電路設(shè)計(jì)與制作（含活頁式實(shí)訓(xùn)工單） 課件 項(xiàng)目7 任務(wù)2 焊接工藝認(rèn)知與實(shí)踐

項(xiàng)目7電路板的焊接加工任務(wù)2焊接工藝認(rèn)知與實(shí)踐任務(wù)描述本任務(wù)旨在讓讀者通過理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐操作，掌握電路板的焊接工藝。任務(wù)中讀者可以了解電路板焊接的基本概念和原理；學(xué)習(xí)電路板焊接的常用工具、材料和設(shè)備的使用；掌握電路板焊接的基本步驟和注意事項(xiàng)；熟悉電路板焊接中常見問題及其解決方法；進(jìn)行電路板焊接的實(shí)踐操作，熟練掌握電路板焊接技能。讀者需要手工完成隔離控制器電路板的焊接工作，并具備一定的故障排查和解決能力。知識儲備一、焊接工藝介紹表面貼裝技術(shù)和插入式封裝技術(shù)是目前主要的兩種焊接工藝，具體如下。1.表面貼裝技術(shù)SMT工藝將傳統(tǒng)的電子元件的體積壓縮，將無引腳或短引線表面組裝元件安裝焊接于PCB板上，從而實(shí)現(xiàn)了電子組裝產(chǎn)品的高密度、高可靠、小型化、低成本，是當(dāng)前行業(yè)主流的電子組裝技術(shù)。相關(guān)的組裝設(shè)備被成為SMT設(shè)備。由于成本低、體積小，許多電子產(chǎn)品，尤其是消費(fèi)類產(chǎn)品，普遍利用SMT技術(shù)。隨著科技的快速發(fā)展，SMT技術(shù)已經(jīng)越來越廣泛被使用。2.插入式封裝技術(shù)相比SMT技術(shù)，THT工藝將元件放置于電路板的一面，引腳焊接在另一面，所占用的空間較大，拆卸也不方便。但有些電子產(chǎn)品需要一定的耐壓里，工作環(huán)境較差，要求元件連接牢固，此時(shí)通常會選擇THT技術(shù)，保證可靠性。二、焊接操作過程1.焊接流程（1）焊接前，確保焊接臺與周邊環(huán)境整潔有序，為后續(xù)的焊接提供良好的工作環(huán)境；（2）若從庫房領(lǐng)取元件材料，需要根據(jù)BOM表核對型號、數(shù)量等信息，若遇到不熟悉的元件，影響庫房管理員進(jìn)行詢問；（3）根據(jù)BOM表與原理圖、PCB文件，進(jìn)行焊接；（4）焊接后，根據(jù)BOM表核對元件，并檢查焊點(diǎn)，避免出現(xiàn)錯(cuò)焊、虛焊、漏焊等問題。特別注意多引腳元件與有極性元件的焊接。除此以外，還需要檢查并優(yōu)化焊點(diǎn)，盡可能保證焊點(diǎn)光滑、過渡均勻、無毛刺。2.工藝要求（1）焊接點(diǎn)要求。為防止元件在受到撞擊時(shí)脫落松動，焊點(diǎn)需要一定的機(jī)械強(qiáng)度。若使用的焊料過多，易導(dǎo)致虛焊或短路。而合格的焊點(diǎn)需要保證良好的導(dǎo)電性和可靠性，所以要選擇合適的焊料與焊劑，避免虛焊等問題的發(fā)生，確保焊點(diǎn)表面光滑、無毛刺。2.工藝要求（2）插裝焊接要求。為確保插入式封裝元件的焊接質(zhì)量與可靠性，元件引腳不得在根部彎曲，彎曲處的圓角直徑應(yīng)大于引腳直徑，且保證彎曲后的引腳垂直于元件本體，元件的符號和標(biāo)志應(yīng)該方向一致，從而避免引腳斷裂、接觸不良等問題。

3.焊接技術(shù)（1）電烙鐵的使用。焊接時(shí)，需要注意對烙頭的保養(yǎng)，以延長其壽命。對于新烙頭，在使用之前將烙鐵溫度調(diào)至220℃，利用焊錫絲讓烙頭充分沾上焊錫，再使用濕潤的海綿清理干凈，將烙鐵溫度再次調(diào)至300℃，重復(fù)以上步驟，最后將烙鐵調(diào)整至日常能使用溫度，從而加強(qiáng)保護(hù)膜的效果，避免其直接氧化。每次焊接完成以后，烙頭應(yīng)掛上錫，再切斷電源，下次使用時(shí)，可利用松香清理烙頭，重新上錫使用。海綿約兩小時(shí)可清洗一次，水量以用手輕握時(shí)有兩三滴水為宜。

