手工焊接操作规范

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手工焊接操作规范-1- 1.目的为保证手工焊接和返修产品生产质量，确保产品品质一致性，使电烙铁焊锡工艺符合要求，保证工序质量稳定。2.范围视听公司所有手工焊接及PCBA维修工位。3.定义焊接：是金属加工的主要方法之一，它是将两个或两个以上分离的工件，按一定的形式和位置连接成一个整体的工艺过程。焊接的实质，是利用加热或其他方法，使焊料与被焊金属之间互相吸引、互相渗透，依靠原子之间的内聚力使两种金属达到永久牢固地结合。钎焊：利用熔融钎料使两个或更多的金属实现冶金接合的连接工艺。其特点是只有钎料熔化，而母材金属不熔化。钎焊工艺分为软钎焊（操作温度低于450℃）和硬钎焊（熔点高于450℃）。钎料：钎焊过程中熔点低于母材的金属或合金。分为软钎料（熔点低于425℃）和硬钎料（熔点高于425℃）。液态钎料在焊缝处润湿填缝的同时与母材金属发生冶金过程，溶解和扩散。溶解：一般指母材金属向熔融钎料的溶化过程。溶解对钎焊质量的影响：溶蚀，填缝性差，金属间化合物。扩散：软钎焊接合部母材固体金属原子向液态钎料内部移动。扩散会造成焊接脆性断裂,形成裂纹扩展。4.程序4.1电烙铁的构造、分类4.1.1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，将电子元件焊接。电烙铁的种类很多，结构各有不同，但其内部结构都是由发热部分、储热部分和手柄三部分组成：---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同操作人员接触的部分，它应便于操作人员灵活舒适地操作。手柄一般由木料、胶木或耐高温塑料加工而成，通常做成直式和手枪式两种。-2- 图1电烙铁结构4.1.2通用的电烙铁按加热方式可分为外加热式和内加热式两大类；按功率分，有20W、30W……300W等多种；按电烙铁的功能分，有恒温式、调温式和带吸锡功能式等多种。外热式电烙铁芯子(发热元件)是用电阻丝绕在以薄云母片绝缘的筒子上，烙铁头安装在芯子里面，因而称为外热式电烙铁。如我们常用的45W、60W电烙铁。内热式电烙铁芯子(发热元件)安装在烙铁头内，被烙铁头包起来，直接对烙铁头加热。内热式电烙铁芯子(发热元件)的镍铬丝和绝缘瓷管都比较细，因而机械强度较外热式差，不耐冲击，在使用时不要随意敲击、铲撬，更不能用钳子夹发热管子，以免发生意外。图2外热式电烙铁图3内热式电烙铁恒温电烙铁在内热式电烙铁的基础上增加控温电路，使电烙铁的温度在一定范围内保持恒定。图4恒温式电烙铁调温电烙铁普通的内热式烙铁增加一个功率、恒温控制器(常用可控硅电路调节)。使用时可以改变供电的输入功率，可调温度范围为100～400℃。适合焊接一般小型电子元件和印制电路。-3- 热风焊烙铁也叫热风枪，它是使用热风作热源。烙铁工作时，发出定向热风，此时热风附近空间就升温，达到焊接目的。使用热风焊烙铁时，调节温度、风量到需要值，再让风口在需拆卸的贴片元件附近移动，当元件的锡点溶化时即可取下需拆元件，然后补焊上新元件。图5调温电烙铁图6热风枪4.2电烙铁的选用要根据焊接件的形状、大小以及焊点和元器件密度等要求来选择合适的烙铁头形状。烙铁头顶端温度应根据焊锡的熔点而定。通常烙铁头的顶端温度应比焊锡熔点高30～80°C，而且不应包括烙铁头接触焊点时下降的温度。所选电烙铁的热熔量和烙铁头的温度恢复时间应能满足被焊工件的受热要求。