1．手工锡焊工艺

1.1锡焊的定义

焊接是一种化学过程，焊锡丝的锡在助焊剂和烙铁加热条件下与零件引脚的铜合金发生反应,生成了一种新的金属化合物，如果焊接的时间不够充分,或者温度过低,则发生的是一种不完全的反应(通常称为假焊,虚焊)，锡焊属于钎焊中的软钎焊，钎料熔点低于℃，习惯把钎料称为焊料，采用铅锡焊料进行焊接称为铅锡焊。

现代电子工业常采用无铅合金，使用锡铜合金、锡银铜合金等。

1.2锡焊的特征

1.2.1焊料熔点低于焊件。

1.2.2焊接时将焊件与焊料共同加热到焊接温度，焊料熔化而焊件不熔化。

1.2.3连接的形式是由熔化的焊料润湿焊件的焊接面产生冶金、化学反应形成结合层而实现的。

1.3锡焊的分类

焊接分为自动焊接和人工焊接两种；

1.3.1自动焊接：电子工业最早出现的自动锡焊设备，一般称为波峰焊，后来在SMT工艺制程中，出现了回流焊，所用钎焊料为膏状的混合物，常称为锡膏。近年来，电子工业又出现并不断在普及自动焊锡机（又称焊锡机器人）、激光焊锡机、选择性波峰焊；

1.3.2人工焊接：分为人工手动烙铁焊接和手工浸焊；

1.4焊锡原理

1.4.1扩散原理

金属之间的扩散不是任何情况下都会发生，而是有条件的。其基本条件是：

1.4.1.1距离：两种金属必须接近到足够小的距离。

1.4.1.2温度：只有在一定温度下金属分子才具有动能，使得扩散得以进行，理论上说，到“绝对零度”时便没有扩散的可能。实际上在常温下扩散进行是非常缓慢的。

1.4.2润湿现象

润湿是发生在固体表面和液体之间的一种物理现象。如果液体能在固体表面漫流开，我们就说这种液体能润湿该固体表面。例如：

水不能润湿荷叶；

水能润湿玻璃；

液体和固体交界处形成一定的角度，这个角称润湿角，θ角从0°到°,θ角越小，润湿越充分一般质量合格的铅锡焊料和铜之间润湿角可达20°，实际应用中一般以45°为焊接质量的检验标准。

1.4.3结合层

焊料润湿焊件的过程中，符合金属扩散的条件，所以焊料和焊件的界面有扩散现象发生。这种扩散的结果，使得焊料和焊件界面上形成一种新的金属合金层，我们称之为结合层，结合层的成分既不同于焊料又不同于焊件，而是一种既有化学作用（生成金属化合物，例如Cu6Sn5、Cu3Sn、Cu31Sn8等），又有冶金作用（形成合金固溶体）的特殊层。

理想的结合层厚度是1.2～3.5m，强度最高，导电性能好。结合层小于1.2m，实际上是一种半附着性结合，强度很低；而大于6m则使组织粗化，产生脆性，降低强度。

2.焊接工具和材料

2.1烙铁

2.1.1烙铁分类

2.1.1.1按功率来分，市场上常见烙铁分为:W,60W,45W,40W,30W,20W等种；功率的大小决定了烙铁发热(温度)的大小，因此选用不同温度的烙铁,首先要考虑其功率(瓦数)是否合适；

