电子科技大学广东电子信息工程研究院 广东东莞 523000
摘要：锡焊技术过去对工业的发展起到了其他技术不可代替的作用，在电子制造装联技术中得到广泛应用。由于铅对环境的污染，人们开始对无铅锡焊技术进行了研究。无铅化已成为电子制造锡焊技术不可逆转的潮流，近些年，国内无铅已进入实施阶段，许多企业正在进入无铅化的实施中。今后无铅焊接及其应用在电子制造业将取得重大进展并将取代有铅焊接技术。
关键词：电子元件；手工锡焊；技艺揭秘
1手工锡焊焊接原理
目前电子元器件的焊接主要采用锡焊技术。锡焊技术采用以锡为主的锡合金材料作焊料，在一定温度下焊锡熔化，金属焊件与锡原子之间相互吸引、扩散、结合，形成浸润的结合层。
锡焊是将熔化的焊锡附着于很洁净的工作物金属的表面，此时焊锡成份中的锡和工作物变成金属化合物，相互连接在一起。即利用焊锡作媒介加热而使A、B二金属物接合，进而由溶化的焊锡与金属的表面产生合金层。锡与其它金属较铅富有亲附性，在低温容易构成金属化合物。焊接外表看来印刷板铜铂及元器件的引线都很光滑，实际上它们的表面都有很多微小的凹凸间隙，熔流态的锡焊料借助于毛细管吸力沿焊件表面扩散，形成焊料与焊件的浸润，把元器件与印刷板牢固地粘合在一起，而且具有良好的导电性能。锡焊接的条件是：焊件表面应是清洁的，油垢、锈斑都会影响焊接；能被锡焊料润湿的金属才具有可焊性，对黄铜等表面易于生成氧化膜的材料，可以借助于助焊剂，先对焊件表面进行镀锡浸润后，再行焊接；要有适当的加热温度，使焊锡料具有一定的流动性，才可以达到焊牢的目的，但温度也不可过高，过高时容易形成氧化膜而影响焊接质量。
2手工焊接的锡焊电烙铁
电烙铁是手工电子焊接中最常用和最主要的工具，作用是将电能转换成热能对焊接点部位进行加热焊接，其是否成功很大一部分是看对它的操控怎么样了，因此某种角度上来说电烙铁的使用依靠的是一种手法感觉。电烙铁的种类很多，有直热式、感应式、储能式及调温式多种，电功率有15W、2OW、35W～300W多种，主要根据焊件大小来决定。一般来说，电烙铁的功率越大，热量越大，烙铁头的温度也就越高。一般的晶体管、集成电路电子元器件焊接选用20W的内热式电烙铁足够了，功率过大容易烧坏元件，因为二极管、三极管结点温度超过200℃就会烧坏。但以搭棚焊为主的胆机制作中，电烙铁功率要大些，可在35W-45W中选择，甚至可以更大。焊接集成电路及易损元器件时可以采用储能式电烙铁；焊接大焊件时可用150W～300W大功率外热式电烙铁。小功率电烙铁的烙铁头温度一般在300～400℃之间。烙铁头一般采用紫铜材料制造。为保护在焊接的高温条件下不被氧化生锈，常将烙铁头经电镀处理，有的烙铁头还采用不易氧化的合金材料制成。线路焊接时，时间不能太长也不能太短，时间过长也容易损坏，而时间太短焊锡则不能充分融化，造成焊点不光滑不牢固，还可能产生虚焊，一般来说最恰当的时间必须在1.5s～4s内完成。新的烙铁头在正式焊接前应先进行镀锡处理。方法是将烙铁头用细纱纸打磨干净，然后浸入松香水，沾上焊锡在硬物（例如木板）上反复研磨，使烙铁头各个面全部镀锡。若使用时间很长，烙铁头已经氧化发生时，要用小锉刀轻锉去表面氧化层，在露出紫铜的光亮后用同新烙铁头镀锡的方法一样进行处理。当仅使用一把电烙铁时，可以利用烙铁头插入烙铁芯深浅不同的方法调节烙铁头的温度。烙铁头从烙铁芯拉出的越长，烙铁头的温度相对越低，反之温度就越高。也可以利用更换烙铁头的大小及形状来达到调节烙铁头温度的目的。烙铁头越细，温度越高；烙铁头越粗，相对温度越低。根据所焊元件种类可以选择适当形状的烙铁头。烙铁头的顶端形状有圆锥形、斜面椭圆形及凿形等多种。焊小焊点可以采用圆锥形的，焊较大焊点可以采用凿形或圆柱形的。另一种吸锡电烙铁，是在直热式电烙铁上增加了吸锡机构构成的。在电路中对元器件拆焊时要用到这种电烙铁。
