電路板焊接是一項重要的技術(shù),在多個領(lǐng)域和行業(yè)中都有廣泛應(yīng)用。在電子元件焊接、電路板維修和DIY、硬件產(chǎn)品開發(fā)過程中需要掌握如何焊接。本文將詳細講述如何手工焊接。最后講手工焊接和機器焊接的適用情況。
1.如何手工焊接
在手工焊接時,需要準(zhǔn)備好工具材料、掌握好焊接方法和相應(yīng)的檢測方法。
1.1.焊接工具和材料
焊接要準(zhǔn)備的基本工具和材料有電烙鐵、焊錫絲、松香(助焊膏)、鑷子、萬用表、吸錫帶等其他工具。
1.1.1.電烙鐵
電烙鐵有很多種,有內(nèi)熱式、外熱式、恒溫式和吸錫式。為了方便攜帶,建議使用內(nèi)熱式烙鐵鐵。此外還需要有烙鐵架和海綿,烙鐵架用于放置電烙鐵,海綿用于擦拭烙鐵錫渣,海綿不應(yīng)太濕或太干,應(yīng)手?jǐn)D海綿直至不滴水為宜。
電烙鐵常用的烙鐵頭有3種,刀頭、、馬蹄形和尖頭。建議初學(xué)者使用刀頭,因為刀頭適用于焊接多引腳器件以及需要脫焊的場合,對于LQFP封裝及排針,還有貼片電阻、電容、電感也非常方便。
電烙鐵的使用方法:
(1)先接上電源,等待烙鐵頭溫度升至焊錫熔點,蘸上助焊劑(松香),然后用烙鐵頭刃面接觸焊錫絲(焊錫含有助焊劑則不用這個步驟),使烙鐵頭上均勻的鍍上一層錫(亮亮的,薄薄的就可以)。有利于放置烙鐵頭表面氧化。沒有助焊劑的烙鐵頭,焊接時不容易上錫。(所以脫焊時,有連錫情況下可以讓烙鐵頭加上助焊劑)。
(2)進行普通焊接時,一手拿烙鐵頭,一首拿焊錫絲,靠近根部,兩頭輕輕一碰,一個焊點就形成了。
(3)焊接時間不宜過長,防止?fàn)C壞元件。必要時可用鑷子夾住引腳幫助散熱。
(4)焊接完成后,再給烙鐵頭鍍上一層錫,防止氧化,再斷開電源。
電烙鐵使用注意事項:
(1)檢查烙鐵頭是否松動
(2)使用時不要用力敲擊(建議不要用膠袋卷做成的桶子上敲甩,永久了容易壞),烙鐵上焊錫過多時用濕海綿擦拭,不要亂甩,防止?fàn)C傷。(規(guī)范作業(yè)、規(guī)范作業(yè)、規(guī)范作業(yè),重要的事情說三遍)
(3)導(dǎo)線不要碰到烙鐵頭
(4)不要讓烙鐵頭長期處于待焊的狀態(tài),因為溫度過高會使烙鐵頭“燒死”
(5)用后斷電
1.1.2.鑷子
焊接電路板的鑷子有直尖頭、彎尖頭和圓尖頭。直尖頭是使用最多的。
1.1.3.焊錫
焊錫是在焊接電路中連接電子元件的重要原材料,是一種熔點較低的焊料。常用的焊錫主要是用錫基合金做成的。根據(jù)焊錫中有無松香,將焊錫分為實心焊錫和松香型焊錫。焊接元器件時建議使用松香芯焊錫,因為這種焊錫熔點低,而且內(nèi)含松香助焊劑,提高可焊性。
同時手工焊接時建議使用無鉛焊錫,減少焊接過程中鉛的吸入,這樣對身體健康要友好一些。
1.1.4.萬用表
在焊接過程中常用的就是測是否短路,測電阻大小、電容大小和電路兩端電壓。
1.1.5.松香
松香在焊接中作為助焊劑,起助焊作用。從理論上講,助焊劑的熔點比焊料低,其比重黏度,表面張力都比焊料小,因此在焊接時,助焊劑先熔化,很快流浸、覆蓋于焊料表面,起到隔絕空氣防止金屬表面氧化的作用,并能在焊接的高溫下與焊錫及被焊金屬的表面發(fā)生氧化膜反應(yīng),使之溶解,還原純凈的金屬表面。合適的焊錫有助于焊出滿意的焊點形狀,并保持焊點的表面光澤。松香是中性的,不會腐蝕電路元件和烙鐵頭。松香的具體使用看個人習(xí)慣,有人在每焊完一個元件,都會把烙鐵頭在松香上浸一下,有人只有在點電烙鐵頭被氧化,不太方便使用時,才會在上面浸一些松香。
1.1.6.吸錫帶
在焊接引腳密集的貼片元件時,很容易因為焊錫過多而導(dǎo)致引腳短路,使用吸錫帶就可以“吸走”多余的焊錫。使用方法:用剪刀剪下一小段吸錫帶,用電烙鐵加熱使其表面蘸上一些松香,然后用鑷子夾住將其放在焊盤上,再用電烙鐵壓在吸錫帶上,當(dāng)吸錫帶變?yōu)殂y白色時表明焊錫被“吸走”了。這個時候不要用手去碰吸錫帶,防止?fàn)C傷。