3.焊接技術(shù)烙頭的使用溫度過高、時(shí)間過長也會導(dǎo)致壽命的縮短，一般來說，正常使用350℃，每天工作8小時(shí)，可完成3萬個(gè)焊點(diǎn)。除此以外，使用過程中不可敲擊烙頭，避免造成損壞。烙鐵的溫度與其功率相關(guān)，具體見表7-1。烙鐵功率(W)20254575100烙頭溫度(℃)350400420440455

3.焊接技術(shù)烙鐵的功率越大，通常意味著能夠提供更多的熱量和更高的溫度。對于集成電路、CMOS等電路來說，常用20W的內(nèi)熱式烙鐵。對于二極管、三極管等元件來說，若溫度超過200℃，極易造成熱損傷，并容易從PCB板脫落。但是，若烙鐵溫度過低，則無法熔化焊錫，焊接時(shí)易造成焊點(diǎn)不光滑、不夠牢固，容易造成虛焊。除此以外，每個(gè)元件的焊接時(shí)間也不宜過長，若烙鐵長時(shí)間觸碰某一元件，也容易燒壞元件，因此，一個(gè)焊點(diǎn)應(yīng)該在1.5s～4s內(nèi)完成，若無法完成，也應(yīng)將烙鐵移開，給予一定的冷卻時(shí)間。烙鐵通電后，若長時(shí)間不使用，應(yīng)當(dāng)斷開電源，避免加速烙鐵芯的氧化，從而造成燒斷的情況。4.焊接步驟（1）準(zhǔn)備必要的工具和材料，包括烙鐵、鑷子、焊錫等。左手拿焊料，右手拿烙鐵；（2）用烙鐵加熱待焊接的引腳；（3）將適量的焊料送入待焊接的引腳并使其熔化；（4）當(dāng)焊錫流動并覆蓋焊接點(diǎn)時(shí)，迅速移開電烙鐵和焊料。三、焊接注意事項(xiàng)1.焊接順序?yàn)榱颂岣吆附有屎唾|(zhì)量，一般按以下步驟進(jìn)行：（1）焊接電阻、電容等兩個(gè)引腳的貼片元件時(shí)，應(yīng)該按照由小到大、由低到高的順序進(jìn)行，避免焊錯(cuò)或者漏焊的情況發(fā)生。（2）在進(jìn)行焊接操作時(shí)，焊接晶體管、集成電路等多引腳表面貼裝元件時(shí)，也應(yīng)該按照由小到大、由低到高的順序進(jìn)行，但一定要檢查引腳的位置和方向，確保無誤；（3）對于其他通孔直插元件，如蜂鳴器、電解電容等，也應(yīng)該按照由小到大、由低到高的順序進(jìn)行焊接，降低出錯(cuò)的風(fēng)險(xiǎn)，提高工作效率；（4）單排插針等接插件的焊接無次序之分。2.兩腳貼片元件焊接方法及注意事項(xiàng)貼片電容、電阻等元件在電路中的使用頻率很高，可按照以下步驟焊接：（1）批量將焊盤的一端鍍上適量的錫；（2）根據(jù)BOM表將元件放置在焊盤上，并焊接；（3）批量焊接元件的另一引腳；（4）優(yōu)化焊點(diǎn)，并進(jìn)行清理。2.兩腳貼片元件焊接方法及注意事項(xiàng)在焊接的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)注意以下要點(diǎn)，以確保電路板的質(zhì)量與可靠性：（1）元件的排列應(yīng)整齊端正，兩端余量相近；（2）注意電阻、電容的元件值，避免錯(cuò)焊；（3）焊接時(shí)間不可過長，避免長時(shí)間過熱造成焊盤的和元件的損傷；（4）引腳的焊錫量不宜過多或過少，在焊接時(shí)要確保焊點(diǎn)光滑、無毛刺、無虛焊、無漏焊；（5）焊接過程中，需要及時(shí)清理產(chǎn)生的殘?jiān)?