根据公司现有电烙铁状况及元件特点，在实际使用过程中应依工序要求选用合适的电烙铁：―普通无特殊要求工序（如执锡、焊接普通元器件等），一般情况下选用40～60W的电烙铁；―特殊敏感工序(如SMT元件焊接、集成电路焊接等)，选用55W恒温电烙铁；―需指定焊接温度的(如MIC焊接等)，选用调温电烙铁；―热风焊烙铁(热风枪)用于贴片集成块的拆焊；4.3烙铁头修整及镀锡烙铁头一般用紫铜制成，烙铁头要经电镀。有镀层的烙铁头一般不需要修磨，电镀层可保护烙铁头不易氧化、腐蚀。新的烙铁头第一次使用之前，务必先将烙铁温度调至220度，让烙铁头的上锡部位充分吃锡，最好是浸泡在锡堆里5分钟，然后在清洁海绵上擦试干净，并把烙铁温度再次调至300度，重复上述程序，最后把烙铁温度调至所需要使用温度进行使用。这样做的目的是在烙铁头上锡层形成一层保护膜，防止新的烙铁头在高温状态下直接氧化。4.4烙铁保养与维护4.4.1每天下班之前，将烙铁头在清洁海绵上擦试干净，然后上一点新鲜的焊锡，第二天使用之前，将烙铁头在清洁海绵上擦试干净，重新上锡后使用。按以上方式进行操作，可最大限度的保证烙铁头的使用寿命。-4- 4.4.2烙铁头的使用温度不宜过高，温度越高，烙铁头的寿命越短，一般建议使用温度350度。正常情况下，当烙铁使用温度为350度，每天工作8小时，按正常保养程序进行保养时，烙铁头使用寿命一般为3万个焊点左右。4.4.3发热芯的保养一般来说发热芯的损坏现象有三种，即爆瓷、断裂和发热芯的引脚扭断。其中，引起断裂的原因是使用者不习惯使用清洁海绵而习惯于甩锡敲锡；陶瓷在高温状态下是很脆弱的，碰到硬物容易产生断裂。爆瓷和引脚的扭断的原因是：烙铁头是由铜铁合金做成的，时间一长，烙铁头内部和发热芯接触的部位就会产生氧化物如铁锈等，而在高温状态下就有可能引起烙铁头和发热芯熔结在一起。在更换烙铁头时就很难取出，一旦硬拉，烙铁头内发热芯上的某一块陶瓷片就会破损，即所谓的爆瓷。另外，当旋转烙铁头时，其内部的接地弹簧会同时转动，反复多次则会使发热芯的引脚断裂。避免上述现象的方式是，烙铁头每天下班之前都取下来放在工作台上轻敲几下，去除内部的氧化物。4.5焊接材料4.5.1焊料是易熔金属，在熔化时能在被焊金属表面形成合金而将被焊金属连接在一起。在一般电子装配中主要使用锡铅焊料，俗称焊锡。4.5.2分类：按焊料成分，有锡铅、银焊料、铜焊料。4.5.3共晶焊锡锡线加热到一定温度就开始熔化，熔点称为共晶点，对应温度是183℃，此成分是锡占63%，铅占37%。4.5.4手工焊接常用管状焊锡丝，将焊锡制成管状内部加助焊剂（优质松香添加一定活化剂）焊锡丝直径有0.4mm、0.6mm、0.8mm、1.0mm等。4.6其它工具---镊子：用于夹带被焊元件，使焊接作业顺利进行。---剪钳：用于去除焊接后过长的元件引脚或元件引脚焊接前的预加工。---真空吸笔：用于吸取大面积，镊子不易夹取的器件。---防护眼罩：用于保护眼睛，防止助焊剂飞溅入眼，造成伤害。---抽风机：用于吸走焊接时助焊剂所挥发出的烟尘等。---烙铁架：放置烙铁用。---热平板：用于对整板面大面积加热。---吸锡器：吸取通孔当中堵塞、多余的液态锡料，取下元件时使用，特别是多脚元件。---清洁海绵：焊接时，由于高温，烙铁头容易产生氧化层，必须用清洁海绵清洁，以保证焊接质量。海绵必须使用无卤素海绵，中间开一圆孔或者斜槽，便于清洗烙铁嘴。使-5- 用时海绵必须加水（去离子水或纯净水），加水的标准是：提起海绵不能滴水，平放手指按下能看到水。4.7焊接操作姿势4.7.1操作姿势：手工操作时，应注意保持正确的姿势，有利于健康和安全。正确的操作姿势是：挺胸端正直坐，不要弯腰，鼻尖至烙铁头尖端至少应保持20cm以上的距离，通常以40cm时为宜。4.7.2电烙铁的握法：一般握电烙铁的姿势如图7所示，焊接面约为45°。4.7.3锡线的拿法：手工焊接常用的焊料是焊锡丝，用拇指和食指握住焊锡丝，端部留出3～5cm的长度，并借助中指往前送料。