手工焊接工艺论文.doc 16页

'南京信息职业技术学院毕业设计论文作者曹政学号21324P11系部机电学院专业电子组装技术与设备（通讯设备制造）题目手工焊接技术的分析指导教师郭丽温岚评阅教师完成时间：2016年5月18日 毕业设计(论文)中文摘要题目：手工焊接技术的分析摘要：随着电子技术的迅速发展，在批量生产中已较少采用手工焊接技术，但由于手工焊接技术灵活性高、适用性广等特点，在电子产品的维修、调试中不可避免的还会用到手工焊接。在实际操作过程中，由于技术的迅速发展，手工焊接的难度越来越大。在操作中，稍有不慎就会损伤元器件，或引起焊接故障，从而导致焊接失败，电路无法正常运行。因此，手工焊接作为一名电子工程技术人员的基本技能，必须熟练掌握。本文首先介绍了手工焊接技术的基本知识；进而详细分析了手工焊接的工艺过程；接着概述了常用元器件的焊接方法；最后分析了影响焊接质量的主要因素，并对常见的焊接缺陷提出了相应的解决措施。关键词：手工焊接焊接工艺焊接方法质量分析 毕业设计(论文)外文摘要Title:AnalysisofmanualweldingtechnologyAbstract:Withtherapiddevelopmentofelectronictechnology,massproductionofelectronicproductshasbeenlessmanualwelding,butinthemaintenanceofelectronicproducts,debugging,itisinevitablethattheuseofmanualwelding.Manualweldingintheoperationofaslightmistakewilldamagethecomponents,orcauseweldingdefects,whichledtothefailureofwelding,thecircuitcannotbenormaloperation.Therefore,manualweldingasanelectronicengineeringandtechnicalpersonnelofthebasicskillsmustbemastered.Atfirst,thispaperintroducesthebasicknowledgeofmanualweldingtechnique,andmanualweldingprocessareanalyzedindetail.Thenanoverviewofcommonlyusedcomponentsweldingmethod;theanalysisoftheinfluenceoftheweldingqualityofmainfactors,andthecommonweldingdefectsandputforwardthecorrespondingsolutions.keywords:Manualwelding;weldingtechnology;weldingmethod;qualityanalysis 目录1引言12手工焊接技术概述12.1焊接的基本原理12.2手工焊接材料12.3手工焊接工具23手工焊接工艺过程43.1焊接前的准备工作43.2电子元器件的插装43.3焊接工具的拿握方法63.4手工焊接的五步法74常用元器件的焊接方法84.1导线与接线端子的焊接84.2PCB板上的焊接84.3易损元器件的焊接95手工焊接质量分析95.1影响焊接质量的因素95.2手工焊接常见焊接缺陷分析10结论11致谢12参考文献12 1引言在电子技术飞速发展的当代，电子产品在我们周围迅速的改变着我们的生活、学习、交流方式。任何电子产品的生产都离不开焊接与安装。从小到整流器，大到一个计算机系统，他们都是由基本的电子元件器件按电路工作原理，用一定的工艺方法连接而成的。