2.1.1.2按发热的方式来分一般分为:外热式，内热式。

内热式特点是发热(温度上升)比较快,而外热式烙铁发热(温度上升)较慢；

2.1.1.3按烙铁的温度是否恒定来分一般分为:恒温烙铁、调温烙贴、普通烙铁；

恒温烙铁一般用于对温度影响敏感的元器件，普通烙铁、调温烙铁用于一般元件的焊接；

恒温烙铁

调温烙铁

普通烙铁

2.1.2烙铁的选用

基本原则:应综合考虑零件引脚的直径,焊盘的大小,元器件对温度的要求来选用合适的烙铁。

2.1.2.1低温烙铁通常为30W﹑40W﹑60W等主要用于普通焊接。

2.1.2.2高温烙铁通常指60W或60W以上烙铁，主要用于大面积焊接，例如：电源线的焊接等。

2.1.2.2恒温烙铁又可分为恒温烙铁和温控烙铁(温控烙铁可以调节温度)温控烙铁主要用于IC或多脚密集组件的焊接，恒温烙铁则主要用于CHIP组件的焊接。

2.1.3烙铁的握法

为了人体安全一般烙铁离开鼻子的距离通常以30cm为宜。电烙铁拿法有三种。

2.1.3.1反握法：动作稳定，长时间操作不宜疲劳，适合于大功率烙铁的操作。

2.1.3.2正握法：适合于中等功率烙铁或带弯头电烙铁的操作。

2.1.3.3握笔法：一般在工作台上焊印制板等焊件时，多采用握笔法。

反握法

正握法

握笔法

2.1.3烙铁温度的识别

通常根据助焊剂的发烟状态用目测法判断烙铁头的温度：在烙铁头上熔化一点松香芯焊料，温度低时，发烟量小，持续时间长；温度高时，烟气量大，消散快；在中等发烟状态，约6～8秒消散时，温度约为℃，这时是焊接的合适温度。

温度偏低温度适中温度偏高

2.1.4烙铁功率与温度的关系

15W℃----℃20W℃----℃

25W℃----℃30W℃----℃

60W℃----℃

2.2烙铁头

2.2.1烙铁头按形状可分为：尖嘴烙铁﹑斜嘴烙铁﹑平口烙铁。

2.2.2烙铁头的选用

2.2.2.1尖嘴烙铁：一般用于焊接温度较低,零件引脚和焊盘比较小的零件或贴片元件,集成电路等多脚(脚间距密集)的零件；

2.2.2.2斜口烙铁：斜嘴烙铁一般用于用锡量比较多,焊盘和零件引脚比较大的情况；

2.2.2.3平口烙铁：多用于烫胶固定。

2.3吸水海棉

2.3.1海棉含水理的标准：将海棉泡入水中取出后对折，握住海棉稍施加力，使水不流出为准。

2.3.2海棉含水量不当的后果：会使烙铁头在擦拭时温度变化大：

第一：会导致烙铁头的使用寿命缩短；

第二：会导致温蝶恋花降低后升温慢，直接影响焊接质量且成时间的浪费。

2.3.3当我们拿到新海棉时，应在边沿剪开一个缺口，作用为将烙铁上的残锡刮掉。

未吸水前

吸水后对折，挤水

保持水份适中

2.4锡丝

2.4.1焊锡丝是手工焊接用的焊料，焊锡丝是管状的，由焊剂与焊锡制做在一起，在焊锡管中夹带固体焊剂。焊剂一般选用特级松香为基质材料，并添加一定的活化剂，如盐酸二乙胺等。锡铅组分不同，熔点就不同。

2.4.2锡丝的种类

2.4.1.1按锡铅比率可分：Sn63Pb37，熔点℃，Sn62Pb36Ag2，熔点℃；2.4.1.2按锡丝的直径分为0.6﹑0.8﹑1.0﹑1.2等多种。

2.4.3锡丝的拿法：焊接时，一般左手拿焊锡，右手拿电烙铁，焊锡丝一般有两种拿法。

2.4.3.1进行连续焊接时采用下图的拿法，这种拿法可以连续向前送焊锡丝。

2.4.3.2只焊几个焊点时采用下图的拿法，这种拿法不适合连续向前送焊锡丝。

2.4.4锡丝的选用

不同粗细的焊锡丝应与不同功率的烙铁、烙铁嘴，以及用锡量的多少相匹配。锡丝中的成份为锡、铅、银、铜等；锡丝中的成分比例不同,其特性也不同,应满足“低熔点、强焊接性、高导电性、高机械强度、低残留物”等特殊要求.

2.5助焊剂

2.5.2助焊剂的作用是清除金属表面氧化物，硫化物、油和其它污染物，并防止在加热过程中焊料继续氧化，同时，它还具有增强焊料与金属表面的活性、增加浸润的作用。

2.5.3有时对于已经氧化(钝化)的焊盘铜箔,零件引脚,或表面镀镍,锌等难以焊接情况,需要加助焊剂。某些元件要求不要长时间加热，焊接时间要短,比如焊接集成电路,须先用毛笔刷少量助焊剂,增强其焊接性,缩短其焊接时间.

