成 以避免渗透电镀孔而破坏另一面已完成的锡点 6 锡柱 锡尖 锡丝 锡渣 锡珠等现象 两个分立接点 因焊锡连通而导致电流跨越 残余焊锡滞留或沾附于线路 零件及线路板上 形成 焊剂在热源未移开前已完全蒸发 故焊锡干燥 沾附烙铁端随烙铁之抽出而形成尖 柱或短焊情形 焊接位置不当或不小心导致焊锡滴落 流散 熔融的焊锡自端头溅离 冷却后沾附于导电体上或落于导电体间 修正 因焊剂蒸发 焊锡干燥所造成的短焊 先在缺点处沾上少量焊剂后牢固的余锡则以镊子或竹签等工具剔除即可 避免 正确的焊接时间及位置 适量的焊锡清洁烙铁端 7 锡量过少现象 锡量不足覆盖焊接点或覆盖不完全 包覆面太薄 形成 焊锡下得不够 或加热时间过久致使焊锡流失 修正 补加焊锡 修补时动作应轻巧 快速 以免造成其它缺点 避免 反复练习焊接动作 体会出技巧所在 确实掌握正确焊锡时间与用锡量 8 锡量过多或包焊现象 零件轮廓完全被焊锡包覆住 焊点处无法检视 焊锡收束面呈圆凸状或焊接点附近积留多余焊锡 形成 焊锡太多或选用的焊锡太粗 加热太久致使焊锡流散熔积 烙铁温度太高也会使焊锡熔解多 即控制不当而造成包焊情形 修正 若焊锡情况不严重者 可用拭除干净的端头重复吸取多余焊料 而严重者则需先将所有焊料清除再重新焊接 避免 随时清除烙铁端上的多余残锡 保持端头的明亮 切不可将锡丝置于端头上熔解后再覆盖于焊接点上 这个错误的焊接动作是导致包焊的主要原因 9 不上锡或上锡不良现象 锡垫或被焊零件呈干燥或沙粒状的面形成 焊接前未将金属表面处理干净 以锡丝内少量的焊剂无法排除的氧化层等因素所产生不上锡 修正 将焊锡清除干净 必要时需先消除氧化物再重焊接 轻微的不上锡 可用锡丝内的焊剂 使焊料流转均匀 避免 确定焊接面的干净 正确的焊接动作 能使焊料流转分布 进而均匀的附着于焊接面 10 锡点损伤现象 焊点不平滑 有明显刮 划痕或剪切伤口 形成 作业中工作物未保护措施或任意摆置 使用工具动作太大及不小心 导致各程度的误伤 修正 加热使焊锡重新熔合 若因剪切下脚而伤及焊点 则需先将焊锡消除 检视焊接物损伤情形 若为合格者再行重新焊接 避免 确实固牢焊接物并小心作业 勿使任何工具跌落敲碰工作物或在桌面磨擦 11 锡垫缺或损伤现象 基体金属 锡垫 线路 上 有明显伤痕或露出铜 更严重的甚至缺损 形成 零件安装后裁切下脚时 工具使用不当 如以不合格的剪钳作业或剪切时用力过猛 修正 轻微刮伤至露铜者可以用焊锡涂抹于伤痕处 若已伤至缺损者 则应视缺损情况决定是否报废 请参照检验规范 避免 小心作业是防人为伤害最重要的条件 12 锡点污垢不干净现象 锡点附近积留焊剂焦渣或其它污染物 形成 焊接工具 材料或工作台区不干净 烙铁温度过高 焊接时间过久或重复作业次数过多 修正 污染物若为焊剂或污垢 可用清洗剂清洗 嵌入焊点内的外来物则需将焊锡完全清除 并清洗焊接区域后再施以焊接 避免 储存 运送作业中均需保持干净 必要时须于焊接前预清洗 工作区域的工具 材料应随时保持清洁 每一焊接循环均需将烙铁端清理干净 并上妥锡衣 随时注意烙铁是否有超温现象 焊接物若有沾锡不良情形 应立即停止作业于正确处理后再进行焊接 切勿以加温端头剔除氧化层 或于上锡不匀处一再重复焊接