虽然连接方法有多种（例如、绕接、压接、粘接等）但使用最广泛的方法是锡焊。安装、调试、维修电子电路时，手工焊接是一项操作人员必备的也是必然会用到的技能，而在电子爱好者学习与实践当中，也离不开手工焊接技术。焊接质量的好坏也直接影响维修、调试的效果，错误的操作方式与方法会给产品留下各种各样的隐患。因此，掌握正确的焊接方法是十分必要的。对于现代大学生而言，懂得了手工焊接，你就几乎可以做关于电子的任何事。在日常生活中，家中的一些电器、线路的小毛病，也可以用手工焊接技术自己进行维修。2手工焊接技术概述2.1焊接的基本原理手工焊接的基本原理是：由加热的烙铁将焊料熔化，再借助助焊剂，使融化了的焊料流入被焊金属间，冷却后形成焊点。具体来说是：焊料对焊接表面产生润湿作用，在润湿作用下，焊料逐渐向金属铜扩散，并在与金属铜的接触面形成附着层，使其牢固的结合起来。2.2手工焊接材料2.2.1焊料焊接材料即焊接时所消耗的材料，包括焊条、焊丝、焊剂等。焊接材料主要起保护、填充金属、形成焊缝和改善焊缝性能等作用。焊接材料在焊接技术中占重要的地位，选恰当的焊接材料会大大优化产品的质量和性能。最好的电子焊料是由60%的锡和40%的铅构成的。在电子产品中，常用的是锡铅焊料，即焊锡。他是锡（Sn）与低熔点金属铅（Pb）所组成的合金，也是焊接的主要材料。11 根据焊料的组成成分，焊料分为铜焊料、锡铅焊料及银焊料；根据熔点分，熔点在450℃以下的焊料称为软焊料，在450℃以上的称为硬焊料。有时，为了提高焊锡的理化学性能，有时还加入少量的锑(Sb)、钮(Bi)、银(A8)等。2.2.2助焊剂助焊剂的作用是清除PCB板铜箔、元器件以及焊接表面的氧化物。在空气中金属表面很容易生成氧化膜，助焊剂就可以隔绝空气中的氧，防止氧化。助焊剂的种类有有机、无机和松香树脂助焊剂等。其中无机焊剂活性最强，有机焊机活性次之，应用最广泛的是松香助焊剂，活性最差。2.3手工焊接工具2.3.1电烙铁手工焊接常用工具是电烙铁，电烙铁分为外热式和内热式两种:外热式电烙铁的结构如图1(a)所示。因为烙铁头是被安装在烙铁芯里面的，因此被叫做外热式的电烙铁。电烙铁中的结构最为关键的是烙铁芯，烙铁芯的构成是将烙铁芯里面的电热丝平行地缠绕在电烙铁中的一根空心的瓷管上，由于电烙铁中间的云母片是绝缘的，所以可以引出两根导线与220V的交流电源相互连接起来。外热式的电烙铁有很多的规格，一般常用的都有25W、45W、75W、100W等等，功率大的外热式电烙铁的电烙铁头的温度就会很高。（a）外热式（b）内热式图1外热式与内热式电烙铁内热式电烙铁如图1（b）所示，因为内热式电烙铁的烙铁头是安装内热式电烙铁的烙铁芯外面的，因为内热式电烙铁的烙铁头发热很快，其热的利用率很高，所以称之为内热式的电烙铁。内热式电烙铁的一般常用的规格是：20W、50W11 等等。内热式电烙铁的热效率是20W的与外热式电烙铁的热效率是40W是一样得。因为内热式的电烙铁后端是空心的有利于安装在连接杆上，由于安装的不稳定所以用弹簧夹来将其固定住，因为在更换内热式的电烙铁的时候为了防止用力过猛，会导致内热式的电烙铁安装到连接杆坏掉，因此一定要先把将固定连接杆的弹簧夹小心的退出，在将弹簧夹小心推出的时候一定得用钳子夹住内热式的电烙铁的烙铁头前端，慢慢地将其夹出来。2.3.2电烙铁的功率选用原则内热式电烙铁主要有20、30、35、45、50、75W几种。外热式电烙铁除内热式电烙铁包含的瓦数外还有100、150、300W等几种。内热式2OW的电烙铁在焊接晶体管、集成电路等器件的电路板时有着不错的效果。 50W内热式电烙铁一般用于焊接较粗导线或同轴电缆时。 焊接较大元器件、金属材料时，选 100W 以上的外热式电烙铁。