连续作业的场合如图8所示，手掌自然握住锡线，母指、食指、小指构成支撑点，此种方法可连续的送出锡线以及面积大、广的操作；单点焊接的场合如图9所示，适用于焊接面积小，焊点多的操作，作业时注意熔化适量锡丝。图7电烙铁握法图8手拿锡线姿势图9单点焊接拿锡线4.8通孔插装类元器件手工焊接通孔插装类元器件手工焊接通常使用五工步施焊法，也叫五步操作法，它是掌握手工焊接的基本方法。4.8.1准备（图10）：准备好被焊工件，电烙铁加温到工作温度，烙铁头保持干净并吃锡，一手握电烙铁，一手抓焊锡丝，电烙铁与焊锡丝分居于被焊器件两侧。图104.8.2加热（图11）：烙铁头接触被焊器件，包括器件端子和焊盘在内的整个焊件全体要均匀受热，不要施加压力或随意拖动烙铁，时间大概为1～2秒为宜。-6- 图114.8.3加焊锡丝（图12）：当器件被焊部位升温到焊接温度时，送上焊锡丝并与工件焊点部位接触，熔化并润湿焊点。焊锡应从电烙铁对面接触焊件。送锡量要适量，一般以有均匀、薄薄的一层焊锡，能全面润湿整个焊点为佳。合格的焊点外形应呈圆锥状，没有拖尾，表面微凹，且有金属光泽，从焊点上面能分辨出引线轮廓。如果焊锡堆积过多，内部就可能掩盖着某种缺陷隐患，而且焊点的强度也不一定高；但如果焊锡填充得太少则不能完全润湿整个焊点。图124.8.4移去焊锡丝（图13）：熔入适量焊锡，此时焊件己充分吸收焊锡并形成一层薄薄的焊料层，迅速移去焊锡丝。图134.8.5移去电烙铁（图14）：移去焊锡丝后，在助焊剂(锡丝内含有)还未挥发完之前，迅速移去电烙铁，否则将留下不良焊点。电烙铁撤离方向与焊锡留存量有关，一般以与轴向成-7- 45°的方向撤离。撤离电烙铁时，应往回收，回收动作要迅速、熟练，以免形成拉尖；收电烙铁的用时，应轻轻旋转一下，这样可以吸除多余的焊料。图14以上从放电烙铁到焊件上至移去电烙铁，整个过程以2～3秒为宜。时间太短，焊接不牢靠；时间太长容易损坏元件和焊盘。4.9SMT器件返修及手工焊接4.9.1器件的拆除4.9.1.1对于片式电阻、电容、电感、三极管等，利用尖嘴或刀片式烙铁嘴的烙铁，温度调至310～320度，烙铁嘴上锡，锡量为包裹住烙铁嘴为宜，使用烙铁直接接触待拆器件，待器件焊点融化，利用锡的张力吸气并移除坏件，烙铁在焊盘上停留的时间不要超过3秒，拆除后的器件报废处理。注：不可接触到旁边的器件。图15烙铁嘴上锡图16焊起坏件图17器件报废4.9.1.2对于高密度互连板上的片式LCR器件、三极管、QFN、BCC等器件，使用热风枪进行拆除，选择口径与器件大小相仿的风嘴，调整温度、风速时，取面巾纸平放，风嘴置于其上0.5～2.5cm处，均匀移动风枪，调整温度和风速，当面巾纸焦黄时为宜（注：拆件时风嘴高度与调温时风嘴高度一致）。对待拆元件进行加热，待器件焊点融化3秒内，以镊子将料夹除。加热时间不益过长，以免损伤周围器件和PCB，拆除后的LCR类片式器件及三极管报废处理，QFN、BCC类IC如无损坏可继续使用。-8- 图18调温图19加热图20夹除4.9.1.3对于已经确定为坏件的IC，直接以热风枪取相应大小的风嘴进行拆除，调温、调速及拆除方法同4.9.1.2。4.9.1.4拆板组的器件拆除：拆板组主要是对报废板上比较昂贵的器件进行拆除，贵价器件拆除后要再次投入使用。我们使用热平板进行拆除，首先清除贵价器件背面的器件，将热平板的温度设置在310－320度，在待拆器件上均匀的涂抹助焊剂（膏），将PCB平放在热平板上进行加热，待器件焊点融化3秒钟之内以镊子取下器件，注意不要损伤器件的管脚。4.9.1.5QFP类IC（IC1389）的拆除：生产中我们有可能遇到IC1389装反的问题，元件并没有损坏，此时我们可以采用四边热风嘴的风枪进行加热拆除，具体方法如下图所示，调温、调速参照4.9.1.2，注：其中第四步熔化焊点大概需要3－5秒钟，不宜长时间加热，以免损伤元件或者PCB。