2.5.4一般情况下,焊锡丝内已包含了适量的助焊剂,无须额外增加助焊剂。

2.6焊盘

电路板的表面有一层薄薄的敷铜层,其厚度一般为0.1-0.3mm左右。铜箔层表面有一层绿色的绝缘漆，防止裸铜与空气中的氧化物发生化学反应，尤其是酸(碱)性物质,这些物质会严重腐蚀铜箔。通常焊盘是没有覆盖绝缘漆的,如果裸露在空气中过久,就会使焊盘表面钝化生成一层惰性氧化物,使焊接比较困难。解决的办法是用相反性质的溶液去清洗焊盘。

2.7零件引脚

零件引脚一般是铜合金的，表面一般镀锡，同样也存在氧化,钝化的问题，特性与上述2.6的情况差不多。有些端子脚表面是镀镍，锌等惰性物质一方面是为了美观，另一方面是为了防止氧化，但这样一来就给焊接带来了困难。因此PCB板与零件的储存都应该是在密闭干燥的环境下储存，不可裸露而久置于空气中，更不能在上面泼洒一些酸碱性较强的物质；

3．决定焊接质量的要素

3.1PCB焊盘的上锡难易程度；

3.2烙铁的温度是否合适；

3.3烙铁头的大小以及形状；

3.4焊接的方法及程度把握（五步法或三步法）；

3.5锡丝本身的质量；

3.6助焊剂比例。

4．焊接技法

4.1五步法焊接（适用于直插件的单点焊接），又称“点焊法”。

①焊接准备--à②加热焊件--à③熔锡润湿--à④撤离焊锡--à⑤停止加热

4.1.1.准备焊接：

4.1.1.1清洁烙铁头：使烙铁头部保持干净（烙铁头前端因助焊剂污染，易引起焦黑残渣，妨碍烙铁头前端的热传导），确保烙铁头可以上锡；

4.1.1.2清洁海绵:每天使用前清洁剂将海绵清洗干净，沾在海棉上的焊锡附着在烙铁头上，会导致助焊剂不足，同时海棉上的残渣也会造成二次污染烙铁头。

4.1.1.3烙铁头的温度超过松香溶解温度后插入松香，使其表面涂覆一薄层松香，然后才开始进行正常焊接。

4.1.2.加热焊件：烙铁头放在被焊金属的连接点,焊件通过与烙铁头接触获得焊接所需要的温度。注意：要保持烙铁加热焊件各部分，例如印制板上引线和焊盘都使之受热；要注意让烙铁头的扁平部分（较大部分）接触热容量较大的焊件，烙铁头的侧面或边缘部分接触热容量较小的焊件，以保持焊件均匀受热。

4.1.2.1接触位置：烙铁头应同时接触需要互相连接的两个焊件，烙铁头一般倾斜45度，应该避免只与一个焊件接触或接触面积太小的现象。

4.1.2.2接触压力：烙铁头与焊件接触时应施以适当压力，以对焊件表面不造成损伤为原则。

正确位置

错误（远离焊件）

错误（远离焊盘）

4.1.3.熔锡润湿：当焊件加热到能熔化焊料的温度，将锡丝放在烙铁头对侧处，焊料开始熔化并润湿焊点。

4.1.3.1送锡时机：原则上是焊件温度达到焊锡溶解温度时立即送上焊锡丝；

4.1.3.2供给位置：焊锡丝应接触在烙铁头的对侧。因为熔融的焊锡具有向温度高方向流动的特性，在对侧加锡，它会很快流向烙铁头接触的部位，可保证焊点四周均匀布满焊锡。若供给的焊锡丝直接接触烙铁头，焊锡丝很快熔化覆盖在焊接处，如工件其它部位未达到焊接温度，易形成虚焊点。