3手工焊接锡焊的焊锡与焊剂
焊锡是一种易熔金属，最常用的一般是焊锡丝，焊锡是焊接的主要用料。焊锡的作用是使元件引脚与印刷电路板的连接点连接在一起，焊锡的选择对焊接质量有很大的影响。现在最常用的一般是含松香焊锡丝，但细分起来也颇有讲究，其中真正不掺水份的含银焊锡丝当然是上等品了。焊接电子元器件的焊锡实际上是一种锡铅合金，不同的锡铅比例焊锡的熔点温度不同，一般为180～230℃。手工焊接中最适合使用的是管状焊锡丝，焊锡丝中间夹有优质松香与活化剂，使用起来异常方便。管状焊锡丝有0.5、0.8、1.0、1.5…等多种规格，可以方便地选用。
焊剂又称助焊剂，是一种在受热后能对施焊金属表面起清洁及保护作用的材料。空气中的金属表面很容易生成氧化膜，这种氧化膜能阻止焊锡对焊接金属的浸润作用。适当地使用助焊剂可以去除氧化膜，使焊接质量更可靠，焊点表面更光滑、圆润。焊剂有无机系列、有机系列和松香系列三种，其中无机焊剂活性最强，但对金属有强腐蚀作用，电子元器件的焊接中不允许使用。有机焊剂（例如盐酸二乙胶）活性次之，也有轻度腐蚀性。应用最广泛的是松香助焊剂。将松香熔于酒精（1：3）形成"松香水"，焊接时在焊点处蘸以少量松香水，就可以达到良好的助焊效果。用量过多或多次焊接，形成黑膜时，松香已失去助焊作用，需清理干净后再行焊接。对于用松香焊剂难于焊接的金属元器件，可以添加4%左右的盐酸二乙胶或三乙醇胶（6%）。至于市场上销售的各种助焊剂，一定要了解其成分和对元器件的腐蚀作用后，再行使用。切勿盲目使用，以致日后造成对元器件的腐蚀，其后患无穷。另外值得一提的是吸锡器，其对于新手来说十分实用，初次使用电烙铁总是容易将焊锡弄得到处都是，吸锡器则可以帮你把电路板上多余的焊锡处理掉。另外，吸锡器在拆除多脚集成电路器件时十分奏效有用，它能将焊点全部吸掉，而对于能熟练使用烙铁的人来说就完全没有必要了，用烙铁完全可以代替其功能，将焊点熔掉就可以很容易的将元件取出。
4手工焊接锡焊的基本条件
不是所有的材料都可以用锡焊实现连接的，只有一部分金属有较好可焊性（严格的说应该是可以锡焊的性质），才能用锡焊连接。一般铜及其合金，金，银，锌，镍等具有较好可焊性，而铝，不锈钢，铸铁等可焊性很差，一般需采用特殊焊剂及方法才能锡焊。铅锡焊料成分不合规格或杂质超标都会影响焊锡质量，特别是某些杂质含量，例如锌，铝，镉等，即使是0.001％的含量也会明显影响焊料润湿性和流动性，降低焊接质量。焊接不同的材料要选用不同的焊剂，即使是同种材料，当采用焊接工艺不同时也往往要用不同的焊剂，例如手工烙铁焊接和浸焊，焊后清洗与不清洗就需采用不同的焊剂。对手工锡焊而言，采用松香和活性松香能满足大部分电子产品装配要求。还要指出的是焊剂的量也是必须注意的，过多，过少都不利于锡焊。合理的焊点几何形状，对保证锡焊的质量至关重要。印制板上通孔安装元件引线与孔尺寸不同时对焊接质量的影响，接点由于铅锡料强度有限，很难保证焊点足够的强度，而接头设计合理则有很大改善。
参考文献：
[1]邓桂芳.电子元件手工锡焊的技艺揭秘[J].电气工程应用，2016，（03）：12-17.
[2]董少平.浅谈电子元件手工焊接[J].山西电子技术，2016，（02）：20+33.
论文作者:赵成刚
论文发表刊物:《基层建设》2017年第22期
论文发表时间:2017/11/21
标签：焊锡论文; 电烙铁论文; 焊剂论文; 烙铁头论文; 松香论文; 温度论文; 金属论文; 《基层建设》2017年第22期论文;