2.3.3电烙铁使用注意事项（1）电烙铁不使用的时候记得断电，不然烙铁芯加速氧化会缩短其寿命；（2）使用前，认真检查电源线、插头有无损坏，绝缘层是否破损、烙铁头是否松动等；（3）手工使用电烙铁时必须接地。电烙铁绝缘电阻应大于10MΩ。； （4）电烙铁使用前应检查使用电压是否与电烙铁标称电压相符; （5）烙铁架要能稳定的放置电烙铁，护住发热部位，保证安全。同时注意电源线不要搭在上面，以免烫坏。支架上的海绵加适量清水，使海绵湿润不滴水为宜；（6）电烙铁通电后不能敲击、拆卸或安装其电热部份零件; （7）电烙铁使用时应注意环境因素，不宜在过份潮湿或淋雨环境使用，要保持电烙铁的干燥； （8）当烙铁头上有黑色氧化层时，可用砂布擦去，然后通电，并立即上锡；（9）如需拆装烙铁头等部件，需断电后进行；（10）使用烙铁应注意使用姿势，拿握方法，注意周围人及事物，规范使用。  11 2.3.5手工焊接所需要的其他工具 （1）镊子：镊子尖无弯折、破损，连接端口正常。（2）防静电手腕：金属片与手腕部皮肤贴合良好，接地线稳定连接，腕带松紧适中，每次使用前，记得检测防静电手环是否合格；（3）烙铁架：放置烙铁时需要保证架子稳定，保护得当。（4）各种辅助工具：尖嘴钳、偏口钳、镊子、小刀、防静电指套、防静电周转盒、箱，吸锡枪等。3手工焊接工艺过程3.1焊接前的准备（1）要佩戴各种防静电的装备。 （2）确认烙铁接地。（3）检查烙铁头温度是否符合所焊元件的要求；（4）烙铁头如有氧化物或脏物，可用湿海绵擦除，烙铁头在焊接前要挂上一层焊锡。（5）检查烙铁发热是否正常。 （6）要熟悉所焊PCB板的装配图，检查元器件型号、规格是否符合要求。3.2电子元器件的插装3.2.1元器件引脚的整形手工整形可以借助镊子等工具。引脚一般留1.5mm以上为宜，不要从根部折弯。因为制造工艺上的原因，根部很容易折断。折弯时注意弯折角度，避免弯成死角。对于有标记的元器件面，需要把它们面向容易观察的方向放置，二极管、电阻等引出的脚应平直，如图2、3所示。图2二极管图3电阻3.2.2元器件插装原则 （1）手工插装时，先插装如功率器件的散热器、支架等需要机械固定的元器件，再插装需焊接固定的元器件。11 （1）插装时不要用手直接碰上面的铜箔。（3）手工插焊原则：先低后高，先小后大。 （4）插装时要检查元器件有无损伤，正负极是否插反。有空间限制的元器件，应将元器件放在丝印范围内。（5）插装应按照整齐、美观、稳固的要求进行插装，元器件应做到无明显倾斜、变形等现象为宜。（6）插装时要注意方便散热为好。3.2.3元器件插装方式（1）俯卧式：如图4所示，元器件平行的放置于PCB板上方，靠近但不接触板面。图4俯卧式（2）直立式：如图5所示，元器件以竖直于板面的形状安放在PCB板上。  图5直立式（3）混合式：因为有着不同的要求与条件，所以，在一块PCB板上，有的元器件采用直立式，有的则采用俯卧式安装。图6混合式3.2.4长短脚的插焊方式（1）短脚插装：有的元器件在经过整形后，引脚很短，11 要靠板插装。为了防止掉出，要用镊子把引脚折弯，如图7所示。(a)插装(b)弯脚(c)焊接图7短脚插装（1）长脚插装：可以用手指夹着元器件准确插装，如图8所示。图8长脚插装3.3焊接工具的拿握方法3.3.1电烙铁的握法正确的操作姿势可以保证长时间工作不疲劳，同时亦能保证工作质量、效率。一般情况下，电烙铁到鼻子应不少于20cm，最好控制在30cm左右。因为操作时挥发出的化学物质对我们身体的危害很大。电烙铁有3中握法，如图6：(a)反握法(b)正握法(c)握笔法图9电烙铁的握法如图9（a）所示，对于手工焊接来说，反握法这种动作相对稳定，长时间操作也不容易引起疲劳感，适合用于大功率烙铁的操作。正握法比较适用于中功率烙铁或带弯头电烙铁的操作，如图9（b）所示。如图9（c），在操作台上焊接PCB板时，我们多数采用握笔法。