，以避免影響焊接質(zhì)量；（6）對于二極管、鉭電容等極性元件，保證元件極性標(biāo)識與電路板上的極性標(biāo)識一致，若電路板無極性標(biāo)識，可查看PCB圖以確定引腳極性方向。3.多引腳貼片元件的焊接方法及注意事項(xiàng)多引腳貼片元件與兩引腳貼片元件的注意事項(xiàng)相同，但在焊接方法上有著差別，具體如下：（1）在元件的其中一腳焊盤上涂抹焊錫，在另一引腳（若是集成電路，一般為對角線上的引腳）同樣上焊錫，以固定元件；（2）按照元件明細(xì)表，批量固定元件在電路板上，確?？煽啃?；（3）批量焊接剩余引腳，根據(jù)引腳的間距不同，可以依次單個(gè)焊接，或者采用堆錫法焊接；（4）焊接完成以后，可用松香或吸錫線清除引腳上多余的焊錫，確保引腳都焊接在焊盤上，且無短路等現(xiàn)象；（5）優(yōu)化焊點(diǎn)，并進(jìn)行清理。知識補(bǔ)充對于類似LQFP封裝的元件，如需要手工焊接，通?？梢韵扔美予F將一個(gè)角焊住，以固定元件位置，然后檢查元件是否擺正，然后焊接其余焊盤。由于其管腳間距較小，可以借助松香增加焊錫的流動性，幫助焊錫進(jìn)入管腳與焊盤的間隙，吸錫帶可以幫助清除多于焊錫。利用廢舊內(nèi)存條練習(xí)焊接，熟練后可以使用“拖錫”的方式快速完成。對于新手，利用適量焊錫膏焊接可以降低焊接難度。4.直插元件與接插件焊接方法及注意事項(xiàng)為確保可靠性和電路板質(zhì)量，蜂鳴器、電解電容、等元件常采用直插封裝，單排插針、條型連接器等屬于接插器件，此類元件的焊接步驟一般如下：（1）按照元件明細(xì)表，依照由小到大、由低到高的順序?qū)⒃抗潭ㄔ陔娐钒迳?，一般先焊接一個(gè)引腳，再固定另一引腳，有助于提高工作效率和減少錯(cuò)誤；（2）焊接剩余引腳，由于通孔直插元件引腳之間的距離較大，因此逐個(gè)焊接即可；（3）利用剪鉗，將多余的引腳長度剪去，使元件引腳的長度與其他元件的引腳長度相同，確保電路板外觀整潔。4.直插元件與接插件焊接方法及注意事項(xiàng)對于直插元件，在焊接過程中的注意事項(xiàng)與兩引腳相似，但需要補(bǔ)充三點(diǎn)：（1）部分晶振需要墊片，柱狀晶振引腳不可與元件體相接觸，避免造成短路等情況；（2）確保插入元件體位置準(zhǔn)確，能穩(wěn)固地焊接于電路板上；（3）焊接時(shí)，需要注意避免燙壞元件的塑料體。5.元件的拆焊及注意事項(xiàng)焊接時(shí)，若出現(xiàn)焊錯(cuò)元件、已焊接的元件損壞等問題，就需要及時(shí)拆焊，更換元件。拆焊時(shí)要注意方法的正確，避免元件損壞、印制導(dǎo)線斷裂或焊盤脫落，從而增加產(chǎn)品的故障率。常見的拆焊方法如下：（1）針對小型元件和精細(xì)焊點(diǎn)，可選用醫(yī)用空心針頭進(jìn)行拆焊；（2）使用銅編織線進(jìn)行拆焊，但需注意不要讓焊錫散落在電路板上；（3）針對大型元件，利用吸錫器或吸錫線拆焊；（4）使用專用的拆焊電烙鐵進(jìn)行拆焊，以精確地加熱焊點(diǎn)，避免對周邊元件的損壞；（5）使用吸錫電烙鐵進(jìn)行拆焊，但需要注意不要過度加熱焊點(diǎn)，以免造成元件損壞。四、后期處理電路板焊接完成后，后續(xù)的處理環(huán)節(jié)同樣至關(guān)重要。只有做好這一環(huán)節(jié)的工作，才能確保電路板焊接的質(zhì)量。后期處理主要包括以下幾點(diǎn)：（1）核對元件清單，確認(rèn)所有元件的焊接位置正確；（2）確保鉭電容、二極管、蜂鳴器等有極性元件的焊接無誤。（3）檢查集成電路、接插件等多引腳元件的引腳排列標(biāo)識，是否與電路板上的對應(yīng)標(biāo)識一致；（4）修復(fù)并優(yōu)化焊點(diǎn)，確保焊點(diǎn)光滑無毛刺，焊接處無虛焊、漏焊、短路等情況；（5）清理電路板，保證無錫粒等污垢，可利用酒精進(jìn)行電路板的清洗。