4.1.3.3供给数量：确保润湿角在15～45，焊点圆滑且能看清工件的轮角。

正确加锡位置

错误（先加锡于烙铁嘴）

错误（锡丝不应加于烙铁嘴）

4.1.4.撤离焊锡：当熔化一定量的焊锡后将焊锡丝移开。

4.1.4.1脱落时机：焊锡已经充分润湿焊接部位，而焊剂尚未完全挥发，形成光亮的焊点时，立即脱离，若焊点表面沙哑无光泽而粗糙，说明撤离时间晚了。

4.1.4.2脱离动作：一般沿焊点的切线方向拉出或沿引线的轴向拉出，即将脱离时又快速的向回带一下，然后快速脱离，以免焊点表面拉出毛刺；

4.1.5.停止加热：当焊锡完全润湿焊点后移开烙铁，注意移开烙铁的方向应该是大致45°方向。

4.2三步法焊接（又称“拖焊法”）

4.2.1适用条件:

4.2.1.1元件为连续多脚时；

4.2.1.2焊盘及焊件脚细小，热容量小；

4.2.1.3贴片电阻（电容）等细小元件焊接；

焊接准备—〉预热，上锡，润湿—〉撤离焊锡

4.3特殊元件的焊接

4.3.1贴片电阻、电容的焊接方法

4.3.1.1一手用尖嘴镊子夹贴片对准焊盘，一手用烙铁焊接贴片的一端焊极，边预热边送锡丝；由于贴片及焊盘热容量小，焊接时间保持在1-1.5秒左右；

4.3.1.2焊接贴片另一个焊极，方法同上；

说明：若焊接手法纯熟时,可用烙铁尖粘贴片焊脚于PCB焊盘位置,用锡丝压贴片中部,烙铁焊任一脚先定位,再焊接另一端；这样可以节省时间，但此手法仅适合于无方向性贴片(如:贴片电阻,贴片电容)；

4.3.1.3焊接完后烙铁移走方向如下图箭头方向，完成后的锡点面如下图。

4.3.2贴片IC的焊接方法

4.3.2.1用镊子夹住贴片IC，仅使IC脚沾适量松香水；

4.3.2.2一手用尖嘴镊子夹贴片IC对准焊盘位置，一手用烙铁焊IC脚对脚位置定位；

4.3.2.3一边加锡，一边加热,用“三步法”焊接IC各脚；

4.3.2.4烙铁运动的轨迹如下图；

注意:

4.3.2.4.1拖焊时尽量保持匀速；

4.3.2.4.2移走烙铁时，迅速、方向要正确，不要拉锡尖；

4.3.2.4.3焊接时使PCB板与水平面呈约30°的倾角,以便让多余的焊锡沿斜面流下；

4.4焊接注意事项

4.4.1保持烙铁头的清洁，因为焊接时烙铁头长期处于高温状态，其表面很容易氧化并沾上一层黑色杂质形成隔热层，使烙铁头失去加热作用。

4.4.2采用正确的加热方法：要靠增加接触面积加快传热，而不要用烙铁对焊件加力，应该让烙铁头与焊件形成面接触而不是点接触。加热要靠焊锡桥，要提高烙铁头加热的效率，需要形成热量传递的焊锡桥。

4.4.3焊剂不要过量，过量的松香不仅造成焊后焊点周围脏不美观，而且当加热时间不足时，又容易夹杂到焊锡中形成“夹渣”缺陷。

4.4.1焊接时间在保证润湿的前提下，尽可能短，一般不超过3秒。

4.4.2焊接时不要用烙铁头摩擦焊盘。

4.4.3焊接时应防止邻近元器件、印制板等受到过热影响，对热敏元器件要采取必要的散热措施。

4.4.4焊接时绝缘材料不不允许出现烫伤、烧焦、变形、裂痕等现象。

4.4.5在焊料冷却和凝固前，被焊部位必须可靠固定，可采用散热措施以加快冷却。

4.4.6烙铁上有过多锡时应该将锡轻轻抖掉,而不是敲掉；

4.4.7正常情况下,烙铁须接地,以免发生漏电事故。

4.4.8焊接FET,CMOS等绝缘栅型元件时,须使烙铁接地,并配戴防静电手带，最好使用恒温烙铁。

4.4.9焊接完毕后,应拔掉电源,防止火灾发生。