图21元件上焊剂图22热风枪上锡图23确定热风枪位置图24熔化焊点图25移开元件4.9.1.6SOP类IC的拆除：可以采取双烙铁拆料的方法进行拆除。取两个刀片、梯形嘴的烙铁，温度均调至310－320度，烙铁嘴加锡以为包裹烙铁嘴为宜，分别用两把烙铁对SOP两边管脚同时来回拖动加热，待焊点完全融化3秒钟以内，以锡的张力移除器件。注：烙铁嘴不要接触器件本体，不可过于用力造成器件管脚变形、损坏。4.9.2焊盘清理由于在器件的拆除的过程中，会有大量残留物，例如锡渣、助焊剂等留在PCB板，特别是焊盘上，为了下一步的补件必须对PCB焊盘进行清理。4.9.2.1以拖锡的方法对焊盘进行清洗，使焊盘均匀的布满新的光洁的焊锡，同时清除锡渣、助焊剂、氧化物等杂质；4.9.2.2使用洗板水对清理后的焊盘及PCB进行清洗，进一步去除助焊剂、板面锡渣等杂质；4.9.2.3拖焊时来回拖动时间不宜过长，控制来回拖动3次总加热时间在5秒钟以内，以免焊盘脱落。锡量适中，保证有珠状液态锡料在焊盘上拖动即可，过少易造成焊盘直接-9- 受热而脱落，过多会造成焊盘桥连。图26脏污的焊盘图27焊盘整平加锡图28去除焊盘上的杂质图29清洗焊盘及PCB4.9.3元件的安装4.9.3.10603及以上封装的LCR类片式器件、三极管的安装――镊子夹持法①烙铁的温度调至约315℃②先将待焊元件的一端焊盘用烙铁上锡。③左手用镊子夹持元件放置在焊盘上，右手用烙铁将已上锡焊盘的锡熔化，将元件定焊在焊盘上。④用烙铁加锡焊接好元件的其它引脚。⑤焊接时间不超过3秒。⑥焊接过程中不允许烙铁头直接接触元件。⑦贴片元件的端电极必须上锡良好。(1)放置元件在焊盘（2）定焊元件一端引脚-10- （3）焊其它端引脚（4）焊好的元件4.9.3.20402及以下封装的LCR类片式器件的安装和高密度互连板上LCR器件的安装――热风回流法①安装相应大小的热风嘴。②热风烙铁工作温度调至约427℃。③以竹签将锡膏均匀涂敷在焊盘表面。（图①）④利用尖镊子把元件放置在焊盘表面。（图②）⑤调温、调速及检验方法同4.9.1.2。（图③）⑥利用热风枪加热整个元件，保持距离同测试时相似。（图④）⑦待锡膏熔化，部分焊剂挥发后保持加热。⑧确认元件焊点锡膏已经熔化移开烙铁。（图⑤）⑨撤离热风头时先往上提再平移开，使用热风头不得烫伤周边元件。图30热风回流法图示4.9.3.3QFN、BCC类器件的安装――热风回流法使用热风回流和锡丝，再人工添加膏状助焊剂，具体流程如下：①安装相应大小的热风嘴。②热风烙铁工作温度调至约427℃。③以烙铁融化锡丝，往焊盘上加锡，标准为：焊盘饱满储锡、不连锡为宜。④手工均匀的在焊盘上涂抹适量的膏状助焊剂。⑤利用尖镊子把元件放置在焊盘表面，注意对准极性和焊盘位置。⑥调温、调速及检验方法同4.9.1.2。⑦利用热风枪加热整个元件，保持距离同测试时相似。⑧确认元件焊点焊料已经熔化、助焊剂基本挥发移开烙铁。-11- ⑨撤离热风头时先往上提再平移开，使用热风头不得烫伤周边元件。4.9.3.4PLCC、SOP、QFP、排插、卡座类器件的安装――点焊法①选择刀片式或者凿形烙铁。②烙铁的温度调至约315℃。③左手用真空吸笔吸贴在器件正中位置，将器件从托盘中取出，平贴在元件焊盘对应位置（方向正确，引脚正对），如无法用吸笔吸取的（如PLCC座、部分异形卡座等），以镊子夹取，注意不要损伤器件管脚，见图31。④右手执烙铁粘少量的锡，将元件定焊在PCB对应焊盘上(定焊元件对面的对角1~3个脚)见图31；检查元件引脚正对焊盘，松开真空吸嘴。