手工軟釺焊工藝技術(一)

摘　要：手工軟釺焊是PCB組裝和返修工藝中基本的工藝技術之一。主要針對現場要求、焊接工具選擇、工藝參數設定、元件組裝焊接及返修拆焊等相關內容，對手工軟釺焊工藝技術進行詳細闡述，為手工焊接從業者提供重要參考依據。

關鍵詞：手工軟釺焊；烙鐵焊；返工工藝

 

手工軟釺焊是PCB組裝和返修工藝中基本的工藝技術之一。目的是得到可靠的焊點，實現可靠的電、熱、機械連接。目標是達到無損、可控、可靠、可重複、適應特殊應用，實現友好操作、高效和經濟的焊接工藝[1,2]。

1 手工軟釺焊技術概述

手工軟釺焊加熱方式主要包括接觸式連續加熱、接觸式脈衝加熱和非接觸式熱風加熱，區別於預熱或輔助加熱。由於被焊接組件具有熱衝擊損壞的可能性，預熱可以使被連接器件或組件具有一定的高溫，此時進行焊接加熱則可減小對器件或組件的加熱溫度梯度，不損壞器件。BGA及多層厚板的通孔插裝器件焊接經常使用輔助加熱方法，如接觸式加熱板或對流加熱，否則烙鐵不能把焊點釺料全部熔化，不利於操作。

實際生產中，由於元器件的種類及尺寸、PCB基板材料、元器件組裝位置（及其拆裝後的可重複利用）的不同，手工焊工藝及其標準是否可應用，以及是否有EOS/ESD需求等，使得每種特殊情況對手工焊要求也不盡相同，因此各種手工焊方法都具有其優點和缺點[3]。

烙鐵是手工軟釺焊中主要的一種加熱設備，主要關注的是烙鐵質量和操作者技能，尤其依賴於烙鐵頭的溫度和幾何形狀。烙鐵是把電能轉換成熱能對焊接部位進行加熱的焊接工具，一般來說，功率越大，熱量越大，烙鐵頭溫度也越高。實際使用時電烙鐵功率過大易燒壞元件，如二極體、三極體結點溫度在200 ℃左右就會損壞，焊接時間最好在1.5～4.0 s內完成。實際操作過程中，同樣的焊點，其焊接時間與烙鐵溫度、操作者的熟練程度有關。一般1～2 s適用於小焊點，如熱敏器件、片式元器件等；2～3 s適用於中焊點，紙基或玻璃纖維基PCB、通孔插裝元器件、多引腳貼裝器件、搪錫以及導線等；3～5 s適用於大焊點，如玻璃纖維基PCB、焊接面積大或散熱快者以及屏蔽線或較粗的導線等。

IPC和MIL-STD規定：焊接溫度一般高於焊錫熔點50 ℃，不得高於焊錫熔點的40%，停留時間2～5 s，無鉛焊接時為3～5 s。QJ3011-98規定：手工焊接溫度一般應設定在260～300 ℃，時間一般不超過3s，對熱敏元器件和片狀元器件不超過2 s，若在規定時間內未完成焊接，應待焊點冷卻後再重複焊接，但是不能超過2次。QJ3117-99規定：對於電子元器件的建議焊接溫度為280 ℃，任何情況下不得超過320 ℃。值得注意的是，非恆溫烙鐵頭的實際溫度一般比焊接溫度要高出100～150 ℃（非恆溫烙鐵），因為烙鐵頭焊接時熱量輸出會降低其溫度，如圖1所示。表1為常見焊料的焊接溫度和烙鐵頭實際溫度範圍。在實際生產中，很多烙鐵頭的實際溫度還會比設定溫度低50 ℃左右。

2 手工軟釺焊工具及材料

2.1 烙鐵類型及功率的選擇

電烙鐵頭焊接傳熱時為物理接觸，會佔用一定的物理空間，這對焊接產品布局有一定的要求和局限性。在實際生產時，當焊接元器件發生變化時，就要更換相應的烙鐵頭。其次，烙鐵頭的維護直接影響烙鐵的使用壽命、軟釺焊的效率和質量。

電烙鐵一般分為普通電烙鐵（外熱式和內熱式）、恆溫電烙鐵、恆溫調溫電烙鐵和熱風焊烙鐵[4]。電子行業使用較多的為普通電烙鐵，結構如圖2所示，最外層鍍金受烙鐵頭溫度影響很大，300 ℃時開始氧化，450 ℃時急速氧化，會導致Cr+α鍍金脫落。另外，烙鐵頭反覆清洗（高溫→冷卻）時產生金屬疲勞也會導致鍍層脫落，高活性助焊劑使用時導致Cr+α鍍金層被腐蝕、脫離及錫珠侵入。烙鐵頭的壽命一般為7 000～8 000個點，質量好的可做到15 000個點（單面）。

內外熱式電烙鐵結構如圖3所示，內熱式電烙鐵的加熱元件在烙鐵頭內部，加熱快、熱效率高（85%～95%）、體積小、質量輕、耗電少、使用靈活，多採用握筆法，但烙鐵頭溫度高易致氧化變黑，烙鐵芯易斷，功率較小，主要面向電子類作業，適合焊接小型的元器件。外熱式電烙鐵既適合焊接大型元器件及大面積的金屬結構，也適合焊接小型的元器件。由於發熱電阻絲在烙鐵頭的外面，有大部分熱散發到外部空間，所以加熱效率低、速度慢，一般要預熱6～7min；其體積較大，多採用握拳法，不便焊接小元器件，且容易漏電，但比較耐用，功率可做到幾百瓦。

QJ3117-99規定：印製電路板組裝件的焊接一般採用30~50W電烙鐵。用於微型器件及片狀元器件的焊接一般採用10~20 W電烙鐵，用於對熱敏感元件或板塊的焊接一般採用20~30 W烙鐵，用於印刷線路板無鉛焊接選用30~50 W烙鐵；用於較薄的多層板或較大的接線端子和接地線焊接一般採用50~70 W烙鐵。如要更科學地選擇電烙鐵，烙鐵頭的溫度恢復時間要與被焊件物面的要求相適應。溫度恢復時間是指在焊接周期內，烙鐵頭頂端溫度因熱量散失而降低後再恢復到最高溫度所需的時間，它與烙鐵功率、熱容及烙鐵頭形狀、長度有關。

一般建議購買可實現恆溫和調溫、功率在30～50 W的烙鐵，否則當產品上有不同大小元器件及金屬結構時，要根據不同焊接對象更換不同功率的電烙鐵。選擇時烙鐵功率在可接受的情況下儘可能大一些，能使焊件及焊錫迅速達到熔化溫度，在儘可能短的時間內完成焊接，防止過多的熱量擴散到焊接區外的地方，防止熱損傷。

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