五、特殊情況的處理為了確保電路板能穩(wěn)定可靠地運(yùn)行，若焊接時(shí)出現(xiàn)意外問題，需要及時(shí)進(jìn)行解決，常見的特殊情況如下：1.部分電路需要測試的情況電路板部分功能較為特殊，或要求比較高時(shí)，需要在焊接中進(jìn)行測試。一般會依據(jù)原理圖和提供的測試方法，焊接所有待測單元的元件，并根據(jù)測試方法，記錄數(shù)據(jù)，最終擬寫測試報(bào)告。2.絲印與走線錯(cuò)誤在電路板設(shè)計(jì)和印刷過程中，有時(shí)出現(xiàn)絲印符號或走線錯(cuò)誤的情況。為了對電路板的性能和可靠性產(chǎn)生負(fù)面影響，需要對此類問題進(jìn)行處理，常規(guī)的處理方法如下：（1）對于僅僅是元件絲印符號漏印或印反的情況，可以參照原理圖、PCB確認(rèn)元件的正確焊接方向，進(jìn)行相應(yīng)的修改；（2）如果元件絲印符號沒有問題，但走線出現(xiàn)了問題，且問題容易解決，可向相關(guān)人員反饋，并處理；2.絲印與走線錯(cuò)誤（3）如果電路板走線出現(xiàn)了不可修復(fù)和矯正的問題，此時(shí)不應(yīng)再進(jìn)行焊接，需及時(shí)向相關(guān)人員反映，以便采取有效的措施；（4）若需要對走線進(jìn)行切割，需要看清原理圖，確認(rèn)切斷銅線后對其他功能無影響；（5）切割銅線時(shí)應(yīng)當(dāng)注意避免劃斷其它地方的銅線與絲??；（6）若需要修復(fù)切斷的銅線，可用刀片刮去防護(hù)層，銅皮外露，利用焊錫連接。3.焊盤脫落的情況焊接時(shí)，若因?yàn)楹附蛹夹g(shù)不熟練、或電路板材料質(zhì)量不良，有時(shí)會出現(xiàn)焊盤掉落的情況，此時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)以下情況處理：（1）如果焊盤與導(dǎo)線依舊連接，應(yīng)將焊盤盡可能恢復(fù)到原來位置；（2）若此時(shí)焊盤與導(dǎo)線斷裂，可以參照原理圖、PCB圖做飛線處理，要遵循就近、可靠的原則；（3）如果脫落的焊盤與其他元件沒有任何電氣連接，則可以不必處理；（4）對于走飛線的焊盤，建議利用熱熔膠使其固定，以保證其可靠性。4.元件更換在電路的測試與修理中，更換兩引腳的貼片元件最為常見，其技術(shù)要求不高，但需要注意以下問題：（1）在元件的引腳涂上充足的焊錫；（2）使用烙鐵快速加熱元件兩端，當(dāng)兩端的焊錫完全熔化時(shí)，用烙鐵輕輕把元件向一側(cè)推動，即可將其取出；（3）對于貼發(fā)光二極管等貼片型元件，其耐高溫能力較差，更換時(shí)需特別小心，避免燙傷。4.元件更換在測試和修理時(shí)，經(jīng)常會遇見更換多引腳貼片元件的情況，其操作相對復(fù)雜，具體步驟如下：（1）盡可能在所有引腳上鍍上充足的焊錫；（2）在引腳上快速移動烙鐵，使焊錫熔化，然后用烙鐵將元件向一側(cè)輕撥，注意不要在焊錫未熔化時(shí)撥動元件，易造成焊盤脫落；（3）對于TQFP封裝器件，可以讓兩個(gè)人同時(shí)使用兩個(gè)烙鐵進(jìn)行拆卸；（4）若元件已經(jīng)損壞，且周圍空間充足，可利用熱風(fēng)槍進(jìn)行拆卸。課堂思考利用熱風(fēng)槍拆除元件，需要注意什么？4.元件更換在更換元件中，難度最大的便是更換多引腳通孔直插元件，若稍不注意，便會造成焊盤損壞，甚至電路板的報(bào)廢，因此，在操作中要注意以下事項(xiàng)：（1）所有引腳應(yīng)盡可能鍍上