⑤左手持锡线，右手拿烙铁从未定焊的引脚一端从头至尾拖焊，拖焊完一边再焊另一边；焊好未定焊的两边再焊定焊边，直至焊接完成，如图31所示。⑥用防静电牙刷粘少量洗板水将元件引脚的松香及氧化物清洗干净。⑦每边焊接时间不超过5秒。吸取、放置器件定焊清洗烙铁嘴拖焊图31PLCC点焊图示注意事项：①拖焊过程中不允许烙铁头直接接触元件引脚，必须粘锡；锡线放在元件脚上，烙铁加热锡线致使锡线熔化，浸润焊盘及元件引脚，焊好一脚再焊另一脚，从头至尾拖下来，不允许来回拖；拖至一边的尾部时将烙铁头朝外倾斜45度并往外拉，避免连锡的发生。②焊接过程中锡与铬铁同步移动。③洗板时不允许将洗板水粘到周边元件（含容易造成氧化、短路等的元件）。④确保引脚前端/后端形成弧度锡面，焊点外观满足我司PCBA焊点外观标准。4.10手工焊接技术要领4.10.1焊锡不能太多，能浸透接线头即可。一个焊点一次成功，如果需要补焊时，一定要待两次焊锡一起熔化后方可移开烙铁头。如焊点焊得不光洁，可加焊锡线补焊，直至满意为止。4.10.2焊锡冷却过程中不能晃动焊件，否则容易造成虚焊。4.10.3焊件表面须干净和保持烙铁头清洁。4.10.4焊锡量要合适，使用焊剂不要过量。过量的焊剂不仅增加了焊后清洗的工作量，延长了工作时间，而且当加热不足时，会造成“夹渣”现象。合适的焊剂是熔化时仅能浸-12- 湿将要形成的焊点，不要流到元件面或插孔里。图324.10.5采用正确的加热方法和合适的加热时间。加热时要靠增加接触面积加快传热，不要用烙铁对焊件加力，因为这样不但加速了烙铁头的损耗，还会对元器件造成损坏或产生不易察觉的隐患。所以要让烙铁头与焊件形成面接触而不是点或线接触，还应让焊件上需要焊锡浸润的部分受热均匀。加热时还应根据操作要求选择合适的加热时间，整个过程以2～3秒为宜。加热时间太长，温度太高容易使元器件损坏，焊点发白，甚至造成印刷线路板上铜箔脱落；而加热时间太短，则焊锡流动性差，很容易凝固，使焊点成"豆腐渣"状。4.10.6焊件要固定在焊锡凝固之前不要使焊件移动或振动，否则会造成"冷焊"，使焊点内部结构疏松，强度降低，导电性差。4.10.7烙铁撤离有讲究，不要用烙铁头作为运载焊料的工具。烙铁撤离要及时，而且撤离时的角度和方向对焊点的形成有一定的关系，一般烙铁轴向45°撒离为宜。因为烙铁头温度一般都在300多度，焊锡丝中的助焊剂在高温下容易分解失效，所以用烙铁头作为运载焊料的工具，很容易造成焊料的氧化，焊剂的挥发；在调试或维修工作中，必须用烙铁头沾焊锡焊接时，动作要迅速敏捷，防止氧化造成劣质焊点。4.11注意事项4.11.1一般电烙铁的工作电压是220V，使用时一定要注意安全，经常检查电烙铁的电源线有否损坏，如有损坏应及时更换或用绝缘胶包好损伤处。4.11.2电烙铁需安装接地线配三芯插头，使其外壳良好接地，确保安全。4.11.3定期检测电烙铁温度及接地线应达至要求。4.11.4烙铁温度每天（每班）必须点检，并将温度记录在《烙铁温度点检表》中待查。4.11.5发现烙铁柄松动要及时拧紧，否则容易把电源线与烙铁芯的引出线柱之间的连接线头绞断，发生脱落或短路；发现烙铁头松动要及时紧固；不准甩动使用中的电烙铁，以免焊锡溅出伤人。4.11.6更换烙铁芯时，要注意电烙铁内部的三根线，其中一根是接地线，该接地线是与三芯插头及外壳相连的，不可接错；长时间不使用电烙铁，应取下电源插头，并切断电源。-13- 4.11.7新电烙铁初次使用或新更换烙铁头时，应先在电烙铁头上镀上一层锡；电烙铁使用一段时间后，应取下烙铁头，去掉烙铁头与传热筒接触部分的氧化层，再将烙铁头装上，避免时间长取不下烙铁头，防止烙铁头卡在壳体内。4.11.8烙铁头应经常保持清洁，使用时应在海绵上擦几下，以除去氧化层或污物，否则影响焊接，且海绵应保持湿润。-14-