3.3.2焊锡丝的拿法11 焊锡丝一般有两种拿法，如图10所示。操作后一定要洗手。引文焊锡丝中含有铅，而铅是对人体有害的一种重金属，避免误食。（a）连续锡焊时（b）断续锡焊时图10焊锡丝的拿法3.4手工焊接的五步法（1）准备施焊 如图11（a）所示，准备好电烙铁与焊锡丝。在保证烙铁头部干净的情况下可以“上锡”。（2）加热焊件 如图11（b）所示，将烙铁接触焊接点，要保证焊件各部分均匀受热。（3）熔化焊料 如图11（c）所示，当焊件加热到能熔化焊料的温度后,将焊丝置于焊点，焊料熔化，并润湿焊点。 （4）移开焊锡 如图11（d）所示，根据焊接经验，在一定量的焊锡融化后，即可移开焊锡丝。（5）移开烙铁如图11（e）所示，当焊锡完全润湿焊点后移开烙铁，移开烙铁时要顺着45°的方向。(a)准备(b)加热(c)加焊料(d)去焊锡(e)去烙铁图11焊接五步法11 这个过程，对一般焊点来说大约需要二、三秒钟。对于热容量较小的焊点，例如PCB板上的小焊盘，有时候会用三步法，即把2、3合为一步，4、5合为一步。实际上细分出来还是五步法。4常用元器件的焊接方法4.1导线与接线端子的焊接常用的连接导线有单股导线、多股导线与屏蔽线等几种。4.1.1导线的焊前处理（1）剥线：一般常用剥线钳或偏口钳对导线进行剥皮，注意力道与角度，注意不要剥断。（2）预焊：预焊就是对导线上锡。多股导线上锡时，不要让焊锡浸入绝缘层内，否则容易导致接头故障。它是导线焊接极为关键的步骤，应当确保不出现错误。4.1.2导线与接线端子的焊接方法（1）钩焊：如图12（a），将导线端子弯成钩形，施焊前用钳子夹紧。防止接触不良。（2）绕焊：如图12（b），把导线端头在接线端子上缠一圈，用钳子夹紧之后进行焊接。 （3）搭焊：如图12（c），把导线搭到接线端子上进行焊接。(a)绕焊(b)钩焊(c)搭焊图12导线与接线端子的焊接方法4.2PCB板上的焊接4.2.1PCB板焊接注意事项（1）加热时，要同时兼顾PCB板上铜箔和元器件引脚，焊接时要移动烙铁，避免因长时间停留而过热。（2）如图13所示，对于金属化孔的焊接，焊接时孔内也要润湿填充。11 (a)单面板(b)双面板图13单面板孔与双面板孔（3）焊接时要靠表面清理和预焊来增加焊料的润湿性能。4.2.2PCB板上常见元器件的焊接要求（1）电阻器的焊接：安装电阻时位置要保证准确，标记面面向容易观察的方向。安装多种电阻器时文字朝向要一致，装完一种再装另一种，尽量保持高低一致。（2）电容器的焊接：不能把具有极性的电容的正负极接错，否则就报废了。 （3）二极管的焊接：正负极不能装错，型号、标记能容易看到。在焊接立式二极管的时候，对最短的引脚焊接时间不要超过2秒钟。 （4）三极管的焊接：焊接时要用镊子夹住引脚，可以帮助其散热。焊接时间尽可能缩短些。（5）集成电路的焊接：施焊前先进行定位。方法是先焊2个引脚，然后再从左到右、从上至下进行焊接。焊接完要进行检查，有没有漏焊、碰焊、虚焊。4.3易损元器件的焊接在安装焊接过程中，受热或接触电烙铁时容易造成损坏的元器件都称作易损元器件。易损原件要保证表面的清洁、镀锡。不能长时间烫焊。此外，要少用助焊剂，防止焊剂侵人元器件的电接触点。选择合适的烙铁头、用适当的温度进行焊接。对于热敏元件，可以用蘸酒精的棉球来保护元器件根部。5手工焊接质量分析5.1影响焊接质量的因素11 （1）操作人员因素：操作人员对手工焊接技能的熟练程度，操作技能水平以及是否认真谨慎的态度对焊接质量至关重要。由于意识差，操作粗心大意，不按照手工焊接技术要求来做等等，都能影响到焊接质量。（2）焊接设备因素：焊接工具的稳定性、可靠性会对焊接质量产生一定的影响，要定期检查，注意保养、保修。（3）材料因素：焊接使用的有各种被焊材料，各种焊接材料。手工焊接中使用这些材料的质量是保证焊接质量的基础和前提。