1.1.7.其他工具
常用的其他工具還有焊錫槍;特氟龍板(刮烙鐵頭的殘渣);鋼絲球(清潔烙鐵頭);烙鐵頭復(fù)活劑(去除氧化物);洗板水,酒精(清洗助焊劑,以便用萬用表測試芯片);口罩,吸煙儀(保護身體健康)
1.2.單個元件焊接方法
插件元件好焊接就不做過多說明,而對于焊接貼片元件來說,元件的固定非常重要。有兩種固定元件的方法,即單腳固定法和多腳固定法。像電阻、電容、二極管等引腳數(shù)為2的元件常常采用單腳固定法。而多引腳且引腳密集的元件采用多腳固定法。
此外,焊接過程中要注意控制時常,不能太長也不能太短,通常在1-4s內(nèi)完成焊接,時間長容易損壞元件,時間太短則焊錫不能充分熔化,造成焊點不光滑、有毛刺、不牢固,也可能出現(xiàn)虛焊現(xiàn)象。同時注意元器件方向別放反了(如極性電容,芯片第1腳,二極管等等)。要注意不要燙傷器件殼體(如發(fā)光二極管的貼片LED燈珠膠體,以免高溫損壞LED燈珠)。
多腳元件(如芯片)焊接方法:
1.往焊盤上涂一層薄薄的錫
2.將芯片引腳與電路板上的焊盤一一對應(yīng),用鑷子或手指輕輕壓住以防止抖動。
3.焊接芯片的一個部分,然后再焊接另一邊的一個部分達到固定芯片的目的
4.然后進行拖焊即可。
兩腳元件(如電阻、電容)焊接方法:
1.在貼片電阻上的一個焊盤上加適量的錫
2.用鑷子夾住電阻,,將電阻的一個引腳推入熔解的焊錫中。然后移開電烙鐵,此時電阻的一個引腳就固定好了。
3.然后給另一個引腳上錫即可
1.3.電路板整板焊接步驟
在焊接時,很多人急著把所有元件全部焊上去。由于焊接過程中沒有任何過程檢測,最終通電后,電路板要么沒有任何反應(yīng),要么被燒壞,而真正一次性焊接并驗證成功的電路板極少。在這里建議分步驟焊接。
1.拿到空板后,檢測各電源之間是否短路,若短路,直接換板子,若一直短路,則PCB設(shè)計就有問題。
2.焊接芯片,芯片引腳與焊盤之間不能短路和虛焊。
3.焊接電源部分的相關(guān)器件。
4.焊接其余的部分器件:如通信部分、數(shù)據(jù)交互部分。
1.4.檢測方法
1.芯片各引腳之間不能短路,也不能虛焊。
2.5V、3.3V、GND等各電源部分不能短路,上電之后電壓測量正常。
3.上電后,芯片能正常下載程序。
每焊接完一個部分,都可以用萬用表檢測是否有短路現(xiàn)象。若短路,則焊接有問題,需要進行檢查。檢驗:將萬用表調(diào)到蜂鳴器擋對焊接效果進行檢測。
2.手工焊接與機器焊接適用情況
手工焊接適用于少量或單片的PCB進行焊接,當(dāng)我們在新產(chǎn)品的開發(fā)初期,可以考慮使用小型實驗室設(shè)備或手工焊接來完成,以便快速迭代和驗證設(shè)計。但是在產(chǎn)品的量產(chǎn)階段或者需要節(jié)省個人焊接時間的情況下,推薦選擇工廠進行幫忙焊接。
這是因為PCB工廠能夠提供大規(guī)模生產(chǎn)所需的產(chǎn)能和質(zhì)量控制,確保產(chǎn)品能夠按時交付并滿足市場需求。以我所熟知嘉立創(chuàng)來說,對于需要單面焊接(單雙層電路板居多)或者單/雙面焊接(高多層電路板居多),使用雅馬哈高速貼片機,1臺機器焊點輸出每小時高達5萬點,1臺機器能抵多少個人工呀,同時產(chǎn)線上且遠不止一臺機器。同時對于需要插件的元器件有選擇性波峰焊,能夠針對特定區(qū)域進行精確焊接。在焊接質(zhì)量方面,有SPI錫膏印刷后檢測、AOI自動光學(xué)檢測、還有X-RAY用于PCB和SMD元器件焊接質(zhì)量的無損檢測、飛針檢查。最后還有人工QC進行檢查。在批量情況下,從速度和質(zhì)量上來講,機器都是遠勝于人工的。