（4）环境因素：因为焊接操作有时需要在室外进行，会受到外界如温度、湿度、风力、天气等自然环境的影响。所以保证可靠稳定的焊接环境是必要的。5.2手工焊接常见焊接缺陷分析手工焊接的缺陷主要有虚焊、拉尖、桥连等，见表1所示。这些缺陷的存在会严重影电子产品的寿命，使得产品无法使用，造成安全隐患。表1手工焊接常见焊接缺陷分析缺陷类型特点危害原因分析解决方法拉尖焊点上出现尖端容易造成桥连、短路a.加热时间过长，助焊剂过少b.烙铁撤离角度不当熟练焊接方式方法，及时正确撤离烙铁冷焊表面呈豆腐渣状颗粒，可能有裂纹强度低，导电性能差焊料未凝固前焊件抖动稳定工作环境，调整焊件摆放方式桥连相邻导线连接电器短路a.焊锡过多b.烙铁撤离角度不当熟练焊接方式方法，及时正确撤离烙铁过热焊点发白，表面无金属光泽，粗糙焊盘强度降低，容易剥落a.电烙铁功率过大b.加热时间过长焊接时控制时间，在选用电烙铁时多加注意虚焊焊锡与元器件引脚和铜箔之间有明显黑色界限，焊锡向界限凹陷没有稳定的焊接a.引脚未清洁、未镀锡或已经氧化b.PCB板未清洁施焊前注意检查，在稳定的条件下进行焊接续表111 缺陷类型特点危害原因分析解决方法铜箔翘起铜箔有脱落起翘等现象PCB板损坏a.温度过高b.焊接时间过长调整烙铁选用，注意温度与时间焊料过多焊点表面向外凸出浪费焊料，可能包藏缺陷焊锡丝撤离过慢掌握正确的焊接时间与焊接方法焊料过少焊点表面向内凹陷机械强度不足a.焊锡丝撤离过早b.助焊剂不足c.焊接时间短掌握正确的焊接时间、方法，选择材料时要注意结论手工焊拥有很多特点：成本低、灵活性高、设备简单、操作灵活、适用面广（适合各种焊接位置、各种焊缝）等，对于小规模的生产维护效果十分显著。本文从手工焊接的原理、工具材料、方式方法、缺陷分析等各个方面详细阐述了手工焊接技术。作为电子工程技术人员，只有掌握了焊接基础，才能适应现在的科技生产方式，才能在进一步掌握新兴技术时，更加得心应手。现代科技正在飞速发展，越来越多的新兴焊接技术如回流焊、超声波焊、电子束焊、激光焊、钎焊等被大量应用。越来越多的机器设备在代替着产品流水线上的手工焊接。电子元器件封装的更新换代速度也在加快，所以，在电子产品的生产中，手工焊接已几乎消失。但在电子产品的检测维修与日常生活中，手工焊接技术作为一种成熟的焊接技术，应用十分广泛。对于手工焊接技术来说，由于元器件的小型化，手工焊接难度在逐步加大，焊接中稍有不慎就会损伤元器件，从而导致焊接不良，焊接失败，电路无法运行。所以，如何适应当代技术的发展，成了手工焊接技术的下一个难点。致谢11 三年大学生活转瞬即逝，回想过去三年，感谢学院为我们提供了优秀的学习环境，让我们在优美的校园环境与欢声笑语中提升自己的能力。我在此感谢我所有的恩师，是您们教给我们知识，开拓了我们的视野，带领我们走进知识的海洋。是您把人生道理教给我们，让我们在走出校园时多了自信。我们对能在大学中遇到您这样的老师，感到十分骄傲本论文在选题及攥写过程中得到郭丽老师的悉心指导，郭老师多次询问论文进程，帮助我开拓研究思路。时时刻刻的关注我们的动向，帮我们整理思路，遇到困难时，帮我们指点迷津。 最后，感谢我的舍友、朋友、同学在这三年里带给我的开心与欢乐，感谢他们在我困难的时候给予我的帮助，以及在我论文进行中给我的建议。你们让我的大学生活更加充实，让我学会了很多道理，谢谢。参考文献1朱延枫、王春霞.电子元器件手工焊接技术.第2版.北京：机械工业出版，2014.112李勇.手工焊接指导书.北京：机械工业出版社，2015.43邱葭菲.焊接方法与设备.北京：化学工业出版社，2009.14郑发泰.电子产品生产与管理.北京：电子工业出版社，2011.55邱葭菲.焊接方法.北京：机械工业出版社，2009.16WalterBanzhaf.从零起步学电子.第2版.北京：人民邮电出版社，2012.711'